DE10053584A1 - Redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher - Google Patents
Redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante VerbraucherInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine redundante Spannungsversorgung für mindestens einen sicherheitsrelevanten Verbraucher (10, 20) in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine im Bordnetz angeordnete erste Spannungsversorgung (1) und eine zweite Spannungsversorgung (13, 23), wobei die erste und zweite Spannungsversorgung über ein Entkopplungselement verbunden sind, wobei das Entkopplungselement einen gerichteten Stromfluß von der ersten zur zweiten Spannungsversorgung gewährleistet, wobei die erste Spannungsversorgung (1) über ein zweites Entkopplungselement und die zweite Spannungsversorgung (13, 23) über ein drittes Entkopplungselement mit dem sicherheitsrelevanten Verbraucher (10, 20) verbunden sind, wobei die Entkopplungselemente einen gerichteten Stromfluß von den Spannungsversorgungen (1, 13, 23) zu dem sicherheitsrelevanten Verbraucher (10, 20) gewährleistet.
Description
Die Erfindung betrifft eine redundante Spannungsversorgung für
sicherheitsrelevante Verbraucher in einem Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
In modernen Kraftfahrzeugen existieren eine Vielzahl von
sicherheitsrelevanten Verbrauchern, deren Spannungsversorgung
sichergestellt sein muß, da es sonst zu schweren Unfällen oder
undefinierten Fahrzeugzuständen kommen könnte. Daher ist es bekannt,
sicherheitsrelevante Verbraucher mit einer redundanten
Spannungsversorgung auszubilden. Hierzu ist der sicherheitsrelevante
Verbraucher in einem separaten Bordnetz angeordnet, das über einen
DC/DC-Wandler vom Kraftfahrzeugbordnetz entkoppelt ist. In dem
separaten Bordnetz ist eine zweite Spannungsversorgung angeordnet,
wobei über den DC/DC-Wandler im Normalfall ein gerichteter Stromfluß vom
Kraftfahrzeugbordnetz zum separaten Bordnetz erzeugt wird. Bei Ausfall der
Bordnetzbatterie übernimmt dann die zweite Spannungsversorgung die
Energieversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers. Nachteilig an
den bekannten Spannungsversorgern ist, daß die DC/DC-Wandler relativ
schwer und teuer sind.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine
redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher in
einem Kraftfahrzeug zu schaffen, die einfach und kostengünstig aufgebaut
ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1. weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu ist die erste Spannungsversorgung mit der zweiten
Spannungsversorgung über ein erstes Entkopplungselement verbunden.
Des weiteren ist die erste Spannungsversorgung über ein zweites
Entkopplungselement und die zweite Spannungsversorgung über ein drittes
Entkopplungselement mit dem sicherheitsrelevanten Verbraucher
verbunden, wobei die Entkopplungselemente einen gerichteten Stromfluß
von den Spannungsversorgungen zu dem sicherheitsrelevanten
Verbraucher gewährleistet. Durch die Aufteilung auf zwei Zweige kann auf
DC/DC-Wandler verzichtet werden. Die Entkopplungselemente müssen nur
jeweils einen gerichteten Stromfluß gewährleisten, um einerseits
Entladungen der Spannungsversorgungen zu verhindern und andererseits
bei Kurzschlüssen die Spannungsversorgung der sicherheitsrelevanten
Verbraucher sicherzustellen.
Vorzugsweise wird zwischen der ersten Spannungsversorgung und dem
ersten Entkopplungselement eine Sicherung angeordnet, die bei einem
Kurzschluß vor oder hinter dem ersten Entkopplungselement den Zweig mit
der zweiten Spannungsversorgung abschaltet.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die
Entkopplungselemente als Dioden ausgebildet, die ohne weitere
Zusatzmaßnahmen die Funktionalität erfüllen.
Nachteilig an der Ausführungsform mit den Dioden sind die
Spannungsabfälle über den Dioden, so daß nur eine reduzierte Spannung
für die sicherheitsrelevanten Verbraucher zur Verfügung steht. Daher
werden in einer alternativen Ausführungsform die Dioden durch Schalter mit
Stromrichtungserkennung ausgebildet. Aufgrund des vernachlässigbaren
Spannungsabfalls über dem Schalter steht dann die volle Spannung für die
sicherheitsrelevanten Verbraucher zur Verfügung.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schalter als
Feldeffekttransistoren, insbesondere als Leistungs-MOSFETs ausgebildet,
die mit einer internen Kurzschlußstromerkennung ausgebildet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden jeweils
unabhängigen sicherheitsrelevanten Verbrauchern separate
Schaltungsanordnungen zugeordnet, wobei die erste Spannungsversorgung
gemeinsam allen Schaltungsanordnungen zugeordnet ist.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der redundanten Spannungsversorgung
sind Steuergeräte und Zusatzkomponenten von x-by-wire-Systemen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine
schematische Schaltungsanordnung der redundanten
Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher.
Die redundante Spannungsversorgung umfaßt eine erste
Spannungsversorgung 1, die jeweils über eine Schaltungsanordnung mit
unabhängigen sicherheitsrelevanten Verbrauchern 10, 20 verbunden ist. Die
Schaltungsanordnungen umfassen jeweils eine Sicherung 11, 21, eine erste
Diode 12, 22, eine zweite Spannungsversorgung 13, 23, eine zweite Diode
14, 24 und eine dritte Diode 15, 25. Die zweite Diode 14, 24 ist dabei direkt
zwischen der ersten Spannungsversorgung 1 und den sicherheitsrelevanten
Verbrauchern 10, 20 angeordnet. Die zweite Diode 14, 24 ist dabei parallel
zum Zweig mit der Sicherung 11, 21, der ersten Diode 12, 22, der zweiten
Spannungsversorgung 13, 23 und der dritten Diode 15, 25 geschaltet.
Nachfolgend soll nun die Funktion und Wirkungsweise der einzelnen
Elemente der ersten Schaltungsanordnung erläutert werden, wobei diese
Ausführungen analog auch für die zweite und weitere
Schaltungsanordnungen gelten. Die erste Diode 12 zwischen der ersten
Spannungsversorgung 1 und der zweiten Spannungsversorgung 13 bewirkt
eine gerichtete Ladestrecke von der ersten zur zweiten
Spannungsversorgung, d. h. nur wenn die Spannung der ersten
Spannungsversorgung 1 0,7 V größer als die zweite Spannungsversorgung
13 ist, ist die Diode 12 in Flußrichtung gepolt. In diesem Fall wird die zweite
Spannungsversorgung 13 durch die erste Spannungsversorgung 1 geladen.
Die dritte Diode 15 sperrt dann und die gesamte Spannungsversorgung des
sicherheitsrelevanten Verbrauchers 10 erfolgt über die erste
Spannungsversorgung 1 über die zweite Diode 14. Ist die
Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannungsversorgung 1 und der
zweiten Spannungsversorgung 13 zwischen 0 V und 0,7 V, so sperrt die
Diode 12. Die zweite Spannungsversorgung 13 wird nicht mehr geladen. Die
Diode 15 bleibt jedoch solange gesperrt, bis die zweite
Spannungsversorgung 13 eine höhere Spannung als die erste
Spannungsversorgung aufweist. Erst dann wird die Diode 15 in Flußrichtung
gepolt und die zweite Spannungsversorgung 13 übernimmt die
Spannungsversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers 10.
Ein Extremfall für die Spannungsdifferenz ist der Kurzschluß der ersten
Spannungsversorgung. Auch hier übernimmt die zweite
Spannungsversorgung 13 die Spannungsversorgung, wobei die sperrende
Diode 14 eine Rückwirkung des Kurzschlusses auf den
sicherheitsrelevanten Verbraucher 10 verhindert. Bei einem Kurzschluß der
zweiten Spannungsversorgung 13 wird die Diode 12 extrem in Flußrichtung
gepolt, so daß der Strom steil ansteigt und zur Zerstörung der Diode 12 und
somit zum Kurzschluß der ersten Spannungsversorgung 1 führen würde.
Hier spricht dann die Sicherung 11 an und trennt die Verbindung zwischen
erster und zweiter Spannungsversorgung auf, so daß die erste
Spannungsversorgung 1 vom Kurzschluß entkoppelt wird und
den sicherheitsrelevanten Verbraucher so versorgen kann.
Claims (7)
1. Redundante Spannungsversorgung für mindestens einen
sicherheitsrelevanten Verbraucher in einem Kraftfahrzeug, umfassend
eine im Bordnetz angeordnete erste Spannungsversorgung und eine
zweite Spannungsversorgung, wobei die erste und zweite
Spannungsversorgung über ein Entkopplungselement verbunden sind,
wobei das Entkopplungselement einen gerichteten Stromfluß von der
ersten zur zweiten Spannungsversorgung gewährleistet,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Spannungsversorgung (1) über ein zweites
Entkopplungselement und die zweite Spannungsversorgung (13, 23)
über ein drittes Entkopplungselement mit dem sicherheitsrelevanten
Verbraucher (10, 20) verbunden sind, wobei die Entkopplungselemente
einen gerichteten Stromfluß von den Spannungsversorgungen (1, 13,
23) zu dem sicherheitsrelevanten Verbraucher (10, 20) gewährleistet.
2. Redundante Spannungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Spannungsversorgung (1) und
dem ersten Entkopplungselement eine Sicherung (11, 21) angeordnet
ist.
3. Redundante Spannungsversorgung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entkopplungselemente als Dioden (12, 14, 15,
22, 24, 25) ausgebildet sind.
4. Redundante Spannungsversorgung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entkopplungselemente als Schalter mit
Stromrichtungserkennung ausgebildet sind.
5. Redundante Spannungsversorgung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schalter als Feldeffekttransistoren ausgebildet
sind.
6. Redundante Spannungsversorgung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils unabhängigen
sicherheitsrelevanten Verbrauchern (10, 20) eine separate
Schaltungsanordnung zugeordnet ist, wobei die erste
Spannungsversorgung (1) gemeinsam allen Schaltungsanordnungen
zugeordnet ist.
7. Redundante Spannungsversorgung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sicherheitsrelevanten
Verbraucher (10, 20) als Steuergeräte eines x-by-wire-Systems
ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000153584 DE10053584A1 (de) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | Redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000153584 DE10053584A1 (de) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | Redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10053584A1 true DE10053584A1 (de) | 2002-05-02 |
Family
ID=7661437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE2000153584 Ceased DE10053584A1 (de) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | Redundante Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher |
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