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DE102013203731A1 - Vehicle control unit for controlling and supplying one or more consumers - Google Patents

Vehicle control unit for controlling and supplying one or more consumers Download PDF

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Publication number
DE102013203731A1
DE102013203731A1 DE102013203731.7A DE102013203731A DE102013203731A1 DE 102013203731 A1 DE102013203731 A1 DE 102013203731A1 DE 102013203731 A DE102013203731 A DE 102013203731A DE 102013203731 A1 DE102013203731 A1 DE 102013203731A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control unit
current
consumers
supply
supply input
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102013203731.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Thomas Klawitter
Martin Kaltenbrunner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Steuergerät zur Steuerung und Stromversorgung eines oder mehrerer Verbraucher (28, 29, 30), umfassend eine Mehrzahl an Versorgungseingängen (21, 23), denen jeweils eine Strombegrenzungsschaltung (22, 24) direkt nachgeschaltet ist, wobei die Strombegrenzungsschaltungen (22, 24) dazu ausgebildet sind, den Strom (I1, I2) an einem jeweiligen Versorgungseingang (21, 23) auf einen maximal zulässigen Strom (I1max, I2max) einer jeweiligen, mit dem Versorgungseingang (21, 23) verbundenen Stromquelle (12, 14) zu begrenzen.The invention relates to a vehicle control unit for controlling and powering one or more consumers (28, 29, 30), comprising a plurality of supply inputs (21, 23), each of which a current limiting circuit (22, 24) is connected directly downstream, wherein the current limiting circuits (22, 24) are adapted to connect the current (I1, I2) at a respective supply input (21, 23) to a maximum permissible current (I1max, I2max) of a respective current source (12, 23) connected to the supply input (21, 23) , 14) limit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Steuergerät zur Steuerung und Stromversorgung eines oder mehrerer Verbraucher.The invention relates to a vehicle control unit for controlling and powering one or more consumers.

Steuergeräte benötigen für Ihren Betrieb eine Stromquelle. Der Strombedarf eines Steuergeräts hängt von dessen Funktion und den darin enthaltenen Komponenten ab. Als Stromquelle für ein zu versorgendes Steuergerät kann auch ein anderes Steuergerät verwendet werden. Beispielsweise kann über ein steuerbares Halbleiterschaltelement Strom an einem Versorgungseingang des zu versorgenden Steuergeräts zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall bildet das Halbleiterschaltelement die Stromquelle. Allerdings ist dies nur dann ohne Einschränkungen möglich, wenn der von der Stromquelle bereitstellbare Strom größer sein kann als ein Maximalstrom des zu versorgenden Steuergeräts, der beim gleichzeitigen Betrieb aller Verbraucher benötigt wird.Control units require a power source for their operation. The power consumption of an ECU depends on its function and the components it contains. As a power source for a to-be-powered control unit and another controller can be used. For example, power can be made available at a supply input of the control device to be supplied via a controllable semiconductor switching element. In this case, the semiconductor switching element constitutes the power source. However, this is only possible without restrictions if the current that can be supplied by the power source can be greater than a maximum current of the control device to be supplied, which is required for the simultaneous operation of all consumers.

Ist der maximale Strombedarf des zu versorgenden Steuergeräts größer als der von einer Stromquelle zur Verfügung stellbare Strom, so muss die Stromlücke durch eine andere Stromquelle gedeckt werden. Eine andere Stromquelle könnte beispielsweise ein weiteres steuerbares Halbleiterschaltelement des versorgenden Steuergeräts sein. Allerdings ergibt sich hierdurch das Problem, dass im Fehlerfall einer Stromquelle diese im Regelfall abgeschaltet wird, wodurch die verbleibende Stromquelle überlastet wird. Dies könnte zu einer Beschädigung oder Zerstörung des versorgenden Steuergeräts führen. Eine welche Fehlfunktion ist im Umfeld eines Kraftfahrzeugs aus wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gründen nicht vertretbar.If the maximum power requirement of the control unit to be supplied is greater than the power available from a power source, the power gap must be covered by another power source. Another power source could be, for example, another controllable semiconductor switching element of the supplying control device. However, this results in the problem that in case of failure of a power source, this is usually turned off, whereby the remaining power source is overloaded. This could lead to damage or destruction of the supplying control unit. Which malfunction is in the environment of a motor vehicle for economic and safety reasons unreasonable.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug-Steuergerät zur Steuerung und Stromversorgung eines oder mehrerer Verbraucher zur Verfügung stellen, welches baulich und/oder funktional verbessert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug-Bordnetz anzugeben, welches baulich und/oder funktional verbessert ist. Insbesondere soll beim Betrieb des Fahrzeug-Steuergeräts eine Zerstörung von der das Steuergerät versorgenden Stromquellen ausgeschlossen sein, wenn ein Fehler in der Stromversorgung auftritt.It is an object of the present invention to provide a vehicle control unit for controlling and powering one or more consumers available, which is structurally and / or functionally improved. Another object of the invention is to provide a vehicle electrical system, which is structurally and / or functionally improved. In particular, should be excluded during operation of the vehicle control unit destruction of the power supply to the control unit, if a fault occurs in the power supply.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug-Steuergerät gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 sowie ein Fahrzeug-Bordnetz gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a vehicle control unit according to the features of claim 1 and a vehicle electrical system according to the features of claim 8. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Es wird ein Fahrzeug-Steuergerät zur Steuerung und Stromversorgung eines oder mehrerer Verbraucher vorgeschlagen, das eine Mehrzahl an Versorgungseingängen umfasst. Den Versorgungseingängen ist jeweils eine Strombegrenzungsschaltung direkt nachgeschaltet. Die Strombegrenzungsschaltungen sind dazu ausgebildet, den Strom an einem jeweiligen Versorgungseingang auf einen maximal zulässigen Strom einer jeweiligen, mit dem Versorgungseingang verbundenen Stromquelle zu begrenzen.A vehicle control unit is proposed for controlling and powering one or more loads, which comprises a plurality of supply inputs. The supply inputs are each followed by a current limiting circuit directly downstream. The current limiting circuits are configured to limit the current at a respective supply input to a maximum allowable current of a respective current source connected to the supply input.

Im Falle eines Ausfalls einer der Stromquellen kommt es nicht zu einer Überlastung der noch verbleibenden Stromquelle oder Stromquellen. Zwar hat dies für das zu versorgende Fahrzeug-Steuergerät zur Folge, dass diesem nicht mehr genügend Strom für dessen vollständige Funktion zur Verfügung steht. Die Funktion des Fahrzeug-Steuergeräts ist allerdings gegebenenfalls eingeschränkt noch möglich.In the event of a failure of one of the power sources, there will be no overloading of the remaining power source or power sources. Although this has the consequence for the vehicle control unit to be supplied that it is no longer sufficient power for its full function available. However, the function of the vehicle control unit is possibly restricted still possible.

Der an einem Versorgungseingang maximal zulässige Strom ist nicht zur gleichzeitigen Versorgung aller an das Steuergerät angeschlossenen Verbraucher ausreichend. Dies bedeutet, dass die Stromversorgung des Fahrzeug-Steuergeräts mittels mehrerer Teilstromquellen an der Mehrzahl der Versorgungseingänge sichergestellt wird.The maximum permissible current at a supply input is not sufficient for the simultaneous supply of all consumers connected to the control unit. This means that the power supply of the vehicle control unit is ensured by means of several partial current sources at the majority of the supply inputs.

In einer Ausgestaltung sind die Strombegrenzungsschaltungen ausgangsseitig miteinander gekoppelt zur Stromversorgung des oder der Verbraucher. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass keine Zuordnung einzelner Verbraucher zu jeweiligen Versorgungseingängen existiert. Der an den verschiedenen Versorgungseingängen zur Verfügung gestellte Strom wird im Inneren des Fahrzeug-Steuergeräts „zusammengeführt”, wodurch sämtliche von dem Fahrzeug-Steuergeräts versorgten Verbraucher aus einer „einzigen internen Stromquelle” mit Strom versorgt werden. Dieses Vorgehen ermöglicht gleichzeitig eine höhere Verfügbarkeit des Fahrzeug-Steuergeräts. Würde eine Zuordnung einzelner Verbraucher zu einem Versorgungseingang bestehen, so ist die Funktionalität des Verbrauchers mit dem Ausfall der Stromversorgung dieses Versorgungseingang ist nicht mehr gegeben. Im vorliegenden Fall steht beim Ausfall einer Stromquelle lediglich eine geringere Strommenge zur Verfügung, so dass unter Umständen einzelne Funktionen eingeschränkt sind oder nicht alle Verbraucher zum gleichen Zeitpunkt betrieben werden können.In one embodiment, the current limiting circuits are coupled together on the output side to the power supply of the consumer or consumers. In other words, this means that there is no assignment of individual consumers to respective supply inputs. The power provided at the various supply inputs is "reconnected" inside the vehicle controller, providing power to all consumers powered by the vehicle controller from a "single internal power source". This procedure also allows for a higher availability of the vehicle control unit. If there was an assignment of individual consumers to a supply input, then the functionality of the consumer with the failure of the power supply of this supply input is no longer given. In the present case, when a power source fails, only a smaller amount of power is available, so that under certain circumstances, individual functions are limited or not all consumers can be operated at the same time.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die miteinander gekoppelten Strombegrenzungsschaltungen über einen oder mehrere Aufwärtswandler mit dem oder den Verbrauchern verbunden sind. Hierdurch kann das von den jeweiligen Verbrauchern benötigte Spannungsniveau bereitgestellt werden.In particular, it can be provided that the coupled current-limiting circuits are connected via one or more boost converter to the consumer or consumers. As a result, the voltage level required by the respective consumers can be provided.

In einer weiteren Ausgestaltung kann das Steuergerät eine Rechen- und Steuereinheit umfassen, welche den an einem jeweiligen Versorgungseingang fließenden Strom ermittelt. Ein entsprechendes Strommessmittel kann z. B. in einer jeweiligen Strombegrenzungsschaltung enthalten sein. Ein entsprechender Stromwert wird dann an die Rechen- und Steuereinheit zur weiteren Auswertung übertragen oder durch diese abgefragt. Die Ermittlung könnte auch durch die Rechen- und Steuereinheit vorgenommen werden. In a further refinement, the control unit may comprise a computing and control unit which determines the current flowing at a respective supply input. A corresponding current measuring means can, for. B. contained in a respective current limiting circuit. A corresponding current value is then transmitted to the arithmetic and control unit for further evaluation or queried by this. The determination could also be made by the computing and control unit.

Die Rechen- und Steuereinheit kann weiter dazu ausgebildet sein, ein Ein- und Ausschalten des oder der Verbraucher zu steuern. Das Ein- und Ausschalten des oder der Verbraucher kann dann beispielsweise nicht nur in Abhängigkeit eines Nutzerkommandos oder eines entsprechenden Kommandos eines übergeordneten Steuergeräts erfolgen, sondern auch in Abhängigkeit des dem Fahrzeug-Steuergerät zur Verfügung stehenden Stroms.The computing and control unit may be further configured to control switching on and off of the consumer or consumers. The switching on and off of the consumer or consumers can then take place, for example, not only in response to a user command or a corresponding command of a parent controller, but also in dependence of the power available to the vehicle controller.

Die Rechen- und Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, das Einschalten eines oder mehrerer vorgegebener Verbraucher zu verhindern, wenn an einem der Versorgungseingänge kein Stromfluss detektierbar ist. Welche Verbraucher in einem derartigen Fall durch die Rechen- und Steuereinheit nicht eingeschaltet werden, kann in einem Speicher der Rechen- und Steuereinheit durch Konfiguration hinterlegt sein.The computing and control unit may be designed to prevent the switching on of one or more predetermined consumers, if no current flow is detectable at one of the supply inputs. Which consumers are not turned on in such a case by the computing and control unit can be stored in a memory of the computing and control unit by configuration.

Die Erfindung schlägt ferner ein Fahrzeug-Bordnetz vor, das ein Steuergerät der oben beschriebenen Art sowie zumindest eine weitere elektronische Komponente umfasst, wobei jede der Komponenten mit einer Klemme eines Energiespeichers verbunden ist und einen oder mehrere Ausgänge umfasst, welche jeweils als Stromquelle betreibbar sind, und wobei ein jeweiliger Ausgang mit einem zugeordneten Versorgungseingang verbunden ist.The invention further proposes a vehicle electrical system comprising a control device of the type described above and at least one further electronic component, wherein each of the components is connected to a terminal of an energy store and comprises one or more outputs, which are each operable as a power source, and wherein a respective output is connected to an associated supply input.

In einem derartigen Fahrzeug-Bordnetz kann das oben beschriebene Fahrzeug-Steuergerät von mehreren Teilstromquellen versorgt werden. Die Teilstromquellen können in einer einzigen elektronischen Komponente oder in unterschiedlichen elektronischen Komponenten enthalten sein. Die zumindest eine weitere elektronische Komponente kann beispielsweise ein herkömmliches Steuergerät des Fahrzeuges sein, welches z. B. über einen Halbleiterschaltelementausgang verfügt, der als Stromquelle fungieren kann. Das vorgeschlagene Fahrzeug-Bordnetz weist die gleichen Vorteile auf, wie diese bereits oben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Steuergeräts beschrieben wurden.In such a vehicle electrical system, the vehicle control unit described above can be supplied by several partial current sources. The partial current sources may be contained in a single electronic component or in different electronic components. The at least one further electronic component may be, for example, a conventional control unit of the vehicle, which z. B. has a semiconductor switching element output, which can act as a power source. The proposed vehicle electrical system has the same advantages as they have already been described above in connection with the vehicle control device according to the invention.

In einer Ausgestaltung des Fahrzeug-Bordnetzes kann der an einem jeweiligen Ausgang der zumindest einen weiteren elektronischen Komponente bereitstellbare Strom kleiner als der für den bestimmungsgemäßen Betrieb des Steuergeräts benötigte Strom sein. Durch das Vorsehen mehrerer elektronischer Komponenten kann im Ergebnis ein von dem zu versorgenden Fahrzeug-Steuergerät benötigter maximaler Strom bereitgestellt werden.In one refinement of the vehicle electrical system, the current which can be provided at a respective output of the at least one further electronic component may be smaller than the current required for the intended operation of the control unit. As a result, by providing a plurality of electronic components, a maximum current required by the vehicle control unit to be supplied can be provided.

Zusammenfassend wird vorgeschlagen, für die Energieversorgung des Fahrzeug-Steuergeräts mehrere Teilstromquellen, wie zum Beispiel Ausgänge von Halbleiterschaltelementen anderer Steuergeräte oder elektronischer Komponenten, zu verwenden. Die jeweiligen Teilstromquellen müssen dabei nicht in der Lage sein, das Fahrzeug-Steuergerät alleine mit Strom zu versorgen. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass unabhängig von dem maximalen Strombedarf des Fahrzeug-Steuergeräts keine gesonderte Stromversorgung notwendig ist, sondern verschiedene, in einem Fahrzeug vorhandene Stromquellen zur Versorgung des Fahrzeug-Steuergeräts verwendet werden können.In summary, it is proposed to use for the power supply of the vehicle control device, several partial current sources, such as outputs of semiconductor switching elements of other control devices or electronic components. The respective partial current sources need not be able to supply the vehicle control unit with power alone. This has the advantage that no separate power supply is necessary, regardless of the maximum power requirements of the vehicle control unit, but various, existing in a vehicle power sources can be used to power the vehicle control unit.

Dadurch können Baukastenkomponenten für die Versorgung des Fahrzeug-Steuergeräts verwendet werden. Es müssen keine Sonderlösungen für die Stromversorgung solcher Fahrzeug-Steuergeräte entwickelt werden, welche einen über eine einzelne Stromquelle hinaus führen Strombedarf aufweisen. Dies hat auch zur Folge, dass eine so genannte Basisbelastung der Versorgungskomponenten nicht stattfindet. Bei dem versorgten Fahrzeug-Steuergerät sind keine funktionalen Einschränkungen gegeben, d. h. auch beim Ausfall einer Teilstromquelle fällt keine einzelne Funktionalität des Fahrzeug-Steuergeräts aus. Lediglich die Gesamtfunktionalität kann zum gleichen Zeitpunkt unter Umständen eingeschränkt sein. Trotz einer eingeschränkten Funktionalität kann damit die Verfügbarkeit des Fahrzeug-Steuergeräts durch die redundante Stromversorgung mittels mehrerer Teilstromquellen sogar erhöht werden.As a result, modular components for the supply of the vehicle control unit can be used. There is no need to develop special solutions for the power supply of such vehicle control units, which have a power requirement beyond a single power source. This also has the consequence that a so-called base load of the supply components does not take place. The supplied vehicle control unit has no functional limitations, i. H. even if one partial current source fails, no single functionality of the vehicle control unit fails. Only the overall functionality may be limited at the same time under certain circumstances. Despite limited functionality, the availability of the vehicle control unit can even be increased by the redundant power supply by means of several partial current sources.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in the drawing. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Bordnetzes mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Steuergerät zur Steuerung und Stromversorgung mehrerer Verbraucher, und 1 a first embodiment of a vehicle electrical system according to the invention with a vehicle control device according to the invention for controlling and powering multiple consumers, and

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Bordnetzes. 2 A second embodiment of a vehicle electrical system according to the invention.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Bordnetzes. Dargestellt sind eine elektronische Komponente 10 sowie ein durch die elektronische Komponente 10 mit Strom versorgtes Fahrzeug-Steuergerät 20 (kurz: Steuergerät 20). Die Komponente 10 stellt beispielsweise ein anderes Steuergerät des Fahrzeug-Bordnetzes dar. Es ist nicht erforderlich, dass die Komponente 10 und das Steuergerät 20 einen funktionalen Zusammenhang zueinander aufweisen. Dies bedeutet, die von der Komponente 10 und dem Steuergerät 20 bereitgestellten Funktionen brauchen sich nicht zu beeinflussen oder voneinander abhängen. Es ist zu betonen, dass ein solcher funktionaler Zusammenhang natürlich auch gegeben sein kann. 1 shows a first embodiment of a vehicle electrical system according to the invention. Shown are an electronic component 10 as well as through the electronic component 10 powered vehicle control unit 20 (short: control unit 20 ). The component 10 represents, for example, another control unit of the vehicle electrical system. It is not necessary that the component 10 and the controller 20 have a functional relationship to each other. This means that of the component 10 and the controller 20 provided functions do not need to influence or depend on each other. It should be emphasized that such a functional connection can of course be given.

Die Komponente 10 ist an einem Versorgungseingang 15 mit einer Batterieklemme 1 verbunden. Neben nicht näher dargestellten funktionalen Komponenten umfasst die Komponente 10 beispielshaft zwei steuerbare Halbleiterschaltelemente 12, 14, welche zwischen dem Versorgungseingang 15 und jeweils einem zugeordneten Ausgang 11, 13 der Komponente verbunden sind. Die steuerbaren Halbleiterschaltelemente 12, 14 stellen jeweils eine Stromquelle dar. Die Höhe des von den steuerbaren Halbleiterschaltelementen 12, 14 bereitstellbaren Stroms I1, I2 hängt von dem Typ und der Ausgestaltung der Halbleiterschaltelemente ab. Beispielsweise beträgt der maximal von den Halbleiterschaltelementen 12, 14 bereitstellbare Strom I1max, I2max jeweils 8 A. Es versteht sich, dass der maximal von den Halbleiterschaltelementen 12, 14 bereitstellbare Strom auch eine unterschiedliche Höhe aufweisen kann.The component 10 is at a utility entrance 15 with a battery terminal 1 connected. In addition to not shown functional components, the component includes 10 For example, two controllable semiconductor switching elements 12 . 14 which between the supply input 15 and one associated output each 11 . 13 the component are connected. The controllable semiconductor switching elements 12 . 14 each represent a current source. The height of the controllable semiconductor switching elements 12 . 14 Provisionable current I1, I2 depends on the type and configuration of the semiconductor switching elements. For example, the maximum of the semiconductor switching elements 12 . 14 Provisionable current I1 max , I2 max each 8 A. It is understood that the maximum of the semiconductor switching elements 12 . 14 Provisionable power may also have a different height.

Um eine Zerstörung der Halbleiterschaltelemente 12, 14 aufgrund eines dauerhaft oder kurzfristig zu hohen Stroms zu vermeiden, verfügen die Halbleiterschaltelemente typischerweise über Sicherheitsschaltungen. Ein zu hoher Strom führt dann zu einer Abschaltung des betreffenden Halbleiterschaltelements. Ein zu hoher Strom durch ein Halbleiterschaltelement kann beispielsweise durch eine entsprechende, aus dem zu großen Stromfluss resultierende Temperaturerhöhung detektiert werden.To a destruction of the semiconductor switching elements 12 . 14 due to a permanent or short term to avoid high current, the semiconductor switching elements typically have safety circuits. Too high a current then leads to a shutdown of the respective semiconductor switching element. Too high a current through a semiconductor switching element can be detected, for example, by a corresponding increase in temperature resulting from the excessive current flow.

Das Steuergerät 20 soll in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise einen maximalen Strombedarf von 12 A haben, wenn sämtliche an das Steuergerät 20 angeschlossenen Verbraucher 28, 29, 30 gleichzeitig in Betrieb sind. Die bestimmungsgemäße Funktionalität des Steuergeräts 20 ist daher nur dann erfüllt, wenn das Steuergerät 20 mit einem Strom von mindestens 12 A versorgt wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die bestimmungsgemäße Funktionalität des Steuergeräts 20 durch lediglich eine der Stromquellen 12, 14 der versorgenden Komponente 10 nicht bereitgestellt werden könnte.The control unit 20 should in this embodiment, for example, have a maximum power requirement of 12 A, if all to the control unit 20 connected consumers 28 . 29 . 30 are in operation at the same time. The intended functionality of the controller 20 is therefore satisfied only if the control unit 20 supplied with a current of at least 12 A. It is readily apparent that the intended functionality of the controller 20 by only one of the power sources 12 . 14 the supplying component 10 could not be provided.

Das Steuergerät 20 verfügt daher über beispielhaft zwei Versorgungseingänge 21, 23. Jeder der Versorgungseingänge 21, 23 ist mit einem zugeordneten Ausgang 11, 13 der versorgenden Komponente 10 verbunden. Wie aus 1 unschwer zu erkennen ist, ist hierbei der Ausgang 11 mit dem Versorgungseingang 21 und der Ausgang 13 mit dem Versorgungseingang 23 verbunden. In Summe können dem Steuergerät 20 durch die beiden Stromquellen 12, 14 damit I1max + I2max = 8 A + 8 A = 16 A bereitgestellt werden, so dass die bestimmungsgemäße Funktionalität ermöglicht wird.The control unit 20 therefore has two supply inputs as an example 21 . 23 , Each of the supply inputs 21 . 23 is with an associated output 11 . 13 the supplying component 10 connected. How out 1 It is easy to see that this is the exit 11 with the supply input 21 and the exit 13 with the supply input 23 connected. In sum, the controller can 20 through the two power sources 12 . 14 so that I1 max + I2 max = 8 A + 8 A = 16 A are provided so that the intended functionality is enabled.

Jedem der Versorgungseingänge 21, 23 des Steuergeräts 20 ist eine Strombegrenzungsschaltung 22, 24 direkt nachgeschaltet. Die Strombegrenzungsschaltungen 22, 24 sind dazu ausgebildet, den Strom I1, I2 an dem jeweiligen Versorgungseingang 21, 23 auf den maximal zulässigen Strom I1max, I2max der mit dem betreffenden Versorgungseingang 21, 23 verbundenen Stromquelle, hier den steuerbaren Halbleiterschaltelementen 12, 14, zu begrenzen. Dies hat zur Folge, dass bei einem Fehler, durch den eines der Halbleiterschaltelemente 12, 14 (z. B. durch die oben erwähnte Sicherheitsschaltung) deaktiviert wird, die andere Stromquelle durch einen übermäßigen Strombezug des Steuergeräts 20 nicht überlastet und beschädigt werden kann.Each of the supply inputs 21 . 23 of the control unit 20 is a current limiting circuit 22 . 24 directly downstream. The current limiting circuits 22 . 24 are adapted to the current I1, I2 at the respective supply input 21 . 23 to the maximum permissible current I1 max , I2 max of the relevant supply input 21 . 23 connected power source, here the controllable semiconductor switching elements 12 . 14 , to limit. This has the consequence that in the case of an error by which one of the semiconductor switching elements 12 . 14 (For example, by the above-mentioned safety circuit) is disabled, the other power source by excessive power reference of the controller 20 not overloaded and can be damaged.

Die Realisierung der Strombegrenzungsschaltungen kann auf unterschiedliche, dem Fachmann geläufige Weise erfolgen. Z. B. kann die Strombegrenzungsschaltung mit einem pulsweitenmodulierten Schaltelement und einem Komparator bereit gestellt sein.The realization of the current limiting circuits can be carried out in different ways familiar to the person skilled in the art. For example, the current limiting circuit may be provided with a pulse width modulated switching element and a comparator.

Ausgangsseitig sind die Strombegrenzungsschaltungen 22, 24 im Ausführungsbeispiel mit einem Aufwärtswandler 25, zum Beispiel einem DC-Booster, verbunden. Der Aufwärtswandler 25 ist mit einem Ausgang 27 des Steuergeräts gekoppelt, an den beispielhaft drei Verbraucher 28, 29, 30 angeschlossen sind. Die Anzahl der in dem Ausführungsbeispiel von 1 an das Steuergerät 20 angeschlossenen drei Verbraucher 28, 29, 30 ist willkürlich gewählt. Ebenso gut könnte eine geringere oder eine größere Anzahl an Verbrauchern an das Steuergerät 20 angeschlossen sein. Ebenso könnte eine größere Anzahl an Aufwärtswandlern vorgesehen sein. Zum Beispiel könnte einzelnen Verbrauchern ein jeweiliger Aufwärtswandler zugeordnet sein.On the output side are the current limiting circuits 22 . 24 in the embodiment with an up-converter 25 , for example, a DC booster connected. The up-converter 25 is with an exit 27 coupled to the controller, the example of three consumers 28 . 29 . 30 are connected. The number of in the embodiment of 1 to the control unit 20 connected three consumers 28 . 29 . 30 is chosen arbitrarily. Equally well could be a smaller or a larger number of consumers to the controller 20 be connected. Likewise, a larger number of boost converters could be provided. For example, individual consumers could be assigned a respective up-converter.

Weiter umfasst das Steuergerät 20 eine Rechen- und Steuereinheit 26. Die Rechen- und Steuereinheit 26, die beispielsweise in Gestalt eines Mikroprozessors in dem Steuergerät 20 vorliegt, dient zum Ein- und Ausschalten der Verbraucher 28, 29, 30 mittels jeweiliger Steuersignale s28, s29, s30. Auf welche Weise und aus welchen Gründen die Steuersignale s28, s29, s30 beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Steuergeräts 20 erzeugt werden, ist für die vorliegende Erfindung von untergeordnetem Interesse, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird.Next includes the controller 20 a computing and control unit 26 , The computing and control unit 26 , for example in the form of a microprocessor in the control unit 20 is present, serves to turn on and off the consumer 28 . 29 . 30 by means of respective control signals s28, s29, s30. In which way and for what reasons the control signals s28, s29, s30 during normal operation of the control unit 20 are generated, is of secondary interest to the present invention, so that will not be discussed in detail.

Die Rechen- und Steuereinheit 26 ist weiter dazu ausgebildet, den an einem jeweiligen Versorgungseingang 21, 23 fließenden Strom I1, I2 zu ermitteln. Hierzu kann ein entsprechendes Strommessmittel in der jeweiligen, dem Versorgungseingang 21, 23 zugeordneten Strombegrenzungsschaltung enthalten sein. Alternativ kann das Strommessmittel auch in der Rechen- und Steuereinheit 26 enthalten sein. Ein entsprechender Stromwert wird in einem Signal s1(I1), s2(I2) von der jeweiligen Strombegrenzungsschaltung 22, 24 an die Rechen- und Steuereinheit 26 übertragen oder von dieser abgefragt. The computing and control unit 26 is further adapted to the at a respective supply input 21 . 23 to determine flowing current I1, I2. For this purpose, a corresponding current measuring means in the respective, the supply input 21 . 23 associated current limiting circuit to be included. Alternatively, the current measuring means in the computing and control unit 26 be included. A corresponding current value is obtained in a signal s1 (I1), s2 (I2) from the respective current limiting circuit 22 . 24 to the computing and control unit 26 transmitted or queried by this.

Anhand der Information über den Stromwert an den Versorgungseingängen 21, 23 kann die Rechen- und Steuereinheit 26 feststellen, ob gegebenenfalls eine der Stromquellen 12, 14 defekt ist und daher an dem betreffenden Versorgungseingang 21, 23 keinen Strom bereitstellt. Dies hätte in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Folge, dass beim Ausfall eines der Halbleiterschaltelemente 12, 14 das Steuergerät 20 nur noch mit einem maximalen Strom von 8 A versorgt werden könnte. Die Strombegrenzungsschaltung 22, 24 des noch versorgten Versorgungseingang 21, 23 begrenzt, wie oben beschrieben, den maximalen Eingangsstrom auf diesen für die Stromquelle maximal zulässigen Wert.Based on the information about the current value at the supply inputs 21 . 23 can be the computing and control unit 26 determine if any of the power sources 12 . 14 is defective and therefore at the relevant supply input 21 . 23 does not provide power. In the embodiment described above, this would result in the failure of one of the semiconductor switching elements 12 . 14 the control unit 20 only with a maximum current of 8A could be supplied. The current limiting circuit 22 . 24 of the still supplied supply input 21 . 23 limited, as described above, the maximum input current to this maximum value for the power source.

In einem solchen (Fehler-)Fall kann die Rechen- und Steuereinheit 26 die Funktionalität des Steuergeräts 20 einschränken (degradieren). Beispielsweise wird die Abgabe der Steuersignale s28, s29, s30 derart modifiziert, dass die Verbraucher 28, 29, 30 nicht zum gleichen Zeitpunkt eingeschaltet werden (können), da der hierfür benötigte Strom nicht bereitgestellt werden kann (im Ausführungsbeispiel werden bei gleichzeitigem Betrieb aller Verbraucher 28, 29, 30 die maximalen 12 A benötigt). Stattdessen werden z. B. nur noch die Verbraucher eingeschaltet, welche besonders wichtig sind. Oder die Verbraucher 28, 29, 30 werden zeitlich zueinander versetzt eingeschaltet. Auf welche Weise die Funktion des Steuergeräts 20 geändert wird, kann in der Rechen- und Steuereinheit 26 in vorgegebener Weise hinterlegt sein.In such a (fault) case, the computing and control unit 26 the functionality of the controller 20 restrict (degrade). For example, the output of the control signals s28, s29, s30 is modified such that the consumers 28 . 29 . 30 can not be turned on at the same time (can), since the power required for this can not be provided (in the embodiment, with simultaneous operation of all consumers 28 . 29 . 30 the maximum 12 A is needed). Instead, z. B. only the consumers turned on, which are particularly important. Or the consumers 28 . 29 . 30 are switched on time offset to each other. In what way the function of the controller 20 can be changed in the computing and control unit 26 be deposited in a predetermined manner.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zur Versorgung des Steuergeräts 20 erforderlichen Teilstromquellen in Gestalt der steuerbaren Halbleiterschaltelemente 12, 14 in einer gemeinsamen elektronischen Komponente 10 angeordnet. Demgegenüber zeigt 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch unterscheidet, dass die Teilstromquellen, wiederum in Gestalt von zwei steuerbaren Halbleiterschaltelementen 12, 14, in zwei voneinander verschiedenen elektronischen Komponenten 10a, 10b angeordnet sind.In the in 1 The embodiment shown are for supplying the control unit 20 required partial current sources in the form of controllable semiconductor switching elements 12 . 14 in a common electronic component 10 arranged. In contrast, shows 2 a further embodiment, which differs from the in 1 only differs in that the partial current sources, again in the form of two controllable semiconductor switching elements 12 . 14 , in two different electronic components 10a . 10b are arranged.

Jeweilige Versorgungseingänge 15a, 15b der Komponenten 10a, 10b sind mit der Batterieklemme 1 verbunden. Das steuerbare Halbleiterschaltelement 12 der Komponente 10a ist zwischen dessen Versorgungseingang 15a und dem Ausgang 11 verschaltet. In entsprechender Weise ist das steuerbare Halbleiterschaltelement 14 der Komponente 10b zwischen dessen Versorgungseingang 15b und dem Ausgang 13 verschaltet. Die Komponenten 10a, 10b können zueinander und in Bezug auf das Steuergerät 20 voneinander unabhängige Funktionalitäten aufweisen. Die Funktionen der Komponenten 10a, 10b und des Steuergeräts 20 können auch in Bezug zueinander stehen.Respective supply inputs 15a . 15b of the components 10a . 10b are with the battery terminal 1 connected. The controllable semiconductor switching element 12 the component 10a is between its supply input 15a and the exit 11 connected. In a corresponding manner, the controllable semiconductor switching element 14 the component 10b between its supply input 15b and the exit 13 connected. The components 10a . 10b can each other and with respect to the control unit 20 have independent functionalities. The functions of the components 10a . 10b and the controller 20 can also relate to each other.

Für einen Fachmann ist klar, dass das in oben beschriebener Weise versorgte Steuergerät 20 auch eine größere Anzahl an Versorgungseingängen aufweisen könnte, welche von Stromquellen aus einem oder mehreren Komponenten versorgt werden.It is clear to a person skilled in the art that the control device supplied in the manner described above 20 could also have a greater number of supply inputs supplied by power sources from one or more components.

Das vorgeschlagene Vorgehen weist eine Reihe von Vorteilen auf.The proposed approach has a number of advantages.

Die Versorgung des Steuergeräts wird lediglich durch eine Anpassung der Eingangsschaltung mit einer den Versorgungseingängen entsprechenden Anzahl an Strombegrenzungsschaltungen ermöglicht. Die in dem Steuergerät enthaltenden elektronischen Komponenten müssen nur geringfügig angepasst werden. Insbesondere brauchen die an das Steuergerät angeschlossenen Verbraucher nicht separat auf die einzelnen Versorgungseingänge zugeordnet werden, was funktionelle Einschränkungen nach sich ziehen würde.The supply of the control device is made possible only by an adaptation of the input circuit with a number of current limiting circuits corresponding to the supply inputs. The electronic components contained in the control unit need only be slightly adapted. In particular, the loads connected to the control unit need not be separately allocated to the individual supply inputs, which would entail functional restrictions.

Das Steuergerät kann, wie dies in den Ausführungsbeispielen dargestellt ist, mit einem einzigen Aufwärtswandler auskommen.The controller can, as shown in the embodiments, get along with a single boost converter.

Im Fehlerfall einer der Stromquellen wird der Fehler durch die begrenzte Stromversorgung durch die in dem Steuergerät enthaltene Rechen- und Steuereinheit detektiert. Durch diese können die Funktionen des Steuergeräts auf das notwendige Maß reduziert werden.In case of failure of one of the power sources, the error is detected by the limited power supply by the arithmetic and control unit contained in the control unit. Through this, the functions of the control unit can be reduced to the necessary degree.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die versorgende(n) Komponenten nicht angepasst werden müssen. Es können solche Komponenten genutzt werden, an denen ein Stromversorgungsausgang zur Verfügung steht. Reicht der an dem Stromversorgungsausgang einer Komponente zur Verfügung gestellte Strom nicht aus, um das Steuergerät bestimmungsgemäß zu versorgen, kann eine beliebige Anzahl an versorgenden Komponenten mit einem jeweiligen Versorgungseingang des Steuergeräts zu dessen Versorgung verbunden werden.Another advantage is that the supplying components do not have to be adapted. It can be used such components on which a power supply output is available. If the current provided at the power supply output of a component is insufficient to supply the control unit as intended, any number of supplying components can be connected to a respective supply input of the control unit for its supply.

Obwohl die Eingangsbeschaltung des Steuergeräts angepasst werden muss, bleibt der eigentliche Elektronikanteil in seiner Funktion identisch demjenigen, der mit einer eigenständigen Stromversorgung erforderlich ist. Dadurch sind keine funktionalen Einschränkungen in Kauf zu nehmen. Im Gegenteil steigt sogar die Funktionsverfügbarkeit aufgrund der redundanten Stromversorgung, da durch die Rechen- und Steuereinheit gezielt entschieden werden kann, welche Verbraucher im Falle eines Fehlers in der Stromversorgung abgeschaltet werden und welche nicht.Although the input circuitry of the controller must be adjusted, the actual amount of electronics remains identical in function to that required with a stand-alone power supply. As a result, no functional restrictions are to be accepted. On the contrary, even the functional availability increases due to the redundant power supply, as can be specifically decided by the computing and control unit, which consumers are shut down in the event of a fault in the power supply and which not.

Die Versorgung des Steuergeräts aus anderen Komponenten eines Fahrzeugs bringt darüber hinaus den Vorteil mit sich, dass das Steuergerät nicht mit einer Batterieklemme dauerhaft verbunden zu werden braucht. Hierdurch können aufgrund von Feuchtigkeit auftretende Probleme vermieden werden.The supply of the control unit from other components of a vehicle also brings with it the advantage that the control unit does not need to be permanently connected to a battery terminal. This can be avoided due to moisture problems.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Batterieklemmebattery terminal
1010
elektronische Komponenteelectronic component
10a10a
erste elektronische Komponentefirst electronic component
10b10b
zweite elektronische Komponentesecond electronic component
1111
erster Ausgangfirst exit
1212
erstes Schaltelement (Stromquelle)first switching element (current source)
1313
zweiter Ausgangsecond exit
1414
zweites Schaltelement (Stromquelle)second switching element (power source)
1515
Versorgungseingang der elektronischen KomponenteSupply input of the electronic component
15a15a
Versorgungseingang der ersten elektronischen KomponenteSupply input of the first electronic component
15b15b
Versorgungseingang der zweiten elektronischen KomponenteSupply input of the second electronic component
2020
Steuergerätcontrol unit
2121
erster Versorgungseingang des Steuergerätsfirst supply input of the controller
2222
erste Strombegrenzungsschaltungfirst current limiting circuit
2323
zweiter Versorgungseingang des Steuergerätssecond supply input of the controller
2424
zweite Strombegrenzungsschaltungsecond current limiting circuit
2525
DC-BoosterDC Booster
2626
Rechen-/SteuereinheitComputing / control unit
2727
Ausgang des SteuergerätsOutput of the control unit
2828
erster Verbraucherfirst consumer
2929
zweiter Verbrauchersecond consumer
3030
dritter Verbraucherthird consumer
I1I1
erster Stromfirst stream
I2I2
zweiter Stromsecond stream
s1(I1)s1 (I1)
erstes Signal mit einer Information über die Höhe des ersten Stroms I1first signal with information about the height of the first current I1
s2(I2)s2 (I2)
zweites Signal mit einer Information über die Höhe des ersten Stroms I2second signal with information about the height of the first current I2
s28s28
erstes Steuersignal für den ersten Verbraucherfirst control signal for the first consumer
s29s29
zweites Steuersignal für den zweiten Verbrauchersecond control signal for the second consumer
s30s30
drittes Steuersignal für den dritten Verbraucherthird control signal for the third consumer

Claims (9)

Fahrzeug-Steuergerät zur Steuerung und Stromversorgung eines oder mehrerer Verbraucher (28, 29, 30), umfassend eine Mehrzahl an Versorgungseingängen (21, 23), denen jeweils eine Strombegrenzungsschaltung (22, 24) direkt nachgeschaltet ist, wobei die Strombegrenzungsschaltungen (22, 24) dazu ausgebildet sind, den Strom (I1, I2) an einem jeweiligen Versorgungseingang (21, 23) auf einen maximal zulässigen Strom (I1max, I2max) einer jeweiligen, mit dem Versorgungseingang (21, 23) verbundenen Stromquelle (12, 14) zu begrenzen.Vehicle control device for controlling and powering one or more consumers ( 28 . 29 . 30 ), comprising a plurality of supply inputs ( 21 . 23 ), each having a current limiting circuit ( 22 . 24 ) is directly downstream, the current limiting circuits ( 22 . 24 ) are adapted to the current (I1, I2) at a respective supply input ( 21 . 23 ) to a maximum permissible current (I1 max , I2 max ) of a respective, with the supply input ( 21 . 23 ) connected power source ( 12 . 14 ) to limit. Steuergerät nach Anspruch 1, bei dem der an einem Versorgungseingang (21, 23) maximal zulässige Strom (I1max, I2max) nicht zur gleichzeitigen Versorgung aller an das Steuergerät angeschlossenen Verbraucher (28, 29, 30) ausreichend ist.Control device according to claim 1, wherein the at a supply input ( 21 . 23 ) maximum permissible current (I1 max , I2 max ) not for the simultaneous supply of all consumers connected to the control unit ( 28 . 29 . 30 ) is sufficient. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Strombegrenzungsschaltungen (22, 24) ausgangsseitig miteinander gekoppelt sind zur Stromversorgung des oder der Verbraucher (28, 29, 30).Control device according to Claim 1 or 2, in which the current-limiting circuits ( 22 . 24 ) are coupled together on the output side to supply power to the consumer or consumers ( 28 . 29 . 30 ). Steuergerät nach Anspruch 3, bei dem die miteinander gekoppelten Strombegrenzungsschaltungen (22, 24) über einen oder mehrere Aufwärtswandler (25) mit dem oder den Verbrauchern (28, 29, 30) verbunden sind.Control unit according to Claim 3, in which the current-limiting circuits coupled together ( 22 . 24 ) via one or more up-converters ( 25 ) with the consumer or consumers ( 28 . 29 . 30 ) are connected. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem dieses eine Rechen- und Steuereinheit (26) umfasst, welche den an einem jeweiligen Versorgungseingang fließenden Strom (I1, I2) ermittelt.Control unit according to one of the preceding claims, in which this is a computing and control unit ( 26 ), which determines the current flowing at a respective supply input current (I1, I2). Steuergerät nach Anspruch 5, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (26) dazu ausgebildet ist, ein Ein- und Ausschalten des oder der Verbraucher (28, 29, 30) zu steuern.Control unit according to Claim 5, in which the computing and control unit ( 26 ) is designed to switch on and off the consumer (s) ( 28 . 29 . 30 ) to control. Steuergerät nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (26) dazu ausgebildet ist, das Einschalten eines oder mehrerer vorgegebener Verbraucher (28, 29, 30) zu verhindern, wenn an einem der Versorgungseingänge (21, 23) kein Stromfluss detektierbar ist.Control unit according to Claim 5 or 6, in which the computing and control unit ( 26 ) is adapted to switch on one or more predetermined consumers ( 28 . 29 . 30 ), if at one of the supply inputs ( 21 . 23 ) no current flow is detectable. Fahrzeug-Bordnetz, umfassend – ein Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, – zumindest eine weitere elektronische Komponente (10; 10a, 10b), wobei jede der Komponenten (10; 10a, 10b) mit einer Klemme (1) eines Energiespeichers verbunden ist und einen oder mehrere Ausgänge (11, 13) umfasst, welche jeweils als Stromquelle betreibbar sind, und ein jeweiliger Ausgang (11, 13) mit einem zugeordneten Versorgungseingang (21, 23) verbunden ist.Vehicle electrical system, comprising - a control device according to one of claims 1 to 7, - at least one further electronic component ( 10 ; 10a . 10b ), each of the components ( 10 ; 10a . 10b ) with a clamp ( 1 ) one Energy storage is connected and one or more outputs ( 11 . 13 ), which are each operable as a current source, and a respective output ( 11 . 13 ) with an associated supply input ( 21 . 23 ) connected is. Bordnetz nach Anspruch 8, bei dem der an einem jeweiligen Ausgang (11, 13) bereitstellbare Strom kleiner ist als der für den bestimmungsgemäßen Betrieb des Steuergeräts (20) benötigte Strom.Vehicle electrical system according to claim 8, wherein the at a respective output ( 11 . 13 ) available current is smaller than that for the intended operation of the control unit ( 20 ) required electricity.
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