WO2023030733A1 - Schaltvorrichtung, vorrichtung und verfahren zum betreiben einer schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltvorrichtung, vorrichtung und verfahren zum betreiben einer schaltvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2023030733A1
WO2023030733A1 PCT/EP2022/069568 EP2022069568W WO2023030733A1 WO 2023030733 A1 WO2023030733 A1 WO 2023030733A1 EP 2022069568 W EP2022069568 W EP 2022069568W WO 2023030733 A1 WO2023030733 A1 WO 2023030733A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching unit
switching
electrical component
switching device
voltage
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/069568
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kohn
Johannes Maximilian Nipper
Venkatrao DESAI
Johannes Swoboda
Holavanahalli Shashank
Joerg Schneider
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2023030733A1 publication Critical patent/WO2023030733A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/108—Parallel operation of dc sources using diodes blocking reverse current flow
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads

Definitions

  • Switching device device and method for operating a switching device
  • the present invention relates to a switching device, a device and a method for operating a switching device
  • WO 2020/182891 A1 discloses a safety device and a safety system for a motor vehicle with additional drive battery coupling for automatically moving a device of the motor vehicle in a predefined driving situation, and a method for operating the safety system.
  • the essence of the invention in the switching device for supplying voltage to at least one safety-critical first electrical component, the switching device having a first circuit section, is that the first circuit section connects the safety-critical first electrical component to a first switching unit for the regular voltage supply of the first electrical component. wherein the first circuit section connects the first electrical component to a second switching unit for the redundant voltage supply of the first electrical component.
  • the second switching unit is advantageously set up to feed the first electrical component for a predetermined period of time.
  • the background to the invention is that the availability of the safety-critical first electrical component is improved.
  • the second switching unit is dimensioned in such a way that it can be used to supply voltage for the specified period of time.
  • the switching device can be transferred to a safe state within the specified period of time. Thereafter, further usability of the second switching unit is not required. Thus, an oversizing of the second switching unit can be avoided.
  • the first switching unit and the second switching unit are fed from a single voltage source.
  • the switching unit has a redundant design, so that a fault in the first switching unit can be compensated for.
  • the first switching unit is fed from a first voltage source and the second switching unit is fed from a second voltage source.
  • the reliability is thus further improved since a fault in the first voltage source can also be compensated for.
  • a nominal voltage of the first voltage source is less than or equal to a nominal voltage of the second voltage source.
  • different types of voltage sources can be used as the first and second voltage sources.
  • a voltage source for an on-board network of the vehicle can advantageously be used as the first voltage source for a vehicle and a voltage source for an electric drive of the vehicle can be used as the second voltage source.
  • a voltage provided by the first switching unit is greater than a voltage provided by the second switching unit.
  • the second switching unit is thus simplified and can therefore be implemented more cost-effectively than the first switching unit.
  • a first switching means is arranged between the first switching unit and the first electrical component and a second switching means is arranged between the second switching unit and the first electrical component.
  • the advantage here is that the switching means are set up to decouple the first electrical component and the switching units in each case.
  • the first switching unit and the first switching means are advantageously arranged in parallel with the second switching unit and the second switching means, in particular with a star point connecting the first electrical component with the first switching means and the second switching means.
  • the first switching means and/or the second switching means can be coupled to the first electrical component in a simple manner.
  • first switching means and/or the second switching means is designed as a diode or as a controllable switching means, in particular as an active diode.
  • the respective switching unit can thus be coupled to the first electrical component in an automatically switching or controllable manner.
  • the first switching unit and/or the second switching unit is designed as an application-specific integrated circuit, in particular an ASIC.
  • the switching device can be made compact.
  • the switching device has a second circuit section which is set up to supply voltage to at least one second electrical component, the second Circuit section has a third switching unit which is directly connected to the second electrical component.
  • the voltage supply of the second electrical component which is not safety-critical, can be implemented more easily than the voltage supply of the safety-critical first electrical component.
  • the third switching unit is of the same type as the first switching unit, in particular with the third switching unit and the first switching unit being identical.
  • the first switching unit can be used to supply voltage to the first and second electrical components.
  • the core of the invention in the device, in particular the vehicle, is that the device has a switching device as described above or according to one of the claims related to the switching device.
  • the background to the invention is that the availability of the device is improved.
  • the second switching unit is dimensioned in such a way that it can be used to supply voltage for the specified period of time.
  • the device can be transferred to a safe state within the specified period of time. Thereafter, further usability of the second switching unit is not required. Thus, an oversizing of the second switching unit can be avoided.
  • the core of the invention in the method for operating a switching device is that the method has the following method steps: in a first method step, a safety-critical first electrical component consists of a first switching unit is fed, wherein in a second method step a fault occurs in the first switching unit, wherein in a third method step the first electrical component is fed from a second switching unit that is redundant to the first switching unit for a predetermined period of time, in particular wherein the predetermined period of time is sufficient to to transfer the switching device and/or a device having the switching device to a safe state.
  • the background to the invention is that the availability of the safety-critical first electrical component is improved.
  • the second switching unit is dimensioned in such a way that it can be used to supply voltage for the specified period of time.
  • the switching device can be transferred to a safe state within the specified period of time. Thereafter, further usability of the second switching unit is not required. Thus, an oversizing of the second switching unit can be avoided.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a first circuit section 1 of the switching device according to the invention
  • Fig. 2 shows a circuit diagram of a second circuit section 11 of the switching device according to the invention
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method according to the invention for operating a switching device according to the invention.
  • 1 shows a first circuit section 1 of the switching device according to the invention.
  • the first circuit section 1 connects a safety-critical first electrical component 4 of a device according to the invention with a first switching unit 2 for the regular voltage supply of the first electrical component 4 and with a second switching unit 3 for the redundant voltage supply of the first electrical component 4.
  • the first electrical component is powered by the first switching unit 2 . If the voltage supply via the first switching unit 2 is disrupted or fails, the second switching unit 3 is used for the voltage supply.
  • the second switching unit 3 is dimensioned in such a way that the second switching unit 3 is only suitable as a voltage supply for the first electrical component 4 for transferring the device into a safe state, for example to enable a vehicle to reach an emergency lay-by or a safe parking space.
  • the safety-critical first electrical component 4 is a holding circuit for a safety-critical switch.
  • a first switching means in particular a first diode D1, is arranged between the first switching unit 2 and the first electrical component 4.
  • a second switching means in particular a second diode D2, is arranged between the second switching unit 3 and the first electrical component 4 .
  • the first switching unit 2 and the first switching means are connected in parallel with the second switching unit 3 and the second switching means.
  • a star point S connects the first electrical component 4 to the first switching means and the second switching means.
  • the first switching means and/or the second switching means can be designed as a controllable switching means, in particular as an active diode.
  • the voltage provided by the first switching unit 2 is greater than or equal to the voltage provided by the second switching unit 3 .
  • the first switching unit 2 and the second switching unit 3 can be fed from a single voltage source, in particular from a single electrical energy storage device, or from one voltage source each, in particular from one electrical energy storage device in each case.
  • the voltage provided by the second switching unit 3 is preferably lower than the voltage provided by the first switching unit 2 and is only 5 V.
  • the second switching unit 3 can be implemented more easily than the first switching unit 2.
  • the second switching unit 3 is an application-specific integrated circuit , especially ASIC executed.
  • the voltage sources can have the same or different nominal voltages.
  • a first voltage source which feeds the first switching unit 2
  • a second voltage source which feeds the second switching unit 3
  • a vehicle drive in particular with 48 V or a high-voltage voltage between 200 V and 1000 V.
  • FIG. 2 shows a second circuit section 11 of the switching device according to the invention.
  • the second circuit section 11 is set up to feed a second electrical component 14 that is not safety-critical.
  • the second electrical component 14 is directly connected to the third switching unit 12 and fed from it.
  • the second circuit section 11 has no further switching unit that is redundant with respect to the third switching unit 12 .
  • the third switching unit 12 is similar to the first switching unit 2, in particular identical to the first switching unit 2.
  • 3 shows a method 100 according to the invention for operating the switching device.
  • the method 100 has the following method steps:
  • a safety-critical first electrical component 4 is fed from a first switching unit 2 .
  • a second method step 102 the first switching unit 2 has a fault.
  • a third method step 103 the first electrical component 4 is fed from a second switching unit 3, which is redundant to the first switching unit 2, for a predetermined period of time.
  • the predetermined period of time is sufficient to transfer the switching device and/or a device having the switching device to a safe state.
  • An electrical energy store is understood to mean a rechargeable energy store, in particular having an electrochemical energy storage cell and/or an energy storage module having at least one electrochemical energy storage cell and/or an energy storage pack having at least one energy storage module.
  • the energy storage cell can be designed as a lithium-based battery cell, in particular a lithium-ion battery cell.
  • the energy storage cell is designed as a lithium polymer battery cell or nickel metal hydride battery cell or lead acid battery cell or lithium air battery cell or lithium sulfur battery cell.
  • a vehicle is understood here as a land vehicle, for example a passenger car or a truck, or an aircraft or a watercraft, in particular an at least partially electrically powered vehicle.
  • the vehicle is, for example, a battery-electric vehicle that has a purely electric drive, or a hybrid vehicle that has an electric drive and an internal combustion engine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

Schaltvorrichtung zur Spannungsversorgung zumindest einer sicherheitskritischen ersten elektrischen Komponente (4), wobei die Schaltvorrichtung einen ersten Schaltungsabschnitt (1) aufweist, wobei der erste Schaltungsabschnitt (1) die sicherheitskritische erste elektrische Komponente (4) mit einer ersten Schalteinheit (2) zur regulären Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente (4) verbindet, wobei der erste Schaltungsabschnitt (1) die erste elektrische Komponente (4) mit einer zweiten Schalteinheit (3) zur redundanten Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente (4) verbindet, insbesondere wobei die zweite Schalteinheit (3) eingerichtet ist, die erste elektrische Komponente (4) für einen vorgegebenen Zeitraum zu speisen.

Description

Beschreibung
Titel
Schaltvorrichtung, Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung
Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung
Stand der Technik
Die WO 2020/182891 Al offenbart eine Sicherheitsvorrichtung und ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug mit zusätzlicher Antriebsbatteriekopplung zum automatischen Bewegen einer Vorrichtung des Kraftfahrzeugs in einer vordefinierten Fahrsituation, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Sicherheitssystems.
Offenbarung der Erfindung
Der Kern der Erfindung bei der Schaltvorrichtung zur Spannungsversorgung zumindest einer sicherheitskritischen ersten elektrischen Komponente, wobei die Schaltvorrichtung einen ersten Schaltungsabschnitt aufweist, besteht darin, dass der erste Schaltungsabschnitt die sicherheitskritische erste elektrische Komponente mit einer ersten Schalteinheit zur regulären Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente verbindet, wobei der erste Schaltungsabschnitt die erste elektrische Komponente mit einer zweiten Schalteinheit zur redundanten Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente verbindet.
Vorteilhafterweise ist die zweite Schalteinheit eingerichtet, die erste elektrische Komponente für einen vorgegebenen Zeitraum zu speisen.
Hintergrund der Erfindung ist, dass die Verfügbarkeit der sicherheitskritischen ersten elektrischen Komponente verbessert wird. Dabei ist die zweite Schalteinheit derart dimensioniert, dass sie gerade zur Spannungsversorgung für den vorgegebenen Zeitraum verwendbar ist. Innerhalb des vorgegebenen Zeitraums kann die Schaltvorrichtung in einen sicheren Zustand überführt werden. Danach ist eine weitere Verwendbarkeit der zweiten Schalteinheit nicht erforderlich. Somit ist eine Überdimensionierung der zweiten Schalteinheit vermeidbar.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit aus einer einzigen Spannungsquelle gespeist. Dadurch ist lediglich die Schalteinheit redundant ausgeführt, so dass eine Störung der ersten Schalteinheit kompensiert werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Schalteinheit aus einer ersten Spannungsquelle gespeist und die zweite Schalteinheit ist aus einer zweiten Spannungsquelle gespeist. Somit ist die Ausfallsicherheit weiter verbessert, da zusätzlich eine Störung der ersten Spannungsquelle kompensiert werden kann.
Von Vorteil ist es dabei, wenn eine Nennspannung der ersten Spannungsquelle kleiner oder gleich einer Nennspannung der zweiten Spannungsquelle ist. Dadurch sind verschiedenartige Spannungsquellen als erste und zweite Spannungsquelle verwendbar. Vorteilhafterweise ist als erste Spannungsquelle für ein Fahrzeug eine Spannungsquelle für ein Boardnetz des Fahrzeugs und als zweite Spannungsquelle eine Spannungsquelle für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs verwendbar.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn eine von der ersten Schalteinheit bereitgestellte Spannung größer ist als eine von der zweiten Schalteinheit bereitgestellte Spannung. Somit ist die zweite Schalteinheit vereinfacht und damit kostengünstiger als die erste Schalteinheit ausführbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der ersten Schalteinheit und der ersten elektrischen Komponente ein erstes Schaltmittel angeordnet und zwischen der zweiten Schalteinheit und der ersten elektrischen Komponente ist ein zweites Schaltmittel angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Schaltmittel eingerichtet sind, die erste elektrische Komponente und die Schalteinheiten jeweils zu entkoppeln.
Vorteilhafterweise sind die erste Schalteinheit und das erste Schaltmittel parallel geschaltet zur zweiten Schalteinheit und dem zweiten Schaltmittel angeordnet, insbesondere wobei ein Sternpunkt die erste elektrische Komponente mit dem ersten Schaltmittel und dem zweiten Schaltmittel verbindet. Dadurch sind das erste Schaltmittel und/oder das zweite Schaltmittel in einfacher Art und Weise mit der ersten elektrischen Komponente koppelbar.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das erste Schaltmittel und/oder das zweite Schaltmittel als Diode oder als steuerbares Schaltmittel, insbesondere als aktive Diode, ausgeführt ist. Somit ist die jeweilige Schalteinheit selbstschaltend oder steuerbar mit der ersten elektrischen Komponente koppelbar.
Vorteilhafterweise ist die erste Schalteinheit und/oder die zweite Schalteinheit als anwendungsspezifische integrierte Schaltung, insbesondere ASIC, ausgeführt. Dadurch ist die Schaltvorrichtung kompakt ausführbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schaltvorrichtung einen zweiten Schaltungsabschnitt auf, der zur Spannungsversorgung zumindest einer zweiten elektrischen Komponente eingerichtet ist, wobei der zweite Schaltungsabschnitt eine dritte Schalteinheit aufweist, die unmittelbar mit der zweiten elektrischen Komponente verbunden ist. Somit ist die Spannungsversorgung der zweiten elektrischen Komponente, die nicht sicherheitskritisch ist, einfacher ausführbar als die Spannungsversorgung der sicherheitskritischen ersten elektrischen Komponente.
Von Vorteil ist es dabei, wenn die dritte Schalteinheit gleichartig zu der ersten Schalteinheit ist, insbesondere wobei die dritte Schalteinheit und die erste Schalteinheit identisch sind. Dadurch ist die erste Schalteinheit zur Spannungsversorgung der ersten und zweiten elektrischen Komponente verwendbar.
Der Kern der Erfindung bei der Vorrichtung, insbesondere Fahrzeug, besteht darin, dass die Vorrichtung eine Schaltvorrichtung wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf die Schaltvorrichtung bezogenen Ansprüche aufweist.
Hintergrund der Erfindung ist, dass die Verfügbarkeit der Vorrichtung verbessert wird. Dabei ist die zweite Schalteinheit derart dimensioniert, dass sie gerade zur Spannungsversorgung für den vorgegebenen Zeitraum verwendbar ist. Innerhalb des vorgegebenen Zeitraums kann die Vorrichtung in einen sicheren Zustand überführt werden. Danach ist eine weitere Verwendbarkeit der zweiten Schalteinheit nicht erforderlich. Somit ist eine Überdimensionierung der zweiten Schalteinheit vermeidbar.
Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf die Schaltvorrichtung bezogenen Ansprüche, besteht darin, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine sicherheitskritische erste elektrische Komponente aus einer ersten Schalteinheit gespeist wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt eine Störung der ersten Schalteinheit auftritt, wobei in einem dritten Verfahrensschritt die erste elektrische Komponente aus einer zu der ersten Schalteinheit redundanten zweiten Schalteinheit für einen vorgegebenen Zeitraum gespeist wird, insbesondere wobei der vorgegebene Zeitraum ausreichend ist, um die Schaltvorrichtung und/oder eine die Schaltvorrichtung aufweisende Vorrichtung in einen sicheren Zustand zu überführen. Hintergrund der Erfindung ist, dass die Verfügbarkeit der sicherheitskritischen ersten elektrischen Komponente verbessert wird. Dabei ist die zweite Schalteinheit derart dimensioniert, dass sie gerade zur Spannungsversorgung für den vorgegebenen Zeitraum verwendbar ist. Innerhalb des vorgegebenen Zeitraums kann die Schaltvorrichtung in einen sicheren Zustand überführt werden. Danach ist eine weitere Verwendbarkeit der zweiten Schalteinheit nicht erforderlich. Somit ist eine Überdimensionierung der zweiten Schalteinheit vermeidbar.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan eines ersten Schaltungsabschnitts 1 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung;
Fig. 2 einen Schaltplan eines zweiten Schaltungsabschnitts 11 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. In Fig. 1 ist ein erster Schaltungsabschnitt 1 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung dargestellt.
Der erste Schaltungsabschnitt 1 verbindet eine sicherheitskritische erste elektrische Komponente 4 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer ersten Schalteinheit 2 zur regulären Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente 4 und mit einer zweiten Schalteinheit 3 zur redundanten Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente 4.
Im Normalbetrieb wird die erste elektrische Komponente mittels der ersten Schalteinheit 2 gespeist. Falls die Spannungsversorgung über die erste Schalteinheit 2 gestört ist beziehungsweise ausfällt, wird die zweite Schalteinheit 3 zur Spannungsversorgung genutzt. Dabei ist die zweite Schalteinheit 3 derart dimensioniert, dass die zweite Schalteinheit 3 als Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente 4 lediglich zur Überführung der Vorrichtung in einen sicheren Zustand geeignet ist, beispielsweise um zu ermöglichen, dass ein Fahrzeug eine Nothaltebucht oder einen sicheren Parkplatz erreicht.
Beispielsweise ist die sicherheitskritische erste elektrische Komponente 4 ein Haltestromkreis für einen sicherheitskritischen Schalter.
Zwischen der ersten Schalteinheit 2 und der ersten elektrischen Komponente 4 ist ein erstes Schaltmittel, insbesondere eine erste Diode Dl, angeordnet.
Zwischen der zweiten Schalteinheit 3 und der ersten elektrischen Komponente 4 ist ein zweites Schaltmittel, insbesondere eine zweite Diode D2, angeordnet.
Die erste Schalteinheit 2 und das erste Schaltmittel sind parallel geschaltet zu der zweiten Schalteinheit 3 und dem zweiten Schaltmittel angeordnet. Ein Sternpunkt S verbindet die erste elektrische Komponente 4 mit dem ersten Schaltmittel und dem zweiten Schaltmittel.
Alternativ kann das erste Schaltmittel und/oder das zweite Schaltmittel als steuerbares Schaltmittel, insbesondere als aktive Diode, ausgeführt sein. Die von der ersten Schalteinheit 2 bereitgestellte Spannung ist größer oder gleich der von der der zweiten Schalteinheit 3 bereitgestellten Spannung. Dabei können die erste Schalteinheit 2 und die zweite Schalteinheit 3 aus einer einzigen Spannungsquelle, insbesondere aus einem einzigen elektrischen Energiespeicher, oder aus jeweils einer Spannungsquelle, insbesondere aus jeweils einem elektrischen Energiespeicher, gespeist sein.
Vorzugsweise ist die von der zweiten Schalteinheit 3 bereitgestellte Spannung kleiner als die von der ersten Schalteinheit 2 bereitgestellte Spannung und beträgt lediglich 5 V. Dadurch ist die zweite Schalteinheit 3 einfacher ausführbar als die erste Schalteinheit 2. Beispielsweise ist die zweite Schalteinheit 3 als Anwendungsspezifische integrierte Schaltung, insbesondere ASIC, ausgeführt.
Im Falle mehrerer Spannungsquellen können die Spannungsquellen die gleiche oder verschiedene Nennspannungen aufweisen. Beispielsweise kann eine erste Spannungsquelle, die die erste Schalteinheit 2 speist, zur Bereitstellung einer Bordnetzspannung eines Fahrzeugs, insbesondere von 12 V oder 24 V, verwendet werden. Beispielsweise kann eine zweite Spannungsquelle, die die zweite Schalteinheit 3 speist, zur Speisung eines Fahrzeugantriebs, insbesondere mit 48 V oder einer Hochvoltspannung zwischen 200 V und 1000 V, verwendet werden.
In Fig. 2 ist ein zweiter Schaltungsabschnitt 11 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung dargestellt.
Der zweite Schaltungsabschnitt 11 ist zur Speisung einer nicht sicherheitskritischen zweiten elektrischen Komponente 14 eingerichtet.
Die zweite elektrische Komponente 14 ist unmittelbar mit der dritten Schalteinheit 12 verbunden und aus dieser gespeist. Der zweite Schaltungsabschnitt 11 weist keine weitere zu der dritten Schalteinheit 12 redundante Schalteinheit auf.
Die dritte Schalteinheit 12 ist gleichartig zu der ersten Schalteinheit 2, insbesondere identisch mit der ersten Schalteinheit 2. In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zum Betreiben der Schaltvorrichtung dargestellt. Dabei weist das Verfahren 100 die folgenden Verfahrensschritte auf:
In einem ersten Verfahrensschritt 101 wird eine sicherheitskritische erste elektrische Komponente 4 aus einer ersten Schalteinheit 2 gespeist.
In einem zweiten Verfahrensschritt 102 weist die erste Schalteinheit 2 eine Störung auf.
In einem dritten Verfahrensschritt 103 wird die erste elektrische Komponente 4 aus einer zu der ersten Schalteinheit 2 redundanten zweiten Schalteinheit 3 für einen vorgegebenen Zeitraum gespeist. Dabei ist der vorgegebene Zeitraum ausreichend, um die Schaltvorrichtung und/oder eine die Schaltvorrichtung aufweisende Vorrichtung in einen sicheren Zustand zu überführen.
Unter einem elektrischen Energiespeicher wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere aufweisend eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid- Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium- Schwefel- Batteriezelle ausgeführt.
Unter einem Fahrzeug wird hierbei ein Landfahrzeug, zum Beispiel ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, oder ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug verstanden, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug, das einen rein elektrischen Antrieb aufweist, oder ein Hybridfahrzeug, das einen elektrischen Antrieb und einen Verbrennungsmotor aufweist.

Claims

- 9 -
Ansprüche Schaltvorrichtung zur Spannungsversorgung zumindest einer sicherheitskritischen ersten elektrischen Komponente (4), wobei die Schaltvorrichtung einen ersten Schaltungsabschnitt (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltungsabschnitt (1) die sicherheitskritische erste elektrische Komponente (4) mit einer ersten Schalteinheit (2) zur regulären Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente (4) verbindet, wobei der erste Schaltungsabschnitt (1) die erste elektrische Komponente (4) mit einer zweiten Schalteinheit (3) zur redundanten Spannungsversorgung der ersten elektrischen Komponente (4) verbindet, insbesondere wobei die zweite Schalteinheit (3) eingerichtet ist, die erste elektrische Komponente (4) für einen vorgegebenen Zeitraum zu speisen. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (2) und die zweite Schalteinheit (3) aus einer einzigen Spannungsquelle gespeist sind, oder dass die erste Schalteinheit (2) aus einer ersten Spannungsquelle gespeist ist und die zweite Schalteinheit (3) aus einer zweiten Spannungsquelle gespeist ist. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nennspannung der ersten Spannungsquelle kleiner oder gleich einer Nennspannung der zweiten Spannungsquelle ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der ersten Schalteinheit (2) bereitgestellte Spannung größer ist als eine von der zweiten Schalteinheit (3) bereitgestellte Spannung. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schalteinheit (2) und der ersten elektrischen Komponente (4) ein erstes Schaltmittel angeordnet ist und zwischen der zweiten Schalteinheit (3) und der ersten elektrischen Komponente (4) ein zweites Schaltmittel angeordnet ist. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (2) und das erste Schaltmittel parallel geschaltet zur zweiten Schalteinheit (3) und dem zweiten Schaltmittel angeordnet sind, insbesondere wobei ein Sternpunkt (S) die erste elektrische Komponente (4) mit dem ersten Schaltmittel und dem zweiten Schaltmittel verbindet. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltmittel und/oder das zweite Schaltmittel als Diode (Dl, D2) oder als steuerbares Schaltmittel, insbesondere als aktive Diode, ausgeführt ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (2) und/oder die zweite Schalteinheit (3) als anwendungsspezifische integrierte Schaltung, insbesondere ASIC, ausgeführt ist. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung einen zweiten Schaltungsabschnitt (11) aufweist, der zur Spannungsversorgung zumindest einer zweiten elektrischen Komponente (14) eingerichtet ist, wobei der zweite Schaltungsabschnitt (11) eine dritte Schalteinheit (12) aufweist, die unmittelbar mit der zweiten elektrischen Komponente (14) verbunden ist. Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schalteinheit (12) gleichartig zu der ersten Schalteinheit (2) ist, insbesondere wobei die dritte Schalteinheit (12) und die erste Schalteinheit (2) identisch sind. - 11 -
11. Vorrichtung, insbesondere Fahrzeug, aufweisend eine Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Verfahren (100) zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend die Verfahrensschritte: wobei in einem ersten Verfahrensschritt (101) eine sicherheitskritische erste elektrische Komponente (4) aus einer ersten Schalteinheit (2) gespeist wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt (102) eine Störung der ersten Schalteinheit (2) auftritt, wobei in einem dritten Verfahrensschritt (103) die erste elektrische Komponente (4) aus einer zu der ersten Schalteinheit (2) redundanten zweiten Schalteinheit (3) für einen vorgegebenen Zeitraum gespeist wird, insbesondere wobei der vorgegebene Zeitraum ausreichend ist, um die Schaltvorrichtung und/oder eine die Schaltvorrichtung aufweisende Vorrichtung in einen sicheren Zustand zu überführen.
PCT/EP2022/069568 2021-08-31 2022-07-13 Schaltvorrichtung, vorrichtung und verfahren zum betreiben einer schaltvorrichtung WO2023030733A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021209522.4A DE102021209522A1 (de) 2021-08-31 2021-08-31 Schaltvorrichtung, Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung
DE102021209522.4 2021-08-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023030733A1 true WO2023030733A1 (de) 2023-03-09

Family

ID=82839247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/069568 WO2023030733A1 (de) 2021-08-31 2022-07-13 Schaltvorrichtung, vorrichtung und verfahren zum betreiben einer schaltvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021209522A1 (de)
WO (1) WO2023030733A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791482A1 (fr) * 1999-03-23 2000-09-29 Siemens Ag Dispositif d'alimentation en courant comportant deux batteries de tension differente
DE10053584A1 (de) * 2000-10-25 2002-05-02 Volkswagen Ag Redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher
US20110204714A1 (en) * 2008-10-29 2011-08-25 Diehl Aerospace Gmbh Electric power supply system, in particular in an aircraft
US20180208064A1 (en) * 2017-01-25 2018-07-26 Lisa Draexlmaier Gmbh Power Supply System for Safety-Relevant Systems in a Motor Vehicle
WO2020182891A1 (de) 2019-03-12 2020-09-17 Hs Products Engineering Gmbh Sicherheitsvorrichtung sowie sicherheitssystem für ein kraftfahrzeug mit zusätzlicher antriebsbatteriekopplung und verfahren

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006057249A1 (de) 2006-12-05 2008-06-12 Robert Bosch Gmbh Stromverteiler für ein KFZ-Bordnetz
US8009404B2 (en) 2007-12-21 2011-08-30 Lockheed Martin Corporation Redundant power supply with a switchable, linear voltage regulator
US8546977B2 (en) 2009-04-22 2013-10-01 Lsi Corporation Voltage based switching of a power supply system current
DE102017221621A1 (de) 2017-12-01 2019-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung zumindest eines Verbrauchers eines Kraftfahrzeugs aus einem Bordnetz, Bordnetz sowie Kraftfahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791482A1 (fr) * 1999-03-23 2000-09-29 Siemens Ag Dispositif d'alimentation en courant comportant deux batteries de tension differente
DE10053584A1 (de) * 2000-10-25 2002-05-02 Volkswagen Ag Redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher
US20110204714A1 (en) * 2008-10-29 2011-08-25 Diehl Aerospace Gmbh Electric power supply system, in particular in an aircraft
US20180208064A1 (en) * 2017-01-25 2018-07-26 Lisa Draexlmaier Gmbh Power Supply System for Safety-Relevant Systems in a Motor Vehicle
WO2020182891A1 (de) 2019-03-12 2020-09-17 Hs Products Engineering Gmbh Sicherheitsvorrichtung sowie sicherheitssystem für ein kraftfahrzeug mit zusätzlicher antriebsbatteriekopplung und verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021209522A1 (de) 2023-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10305357B4 (de) Vorrichtung zur Energieversorgung eines mit sicherheitsrelevanten Komponenten ausgestatteten Zweispannungs-Bordnetzes
EP3137343B1 (de) Vorrichtung und zum verbinden eines basis-bordnetzes mit einem insbesondere sicherheitsrelevanten teilnetz
DE102018210943B4 (de) Bordnetz für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug
EP2501588A1 (de) Bordnetz und verfahren und vorrichtung zum betreiben des bordnetzes
DE102011011799A1 (de) Verfahren zum Schalten von Energiespeicherzellen eines Energiespeichers für ein Fahrzeug sowie entsprechenden Energiespeicher und Fahrzeug
DE102014208201A1 (de) Vorrichtung zur Versorgung zumindest eines Verbrauchers
DE102016220557A1 (de) Batterieanordnung, Betriebsverfahren für eine Batterieanordnung und Fahrzeug
WO2011045188A2 (de) Energiespeicher-system zur elektrischen energieversorgung von verbrauchern in einem fahrzeug
DE102018216316A1 (de) Elektrochemisches Batteriesystem
EP3173280B1 (de) Batterie, fahrzeug mit einer solchen batterie und verwendung einer solchen batterie
WO2018137943A1 (de) Batterieeinheit und verfahren zum betrieb einer batterieeinheit
WO2023030733A1 (de) Schaltvorrichtung, vorrichtung und verfahren zum betreiben einer schaltvorrichtung
DE102019003542A1 (de) Spannungsversorgungsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, wobei ein erster elektrischer und ein zweiter elektrischer Energiespeicher direkt mit einem Ladeanschluss gekoppelt sind, sowie Verfahren
EP3797461B1 (de) Elektrische bordnetzvorrichtung zum versorgen von zumindest zwei elektrischen verbrauchern in einem kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug, umschaltvorrichtung und verfahren zum betreiben einer bordnetzvorrichtung
EP3990305A1 (de) Fahrzeug und verfahren zum betreiben eines fahrzeuges
DE102019208280A1 (de) Elektrisches Energiespeichersystem und Verfahren zu dessen Betreiben
DE10317986A1 (de) Kraftfahrzeugbatterie und Verfahren zum Laden oder Entladen einer Kraftfahrzeugbatterie
EP3798039B1 (de) Elektrische schaltungsanordnung für ein energiespeichersystem und verfahren zum betreiben der elektrischen schaltungsanordnung
DE102022214148A1 (de) Schaltvorrichtung, Schaltsystem, Antriebsstrang und Fahrzeug
DE102016216246A1 (de) Elektronisches Bauteil
DE102016200099A1 (de) Bordnetz
DE102022204687A1 (de) Bordnetz für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug
DE102020114205A1 (de) Bordnetzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102022103267A1 (de) Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug
DE102022001268A1 (de) Energiebordnetz für ein Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22751325

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE