DE102022202063A1

DE102022202063A1 - Fahrzeugbordnetz zur Spannungsversorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers, Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes, sowie Energiespeichereinrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz

Info

Publication number: DE102022202063A1
Application number: DE102022202063.4A
Authority: DE
Inventors: Sascha Gläß; Joachim Düsediekerbäumer; Florian Quantmeyer; Mirko Mrowczynski; Hydayet Ates; Nico Saremba
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbordnetz (1) zur Spannungsversorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers (2), aufweisend eine Energiespeichereinrichtung (3) mit mindestens einem ersten Zellstrang (4) und mindestens einem zweiten Zellstrang (5), wobei die Nennspannung des ersten Zellstrangs (4) mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs (5) übereinstimmt, wobei die Energiespeichereinrichtung (3) einen ersten Pluspol (6) und einen zweiten Pluspol (7) aufweist, wobei der erste Zellstrang (4) über ein erstes Schaltelement (8) mit dem ersten Pluspol (6) verbunden ist und der zweite Zellstrang (5) über ein zweites Schaltelement (9) mit dem zweiten Pluspol (7) verbunden ist, wobei ein erster Bordnetzabschnitt (10) mit mindestens einem unkritischen Verbraucher (11) mit dem ersten Pluspol (6) elektrisch verbunden ist, wobei ein zweiter Bordnetzabschnitt (12) mit mindestens einem sicherheitsrelevanten Verbraucher (2) mit dem zweiten Pluspol (7) elektrisch verbunden ist, wobei die Energiespeichereinrichtung (3) zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und dem zweiten Pluspol (7) mindestens eine Diode (13) und/oder mindestens ein weiteres Schaltelement (14) aufweist, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes (1) und eine Energiespeichereinrichtung (3) zur Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbordnetz zur Spannungsversorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes, sowie eine Energiespeichereinrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz.
Mit der wachsenden Anzahl von elektronischen Komponenten in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, Hybridantrieben und insbesondere in Fahrzeugen mit reinen Elektroantrieben steigen die Anforderungen an die Spannungs- und Stromversorgung innerhalb eines Bordnetzes des Fahrzeugs. Üblicherweise geht die Erfüllung dieser Anforderungen mit einer erhöhten Komplexität des verwendeten Bordnetzes einher, was die Fehleranfälligkeit bei der Spannungs- und Stromversorgung erhöhen kann. Dabei ist insbesondere eine zuverlässige Spannungsversorgung von sicherheitsrelevanten Komponenten, wie beispielsweise Lenk- oder Bremssystemkomponenten, erforderlich, um deren Funktion auch bei Problemen mit der Spannungsversorgung innerhalb des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Als Beispiel für die gestiegenen Anforderungen sei die ISO 26262 zu nennen, welche für eine sogenannte ASIL (Automative saftey integrity level) C-Einstufung eine Ausfallrate von höchstens 100 Ausfällen in einer Milliarde Betriebsstunden (100 Failures In Time) fordert.
Aus der DE 10 2017 218 252 A1 ist eine Energiespeicheranordnung zur redundanten Energieversorgung für Sicherheitsverbraucher in einem Kraftfahrzeug bekannt. Die Energiespeicheranordnung weist mehrere Zelleneinheiten auf, wobei Wandlereinrichtungen dazu genutzt werden, eine an einer Zelleneinheit abgreifbare erste Spannung in eine zweite Spannung zu wandeln. Ein Wandler-Ausgang einer jeweiligen Wandlereinrichtung ist mit einer Schalteinrichtung verbunden, die dazu ausgelegt ist, die Wandler-Ausgänge der jeweiligen Wandlereinrichtungen unabhängig voneinander mit einem ersten Versorgungspfad und/oder einem zweiten Versorgungspfad zu koppeln oder zu entkoppeln, um so eine redundante Energieversorgung für Sicherheitsverbraucher bereitzustellen.
Aus der DE 10 2020 202 049 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei ein elektrisches Verbinden mit einem Gleichspannungswandler vorgesehen ist, welcher durch einen zusätzlichen Energiespeicher gespeist wird, um so eine redundante Spannungsversorgung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers bereitzustellen.
Aus der DE 103 48 162 A ist eine Vorrichtung zur Energieversorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher bekannt. Allerdings ist dort gelehrt, eine Spannungsversorgung über einen zum sicherheitsrelevanten Verbraucher parallelgeschalteten Kondensator sicherzustellten.
Aus der DE 10 2006 010 713 A1 ist ein Bordnetz für ein Fahrzeug mit einer Rekuperationsvorrichtung und zumindest einem sicherheitsrelevanten Verbraucher bekannt. Der sicherheitsrelevante Verbraucher ist hierbei mit einem Primärsystem und einem Sekundärsystem des Bordnetzes elektrisch verbunden und durch diese beiden Systeme redundant energieversorgbar.
Aus der DE 100 53 584 A1 ist eine redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dort werden voneinander entkoppelte redundante Spannungsversorgungen zur Gewährleistungen einer Stromversorgung von sicherheitsrelevanten Verbrauchern vorgeschlagen.
Die Verwendung eines oder mehrerer Spannungswandler oder die Verwendung redundanter Spannungsquellen erhöht die Komplexität eines Bordnetzes. Zudem steigen mit der Komplexität üblicherweise auch der Bauraumbedarf, die Herstellungs- und Wartungskosten, sowie die Fehleranfälligkeit bei der Spannungsversorgung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers.
Es stellt sich somit das technische Problem, ein Fahrzeugbordnetz, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes sowie eine Energiespeichereinrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz zu schaffen, welche eine möglichst sichere und fehlerarme Spannungsversorgung für mindestens einen sicherheitsrelevanten Verbraucher auf möglichst effiziente Weise ermöglichen und welche vorzugsweise eine Ausfallrate von höchstens 100 Ausfällen in einer Milliarde Betriebsstunden bei der Spannungsversorgung des mindestens einen sicherheitsrelevanten Verbrauchers ermöglichen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird daher ein Fahrzeugbordnetz zur Spannungsversorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers, aufweisend eine Energiespeichereinrichtung mit mindestens einem ersten Zellstrang und mindestens einem zweiten Zellstrang, wobei die Nennspannung des ersten Zellstrangs mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs übereinstimmt, wobei die Energiespeichereinrichtung einen ersten Pluspol und einen zweiten Pluspol aufweist, wobei der erste Zellstrang über ein erstes Schaltelement mit dem ersten Pluspol verbunden ist und der zweite Zellstrang über ein zweites Schaltelement mit dem zweiten Pluspol verbunden ist, wobei ein erster Bordnetzabschnitt mit mindestens einem unkritischen Verbraucher mit dem ersten Pluspol elektrisch verbunden ist, wobei ein zweiter Bordnetzabschnitt mit mindestens einem sicherheitsrelevanten Verbraucher mit dem zweiten Pluspol elektrisch verbunden ist, wobei die Energiespeichereinrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol mindestens eine Diode und/oder mindestens ein weiteres Schaltelement aufweist.
Die Nennspannung der Zellstränge ist ein vorbestimmter Wert der elektrischen Spannung in einem Normalbetrieb des Fahrzeugbordnetzes. Der Wert der Nennspannung kann einen Toleranzbereich aufweisen. Beispielsweise beträgt die Nennspannung zwölf Volt und der Toleranzbereich beträgt +/- 0,7 Volt. Eine Betriebsspannung des Fahrzeugbordnetzes kann höher oder niedriger als der vorbestimmte Wert der Nennspannung sein.
Der erste Pluspol und der zweite Pluspol bezeichnen einen positiven elektrischen Pol der Energiespeichereinrichtung. Die Spannung des jeweiligen Zellstrangs ergibt sich aus einer Potentialdifferenz zwischen dem jeweiligen Pluspol des Zellstrangs und einem Minuspol bzw. einem Bezugspotential der Energiespeichereinrichtung. Das Bezugspotential des Fahrzeugbordnetzes kann durch eine dem Fahrzeugbordnetz zugeordnete Masse vorbestimmt sein. Insbesondere stimmt das Bezugspotential des ersten Bordnetzabschnitts und des zweiten Bordnetzabschnitts mit dem Bezugspotential der Energiespeichereinrichtung überein.
Der erste Bordnetzabschnitt ist, insbesondere über mindestens einen Pfad, mit dem ersten Pluspol elektrisch verbunden. Der zweite Bordnetzabschnitt ist, insbesondere über mindestens einen weiteren Pfad, mit dem zweiten Pluspol elektrisch verbunden. Ein solcher Pfad und/oder eine andere elektrische Verbindung können durch einen elektrischen Leiter ausgebildet werden. Der Leiter kann aus Kupfer hergestellt sein.
Der erste und zweite Bordnetzabschnitt bezeichnen jeweils einen Abschnitt des Fahrzeugbordnetzes, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung durch mindestens einen Zellstrang der Energiespeichereinrichtung mit Spannung versorgt wird. Innerhalb eines Bordnetzabschnitts kann/können ein oder mehrere elektrische Komponenten wie beispielsweise Verbraucher, Generator(en), Sicherung(en), Schaltelement(e), Diode(n) und andere zum Betreiben des Fahrzeugbordnetzes notwenige Komponenten angeordnet sein. Die Komponenten können innerhalb eines Bordnetzabschnitts entlang von Pfaden miteinander elektrisch verbunden sein, beispielsweise über elektrische Leitungen. Eine elektrische Verschaltung zwischen den Komponenten kann parallel und/oder in Reihe ausgebildet sein.
Der mindestens eine unkritische Verbraucher ist im ersten Bordnetzabschnitt angeordnet. Der sicherheitsrelevante Verbraucher ist im zweiten Bordnetzabschnitt angeordnet. Der unkritische und sicherheitsrelevante Verbraucher sind elektrische Komponenten oder Geräte zur Umwandlung von elektrischer Energie in eine andere Energieform. Ein Verbraucher wird als unkritisch bezeichnet, wenn eine Spannungsversorgung des Verbrauchers als nicht sicherheitsrelevant vorbestimmt ist, beispielsweise wenn der unkritische Verbraucher Teil einer Innenraumbeleuchtung des Fahrzeugs ist. Analog wird ein Verbraucher wird als sicherheitsrelevant bezeichnet, wenn eine Spannungsversorgung des Verbrauchers als sicherheitsrelevant vorbestimmt ist, beispielsweise wenn der sicherheitsrelevante Verbraucher Teil eines Lenk- und/oder Bremssystems des Fahrzeugs ist.
Das erste und zweite Schaltelement sowie das weitere Schaltelement können jeweils als Relais, Halbleiterelement oder Ähnliches ausgebildet sein. Ein Schaltelement im Sinne dieser Offenbarung dient zumindest zum Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen zwei elektrischen Komponenten der Energiespeichereinrichtung oder des Fahrzeugbordnetzes. Vorzugsweise dient das jeweilige Schaltelement auch zum Wiederherstellen einer elektrischen Verbindung zwischen zwei elektrischen Komponenten der Energiespeichereinrichtung oder des Fahrzeugbordnetzes.
Bei Anordnung eines weiteren Schaltelements zwischen dem ersten und zweiten Pluspol ergibt sich der der technische Vorteil, dass aufgrund der übereinstimmenden Nennspannungen zwischen dem ersten und zweiten Zellstrang und der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Pluspol eine Gesamtkapazität aus den Einzelkapazitäten des ersten und zweiten Zellstrangs addiert wird. Diese Gesamtkapazität steht dann zur Spannungsversorgung des ersten Bordnerzabschnitts und des zweiten Bordnetzabschnitts bereit. Weiter kann der sicherheitsrelevante Verbraucher auch nur durch einen der zwei Zellstränge mit Spannung versorgt werden. Hierzu ist insbesondere aufgrund der übereinstimmenden Nennspannung kein Spannungswandler zur Umwandlung der Betriebsspannung nötig. Das weitere Schaltelement kann die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol trennen, wenn beispielsweise im ersten Zellstrang ein Fehler, wie beispielsweise eine Überspannung, Tiefentladung und/oder Übertemperatur o.Ä., bestimmt wird und/oder im ersten Bordnetzabschnitt ein Kurzschluss bestimmt wird und/oder eine Entladung der Energiespeichereinrichtung durch den ersten Bordnetzabschnitt bestimmt wird. Die Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers kann somit auch nur durch den zweiten Zellstrang sichergestellt werden. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert.
Vorzugsweise weist die Energiespeichereinrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol mindestens ein erstes weiteres Schaltelement und mindestens ein zweites weiteres Schaltelement auf.
Vorzugsweise sind das erste weitere Schaltelement und das zweite weitere Schaltelement in Reihe geschaltet. Durch die Reihenschaltung der weiteren Schaltelemente kann eine Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers auch dann sichergestellt werden, wenn ein Fehler im ersten Bordnetzabschnitt und/oder im ersten Zellstrang bestimmt wird und eines der weiteren Schaltelemente die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol nicht trennen kann. Das zweite weitere Schaltelement erhöht somit in vorteilhafter Weise die Redundanz.
Die Diode ist eine elektrische Komponente, die Strom in einer Richtung passieren lässt und in der anderen Richtung einen Stromfluss sperrt. Durch eine entsprechende Anordnung einer Diode zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol kann Strom beispielsweise nur vom ersten Pluspol zum zweiten Pluspol die Diode passieren. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der zweite Bordnetzabschnitt durch den ersten Zellstrang mit Spannung versorgt wird und/oder der erste Bordnetzabschnitt nicht durch den zweiten Zellstrang mit Spannung versorgt werden soll. So kann die Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers durch den ersten Zellstrang sichergestellt werden, auch wenn beispielsweise der zweite Zellstrang vom Rest des Fahrzeugbordnetzes getrennt ist.
Vorzugsweise weist die Energiespeichereinrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol mindestens eine Diode und mindestens ein weiteres Schaltelement auf.
In einer Ausführungsform ist die Diode zum weiteren Schaltelement in Reihe geschaltet. Durch eine Reihenschaltung von der Diode und dem weiteren Schaltelement kann der zweite Bordnetzabschnitt, und somit der sicherheitsrelevante Verbraucher, von dem ersten Zellstrang bzw. dem ersten Bordnetzabschnitt getrennt werden, auch wenn die Diode aufgrund einer Fehlfunktion, wie beispielsweise eines Kurschlusses, den Stromfluss vom zweiten Pluspol zum ersten Pluspol nicht mehr sperrt. Die Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers kann dann weiterhin über den zweiten Zellstrang sichergestellt werden.
In einer Ausführungsform sind das weitere Schaltelement und die Diode parallelgeschaltet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der sicherheitsrelevante Verbraucher über die Diode auch dann mit Spannung aus dem ersten Zellstrang versorgt werden kann, wenn der zweite Zellstrang vom restlichen Fahrzeugbordnetz getrennt ist und das weitere Schaltelement nicht geschlossen werden kann, beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion des weiteren Schaltelements.
Selbstverständlich ist auch eine Parallelschaltung von mehreren Dioden zwischen dem ersten Pluspol und zweiten Pluspol denkbar. Auch denkbar ist eine Parallelschaltung von mehreren weiteren Schaltelementen. Auch eine Kombination einer Reihenschaltung von Dioden und/oder weiteren Schaltelementen mit den zuvor genannten Parallelschaltungen ist denkbar, um so eine Komponentenredundanz zwischen dem ersten Pluspol und zweiten Pluspol zu erhöhen.
Der erste und/oder zweite Bordnetzabschnitt kann/können mindestens einen Generator zum Laden der Energiespeichereinrichtung aufweisen. Vorzugsweise weist der erste Bordnetzabschnitt einen Generator auf. Der Generator kann als eine Lichtmaschine ausgebildet sein und zur Energieübertragung mit einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs gekoppelt sein. Alternativ oder kumulativ kann ein Bordnetzabschnitt auch einen Spannungswandler, insbesondere einen Gleichspannungswandler, aufweisen, wobei der Gleichspannungswandler beispielsweise eine Spannung einer weiteren Spannungsquelle auf eine für das Laden der Energiespeichereinrichtung notwendige Spannung umwandelt, wobei die weitere Spannungsquelle kein Teil des Fahrzeugbordnetzes sein muss.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrzeugbordnetz eine erste Messeinrichtung zur Bestimmung einer Spannung und/oder eines Stroms im ersten Bordnetzabschnitt auf, wobei das Fahrzeugbordnetz eine zweite Messeinrichtung zur Bestimmung einer Spannung und/oder eines Stroms im zweiten Bordnetzabschnitt aufweist.
Die erste Messeinrichtung und/oder zweite Messeinrichtung können/kann ein Voltmeter zur Bestimmung einer Spannung, insbesondere einer Betriebsspannung im ersten und/oder zweiten Bordnetzabschnitt, aufweisen. Alternativ oder kumulativ können/kann die erste Messeinrichtung und/oder zweite Messeinrichtung ein Amperemeter zur Bestimmung eines Stroms, insbesondere eines Betriebsstroms im ersten und/oder zweiten Bordnetzabschnitt, aufweisen.
So kann das Fahrzeugbordnetz, insbesondere der erste und/oder zweite Zellstrang, in vorteilhafter Weise auf Fehler überwacht werden. Auch ist ein Laden des ersten und/oder zweiten Zellstrangs durch Bestimmen einer Spannung und/oder eines Stroms in vorteilhafter Weise verbessert.
Vorzugsweise weist das Fahrzeugbordnetz ein Batteriesteuergerät auf. Das Batteriesteuergerät kann eine integrierte Schaltung auf einem Mikrochip umfassen. Auch kann das Batteriesteuergerät einen Mikrocontroller umfassen. Insbesondere ist das Batteriesteuergerät dazu ausgebildet, ein Verfahren nach einer in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsform durchzuführen. Vorzugsweise werden die Schaltelemente über das Batteriesteuergerät betätigt. Das Batteriesteuergerät kann zum Betätigen eines Schaltelements elektrische Signale an das jeweilige Schaltelement übertragen, welches geschaltet werden soll. Das Betätigen der Schaltelemente kann hierbei in Abhängigkeit einer bestimmten Spannung und/oder eines bestimmten Stroms im ersten und/oder zweiten Bordnetzabschnitt erfolgen.
Vorzugsweise ist die zweite Messeinrichtung Teil des Batteriesteuergeräts. Selbstverständlich kann auch die erste Messeinrichtung Teil des Batteriesteuergeräts sein.
Weiter kann das Fahrzeugbordnetz Sensoren zur Bestimmung einer Temperatur mindestens eines Zellstrangs und/oder mindestens eines Verbrauchers aufweisen. Die bestimmte Temperatur kann dem Batteriesteuergerät zur Auswertung bereitgestellt werden, wobei das Betätigen eines jeweiligen Schaltelements in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur erfolgen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Zellstrang und der zweite Zellstrang jeweils durch eine Reihenschaltung von Lithium-lonen-Zellen ausgebildet und/oder beträgt die Nennspannung des ersten Zellstrangs und des zweiten Zellstrangs zwölf Volt.
Eine Lithium-Ionen-Zelle liefert eine Nennspannung von ca. drei Volt, wobei durch eine Reihenschaltung von vier Lithium-lonen-Zellen eine entsprechende Nennspannung von zwölf Volt bereitgestellt wird. Die Betriebsspannung einer Lithium-Ionen-Zelle kann bei bis zu vier Volt liegen. Die tatsächliche Nenn und/oder Betriebsspannung hängt jedoch vom verwendeten lonenmaterial bzw. Kathodenmaterial ab. Als Kathodenmaterial eignen sich beispielsweise Eisenphosphat, Nickel-Mangan-Cobolt, Cobaltdioxid oder Mangan.
Durch Ausbilden der Zellstränge aus Lithium-Ionen-Zellen ergibt sich der Vorteil, dass ein Gewicht der Energiespeichereinrichtung verringert werden kann, während eine Lebensdauer sowie eine Energiedichte der Zellen gegenüber anderen Zellarten, wie beispielsweise Bleidioxid-Zellen, erhöht werden.
Beträgt die Nennspannung zwölf Volt, so ist das Fahrzeugbordnetz als ein Niedervoltbordnetz in einem Fahrzeug ausgebildet. Insbesondere hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Fahrzeugbordnetz die Anforderungen der ASIL-C-Einstufung für Niedervoltbordnetze erfüllt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Energiespeichereinrichtung das mindestens eine weitere Schaltelement zur Trennung der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol auf, wobei der erste Bordnetzabschnitt mindestens eine Sicherung zum Überstromschutz aufweist, wobei der unkritische Verbraucher durch Auslösen der Sicherung von dem ersten Bordnetzabschnitt elektrisch trennbar ist.
Die Sicherung kann als Schmelzsicherung, Leitungsschutzschalter, Trennrelais o.Ä. ausgebildet sein. Liegt ein Betriebsstrom der Sicherung über einem Nennstrom der Sicherung, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses in dem unkritischen Verbraucher, so löst die Sicherung aus. Die Sicherung ist derart im ersten Bordnetzabschnitt angeordnet, dass eine Spannungsversorgung des unkritischen Verbrauchers beendet wird, wenn die Sicherung auslöst. Hierdurch kann ein Kurzschluss in vorteilhafter Weise beendet werden.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes, wobei das Fahrzeugbordnetz eine Energiespeichereinrichtung mit einem ersten Zellstrang und einem zweiten Zellstrang aufweist, wobei die Nennspannung des ersten Zellstrangs mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs übereinstimmt, wobei in einem Normalbetrieb des Fahrzeugbordnetzes der erste Zellstrang über ein erstes Schaltelement mit einem ersten Pluspol der Energiespeichereinrichtung verbunden ist und der zweite Zellstrang über ein zweites Schaltelement mit einem zweiten Pluspol der Energiespeichereinrichtung verbunden ist, wobei über einen ersten Bordnetzabschnitt mindestens ein unkritischer Verbraucher mit dem ersten Pluspol elektrisch verbunden ist, wobei über einen zweiten Bordnetzabschnitt mindestens ein sicherheitsrelevanter Verbraucher mit dem zweiten Pluspol elektrisch verbunden ist, wobei die Energiespeichereinrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol mindestens eine Diode und/oder mindestens ein weiteres Schaltelement aufweist, wobei der erste Pluspol mit dem zweiten Pluspol elektrisch verbunden ist, wobei eine Spannungsversorgung des mindestens einen sicherheitsrelevanten Verbrauchers über den ersten Zellstrang und den zweiten Zellstrang sichergestellt ist.
In einem Normalbetrieb sind demnach alle im Fahrzeugbordnetz angeordneten Schaltelemente geschlossen und sowohl der erste Bordnetzabschnitt als auch der zweite Bordnetzabschnitt werden mit einer Betriebsspannung versorgt.
Im Sinne dieser Offenbarung bezeichnet ein Sicherstellen der Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers, dass der sicherheitsrelevante Verbraucher entweder aus dem ersten und zweiten Zellstrang, nur aus dem ersten Zellstrang oder nur aus dem zweiten Zellstrang mit einer Spannung versorgt werden kann.
Die zuvor genannten Vorteile der Spannungsversorgung ergeben sich in Abhängigkeit der gewählten Ausführungsformen, also ob beispielsweise eine Diode oder ein weiteres Schaltelement zwischen dem ersten und zweiten Pluspol angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Strom im ersten Bordnetzabschnitt bestimmt und mit mindestens einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und zweiten Pluspol getrennt wird, wenn der bestimmte Strom über dem vorbestimmten Schwellwert liegt.
Der Strom kann mit der ersten Messeinrichtung bestimmt werden. Der bestimmte Strom kann dem Batteriesteuergerät bereitgestellt werden, wobei das Batteriesteuergerät dazu ausgebildet ist, den bestimmten Strom mit dem Schwellwert zu vergleichen und ein entsprechendes Signal an das weitere Schaltelement auszugeben, wenn die zuvor genannte Bedingung erfüllt ist.
Durch den beschriebenen Schwellwertvergleich kann in vorteilhafter Weise eine fehlerhafte Entladung und/oder ein Kurzschluss im ersten Bordnetzabschnitt bestimmt werden.
Nach Trennen der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol kann der sicherheitsrelevante Verbraucher weiterhin mit einer Spannung über den zweiten Zellstrang versorgt werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden der erste Zellstrang und der zweite Zellstrang auf Fehler überwacht, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Zellstrang und dem ersten Pluspol getrennt wird, wenn ein Fehler in dem ersten Zellstrang bestimmt wird oder eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Zellstrang und dem zweiten Pluspol getrennt wird, wenn ein Fehler in dem zweiten Zellstrang bestimmt wird.
Ein Fehler des ersten und/oder zweiten Zellstrangs kann beispielsweise eine Überspannung, Tiefentladung und/oder Übertemperatur des jeweiligen Zellstrangs sein. Zur Bestimmung eines Fehlers können Spannungs- und/oder Stromwerte bestimmt werden und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen werden. Die Werte können beispielsweise mittels der ersten und/oder zweiten Messeinrichtung bestimmt werden. Auch denkbar ist das Bestimmen von Temperaturwerten des ersten und/oder zweiten Zellstrangs mit entsprechenden Sensoren. Zur Bestimmung eines Fehlers können die bestimmten Werte dem Batteriesteuergerät bereitgestellt werden, wobei das Batteriesteuergerät dazu ausgebildet ist, nach Bestimmen eines Fehlers ein entsprechendes Signal an das entsprechende erste und/oder zweite Schaltelement auszugeben und so eine elektrische Verbdingung zwischen dem fehlerbehafteten Zellstrang und dem Rest des Fahrzeugbordnetzes zu trennen.
Nach Trennen der elektrischen Verbindung zwischen dem fehlerbehaften Zellstrang und dem jeweiligen Pluspol kann der sicherheitsrelevante Verbraucher weiterhin mit einer Spannung über den verbleibenden Zellstrang versorgt werden.
Vorzugsweise wird eine Fehlerwarnung ausgegeben, wenn ein Fehler bestimmt wird. Die Fehlerwarnung kann beispielsweise durch das Batteriesteuergerät ausgegeben werden. Die Fehlerwarnung kann an die Insassen, insbesondere den Fahrer, des Fahrzeugs ausgeben werden, um diese auf den Fehler und eine entsprechende Wartung bzw. einen Austausch der Energiespeichereinrichtung aufmerksam zu machen. Auch kann eine Fehlerwarnung Informationen zur Bestimmung des Fehlers aufweisen, wie beispielsweise, dass eine Tiefentladung eines Zellstrangs als Fehler bestimmt wurde oder dass eine bestimmte Temperatur einen Schwellwert übersteigt. Alternativ oder kumulativ kann eine solche Fehlerwarnung auch an einen fahrzeugexternen Server übermittelt werden, beispielsweise zur Flottenfehlerüberwachung.
Die beschriebenen Merkmale zur Fehlerwarnung können auch auf eine Ausgabe einer Warnung bei Bestimmen anderer Fehlfunktionen, wie beispielsweise eines Kurzschlusses oder einer Entladung, zutreffen.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Spannung des ersten Zellstrang und die Spannung des zweiten Zellstrang bestimmt und die bestimmten Spannungen werden miteinander verglichen, wobei der Zellstrang mit der höheren bestimmten Spannung von dem jeweiligen Pluspol getrennt wird, wenn die miteinander verglichenen Spannungen um mehr als einen vorbestimmten Schwellwert voneinander abweichen, wobei die Spannung des Zellstrangs mit der niedrigeren Spannung auf die höhere bestimmte Spannung angepasst wird, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem Zellstrang mit der höheren Spannung und dem jeweiligen Pluspol erst wieder hergestellt wird, wenn die Anpassung der Spannung abgeschlossen ist.
Vorzugsweise ist der vorbestimmte Schwellwert ein vorbestimmter Differenzwert der Spannungen. Die bestimmten Spannungen können dem Batteriesteuergerät bereitgestellt werden, wobei das Batteriesteuergerät dazu ausgebildet ist, die bestimmten Spannungen mit dem Schwellwert zu vergleichen und ein entsprechendes Signal an das erste und/oder weitere Schaltelement auszugeben, wenn die entsprechende Bedingung erfüllt ist. Vorzugweise wird die Spannung über einen Generator und/oder über eine weitere Spannungsquelle angepasst.
Durch den beschriebenen Schwellwertvergleich ist insbesondere ein separates Laden der Zellstränge ermöglicht. So kann in vorteilhafter Weise die Lebensdauer der Zellstränge verbessert werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der erste Bordnetzabschnitt mindestens eine Sicherung zum Überstromschutz auf, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol getrennt wird, wenn ein Kurzschluss im ersten Bordnetzabschnitt bestimmt wird, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol erst hergestellt wird, wenn der Kurzschluss durch Auslösen der Sicherung und/oder Trennen des unkritischen Verbrauchers von dem ersten Bordnetzabschnitt beendet wird und eine Anpassung einer Spannung des ersten Zellstrangs an eine Spannung des zweiten Zellstrang abgeschlossen ist.
Wird ein Kurzschluss im ersten Bordnetzabschnitt bestimmt, so kann dieser wie zuvor erläutert durch Auslösen der Sicherung beendet werden. Durch das weitere Schaltelement kann für die Dauer des Kurzschlusses, also insbesondere solange die Sicherung nicht auslöst, eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Pluspol getrennt werden. Der erste Zellstrang kann die Sicherung dann weiterhin mit Strom versorgen, bis die Sicherung auslöst, ohne dass hierdurch eine Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers beeinträchtigt wird, da die Spannungsversorgung über den zweiten Zellstrang sichergestellt wird.
Nach Auslösen der Sicherung kann der erste Zellstrang wieder auf die Spannung des zweiten Zellstrangs angepasst werden. Ist die Anpassung abgeschlossen, kann das Fahrzeugbordnetz durch Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Pluspol, wie beispielsweise durch Schließen des weiteren Schaltelements, wieder in einen Quasi-Normalbetrieb wechseln, wobei der sicherheitsrelevante Verbraucher durch den ersten und zweiten Zellstrang mit Spannung versorgt werden kann.
Weiter vorgeschlagen wird eine Energiespeichereinrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz, wobei die Energiespeichereinrichtung mindestens einen ersten Zellstrang und mindestens einen zweiten Zellstrang aufweist, wobei die Nennspannung des ersten Zellstrangs mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs übereinstimmt, wobei die Energiespeichereinrichtung einen ersten Pluspol und einen zweiten Pluspol aufweist, wobei der erste Zellstrang über ein erstes Schaltelement mit dem ersten Pluspol elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Zellstrang über ein zweites Schaltelement mit dem zweiten Pluspol elektrisch verbunden ist, wobei die Energiespeichereinrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol und dem zweiten Pluspol mindestens eine Diode und/oder mindestens ein weiteres Schaltelement aufweist.
Es ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Energiespeichereinrichtung eine in sich abgeschlossene Spannungsquelle ist, wodurch der Bauraumbedarf, die Herstellungs- und Wartungskosten sowie die Fehleranfälligkeit bei der Spannungsversorgung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers gesenkt werden.
Vorzugweise weist die Energiespeichereinrichtung ein Gehäuse auf, wobei zumindest der erste Zellstrang und der zweite Zellstrang im Gehäuse angeordnet sind. So kann das Gehäuse die im Gehäuse angeordneten Komponenten vor Umwelteinflüssen aus einer Umgebung der Energiespeichereinrichtung schützen, wie beispielsweise vor Feuchtigkeit. Selbstverständlich können auch das erste, zweite und/oder weitere Schaltelement und/oder die Diode im Gehäuse angeordnet sein.
Vorzugsweise weist der erste und/oder zweite Pluspol der Energiespeichereinrichtung Anschlussmittel zur Befestigung eines elektrischen Leiters auf. Vorzugsweise ist ein Anschlussmittel des ersten und/oder zweiten Pluspols zur lösbaren mechanischen Verbindung mit einem elektrischen Leiter ausgebildet, wie beispielsweise als Schraubbolzen mit Mutter. Die Anschlussmittel können an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet sein, wobei die Außenseite die Oberfläche des Gehäuses ist, die der Umgebung zugewandt ist.
Durch das Gehäuse und/oder die Anschlüsse ergibt sich in vorteilhafter Weise eine erleichterte Montage, Wartung und/oder Demontage der Energiespeichereinrichtung in das Fahrzeug bzw. das Fahrzeugbordnetz, beispielsweise weil die Energiespeichereinrichtung über die Anschlüsse sicher und effizient an den ersten und zweiten Bordnetzabschnitt an- und abgeschlossen werden kann. Weiter ist die Portabilität der Energiespeichereinrichtung erhöht, wenn die Komponenten der Energiespeichereinrichtung in dem Gehäuse angeordnet, insbesondere befestigt, sind.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine schematische Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugbordnetzes,
2 eine schematische Schaltungsanordnung eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbordnetzes,
3 eine schematische Schaltungsanordnung eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbordnetzes,
4 eine schematische Schaltungsanordnung eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbordnetzes und
5 eine schematische Schaltungsanordnung eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeugbordnetzes.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
1 zeigt eine schematische Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugbordnetzes 1, welches eine Spannungsversorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers 2 sicherstellt. Das Fahrzeugbordnetz 1 weist eine Energiespeichereinrichtung 3 auf, welche mindestens einen ersten Zellstrang 4 und mindestens einen zweiten Zellstrang 5 umfasst. Sowohl der erste Zellstrang 4 als auch der zweite Zellstrang 5 sind in der dargestellten Ausführungsform aus in Reihe geschalteten Lithium-Ionen Zellen ausgebildet (nicht dargestellt).
Eine Nennspannung des ersten Zellstrangs 4 stimmt mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs 5 überein und beträgt in der dargestellten Ausführungsform zwölf Volt. Aus der Übereinstimmung der Nennspannung zwischen dem ersten und zweiten Zellstrang 4, 5 ergibt sich zum einen der Vorteil, dass sich eine Gesamtkapazität aus den Einzelkapazitäten der beiden Zellstränge 4, 5 addiert und zur Spannungsversorgung eines ersten Bordnerzabschnitts 10 und eines zweiten Bordnetzabschnitts 12 bereitgestellt werden kann. Weiter wird kein Spannungswandler benötigt, um den sicherheitsrelevanten Verbraucher 2 nur durch einen der zwei Zellstränge 4, 5 mit Spannung zu versorgen, beispielsweise, wenn einer der zwei Zellstränge 4, 5 fehlerbehaftet ist und/oder keine Spannung bereitstellen kann.
Die Energiespeichereinrichtung 3 weist einen ersten Pluspol 6 und einen zweiten Pluspol 7 auf. Der erste Pluspol 6 dient zur elektrischen Verbindung des ersten Bordnetzabschnitts 10 mit der Energiespeichereinrichtung 3. Der zweite Pluspol 7 dient zur elektrischen Verbindung des zweiten Bordnetzabschnitts 12 mit der Energiespeichereinrichtung 3.
Der erste Zellstrang 4 ist über ein erstes Schaltelement 8 mit dem ersten Pluspol 6 elektrisch verbunden. Über das erste Schaltelement 8 kann der erste Zellstrang 5 vom Rest des Fahrzeugbordnetzes 1 getrennt werden. Analog hierzu ist der zweite Zellstrang 5 über ein zweites Schaltelement 9 mit dem zweiten Pluspol 7 elektrisch verbunden.
Durch das erste und zweite Schaltelement 8, 9 ist in vorteilhafter Weise ein effizientes Laden der Energiespeichereinrichtung 3 erleichtert, da durch Trennen eines Zellstrangs 4, 5 der verbleibende Zellstrang 5, 4 auf eine Spannung des aktuell nicht angeschlossenen Zellstrangs 4, 5 angepasst werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn beispielsweise ein Fehler in dem ersten oder zweiten Zellstrang 4, 5 bestimmt wird und durch diesen Fehler die Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers 2 ohne ein Trennen des fehlerhaften Zellstrangs 4, 5 nicht sichergestellt werden könnte.
Entlang eines ersten Pfads 41 ist im ersten Bordnetzabschnitt 10 ein unkritischer Verbraucher 11 angeordnet. Der unkritische Verbraucher 11 ist beispielsweise Teil einer Innenraumbeleuchtung des Fahrzeugs. Weiter ist eine Sicherung 40 entlang des Pfads 41, zwischen dem unkritischen Verbraucher 11 und dem ersten Pluspol 6 angeordnet. Entlang eines weiteren Pfads 42 ist im ersten Bordnetzabschnitt 10 ein als Lichtmaschine ausgebildeter Generator 101 angeordnet. Durch die beschriebene Anordnung ist in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass durch Auslösen der Sicherung 40 der unkritische Verbraucher 11 vom Rest des Fahrzeugbordnetzes 1 getrennt wird. Da der Generator 101 über den Pfad 42 auch nach Auslösen der Sicherung 40 mit der Energiespeichereinrichtung 3 elektrisch verbunden ist, kann der Generator 101 die Energiespeichereinrichtung 3 auch nach Auslösen der Sicherung 40 mit elektrischer Energie speisen. So kann nach Beenden des Kurschlusses ein Quasi-Normalbetrieb des Fahrzeugbordnetzes hergestellt werden.
Zusätzlich ist zwischen den Pfaden 41, 42 und dem ersten Pluspol 6 eine erste Messeinrichtung 20 zur Bestimmung einer Spannung und/oder eines Stroms im ersten Bordnetzabschnitt 10 angeordnet.
Im zweiten Bordnetzabschnitt 12 ist der mindestens eine sicherheitsrelevante Verbraucher 2 angeordnet. Der sicherheitsrelevante Verbraucher 2 ist beispielsweise Teil eines sicherheitsrelevanten Lenksystems.
Zwischen dem sicherheitsrelevanten Verbraucher 2 und dem zweiten Pluspol 7 ist eine zweite Messeinrichtung 21 zur Bestimmung einer Spannung und/oder eines Stroms im zweiten Bordnetzabschnitt 12 angeordnet.
Weiter weist die Energiespeichereinrichtung 3 zwischen dem ersten Pluspol 6 und dem zweiten Pluspol 7 ein weiteres Schaltelement 14 zur Trennung oder Herstellung einer elektrischen Verbindung auf.
Die zweite Messeinrichtung 21 ist Teil eines Batteriesteuergeräts (nicht dargestellt), wobei das Batteriesteuergerät zur Betätigung des ersten, zweiten und weiteren Schaltelements 8, 9, 14 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist auch die erste Messeinrichtung 20 Teil des Batteriesteuergeräts. Das Betätigen der Schaltelemente 8, 9, 14 erfolgt hierbei in Abhängigkeit einer bestimmten Spannung und/oder eines bestimmten Stroms im ersten und/oder zweiten Bordnetzabschnitt 10, 12.
In der der dargestellten Ausführungsform weist die Energiespeichereinrichtung 3 Anschlussmittel 103 auf. Ein Anschlussmittel 103 kann Schraubbolzen mit Muttern aufweisen (nicht dargestellt). Über die Anschlussmittel 103 werden die Pfade des ersten und/oder zweiten Bordnetzabschnitts 10, 12 sicher und effizient mit der Energiespeichereinrichtung 3 verbunden. Die Anschlussmittel 103 sind an einer Außenseite eines Gehäuses (nicht dargestellt) der Energiespeichereinrichtung 3 angeordnet. Ein solches Gehäuse schützt die im Gehäuse angeordneten Komponenten der Energiespeichereinrichtung 3 vor Umwelteinflüssen aus der Umgebung 100.
Ein Minuspol 102 des ersten und zweiten Zellstrangs 4, 5 ist über eines der Anschlussmittel 103 mit Masse verbunden. Das Bezugspotential des Fahrzeugbordnetzes 1 ist in allen in dieser Offenbarung gezeigten Figuren durch einen waagerechten Strich am Ende eines jeweiligen Pfads dargestellt.
In 2 ist statt eines weiteren Schaltelements 14 eine Diode 13 zwischen dem ersten Pluspol 6 und dem weiteren Pluspol 7 angeordnet. Die schematische Schaltungsanordnung des Fahrzeugnetzes 1 ist ansonsten gegenüber 1 unverändert. Die Diode 13 ermöglicht einen Stromfluss vom ersten Pluspol 6 zum zweiten Pluspol 7, aber nicht in umgekehrter Richtung. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass der sicherheitsrelevante Verbraucher 2 mit Spannung aus dem ersten Zellstrang 4 versorgt wird, insbesondere wenn der zweite Zellstrang 5 vom restlichen Fahrzeugbordnetz 1 getrennt ist.
In 3 ist das weitere Schaltelement 14 zu einer Diode 13 parallelgeschaltet. Die schematische Schaltungsanordnung des Fahrzeugnetzes 1 ist ansonsten gegenüber 1 unverändert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der sicherheitsrelevante Verbraucher 2 über die Diode 13 aus dem ersten Zellstrang 4 auch dann mit Spannung versorgt werden kann, wenn der zweite Zellstrang 5 vom restlichen Fahrzeugbordnetz 1 getrennt ist und das weitere Schaltelement 14 nicht geschlossen werden kann, beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion des weiteren Schaltelements 14 oder des Batteriesteuergeräts (nicht dargestellt).
In 4 ist eine Diode 13 zum weiteren Schaltelement 14 in Reihe geschaltet. Die schematische Schaltungsanordnung des Fahrzeugnetzes 1 ist ansonsten gegenüber 1 unverändert. Durch die dargestellte Reihenschaltung der Diode 13 und dem weiteren Schaltelement 14 werden die Vorteile der in 1 dargestellten Ausführungsform mit den Vorteilen der in 2 dargestellten Ausführungsform kombiniert, d.h. dass der zweite Bordnetzabschnitt 12, und somit der sicherheitsrelevante Verbraucher 2, von dem ersten Zellstrang 4 und dem ersten Bordnetzabschnitt 10 getrennt werden kann, auch wenn die Diode 13 aufgrund einer Fehlfunktion wie beispielsweise eines Kurschlusses den Stromfluss vom zweiten Pluspol 7 zum ersten Pluspol 6 nicht mehr sperrt. Die Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers 2 kann dann weiterhin über den zweiten Zellstrang 5 sichergestellt werden.
In 5 sind zwei weitere Schaltelement 14, 15 in Reihe geschaltet. Die schematische Schaltungsanordnung des Fahrzeugnetzes 1 ist ansonsten gegenüber 1 unverändert. Durch die dargestellte Reihenschaltung der weiteren Schaltelemente 14, 15 kann eine Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers 2 auch dann sichergestellt werden, wenn eine Fehlfunktion im ersten Bordnetzabschnitt 10 und/oder im ersten Zellstrang 4 bestimmt wird und eines der weiteren Schaltelemente 14, 15 die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol 6 und dem zweiten Pluspol 7 nicht trennen kann, wie beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion des Schaltelements 14, 15.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbordnetz
2: sicherheitsrelevanter Verbraucher
3: Energiespeichereinrichtung
4: erster Zellstrang
5: zweiter Zellstrang
6: erster Pluspol
7: zweiter Pluspol
8: erstes Schaltelement
9: zweites Schaltelement
10: erster Bordnetzabschnitt
11: unkritischer Verbraucher
12: zweiter Bordnetzabschnitt
13: Diode
14: weiteres Schaltelement
15: weiteres Schaltelement
20: erste Messeinrichtung
21: zweite Messeinrichtung
40: Sicherung
41: erster Pfad
42: weiterer Pfad
100: Umgebung
101: Generator
102: Minuspol
103: Anschlussmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017218252 A1 [0004]
DE 102020202049 A1 [0004]
DE 10348162 A [0005]
DE 102006010713 A1 [0006]
DE 10053584 A1 [0007]

Claims

Fahrzeugbordnetz (1) zur Spannungsversorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers (2), aufweisend eine Energiespeichereinrichtung (3) mit mindestens einem ersten Zellstrang (4) und mindestens einem zweiten Zellstrang (5), wobei die Nennspannung des ersten Zellstrangs (4) mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs (5) übereinstimmt, wobei die Energiespeichereinrichtung (3) einen ersten Pluspol (6) und einen zweiten Pluspol (7) aufweist, wobei der erste Zellstrang (4) über ein erstes Schaltelement (8) mit dem ersten Pluspol (6) verbunden ist und der zweite Zellstrang (5) über ein zweites Schaltelement (9) mit dem zweiten Pluspol (7) verbunden ist, wobei ein erster Bordnetzabschnitt (10) mit mindestens einem unkritischen Verbraucher (11) mit dem ersten Pluspol (6) elektrisch verbunden ist, wobei ein zweiter Bordnetzabschnitt (12) mit mindestens einem sicherheitsrelevanten Verbraucher (2) mit dem zweiten Pluspol (7) elektrisch verbunden ist, wobei die Energiespeichereinrichtung (3) zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und dem zweiten Pluspol (7) mindestens eine Diode (13) und/oder mindestens ein weiteres Schaltelement (14) aufweist.
Fahrzeugbordnetz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbordnetz (1) eine erste Messeinrichtung (20) zur Bestimmung einer Spannung und/oder eines Stroms im ersten Bordnetzabschnitt (10) aufweist, wobei das Fahrzeugbordnetz (1) eine zweite Messeinrichtung (21) zur Bestimmung einer Spannung und/oder eines Stroms im zweiten Bordnetzabschnitt (12) aufweist.
Fahrzeugbordnetz (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zellstrang (4) und der zweite Zellstrang (5) jeweils durch Lithium-lonen-Zellen ausgebildet ist und/oder die Nennspannung des ersten Zellstrangs (4) und des zweiten Zellstrangs (5) zwölf Volt beträgt.
Fahrzeugbordnetz (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (3) das mindestens eine weitere Schaltelement (14) zur Trennung der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und dem zweiten Pluspol (7) aufweist, wobei der erste Bordnetzabschnitt (10) mindestens eine Sicherung (40) zum Überstromschutz aufweist, wobei der unkritische Verbraucher (11) durch Auslösen der Sicherung (40) von dem ersten Bordnetzabschnitt (10) elektrisch trennbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbordnetz (1) eine Energiespeichereinrichtung (3) mit einem ersten Zellstrang (4) und einem zweiten Zellstrang (5) aufweist, wobei die Nennspannung des ersten Zellstrangs (4) mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs (5) übereinstimmt, wobei in einem Normalbetrieb des Fahrzeugbordnetzes (1) der erste Zellstrang (4) über ein erstes Schaltelement (8) mit einem ersten Pluspol (6) der Energiespeichereinrichtung (3) verbunden ist und der zweite Zellstrang (5) über ein zweites Schaltelement (9) mit einem zweiten Pluspol (7) der Energiespeichereinrichtung (3) verbunden ist, wobei über einen ersten Bordnetzabschnitt (10) mindestens ein unkritischer Verbraucher (11) mit dem ersten Pluspol (6) elektrisch verbunden ist, wobei über einen zweiten Bordnetzabschnitt (12) mindestens ein sicherheitsrelevanter Verbraucher (2) mit dem zweiten Pluspol (7) elektrisch verbunden ist, wobei die Energiespeichereinrichtung (3) zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und dem zweiten Pluspol (7) mindestens eine Diode (13) und/oder mindestens ein weiteres Schaltelement (14) aufweist, wobei der erste Pluspol (6) mit dem zweiten Pluspol (7) elektrisch verbunden ist, wobei eine Spannungsversorgung des mindestens einen sicherheitsrelevanten Verbrauchers (2) über den ersten Zellstrang (4) und den zweiten Zellstrang (5) sichergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom im ersten Bordnetzabschnitt (10) bestimmt wird und mit mindestens einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und zweiten Pluspol (7) getrennt wird, wenn der bestimmte Strom über dem vorbestimmten Schwellwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zellstrang (4) und der zweite Zellstrang (5) auf Fehler überwacht werden, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Zellstrang (5) und dem ersten Pluspol (6) getrennt wird, wenn ein Fehler in dem ersten Zellstrang (4) bestimmt wird oder eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Zellstrang (5) und dem zweiten Pluspol (7) getrennt wird, wenn ein Fehler in dem zweiten Zellstrang (5) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des ersten Zellstrang (4) und die Spannung des zweiten Zellstrang (5) bestimmt wird und die bestimmten Spannungen miteinander verglichen werden, wobei der Zellstrang (4, 5) mit der höheren bestimmten Spannung von dem jeweiligen Pluspol (6, 7) getrennt wird, wenn die miteinander verglichenen Spannungen um mehr als einen vorbestimmten Schwellwert voneinander abweichen, wobei die Spannung des Zellstrangs (4, 5) mit der niedrigeren Spannung auf die höhere bestimmte Spannung angepasst wird, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem Zellstrang (4, 5) mit der höheren Spannung und dem jeweiligen Pluspol (6, 7) erst wieder hergestellt wird, wenn die Anpassung der Spannung abgeschlossen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bordnetzabschnitt (10) mindestens eine Sicherung (40) zum Überstromschutz aufweist, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und dem zweiten Pluspol (7) getrennt wird, wenn ein Kurzschluss im ersten Bordnetzabschnitt (10) bestimmt wird, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und dem zweiten Pluspol (7) erst hergestellt wird, wenn der Kurzschluss durch Auslösen der Sicherung (40) und/oder Trennen des unkritischen Verbrauchers (11) von dem ersten Bordnetzabschnitt (10) beendet wird und eine Anpassung einer Spannung des ersten Zellstrangs (4) an eine Spannung des zweiten Zellstrang (5) abgeschlossen ist.
Energiespeichereinrichtung (3) zur Verwendung in einem Fahrzeugbordnetz (1), wobei die Energiespeichereinrichtung (3) mindestens einen ersten Zellstrang (4) und mindestens einen zweiten Zellstrang (5) aufweist, wobei die Nennspannung des ersten Zellstrangs (4) mit der Nennspannung des zweiten Zellstrangs (5) übereinstimmt, wobei die Energiespeichereinrichtung (3) einen ersten Pluspol (6) und einen zweiten Pluspol (7) aufweist, wobei der erste Zellstrang (5) über ein erstes Schaltelement (8) mit dem ersten Pluspol (6) elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Zellstrang (5) über ein zweites Schaltelement (9) mit dem zweiten Pluspol (7) elektrisch verbunden ist, wobei die Energiespeichereinrichtung (3) zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Pluspol (6) und dem zweiten Pluspol (7) mindestens eine Diode (13) und/oder mindestens ein weiteres Schaltelement (14) aufweist.