本發(fā)明涉及一種用于對車載電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控的方法以及一種這樣的車載電網(wǎng)。所述車載電網(wǎng)在此尤其為機(jī)動車而設(shè)置。

背景技術(shù)：

“車載電網(wǎng)”在汽車的使用中是指機(jī)動車中的所有電組件的總稱。由此，其中不僅包括電負(fù)載而且包括供電源、像比如電池。在機(jī)動車中要注意，電能能夠如此可用，從而能夠隨時起動所述機(jī)動車并且在運(yùn)行期間存在足夠的電流供給。但是，在停止的狀態(tài)中，電負(fù)載還應(yīng)該能夠運(yùn)行適當(dāng)?shù)臅r間間隔，而沒有損害接下來的起動。

應(yīng)該注意，由于總成的電氣化程度的增加以及新的駕駛功能的采用，對機(jī)動車中的能量供給裝置的可靠性的要求不斷升高。此外，應(yīng)該考慮到，將來在高度自動地駕駛時駕駛之外的（fahrfremd）活動在有限的程度內(nèi)應(yīng)該是允許的。在這種情況下，通過駕駛員引起的傳感器的、調(diào)節(jié)技術(shù)的、機(jī)械的和能量的后備層面（rückfallebene）還僅僅受限制地存在。

也被稱為高度自動化的駕駛的“高度自動的駕駛”是指受協(xié)助的駕駛與自主的駕駛之間的中間步驟，在進(jìn)行受協(xié)助的駕駛時駕駛員通過協(xié)助系統(tǒng)得到支持，在進(jìn)行自主的駕駛時車輛自動地并且在沒有駕駛員的影響下行駛。對于所述自主的駕駛來說，車輛擁有自身的智能系統(tǒng)，所述自身的智能系統(tǒng)能夠預(yù)先規(guī)劃并且能夠至少在大多數(shù)駕駛情況中承擔(dān)駕駛?cè)蝿?wù)。因此，在進(jìn)行高度自動的駕駛時供電裝置具有以往在機(jī)動車中未被認(rèn)識的安全相關(guān)性。

現(xiàn)今的傳統(tǒng)的、僅僅具有一個發(fā)電機(jī)和僅僅一個電池的14v車載電網(wǎng)再也不能以足夠的程度來滿足對供電裝置的可靠性得到提高的要求。作為示例，在這里要提到伴隨著關(guān)斷的燃燒馬達(dá)的滑行。在滑行階段期間，所述發(fā)電機(jī)作為能量發(fā)生器不再可用。在滑行階段中，電池的失靈因此導(dǎo)致機(jī)動車中的整個供電裝置的失靈。出于這個原因，對于汽車制造商和供貨商而言，針對滑行要對當(dāng)前具有兩個電池的14v車載電網(wǎng)、所謂的雙電池車載電網(wǎng)進(jìn)行探討。

已知基于14v車載電網(wǎng)的、用于得到提高的可靠性的車載電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對于所述車載電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說實現(xiàn)能夠擴(kuò)展的（skalierbar）并且模塊化的車載電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于向與安全相關(guān)的電負(fù)載供電。對于這些車載電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，所述負(fù)載被劃分為具有不同的安全相關(guān)性的負(fù)載組，其中原則上為冗余的與安全相關(guān)的負(fù)載設(shè)置雙通道的供電裝置并且為單一存在的與安全相關(guān)的負(fù)載設(shè)置了容錯的（fehlertolerant）供電裝置。

除了所述14v車載電網(wǎng)的進(jìn)一步開發(fā)之外，由汽車制造商計劃48v/14v車載電網(wǎng)的采用。這種48v/14v車載電網(wǎng)除了對于高功率負(fù)載的供電之外還用作輕度混合動力系統(tǒng)（einstiegs-hybridisierung）。

在公開文獻(xiàn)de19855245b4中說明了一種用于車輛車載電網(wǎng)中的電負(fù)載的冗余的電壓供給裝置。在此由兩個具有不同的電壓的子車載電網(wǎng)來向所存在的負(fù)載供電，為此設(shè)置了由兩個分開的電壓分支構(gòu)成的供電裝置。

由公開文獻(xiàn)de102006010713b4公開了一種用于具有至少一個與安全相關(guān)的負(fù)載的車輛的車載電網(wǎng)。在此，由兩個子電網(wǎng)、也就是初級電網(wǎng)和次級電網(wǎng)來冗余地向單一存在的與安全相關(guān)的負(fù)載供電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

面對這種背景，介紹一種具有權(quán)利要求1的特征的方法和一種按照權(quán)利要求10的裝置。實施方式由從屬權(quán)利要求和說明書中產(chǎn)生。

由此對一種車載電網(wǎng)進(jìn)行研究，該車載電網(wǎng)包括多個子車載電網(wǎng)，所述子車載電網(wǎng)在此也被稱為車載電網(wǎng)路徑。此外，能夠設(shè)置一種基礎(chǔ)車載電網(wǎng)?，F(xiàn)在在所述車載電網(wǎng)中設(shè)置了組件、像比如負(fù)載、直流電壓轉(zhuǎn)換器等等。這些組件能夠被分配給所述車載電網(wǎng)路徑中的一個或者多個或者甚至所有車載電網(wǎng)路徑。這比如意味著，所述組件被設(shè)置在所述車載電網(wǎng)路徑中的多個車載電網(wǎng)路徑中或者將其彼此耦聯(lián)。因此，尤其能夠冗余地構(gòu)造與安全相關(guān)的負(fù)載，也就是說所述負(fù)載比如雙倍地設(shè)置而成，其中兩個負(fù)載能夠相應(yīng)地本身單獨(dú)地履行所分配的功能。這意味著，負(fù)載被分配到兩個通道或者車載電網(wǎng)路徑上。

現(xiàn)在，這樣的負(fù)載能夠在所述兩個車載電網(wǎng)路徑中實施診斷并且將在診斷時所獲取的結(jié)果彼此進(jìn)行比較。通過這種方式，能夠識別比如由于欠壓（unterspannung）或者過壓（überspannung）引起的失靈或者對于所述兩個車載電網(wǎng)路徑之一的損害，并且能夠如有必要采取應(yīng)對措施。

除了尤其是與安全相關(guān)的、冗余地設(shè)置的負(fù)載之外，也能夠考慮布置在車載電網(wǎng)中的耦聯(lián)元件、比如直流電壓轉(zhuǎn)換器，因為所述耦聯(lián)元件能夠?qū)囕d電網(wǎng)路徑進(jìn)行監(jiān)控，在所述車載電網(wǎng)路徑之間布置了所述耦聯(lián)元件。如果一個耦聯(lián)元件被連接在車載電網(wǎng)路徑a與車載電網(wǎng)路徑b之間，則在這此談及的是，所述耦聯(lián)元件被設(shè)置在所述兩個車載電網(wǎng)路徑中。

用所介紹的方法來實現(xiàn)這一點(diǎn)：對多個車載電網(wǎng)通道的狀態(tài)進(jìn)行診斷并且將這種狀態(tài)通報給其它的負(fù)載或者調(diào)節(jié)器。由此對于多通道的車載電網(wǎng)來說存在著上級的診斷機(jī)構(gòu)，該上級的診斷機(jī)構(gòu)識別所述與安全相關(guān)的車載電網(wǎng)通道的狀態(tài)。

所述診斷比如能夠表明，車載電網(wǎng)路徑受到損害或者甚至失靈。此外，能夠識別比如兩個車載電網(wǎng)路徑之間的無意的電流耦聯(lián)（galvanischekopplung）。

應(yīng)該注意，尤其對于電動車或者混合動力車來說能夠使用車載電網(wǎng)，對于所述車載電網(wǎng)來說在高壓側(cè)上不能設(shè)置發(fā)電機(jī)，而是能夠設(shè)置電機(jī)或者電池。

本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計方案從說明書和附圖中產(chǎn)生。

不言而喻，前面所提到的和下面還要解釋的特征不僅能夠在相應(yīng)所說明的組合中而且能夠在其它的組合中或者單獨(dú)地使用，而不會離開本發(fā)明的范圍。

附圖說明

圖1示出了車載電網(wǎng)的一種實施方案；

圖2示出了車載電網(wǎng)的另一種實施方案；

圖3以簡化的圖示示出了負(fù)載的構(gòu)造；并且

圖4以簡化的圖示示出了與安全相關(guān)的負(fù)載的一種實施方案。

本發(fā)明借助于實施方式在附圖中示意性地示出并且下面參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。

具體實施方式

圖1和2示范性地并且簡化地示出了像比如在機(jī)動車中所使用的那樣的車載電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖1示出了一種車載電網(wǎng)，該車載電網(wǎng)用附圖標(biāo)記10來表示。該車載電網(wǎng)包括基礎(chǔ)車載電網(wǎng)12，所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)則具有起動機(jī)14、發(fā)電機(jī)16、電池18和負(fù)載r320。此外設(shè)置了第一耦聯(lián)元件22、比如直流電壓轉(zhuǎn)換器、第一電池24和第一負(fù)載r126以及第二耦聯(lián)元件28、比如直流電壓轉(zhuǎn)換器、第二電池30和第二負(fù)載32。

在這種情況下，設(shè)置了具有非與安全相關(guān)的負(fù)載r320的基礎(chǔ)車載電網(wǎng)12，并且額外地設(shè)置了第一車載電網(wǎng)路徑34和第二車載電網(wǎng)路徑36，所述第一車載電網(wǎng)路徑和第二車載電網(wǎng)路徑分別通過自身的耦聯(lián)元件22或者28來耦聯(lián)并且擁有自身的電池24或者30或者電儲存器以及與安全相關(guān)的、冗余的負(fù)載r126或者r232。所述負(fù)載r126和r232被設(shè)置用于執(zhí)行相同的功能。

圖2示出了一種車載電網(wǎng)，該車載電網(wǎng)在總體上用附圖標(biāo)記40來表示。該車載電網(wǎng)包括基礎(chǔ)車載電網(wǎng)42，該基礎(chǔ)車載電網(wǎng)具有起動機(jī)44、發(fā)電機(jī)46、電池48和負(fù)載50。此外設(shè)置了耦聯(lián)元件52、第一電池54、第一負(fù)載r156以及第二負(fù)載58。

圖2示出了圖1的實施方案的一種變型方案，該變型方案具有與安全相關(guān)的車載電網(wǎng)路徑60，該車載電網(wǎng)路徑具有所述電池54和所述第一負(fù)載56，該第一負(fù)載也能夠代表著負(fù)載組，該負(fù)載組通過所述耦聯(lián)元件52從所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)42上去除耦聯(lián)并且由此獨(dú)立于所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)。與安全相關(guān)的第二車載電網(wǎng)路徑62具有如有必要通過負(fù)載組來產(chǎn)生的第二負(fù)載r2，所述第二車載電網(wǎng)路徑直接與所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)42相連接。

兩種在圖1和2中所示出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有共同點(diǎn)：存在著與安全相關(guān)的負(fù)載的組，所述負(fù)載冗余地設(shè)計而成并且被分布到兩個分開的通道上。所述負(fù)載在此被稱為r1和r2。在進(jìn)行高度自動的駕駛時，這比如是制動器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述制動器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)必須冗余地存在。

由此保證，在一個車載電網(wǎng)路徑或者通道失靈時另外的車載電網(wǎng)路徑或者通道能夠繼續(xù)可用。但是，在此具有特殊意義的是，能夠識別通道的失靈并且使有缺陷的通道從正常運(yùn)轉(zhuǎn)的車載電網(wǎng)上脫開。在這里開始所介紹的方法。

在現(xiàn)今的車載電網(wǎng)中，對于車載電網(wǎng)狀態(tài)的檢測被分配到各個組件上。所述負(fù)載、比如esp或者電轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電池傳感器比如測量車載電網(wǎng)電壓。但是，在此缺少上級的組件，所述上級的組件能夠比如在雙通道的系統(tǒng)中檢測兩個通道的狀態(tài)。

一種用于與安全相關(guān)的冗余的負(fù)載的示例可以簡化地在圖3中看出，該負(fù)載用附圖標(biāo)記80來表示。對于該負(fù)載來說所有元件包括能量供給裝置和通信機(jī)構(gòu)都是雙倍。這意味著，在一個通道失靈時另外的通道能夠獨(dú)自地保證安全的運(yùn)行。

圖示示出了第一信號電子裝置82、第二信號電子裝置84、第一主控制器86、第二主控制器88、第一輸出級90、第二輸出級92、第一馬達(dá)94和第二馬達(dá)96。此外，用雙箭頭來表示第一通信機(jī)構(gòu)98、第二通信機(jī)構(gòu)100以及內(nèi)部的通信線102。箭頭示出了到第一車載電網(wǎng)路徑上的第一接頭104和到第二車載電網(wǎng)路徑上的第二接頭106。在圖示中，控制器110的和馬達(dá)112的組件用邊框來標(biāo)識。

在圖3中示出的負(fù)載80可能是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或者制動系統(tǒng)，也就是說所述馬達(dá)112控制著與安全相關(guān)的系統(tǒng)。對于這個冗余地構(gòu)造的負(fù)載80來說，不僅所述信號電子裝置82或者84、所述主控制器86或者88、所述輸出級或者功率輸出級90或者92以及所述馬達(dá)112都雙倍地存在。而且也雙倍地設(shè)置了到所述車載電網(wǎng)路徑上的接頭104或者106以及通信機(jī)構(gòu)98或者100。由此在其中一半中的組件或者車載電網(wǎng)路徑或者通道失靈時，相應(yīng)另一半能夠冗余地承擔(dān)所述功能。

上面所繪示的框82、86、90和94代表著來自圖1或者2中的組r1的負(fù)載之一，下面所繪示的框84、88、92和96則代表著來自所述組r2的負(fù)載。在內(nèi)部，兩個部件116、118通過所述內(nèi)部的通信線102彼此相連接。所述兩個部件116、118由此是所述車載電網(wǎng)中的組件的部件116、118，在這種情況下是所述冗余的負(fù)載80的部件116、118。

對于所介紹的方法來說，現(xiàn)在規(guī)定，由被連接在多個子電網(wǎng)上的車載電網(wǎng)組件對多個車載電網(wǎng)路徑或者子電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控。為此能夠考慮兩種原則上的實施方式：

1.將來自冗余地存在的負(fù)載（被稱為r1和r2）的組的負(fù)載用于識別車載電網(wǎng)狀態(tài)，因為這些負(fù)載通過其部件而存在于兩個車載電網(wǎng)通道上并且由此能夠?qū)λ鰞蓚€通道的電壓質(zhì)量進(jìn)行比較。在具體的示例中，在圖3中提到的冗余的負(fù)載能夠?qū)λ龅谝卉囕d電網(wǎng)路徑和所述第二車載電網(wǎng)路徑進(jìn)行監(jiān)控并且通過內(nèi)部的通信線來分享診斷結(jié)果。如果所述第一車載電網(wǎng)路徑1中的電壓質(zhì)量比在所述車載電網(wǎng)路徑2中更差，上面的負(fù)載r1就會切斷并且下面的負(fù)載r2就會承擔(dān)所述功能；

2.將一個耦聯(lián)元件或者復(fù)數(shù)個耦聯(lián)元件、比如直流電壓轉(zhuǎn)換器用于對所述子電網(wǎng)和基礎(chǔ)車載電網(wǎng)進(jìn)行診斷。這意味著，比如在圖2中所述耦聯(lián)元件能夠?qū)λ龌A(chǔ)車載電網(wǎng)及與安全相關(guān)的子電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和比較。在所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)的一側(cè)上有故障的情況下，由此所述直流電壓轉(zhuǎn)換器能夠使具有負(fù)載r1的與安全相關(guān)的車載電網(wǎng)從所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)上脫開。由此，由所述儲存器b1來向所述與安全相關(guān)的負(fù)載r1的組供電。

所描述的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，將在車載電網(wǎng)中存在的組件用于對子電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，方法是：在功能上對所述組件進(jìn)行擴(kuò)展。由此，對于oem（原始設(shè)備制造商）來說降低了電纜束中的集成開銷并且所述組件具有多重用途或者專有特征。

圖4在用附圖標(biāo)記120表示的負(fù)載的示例上示出了在控制器上進(jìn)行的必要的改動。

圖示示出了第一信號電子裝置122、第二信號電子裝置124、第一主控制器126、第二主控制器128、第一輸出級130、第二輸出級132、第一馬達(dá)134和第二馬達(dá)136。此外，用雙箭頭來表示用于第一車載電網(wǎng)路徑的狀態(tài)的第一通信機(jī)構(gòu)138、用于第二車載電網(wǎng)路徑的狀態(tài)的第二通信機(jī)構(gòu)140以及內(nèi)部的通信線142，該內(nèi)部的通信線用于對所述車載電網(wǎng)路徑的狀態(tài)進(jìn)行比較。箭頭示出了到第一車載電網(wǎng)路徑上的第一接頭144和到第二車載電網(wǎng)路徑上的第二接頭146。在圖示中，控制器150的和馬達(dá)152的組件用邊框來標(biāo)識。附圖標(biāo)記156和158表示冗余的負(fù)載120的部件。

現(xiàn)在設(shè)置了以下步驟：

對相應(yīng)的車載電網(wǎng)路徑的輸入電壓進(jìn)行測量，并且由相應(yīng)的上面的或者下面的信號電子裝置122或者124來讀入所述輸入電壓。電壓測量在此能夠以所熟知的方式來進(jìn)行。借助于不同的診斷方法來評估：相應(yīng)的車載電網(wǎng)路徑是失靈還是降級。此外，能夠確定所述兩個通道之間的耦聯(lián)或者通道與地線的耦聯(lián)。

能夠通過中心地布置的通信線142將診斷結(jié)果通知給相應(yīng)另外的部件。在此取決于：哪個部件、也就是上面的部件還是下面的部件承擔(dān)另外的功能。

通過這種方式能夠識別以下故障：

·通道的失靈：

-靜態(tài)的欠壓，比如小于9v；

-靜態(tài)的過壓，比如大于16v；

-動態(tài)的欠壓，比如10ms小于6v；

-動態(tài)的過壓，比如10ms大于19v；

·一個或者兩個通道的時間界限或者動態(tài)界限：

-時間界限：電壓持續(xù)處于12v（直流電壓轉(zhuǎn)換器失靈）

·所述通道彼此間的無意的電流耦聯(lián)：

-如果即使在接通負(fù)載時或者當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器之一起作用并且另外的轉(zhuǎn)換器不起作用時，所述電壓是通道1=通道2，那么所述通道可能由于絕緣故障而電流連接。這一點(diǎn)必須被識別，以用于如有必要將所述故障封裝（kapseln）；

·一個/兩個通道與所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)的無意的耦聯(lián)：

-與所述基礎(chǔ)車載電網(wǎng)的電流耦聯(lián)對于圖1中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說只能通過相應(yīng)的直流電壓轉(zhuǎn)換器來識別；

-對于在圖2中示出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，基礎(chǔ)車載電網(wǎng)與和安全相關(guān)的子電網(wǎng)之間的電流耦聯(lián)不僅能夠通過所述直流電壓轉(zhuǎn)換器而且能夠通過冗余的與安全相關(guān)的負(fù)載來識別。

在這里也能夠檢查：通道1電壓=通道2電壓這個條件是否持續(xù)地得到滿足。

最后，能夠?qū)⑺鲕囕d電網(wǎng)狀態(tài)通知給其它的、比如與安全相關(guān)的負(fù)載、上級的能量管理系統(tǒng)、其它的車載電網(wǎng)參與者、像比如耦聯(lián)元件、儲存器、電源或者駕駛員。從中能夠推導(dǎo)出另外的措施、比如耦聯(lián)元件的斷開、能量源的功率的提高、另外的車載電網(wǎng)負(fù)荷的接通或者切斷。