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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung von Aggregaten und der Einführung neuer Fahrfunktionen steigt die Anforderung an die Zuverlässigkeit der elektrischen Energieversorgung im Kraftfahrzeug.
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Ein zweikanaliges Bordnetz kann beispielsweise ein Basisbordnetz mit 48-V- und 14-V-Komponenten ohne Sicherheitsrelevanz aufweisen, beispielsweise mit zwei Batterien mit 48 V bzw. 14 V. An das Basisbordnetz können zwei sicherheitsrelevante Kanäle mit sicherheitsrelevanten Verbrauchern wie beispielsweise Bremse oder Lenkung angekoppelt sein.
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Bei Lastkraftwagen sind Bordnetze mit Spannungen von 12 V und 24 V bekannt. Die Beleuchtung kann dabei entweder über das 12-V- oder 24-V-Bordnetz versorgt werden. Heckleuchten am Anhänger werden beispielsweise versorgt, indem das Teilnetz des Anhängers an das Basisbordnetz des Zugfahrzeugs angeschlossen wird.
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Aus der Schrift
DE 102010049716 A1 ist ein Bordnetzsteuergerät zur Steuerung von Lichtfunktionen bekannt. Diese Bordnetzsteuergeräte weisen in der Regel mehrere Stromeingänge auf, um zu verhindern, dass bei Unterbrechung der Stromversorgung die gesamte Fahrzeugbeleuchtung ausfällt. Stattdessen werden beispielsweise die Leuchtmittel der linken und rechten Fahrzeugseite über getrennte Anschlüsse und Sicherungen versorgt.
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Weiterhin bekannt ist beispielsweise eine Anordnung, bei der ein Hauptbordnetzsteuergerät mehrere untergeordnete, kleinere Bordnetzsteuergeräte ansteuert. Diese können beispielsweise für einzelne Leuchteinheiten zuständig sein. Ein zentraler Bodycomputer steuert beispielsweise über CAN die Beleuchtung über verteilte I/O-Module. Beispielsweise kann für das Zugfahrzeug und den Anhänger je Seite ein I/O-Modul vorgesehen sein. Die I/O-Module schalten die Stromversorgung der einzelnen Leuchtmittel durch, je nachdem, welche Beleuchtungsfunktion gewünscht ist. Die Beleuchtung des Anhängers wird typischerweise über verschiedene genormte Stecker versorgt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum Versorgen zumindest einer Beleuchtungskomponente eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie, ein entsprechendes Verfahren und ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass eine Fahrzeugbeleuchtung unter Verwendung eines zweikanaligen Bordnetzes eines Fahrzeugs redundant mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Dabei können unterschiedliche Teilnetze des Bordnetzes als voneinander unabhängige, separate Energiequellen zum Ansteuern unterschiedlicher Beleuchtungskomponenten des Fahrzeugs oder eines mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhängers verwendet werden.
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Insbesondere bei Lastkraftwagen mit Anhänger kann ein zweikanaliges Lkw-Bordnetz dazu genutzt werden, auch die Beleuchtung redundant zu versorgen. Vorteilhafterweise kann dabei auch der Anhänger redundant beleuchtet werden.
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Somit kann beispielsweise vermieden werden, dass das Fahrzeug im Fehlerfall unbeleuchtet auf der Spur zum Stehen kommt.
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Der Vorteil des hier vorgestellten Ansatzes besteht darin, dass im Kabelbaum des Zugfahrzeugs nur sehr wenige Änderungen erforderlich sind, um die redundante Versorgung der Beleuchtung zu realisieren. Am Anhänger sind im besten Fall gar keine Änderungen erforderlich. Dies hat den Vorteil, dass eine bereits vorhandene, beispielsweise genormte Steckerbelegung zur Anhängerkontaktierung beibehalten werden kann. Der hier vorgestellte Ansatz ist also abwärtskompatibel.
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Vorteilhaftweise können beispielsweise beim Ausfall eines ersten Teilnetzes über ein zweites Teilnetz Leuchtmittel angesteuert werden, um nachfolgende Fahrzeuge zu warnen. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das Fahrzeug auf einer Fahrbahn und nicht auf einem Seitenstreifen zum Stehen gekommen ist, etwa weil ein Bordnetzkanal ausgefallen ist und somit beispielsweise der Antriebsstrang und sicherheitsrelevante Funktionen nicht oder nur eingeschränkt ansteuerbar sind.
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Ein wichtiger Aspekt des hier vorgestellten Ansatzes ist es, verschiedene Leuchtmittel bzw. verschiedene Bordnetzsteuergeräte aus verschiedenen Teilnetzen des Bordnetzes zu versorgen. Abhängig von einem Fehlerfall im Bordnetz können beispielsweise noch Bremslichter aus einem Kanal 2 oder Blinklichter aus einem Kanal 1 versorgt werden. Beispielsweise können die Lichter eines Teilnetzes automatisch angesteuert werden, wenn das jeweils andere Teilnetz ausgefallen ist. Üblicherweise werden alle Leuchtmittel und alle Haupt- und Nebenbordnetzsteuergeräte aus dem gleichen Bordnetz bzw. Teilnetz versorgt. Fällt dieses etwa aufgrund von Unter- oder Überspannung kurzzeitig oder dauerhaft aus, so fällt dementsprechend die gesamte Beleuchtung des Fahrzeugs aus. Ein solcher Totalausfall kann mithilfe des hier vorgestellten Ansatzes zuverlässig verhindert werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz kann gleichermaßen mit Personen- und Lastkraftwagen wie auch mit Sattelzügen mit Anhänger umgesetzt werden.
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Es wird eine Vorrichtung zum Versorgen zumindest einer Beleuchtungskomponente eines Fahrzeugs und/oder eines Anhängers des Fahrzeugs mit elektrischer Energie vorgestellt, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
- ein zweikanaliges Bordnetz mit einem ersten Teilnetz zum Bereitstellen einer ersten Versorgungsspannung und einem vom ersten Teilnetz getrennten zweiten Teilnetz zum Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung; und
- eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, um die Beleuchtungskomponente bei Vorliegen eines Fehlers im zweiten Teilnetz unter Verwendung des ersten Teilnetzes anzusteuern und/oder bei Vorliegen eines Fehlers im ersten Teilnetz unter Verwendung des zweiten Teilnetzes anzusteuern.
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Unter einer Beleuchtungskomponente kann beispielsweise ein Front- oder Rückfahrscheinwerfer oder ein Rück-, Brems- oder Blinklicht verstanden werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Personen- oder Lastkraftwagen handeln. Auch kann es sich bei dem Fahrzeug um einen Fahrzeugzug bestehend aus einem Zugfahrzeug und zumindest einem Anhänger handeln, wobei der Anhänger der Beleuchtung des Zugfahrzeugs entsprechende Beleuchtungskomponenten aufweisen kann. Unter einem zweikanaligen Bordnetz kann ein Energieversorgungsnetz mit zumindest einer ersten Versorgungsleitung zum Führen der ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsleitung zum Führen der zweiten Versorgungsspannung verstanden werden. Die erste Versorgungsspannung und die zweite Versorgungsspannung können gleich oder unterschiedlich sein. Das erste Teilnetz und das zweite Teilnetz können insofern voneinander getrennt sein, als jedes Teilnetz unabhängig vom jeweils anderen Teilnetz von einer separaten Batterie gespeist wird. Bei einer solchen Batterie kann es sich beispielsweise um eine mittels einer Lichtmaschine oder eines Spannungswandlers des Fahrzeugs aufladbare Fahrzeugbatterie handeln. Beispielsweise kann durch einen Spannungswandler eine Spannung von 48 V (wie sie exemplarisch in Hybrid oder Elektrofahrzeugen eingesetzt wird) in 12 V gewandelt werden, die für einige Fahrzeugsysteme die Standardspannung des Bordnetzes darstellt. In diesem Fall übernimmt der Spannungswandler beispielsweise die Aufgabe des Generators wie in herkömmlichen Fahrzeugen bzw. Fahrzeugsystemen.
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Unter einer Steuereinrichtung kann beispielsweise ein sogenannter Bodycomputer oder eine Kombination aus einem Bodycomputer mit einer Mehrzahl einzelner Lichtsteuermodule, auch I/O-Module genannt, verstanden werden, wobei die Lichtsteuermodule je nach Ausführungsform als externe Module oder als Komponenten des Bodycomputers realisiert sein können. Unter einem Fehler im ersten bzw. zweiten Teilnetz kann beispielsweise eine Über- oder Unterspannung im jeweiligen Teilnetz oder ein Ausfall des jeweiligen Teilnetzes verstanden werden.
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Hierzu kann die Steuereinrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um Sensorsignale zu verarbeiten und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale auszugeben. Dabei kann die Steuereinrichtung eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch eine oder mehrere Steuereinrichtung(en) eine Steuerung des Fahrzeugs. Hierzu kann die Steuereinrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung kann über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs erfolgen. Üblichweise können hierbei Fahrzeugfunktionen wie Antrieb, Bremsen, Beleuchtung, Lenkung, automatisches Fahren von sehr vielen verschiedenen Steuergeräten kontrolliert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um die Beleuchtungskomponente bei Vorliegen des Fehlers im zweiten Teilnetz unter Verwendung des ersten Teilnetzes in einen Warnbetrieb zu schalten. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise in einem sogenannten „Body-Computer“ implementiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um die Beleuchtungskomponente bei Vorliegen des Fehlers im ersten Teilnetz unter Verwendung des zweiten Teilnetzes in den Warnbetrieb zu schalten. Unter einem Warnbetrieb kann beispielsweise eine Betriebsart der Beleuchtungskomponente verstanden werden, durch die andere Verkehrsteilnehmer bei einem gestörten Bordnetz des Fahrzeugs gewarnt werden sollen. Beispielsweise kann der Warnbetrieb einen Betrieb der Beleuchtungskomponente als Dauer- oder Blinklicht umfassen. Durch diese Ausführungsform können Auffahrunfälle bei Störungen des Bordnetzes vermieden werden. Weiterhin können lokal im Fahrzeug verteilten iO-Module vorgesehen sein, die jeweils vor Ort die Endstufen schalten um die Aktoren / Leuchtmittel zu bestromen. Vorteil dieser Technik ist, dass die Versorgungsleitungen zu den einzelnen Verbrauchern kurz gehalten werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Aufladeeinrichtung umfassen. Unter einer Aufladeeinrichtung kann eine Einrichtung zum Wiederaufladen einer Batterie verstanden werden. Beispielsweise kann die Aufladeeinrichtung einen Generator, etwa in Form einer Lichtmaschine des Fahrzeugs, und eine entsprechende Steuerelektronik zum Steuern der Aufladevorgänge umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Spannungswandler genutzt werden, der eine oder mehrere Funktionen des Generators übernimmt oder diesen unterstützt. Dabei kann das erste Teilnetz eine mittels der Aufladeeinrichtung aufladbare erste Batterie zum Bereitstellen der ersten Versorgungsspannung aufweisen, während das zweite Teilnetz eine mittels der Aufladeeinrichtung aufladbare zweite Batterie zum Bereitstellen der zweiten Versorgungsspannung aufweisen kann. Dadurch kann das Fahrzeug über zumindest zwei voneinander unabhängige Energiequellen mit elektrischer Energie versorgt werden. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls der elektrischen Energieversorgung des Fahrzeugs deutlich gesenkt werden.
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Wie bereits erwähnt, kann das Fahrzeug durch ein Zugfahrzeug mit zumindest einer Zugfahrzeugbeleuchtungskomponente und einen mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Anhänger mit zumindest einer Anhängerbeleuchtungskomponente gebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um die Zugfahrzeugbeleuchtungskomponente und die Anhängerbeleuchtungskomponente bei Vorliegen des Fehlers im zweiten Teilnetz unter Verwendung des ersten Teilnetzes oder, zusätzlich oder alternativ, bei Vorliegen des Fehlers im ersten Teilnetz unter Verwendung des zweiten Teilnetzes paarweise anzusteuern. Unter einem paarweisen Ansteuern kann hierbei ein Ansteuern beider Beleuchtungskomponenten unter Verwendung desselben Teilnetzes verstanden werden. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls einer Anhängerbeleuchtung deutlich gesenkt werden.
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Der Anhänger kann einen Anhängerversorgungsanschluss zum Versorgen der Anhängerbeleuchtungskomponente mit elektrischer Energie aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform kann das Bordnetz einen ersten Bordnetzanschluss zum Führen einer Versorgungsleitung des ersten Teilnetzes über den Anhängerversorgungsanschluss und einen zweiten Bordnetzanschluss zum Führen einer Versorgungsleitung des zweiten Teilnetzes über den Anhängerversorgungsanschluss aufweisen. Zusätzlich kann zum Bilden des ersten Anhängerteilnetzes eine Masseleitung des ersten Teilnetzes über den Anhängerversorgungsanschluss geführt sein oder zum Bilden des zweiten Anhängerteilnetzes eine Masseleitung des zweiten Teilnetzes über den Anhängerversorgungsanschluss geführt sein. Unter einer Masseleitung kann eine ein Bezugspotenzial repräsentierende Leitung verstanden werden. Zwischen den Masseleitungen und den zugehörigen Versorgungsleitungen kann eine die jeweilige Versorgungsspannung repräsentierende Potenzialdifferenz bestehen. Beispielsweise können die Versorgungsleitungen einen Pluspol und die Masseleitungen einen Minuspol der jeweiligen Teilnetze repräsentieren. Durch diese Ausführungsform kann eine redundante Versorgung der Anhängerbeleuchtung ohne zusätzliche Modifikationen des Anhängers bzw. mit nur geringen Modifikationen eines Kabelbaums des Zugfahrzeugs realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Schalteinrichtung zum Verschalten des Anhängerversorgungsanschlusses mit dem ersten Bordnetzanschluss und/oder dem zweiten Bordnetzanschluss aufweisen. Dabei kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um den Anhängerversorgungsanschluss durch Ansteuern der Schalteinrichtung bei Vorliegen des Fehlers im zweiten Teilnetz mit dem ersten Bordnetzanschluss zu verschalten oder, zusätzlich oder alternativ, bei Vorliegen des Fehlers im ersten Teilnetz mit dem zweiten Bordnetzanschluss zu verschalten. Durch diese Ausführungsform kann die Ansteuerung der Anhängerbeleuchtungskomponenten vereinfacht werden.
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Des Weiteren kann die Vorrichtung eine Steckverbindungseinrichtung zum Koppeln des ersten Bordnetzanschlusses und des zweiten Bordnetzanschlusses mit dem Anhängerversorgungsanschluss aufweisen. Dabei kann die Steckverbindungseinrichtung eine zumindest zweipolige Belegung mit zumindest einem der ersten Versorgungsspannung zugeordneten Pol und zumindest einem der zweiten Versorgungsspannung zugeordneten Pol aufweisen. Unter einer Steckverbindungseinrichtung kann beispielsweise eine Kombination aus einem Stecker und einer Steckerbuchse verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei der Steckverbindungseinrichtung um eine genormte 15-polige Anhängersteckvorrichtung zum Koppeln eines Lkw-Anhängers handeln. Durch diese Ausführungsform kann das zweikanalige Bordnetz mit möglichst geringem Aufwand über den Anhängerversorgungsanschluss geführt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Versorgungsleitung des ersten Teilnetzes über den Anhängerversorgungsanschluss geführt sein, um ein erstes Anhängerteilnetz zum Versorgen zumindest einer ersten Anhängerbeleuchtungskomponente mit der ersten Versorgungsspannung zu bilden. Ebenso kann die Versorgungsleitung des zweiten Teilnetzes über den Anhängerversorgungsanschluss geführt sein, um ein vom ersten Anhängerteilnetz getrenntes zweites Anhängerteilnetz zum Versorgen zumindest einer zweiten Anhängerbeleuchtungskomponente mit der zweiten Versorgungsspannung zu bilden. Auch durch diese Ausführungsform kann mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine redundante Anhängerbeleuchtung realisiert werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft zudem ein Verfahren zum Versorgen zumindest einer Beleuchtungskomponente eines Fahrzeugs und/oder eines Anhängers des Fahrzeugs mit elektrischer Energie mittels einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
- Ansteuern der Beleuchtungskomponente unter Verwendung des ersten Teilnetzes bei Vorliegen eines Fehlers im zweiten Teilnetz und/oder unter Verwendung des zweiten Teilnetzes bei Vorliegen eines Fehlers im ersten Teilnetz.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines zweikanaligen Bordnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung eines zweikanaligen Bordnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4A bis D je eine schematische Darstellung eines zweikanaligen Bordnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine schematische Darstellung einer Steckverbindungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine schematische Darstellung eines zweikanaligen Bordnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 102 umfasst ein zweikanaliges Bordnetz 104, das in ein erstes Teilnetz 106 zum Bereitstellen einer ersten Versorgungsspannung und ein vom ersten Teilnetz 106 unabhängiges zweites Teilnetz 108 zum Bereitstellen einer zweiten Versorgungsspannung unterteilt ist. Beispielhaft ist in das erste Teilnetz 106 eine erste Beleuchtungskomponente 110, etwa ein rechtes Bremslicht, und in das zweite Teilnetz 108 eine zweite Beleuchtungskomponente 112, etwa ein linkes Bremslicht, eingekoppelt. Eine Steuereinrichtung 114 der Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um die beiden Beleuchtungskomponenten 110, 112 derart anzusteuern, dass beim Ausfall oder Teilausfall eines der beiden Teilnetze 106, 108 die an das jeweils andere Teilnetz angebundene Beleuchtungskomponente weiterhin leuchtet und beispielsweise in einen speziellen Warnbetrieb geschaltet wird, um andere Verkehrsteilnehmer zu warnen. Alternativ verschaltet die Steuereinrichtung 114 die beiden Beleuchtungskomponenten 110, 112 paarweise entweder mit dem ersten Teilnetz 106 oder mit dem zweiten Teilnetz 108, je nachdem, welches der beiden Teilnetze 106, 108 einen Fehler aufweist. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls der Fahrzeugbeleuchtung bei Störungen des Bordnetzes 104 deutlich gesenkt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das erste Teilnetz 106 eine erste Fahrzeugbatterie 116 und das zweite Teilnetz 108 eine zweite Fahrzeugbatterie 118. Die beiden Fahrzeugbatterien 116, 118 sind dabei mittels einer geeigneten Aufladeeinrichtung 120, die beispielsweise eine Lichtmaschine des Fahrzeugs 100 umfasst, getrennt und unabhängig voneinander aufladbar.
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Zusätzlich kann in einem Ausführungsbeispiel das Fahrzeug 100 einen Anhänger 130 ziehen, wobei ebenfalls eine oder mehrere Beleuchtungskomponenten 132 bzw. 134 des Anhängers 130 zum Ankoppeln an das Fahrzeug 100 durch die Steuereinheit 114 angesteuert werden. Hierzu kann beispielsweise eine Anhängerkoppelschnittstelle 136 bzw. ein Anhängerversorgungsanschluss vorgesehen sein, über welche die Beleuchtungskomponenten 132 bzw. 134 des Anhängers 130 mit der Steuereinheit 114 verbunden sind. Die Steuereinheit 114 kann dann ebenfalls wieder die Beleuchtungseinheiten 132 und/oder 134 paarweise entweder mit dem ersten Teilnetz 106 oder mit dem zweiten Teilnetz 108 verbinden, je nachdem, welches der beiden Teilnetze 106, 108 einen Fehler aufweist. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls der Anhängerbeleuchtung bei Störungen des Bordnetzes 104 ebenfalls wiederum deutlich gesenkt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweikanaligen Bordnetzes 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel, hier eines zweikanaligen Lkw-Bordnetzes mit redundanter Versorgung einer Anhängerbeleuchtung. Dabei ist eine Versorgungsleitung 200 des ersten Teilnetzes 106 über einen ersten Bordnetzanschluss 202, 136 und einen Anhängerversorgungsanschluss 204 des Anhängers geführt, um ein erstes Anhängerteilnetz 206 zu bilden. Das erste Anhängerteilnetz 206 umfasst beispielhaft eine erste Anhängerbeleuchtungskomponente 208 in Form eines Blinklichts. Analog dazu ist eine Versorgungsleitung 210 des zweiten Teilnetzes 108 über einen zweiten Bordnetzanschluss 212 und den Anhängerversorgungsanschluss 204 geführt, um ein vom ersten Anhängerteilnetz 206 getrenntes zweites Anhängerteilnetz 214 zu bilden, das beispielhaft eine zweite Anhängerbeleuchtungskomponente 216 in Form eines Bremslichts umfasst. Dadurch kann erreicht werden, dass beispielsweise bei Vorliegen eines Fehlers im ersten Teilnetz 106 und einem damit verbundenen Ausfall der ersten Anhängerbeleuchtungskomponente 208 die zweite Anhängerbeleuchtungskomponente 216 weiterhin funktionsfähig bleibt, da diese unabhängig vom ersten Teilnetz 106 über das zweite Teilnetz 108 mit einer Versorgungsspannung versorgt wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel betreibt die Steuereinrichtung die zweite Anhängerbeleuchtungskomponente 216 ansprechend auf ein Erkennen des Fehlers im ersten Teilnetz 106 in einer von einer normalen Betriebsart der zweiten Anhängerbeleuchtungskomponente 216 abweichenden Betriebsart, um eine entsprechende Warnfunktion zu realisieren, etwa in Form eines blinkenden Bremslichts. Die zweite Anhängerbeleuchtungskomponente 216 wird dabei unter Verwendung der zweiten Versorgungsspannung aus dem zweiten Teilnetz 108, genauer aus dem zweiten Anhängerteilnetz 214, mit elektrischer Energie versorgt. Dies kann in analoger Weise auch für die erste Anhängerbeleuchtungskomponente 208 bei Vorliegen eines Fehlers im zweiten Teilnetz 108 zu treffen.
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Eingezeichnet sind ferner eine Masseleitung 218 des ersten Teilnetzes 106 und eine zweite Masseleitung 220 des zweiten Teilnetzes 108. Die beiden Masseleitungen 218, 220 sind analog zu den beiden Versorgungsleitungen 200, 210 ebenfalls über den Anhängerversorgungsanschluss 204 geführt und somit Teil der zugehörigen Anhängerteilnetze.
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Weitere mit dem ersten Teilnetz 106 bzw. dem zweiten Teilnetz 108 verbundene elektrische Komponenten des Zugfahrzeugs bzw. des Anhängers sind in 2 schematisch in Form von Kästchen dargestellt. Beispielhaft ist in 2 ein zweikanaliges 12-V-Bordnetz mit redundanten Kanälen dargestellt, in diesem Fall für einen Lkw mit Anhänger. An diesem zweikanaligen Bordnetz 104 sind beispielsweise Brems- und Lenkfunktion, Sensoren und Datenverarbeitung redundant ausgeführt und werden entweder vom ersten Teilnetz 106 über einen ersten Kanal oder vom zweiten Teilnetz 108 über einen zweiten Kanal versorgt.
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Das zweikanalige Bordnetz 104 ist beispielsweise über einen Anhängerstecker geführt, wie er nachfolgend anhand von 5 näher beschrieben wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Bremslichter des Fahrzeugs über das zweite Teilnetz 108 versorgt. Fällt beispielsweise das erste Teilnetz 106 wegen Unter- oder Überspannung aus, so kann das Bremslicht weiterhin versorgt werden und das Fahrzeug weiterhin beleuchtet werden.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Versorgung der Beleuchtung über einen Umschalter realisiert, der die Beleuchtung wechselseitig aus dem einen oder anderen Teilnetz versorgt. Nachfolgend wird ein solcher Umschalter anhand von 3 am Beispiel einer 24-V-Anhängerbeleuchtung beschrieben. Die Verwendung eines solchen Umschalters, nachfolgend Schalteinrichtung genannt, ist jedoch auch am Zugfahrzeug oder im Kontext eines 12-V-Bordnetzes möglich.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweikanaligen Bordnetzes 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu 2 ist das Bordnetz 104 hier als 24-V-Bordnetz realisiert. Die beiden Anhängerbeleuchtungskomponenten 208, 216 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel über eine gemeinsame Anhängerversorgungsleitung 300 an den Anhängerversorgungsanschluss 204 angeschlossen. Zum Verbinden des Anhängerversorgungsanschlusses 204 entweder mit dem ersten Bordnetzanschluss 202, 136 oder mit dem zweiten Bordnetzanschluss 212 ist eine geeignete Schalteinrichtung 302 in das Bordnetz 104 integriert. Die Schalteinrichtung 302 ist durch die Steuereinrichtung ansteuerbar. Somit können beispielsweise die Anhängerbeleuchtungskomponenten 208, 216 bei Ausfall des zweiten Teilnetzes 108 durch einfaches Umschalten mittels der Schalteinrichtung 302 mit dem ersten Teilnetz 106 gekoppelt werden, sodass die Anhängerbeleuchtung funktionsfähig bleibt.
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4A zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Bordnetzes 104, das in diesem Fall das Teilnetz 108 umfasst. Das Teilnetz 108 ist in der 4A durch die Batterie PN1 sowie die dargestellten Leitungen des Teilnetzes 108 wiedergegeben, wobei dieses Teilnetz dem zweiten Teilnetz 108 gemäß der vorhergehenden Beschreibung entspricht). Den zentralen Body Computer 400, der welche über getrennte zwei Leitungen 405 und 134 von Teilnetz 108 versorgt wird und die Lichtmodule 415 (für die Frontlichter 417 eines Zugfahrzeugs), 420 (für die Hecklichter 422 des Zugfahrzeugs) und 425 (für die Lichter 427 des Anhängers 130 des (Zug-) Fahrzeugs 100) aus diesen zwei Leitungen 405 bzw. 134 getrennt versorgt. Im (Zug-) Fahrzeug 100 sind die drei Lichtmodule 415, 420 und 425 als Beispiel für eine herkömmliche Energieversorgung, hier beispielsweise aufgeteilt nach (Zug-) Fahrzeug 100 vorn, (Zug-) Fahrzeug 100 hinten und Anhänger 130 vorgesehen. In diesen Lichtmodulen 415, 420 und 425 werden die Leuchtmittel 417, 422 und 427 angesteuert. Dabei ist in diesem Beispiel der linken und rechten Fahrzeugseite jeweils ein Bordnetz-Versorgungskanal 405 bzw. 134 zugeordnet, um bei Unterbrechung in der Versorgung noch nach vorn bzw. hinten eine Restfunktion der Beleuchtung zu gewährleisten. Die Versorgung des Anhängers 130 über den genormten Anhängerstecker bzw. Anhängerversorgungsanschluss 204 bzw. 136 aus dem Lichtmodul 425 für den Anhänger 130 erfolgt beispielsweise über entsprechenden Pins 1, 5, 7, 6 oder 2, die der Pin-Nummerierung des Anhängerversorgungsanschlusses 204 bzw. des entsprechenden genormten Steckers zugeordnet sind.
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4B zeigt nun eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Aufbaus eines Bordnetzes 104, das in diesem Fall das erste Teilnetz 106 sowie das zweite Teilnetz 108 umfasst, um den hier vorgestellten Ansatz besser herauszustellen. Mit Einführung des zweiten, redundanten Bordnetzes bzw. Teilnetzes 108 im Vergleich zum ersten Teilnetz 106 werden die Lichtmodule 415' bzw. 415" und 420' und 420" direkt an die redundanten Bordnetze PN1 bzw. 106 und PN2 bzw. 108 angeschlossen, wobei nun die Bordnetzes PN1 und PN2 je eine mit dem Bezugszeichen PN1 bzw. PN2 bezeichnete Batterie umfassen. Dabei werden diese bewusst auf die zwei Bordnetz-Kanäle 106 bzw. 108 verteilt, vorher wurde je ein Lichtmodul von beiden Kanälen 405 bzw. 134 versorgt, die je separat von der Batterie PN1 gespeist wurden. Nun werden dagegen die beiden Leitungen 405 und 134 von separaten Teilnetzen 106 bzw. 108 des Bordnetzes 104, beispielsweise mit separaten Batterien PN1 bzw. PN2 gespeist. Als Vorteil eines solchen Ausführungsbeispiels lässt sich anmerken, dass bei Ausfall eines Kanals bzw. Teilnetzes 106 bzw. 108 oder einer der Leitungen 405 bzw. 134 das Fahrzeug 100 und der Anhänger 130 komplett beleuchtet werden können. Es kann beispielsweise nur ein zusätzliches Lichtmodul (415") vorn eingesetzt werden, für den Heckbereich bleibt die Anzahl der eingesetzten Lichtmodule (420' bzw. 420" gegenüber 420 und 425) gleich. Auch die Leuchtmittel / Lampen 417, 422, 427 können unverändert bleiben. Damit könnten auch bestehende Anhänger 130 bzw. die Verkabelung dieser Anhänger 130 genutzt werden, trotzdem sind links und rechts entweder Warmblinklicht oder Bremslicht zur Warnung des rückwärtigen Verkehrs betreibbar, wenn das Fahrzeug 100 im Falle eines Fehlers automatisiert abgestellt werden soll. Die Zuordnung bzw. Energieversorgung der Lichtmodule 415 und 420 ist analog zu den beiden Kanälen bzw. Teilnetzen 106 und 108 gewählt und durch eine gestrichelte bzw. durchgezogene Linienart in den 4A und 4B abgebildet. Weiterhin kann die Ansteuerung der Lichter 417, 422, 427 kreuzweise angelegt werden, um eine Beleuchtung des Fahrzeugs 100 bei Ausfall von PN1 bzw. Teilnetz 108 oder PN2 bzw. Teilnetz 106 sicherzustellen. Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht somit, dass keine Komponenten-Neuentwicklungen nötig sind, sondern mit bekannte Komponenten und der hier vorgestellten Verteilung bzw. Verschaltung der Energieversorgung der Leuchtmittel zu den Lichtmodulen 415 und 420 kann eine funktionale Redundanz hergestellt werden kann. Dies ist sogar unter Beibehaltung der Ausgestaltung des Anhängersteckers 136 bzw. des Anhängerversorgungsanschlusses 204 möglich.
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4C zeigt ebenfalls eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Aufbaus eines Bordnetzes 104, das das erste Teilnetz 106 sowie das zweite Teilnetz 108 umfasst. Aufbauend auf dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist nun in der 4C ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem zwei Teilnetze einen weiteren (dritten) Spannungsversorgungskanal bilden, welcher in der Darstellung der 4C nun mittels einer Strichpunkt-Linie gezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird das darstellte Modul 440 in jedes Lichtmodul 415, 420, 525 sowie den Bodycomputer 400 integriert und somit können die Lichtfunktionen auch bei Ausfall eines Kanals 106 bzw. 108 gewährleistet werden. Dieses Modul 440 versorgt also die jeweiligen Lichtmodule 415, 420, 425 und deren angeschlossene Leuchtmittel 417, 422, 425 über interne, nicht dargestellte Leitungen fehlertolerant, d.h. auch für den Fall einer Unter- oder Überspannung (=Ausfall) des Teilnetzes PN1 (108) oder PN2 (106).
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Der hier vorgestellte Ansatz kann auch auf eine Frontbeleuchtung angewandt werden. Dabei werden beispielsweise Stand- und Blinklicht aus getrennten Kanälen versorgt, genauso wie Fern- und Abblendlicht oder Nebel- und Abblendlicht.
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4D zeigt ebenfalls eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Aufbaus eines Bordnetzes 104, das das erste Teilnetz 106 sowie das zweite Teilnetz 108 umfasst. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Modul 440 zur Bildung des dritten, hochverfügbaren Bordnetzes, nur im Bodycomputer 400 integriert. Dieser wiederum versorgt die einzelnen Lichtmodule 415, 420, 425 über die Leitungen 450, und zwar fehlertolerant auch für den Fall einer Unter- oder Überspannung (=Ausfall) des Teilnetzes PN1 (108) oder PN2 (106).
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Steckverbindungseinrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielhaft gezeigt ist die Belegung eines 15-poligen Steckers für Lkw-Anhänger nach ISO 12 098. Beispielsweise wird der für eine Bremslichtfunktion vorgesehene Pin 7 vom zweiten Teilnetz versorgt, während alle anderen Pins 8 bis 15 vom ersten Teilnetz versorgt werden. Die Belegung ist auch auf andere Steckertypen übertragbar, beispielsweise auf einen Stecker vom Typ 24N nach ISO 1185.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines zweikanaligen Bordnetzes 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu 2 ist das Bordnetz 104 hier als zweikanaliges 24V/12V-Bordnetz realisiert.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 700 zum Versorgen zumindest einer Beleuchtungskomponente eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie kann beispielsweise mittels einer vorangehend anhand der 1 bis 6 beschriebenen Vorrichtung ausgeführt werden. Dabei wird in einem optionalen Schritt 710 geprüft, ob in zumindest einem der beiden Teilnetze ein Fehler vorliegt. In einem weiteren Schritt 720 erfolgt die Ansteuerung zumindest einer Beleuchtungskomponente des Fahrzeugs abhängig von einem Ergebnis des Prüfens. Dabei wird die Beleuchtungskomponente beispielsweise unter Verwendung des ersten Teilnetzes in einen Warnbetrieb umgeschaltet, wenn im Schritt 710 ein Fehler im zweiten Teilnetz festgestellt wurde. Alternativ oder zusätzlich wird die Beleuchtungskomponente bei Vorliegen eines Fehlers im zweiten Teilnetz vom zweiten Teilnetz getrennt und mit dem funktionierenden ersten Teilnetz verbunden, um die Spannungsversorgung der Beleuchtungskomponente aufrechtzuerhalten.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010049716 A1 [0005]
