机动车车载电器网络、用于运行其的方法和其保险设备与流程

本发明涉及一种机动车车载电器网络，其包括电池、多个耗电器、主保险装置和多个路径，与电池电气耦合的主保险装置经由路径分别与耗电器中的一个串联地电气耦合，其中，每个路径包含多个副保险装置中的至少一个，本发明还涉及一种用于运行这种机动车车载电器网络的方法和一种用于这种机动车车载电器网络的保险设备。

背景技术：

根据国际标准iso8820-2，保险路径必须具有选择性。这意味着，基于该故障应当触发相对靠近电路中的故障位置地布置的保险装置，并且电路的另外的保险路径的耗电器应当继续被供应能量。

在de102015002070a1中描述了一种用于机动车的电池的电池单元，其借助控制单元可以转换为开关状态，在开关状态下中断电池的原电池与电接头之间的电线。利用电池单元的相应的开关元件能够实现多次触发开关元件，也就是说，电池内的导电连接的中断是可逆的。开关元件本身在此例如构造为半导体元件并且布置在电池单元内。

在de102015002149a1中同样描述了一种用于机动车的电池的电池单元，其同样包括开关元件，开关元件构造用于中断和建立电池单元的原电池与电池单元的电接头之间的导电连接。该电池单元设计为用于在短路时可以安全地分离电池内的导电连接。然而在过高的温度的情况下可以进行电池单元的自动释放或自动切断，以用于进行保护。

在de102009007969a1中描述了一种用于限制或用于切断高能直流电网中的短路电流的短路保护设备。该保护设备除了别的之外还包括监视和控制装置，用于监视流过开关的电流和用于当流过开关的电流超过预设的边界值时断开保护设备的开关。短路保护设备在此可以集成到具有多个并联连接的电池模块的高功率电池设备中，其中每个电池模块都具有自身的保护设备。

de3702517a1示出了一种用于给与相同的电压源连接的大量耗电器供电的电路装置。针对每个耗电器设置了布置在该耗电器与电压源之间的运行状态开关。此外，电路装置包括保险装置，其在出现过电流或低电压时可以阻止损坏。

gb2182812a示出了一种具有进行快速开关的中央半导体开关的电路装置，其中，电路装置包括多个子电路，子电路分别具有单个开关和故障探测器。当在子电路中的一个中采集到故障时，借助半导体开关中断对所有子电路的能量供应；隔离与故障相关的子电路；并且随后借助半导体开关重新建立对剩余的子电路的能量供应。

设计用于自动驾驶的、具有锂离子电池的机动车通常具有针对该电池的可特别快速切断的保险装置。在这种机动车的耗电器出现技术缺陷时将会触发锂离子电池的可特别快速切断的保险装置。在此，通常将会立即切断整个机动车车载电器网络。也就是，在该情况下不确保机动车车载电器网络的保险路径的选择性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种解决方案，借助该解决方案可以以选择性的保险路径运行这类机动车车载电器网络。

上述技术问题通过根据本发明的机动车车载电器网络、用于运行这种机动车车载电器网络的方法以及用于这种机动车车载电器网络的保险设备来解决。

根据本发明的机动车车载电器网络包括电池、多个耗电器、主保险装置和多个路径，与电池电气耦合的主保险装置经由路径分别与耗电器中的一个串联地电气耦合，其中，每个路径包含多个副保险装置中的至少一个。机动车车载电器网络的主保险装置和副保险装置构造为可逆的保险装置。此外，机动车车载电器网络的控制设备设计为用于访问这些保险装置，以及用于确定在机动车车载电器网络中是否出现故障，故障至少针对被至少两个路径包含的保险装置中的一个满足触发标准，并且在该情况下选择性地控制保险装置，使得鉴别无故障的路径并且随后又接通无故障的路径中的保险装置。

也就是，在根据本发明的机动车车载电器网络中，机动车的电池与机动车的各个耗电器电气耦合，电池例如是锂离子电池。此外，机动车车载电器网络具有多个保险装置，其分别构造为可逆的保险装置。这些可逆的保险装置例如是电子保险装置，其可以由中央控制单元、机动车车载电器网络的控制设备分别单独地、即选择性地控制。

与机动车车载电器网络的保险装置相关地，区分两组保险装置。一方面，所谓的主保险装置在串联电气耦合中直接位于电池后面。为此替换地，主保险装置可以是例如集成到机动车的锂离子电池中的保险装置、即电池的自保护保险装置。主保险装置又经由多个路径分别与机动车的耗电器中的一个电气耦合，路径分别包含多个所谓的副保险装置中的至少一个。也就是，机动车的每个耗电器，例如机动车的空调设备、照明装置或座椅加热装置，经由机动车车载电器网络的路径中的一个与机动车的副保险装置中的至少一个、主保险装置和电池串联耦合。各个耗电器因此分别位于由副保险装置中的至少一个、主保险装置和电池构成的串联电路的端部。然而，多个耗电器也可以与副保险装置耦合。

在耗电器中的一个中出现故障、例如损坏时或者在机动车车载电器网络或耗电器中的一个中的过负载情况下，基于各个保险装置(即，主保险装置和副保险装置)的相对迟钝的反应特性可能导致切断整个或至少一部分机动车车载电器网络。当触发至少一个保险装置(其是电池与机动车的各个耗电器之间的至少两个路径的组成部分)时，总是导致至少部分切断机动车车载电器网络。因此，在机动车车载电器网络中的针对机动车车载电器网络的各个保险装置满足所谓的触发标准的故障的情况下，至少导致部分切断机动车车载电器网络。

然而，机动车车载电器网络的控制设备设计为用于在这种情况下选择性地控制各个保险装置，并且选择性地检验各个路径，以便最终鉴别存在故障的路径。这例如可以以如下方式进行，即，首先切断包含被触发的保险装置的路径中的所有保险装置。随后在检验的范围内又接通这些路径中的第一路径的保险装置。然而如果该路径被鉴别为无故障，则又切断这些保险装置。随后，与之类似地检验另外的路径的保险装置。替换地，可以利用所有路径而不是仅利用包含被触发的保险装置的路径实施该方法。一旦检验到了至少与保险装置的触发相关的路径存在满足触发标准的故障，就又接通所有鉴别为无故障的路径。替换地，在实施所描述的再接通策略之后，可以连续又接通机动车车载电器网络，也就是说其方法是依次接通相应的保险装置。通过在检验各个路径的范围内进行的所谓的在机动车车载电器网络中接入故障，可以鉴别精确的故障位置，并且可以定位相关的路径，并且将其与剩余的机动车车载电器网络隔离，从而最后又可以由电池给与故障不相关的耗电器供应能量。

与在其中例如设置有用于在机动车车载电器网络或各个耗电器的过负载情况下保护机动车车载电器网络的熔断丝的机动车车载电器网络不同地，根据本发明借助可重复接通的保险装置来保护机动车车载电器网络。这能够实现，在机动车车载电器网络的多个路径包含的至少一个保险装置已经被触发时，通过选择性地控制各个保险装置、即选择性地接通和切断保险装置来鉴别所有无故障的路径，并且随后又可以接通这些路径中的保险装置。因此，借助所描述的机动车车载电器网络可以满足在机动车车载电器网络中的保险路径中的选择性。此外，在出现满足了触发标准的故障后，可以利用该机动车车载电器网络相对快速和可靠地鉴别有故障的路径，这在排除机动车车载电器网络内的故障时是特别有利的。此外，可以在故障情况之后特别快速地又运行机动车车载电器网络的没有故障的部分，因为又接通无故障的路径中的保险装置。

根据本发明设置的是，分别包括多个并联连接的副保险装置的多个保险平面中的副保险装置布置为，使得一个保险平面中的各个副保险装置与另一保险平面的多个副保险装置串联地电气耦合并且因此被多个路径包含。也就是在机动车车载电器网络中可能的是，存在用于保护机动车车载电器网络的副保险装置的多个平面，其分别由多个并联连接的副保险装置构成。例如，第一保险平面具有三个副保险装置，其分别与主保险装置电气耦合。此外，所述三个副保险装置分别与第二保险平面的三个副保险装置电气耦合。也就是，该第二保险平面包括总共九个副保险装置，其又分别与机动车的耗电器中的至少一个耦合。由此产生路径的三个分支，路径分别包含四个副保险装置，即，一个来自第一保险平面并且三个来自第二保险平面。如果满足触发标准，则因此通常仅来自机动车车载电器网络的路径的一个分支出故障，随后检验机动车车载电器网络的路径。仅当导致触发主保险装置时，才切断由机动车车载电器网络的所有单个路径构成的所有分支，从而必须检查整个机动车车载电器网络、即所有路径，以便随后又可以接通无故障的路径中的保险装置。因此，副保险装置的该布置能够实现对路径的特别有针对性的检查，以鉴别无故障的路径。

此外，根据本发明设置的是，控制设备设计为，为了鉴别无故障的路径，仅按照预设的顺序单独检验具有至少一个满足触发标准的保险装置的路径，并且随后又接通所有在此识别出的无故障的路径的保险装置。也就是说，可以实施对路径的连续检验。在此，按照例如根据机动车车载电器网络的各个耗电器关于车辆乘客安全的重要性规定的预设的顺序，例如通过有针对性地接通和切断各个保险装置来对各个路径进行检验。因此在考虑预设的顺序的条件下，对无故障的路径的保险装置的特别有意义的检验和随后的接通是可能的。此外，也可以同时或依次按照预设的顺序接通识别为无故障的路径中的保险装置。

为此替换地，根据本发明设置的是，控制设备设计为，为了鉴别无故障的路径，仅按照预设的顺序单独检验具有至少一个满足触发标准的保险装置的路径，并且一旦鉴别出具有至少一个满足触发标准的保险装置的路径，就接通所有其他路径的保险装置。因此，无故障的路径的鉴别也可以以缩短的方式进行。其设置的是，例如首先切断所有保险装置，并且一旦通过选择性的接通和切断来鉴别出包含满足触发标准的保险装置的路径，该路径就被假定为故障源，并且随后结束对各个路径的检验。所有其他的路径、即已经鉴别为无故障的路径和迄今还没有被检验的路径随后又被接通。因此，可特别快速实施的对无故障的路径的鉴别是可能的。在此，前提是，通常仅在路径中的一个中存在实际的故障，然而基于保险装置相互的电气耦合、也就是说由于一个保险装置通常被机动车车载电器网络的多个路径所包含，所以基于故障和被触发的保险装置切断了多个路径。替换的、用于鉴别无故障的路径的特别快速的方法可以从“快速排序”算法、在用于分类数字的信息学的范围内经常使用的算法中导出。也就是说，不是总是仅选择性地接通和切断单个路径中的保险装置。

在本发明的另外的有利的设计方案中设置的是，控制设备设计为，当超过副保险装置中的一个和/或主保险装置中的预设的最大功率、预设的最大电流和/或预设的最大电压，并且触发副保险装置中的一个和/或主保险装置时，触发标准呈现为满足。因此例如在机动车车载电器网络中和/或耗电器中的一个中的过负载情况下满足触发标准。例如可以导致在机动车车载电器网络中或在耗电器中的对地短路。基于与之相关的相对大的电流和/或电压，也就是说基于机动车车载电器网络中的与之相关的提高的负载，超过相应的预设的最大值可以导致触发机动车车载电器网络中的各个保险装置。一旦被机动车车载电器网络的至少两个路径包含的保险装置满足上述触发标准，则由控制设备实施选择性的控制，选择性的控制包括接通和切断各个保险装置以鉴别无故障的路径以及随后接通鉴别出的无故障的路径。因此，控制设备呈现关于机动车车载电器网络的各个路径中的电流、电压和功率的最大值，其尺寸设计为，使得保护机动车车载电器网络的耗电器和其他的部件，以防通过由于电流、电压和功率造成的过高的负载导致的损坏。

在本发明的另外的有利的设计方案中设置的是，控制设备具有存储单元，其设计为用于存储哪些路径被鉴别为无故障，并且对于保险装置的接通考虑该信息。控制设备因此在为此设置的单元、所谓的存储单元中存储关于已经在鉴别无故障的路径的范围内检查了的路径的信息。因此，在存储单元中提供关于哪个路径是有故障或没有故障的信息。基于存储在那里的各个路径的故障状态，在下一步骤中，在再接通无故障的路径的保险装置时确保的是，仅又接通实际无故障的路径。因此，借助这些信息的存储实现的是，在机动车车载电器网络的路径的再接通时不会导致基于机动车车载电器网络中的相同的故障重新触发保险装置。

在本发明的另外的有利的设计方案中设置的是，主保险装置和副保险装置构造为电子保险装置和/或电子保险负载分离开关。机动车车载电器网络的保险装置因此例如可以是保护设备，其在短路或过负载时自动切断电路，并且是过电流保护装置的形式，也就是说是所谓的电子保险装置。为此附加地或替换地，保险装置也可以是所谓的负载分离开关，也就是说是分别由负载开关和分离开关的组合构成的开关。为此附加地或替换地，电子保险装置也可以是继电器。然而，在选择用于主保险装置和副保险装置的保险装置时要特别考虑到的是，保险装置是可逆的、即可以重新接通和切断。由此，能够实现通过选择性地接通和切断各个保险装置来鉴别并随后重新接通无故障的路径。

在本发明的另外的有利的设计方案中设置的是，机动车车载电器网络的电池构造为高压电池、尤其是构造为锂离子电池。为此替换地，机动车车载电器网络也可以包括如其经常安装在机动车中的铅电池，或一般包括针对通常12伏特的低压区域设计的电池。然而特别经常地，在特别是设计为用于自动驾驶的机动车中找到锂离子电池，除了别的之外因为与常规的铅电池相比，锂离子电池满足更高的安全等级、例如更高的iso26262(公路车辆功能安全)。与其他电池类型相比，锂离子电池具有特别高的比能。然而在大多的应用下，锂离子电池需要电子保护电路，因为锂离子电池对深度放电和过充电作出灵敏的反应。所描述的机动车车载电器网络因此特别优选地包括锂离子电池，因为在这种机动车车载电器网络中存在所描述的多个保险装置、即主保险装置和多个副保险装置。在这种具有多个路径的机动车车载电器网络中，为了满足iso8820-2规范，在机动车车载电器网络内出现故障的情况下选择性地控制各个保险装置以鉴别无故障的路径是特别有意义的。

结合根据本发明的机动车车载电器网络介绍的优选的设计方案和其优点相应地总体上适用于根据本发明的用于运行机动车车载电器网络的方法。该方法因此设置用于机动车车载电器网络，其包括电池、多个耗电器、主保险装置、多个路径和控制设备，与电池电气耦合的主保险装置经由路径分别与耗电器串联地耦合，其中路径包含多个副保险装置中的至少一个，控制设备设计为用于访问构造为可逆的保险装置的主保险装置和副保险装置。副保险装置布置在分别包括多个并联连接的副保险装置的多个保险平面内，使得保险平面中的一个中的各个副保险装置与另一保险平面的多个副保险装置串联地电气耦合并且因此被多个路径包含。该方法包括控制设备的如下步骤：确定在机动车车载电器网络中是否出现故障，故障至少针对被至少两个路径包含的保险装置中的一个满足触发标准。如果针对至少一个保险装置满足触发标准，则选择性地控制保险装置以鉴别无故障的路径，其中，仅按照预设的顺序单独检验具有至少一个满足触发标准的保险装置的路径。随后接通所有在此识别出的无故障的路径的保险装置。为此替换地，一旦鉴别出具有至少一个满足触发标准的保险装置的路径，就接通所有其他路径的保险装置。该方法因此设计为用于运行上述机动车车载电器网络。访问各个保险装置、即主保险装置和多个副保险装置的控制设备识别出在车载电器网络中出现故障，随后选择性地通过有针对性的接通和切断来控制各个保险装置，以便识别机动车车载电器网络的与故障不相关的路径，并且在该检验结束之后最终又接通无故障的路径的保险装置。因此，利用根据本发明的方法又接通机动车车载电器网络的可继续运转的部分、即机动车的与故障不相关的耗电器。

此外根据本发明设置用于机动车车载电器网络的保险设备，如上面已经描述的那样。结合根据本发明的机动车车载电器网络介绍的优选的设计方案和其优点相应总体上适用于根据本发明的保险设备。保险设备至少包括多个路径和机动车车载电器网络的控制设备，机动车车载电器网络的与电池电气耦合的主保险装置经由路径分别与机动车的耗电器串联地电气耦合，其中，每个路径包含多个副保险装置中的至少一个。副保险装置布置在分别包含多个并联连接的副保险装置的多个保险平面内，使得保险平面中的一个中的各个副保险装置与另一保险平面的多个副保险装置串联地电气耦合并且因此被多个路径包含。机动车车载电器网络的该控制设备例如是微控制器，上述方法的不同的步骤作为相应的控制指令存储在微控制器中。保险设备的路径中的副保险装置是可逆的保险装置、例如电子保险装置和/或电子保险负载分离开关。此外，保险设备具有接口，保险设备可以经由接口访问布置在保险设备外部的主保险装置。为此替换地，如果主保险装置例如没有集成到电池中，则该主保险装置也可以是保险设备的组成部分。根据本发明的保险设备因此可以集成到这种机动车车载电器网络中，以用于保护机动车的电池和用于确保在机动车车载电器网络中的保险路径中的选择性。

根据本发明的方法的扩展方案也属于本发明，扩展方案具有如其已经结合根据本发明的机动车的扩展方案描述的特征。由于该原因，在此没有再次描述根据本发明的方法的相应的扩展方案。

附图说明

下面描述本发明的实施例。附图中：

图1示出了具有机动车车载电器网络的机动车的示意图；

图2示出了机动车车载电器网络的示意图；和

图3以示意图示出了针对用于运行机动车车载电器网络的方法的信号流程图。

具体实施方式

下面阐述的实施例是本发明的优选的实施方式。在实施例中，实施方式的所描述的部件分别是本发明的单独的、视为彼此独立的特征，这些特征分别也彼此独立地改进本发明。因此，公开内容也应当包括与在实施例中示出的、实施方式的特征的组合不同的组合。此外，也可以通过本发明的已经描述的另外的特征补充所描述的实施方式。

在附图中，功能相同的元件分别具有相同的附图标记。

图1示出了机动车1，其包括机动车车载电器网络2。机动车车载电器网络2包括电池3和多个耗电器4，诸如空调设备、座椅加热装置和无线电系统。该耗电器4除了别的之外由电池3供应电能。此外，在电池3与各个耗电器4之间，主保险装置5和保险设备6集成到机动车车载电器网络2中、更确切地说集成到耗电器4的各个供电路径中。主保险装置5例如是集成到电池3中的保险装置、例如电池3的自保护。电池3本身例如构造为锂离子电池、尤其是构造为针对机动车1的高压电池。机动车1优选设计为用于自动驾驶。在除了别的之外设计为用于在没有驾驶员的情况下全自动驾驶的这种机动车1中，车载电器网络、如装备有多个保险部件(主保险装置5和附加的保险设备6)的机动车车载电器网络2是特别有意义的。

图2更详细地示出了机动车车载电器网络2。机动车车载电器网络2的保险设备6包括多个部件。一方面，保险设备包括多个路径7，与电池3电耦合的主保险装置5经由路径分别与耗电器4中的一个串联地电气耦合，其中，每个路径7包含多个副保险装置8中的至少一个。主保险装置5和副保险装置8构造为可逆的保险装置，例如构造为电子保险装置或电子保险负载分离开关，并且可以由机动车车载电器网络2的控制设备9接通和切断。在图2中没有示出用于在主保险装置5或副保险装置8与控制设备9之间进行数据交换的相应的通信连接。

副保险装置8在此可以布置在多个保险平面10、10'内。这些保险平面中的每个10、10'都包括多个并联连接的副保险装置8。副保险装置8在此布置为，使得保险平面10中的各个副保险装置8与保险平面10'的多个副保险装置8串联地电气耦合并且因此被多个路径7包含。保险平面10中的两个副保险装置8在此分别与保险平面10'的两个副保险装置8串联地电气耦合。保险设备6的总共六个副保险装置8分布在两个保险平面10、10'，从而可以区分路径7的总共两个分支，保险平面10的每个副保险装置8分别形成一个分支，其中每个分支包含至少两个耗电器4。可能的是，多个耗电器4的路径7包含相同的副保险装置8，即多个耗电器4分别与保险平面10'的副保险装置8串联地电气耦合。

作为所示出的保险设备6的替换，保险设备6可以例如借助多个分布在机动车1中的保险分配器和在空间上分离地布置的控制设备9在空间上分布在机动车1中。由此产生在空间上分布在机动车中的保险平面10和10'。

控制设备9例如是微控制器，其还具有存储单元11，在存储单元中存储了关于各个路径7的信息。

图3示出了各个方法步骤，在用于运行机动车车载电器网络2的方法的范围内实施这些方法步骤。在第一步骤s1中，首先，由控制设备9确定在机动车车载电器网络2中是否出现故障，故障至少针对被至少两个路径7包含的保险装置中的一个满足触发标准。该触发标准例如是预设的最大功率、预设的最大电流或预设的最大电压。一旦超过副保险装置8中的一个或主保险装置5中的该由此规定的最大值，就触发相应的保险装置。如果被触发的保险装置是分别被多个路径7包含的副保险装置8中的一个，或者是主保险装置5，则导致切断多个耗电器4和因此切断机动车车载电器网络2的多个路径7。然而实际上，因为不是相关的路径7的所有耗电器4都是实际上有故障的，所以在步骤s2中选择性地控制各个保险装置、即相关的副保险装置8和主保险装置5，以鉴别机动车车载电器网络2的所有无故障的路径7。例如可以以如下方式进行这一点，方法是，首先切断包含被触发的保险装置的路径7中的所有保险装置。随后在检验的范围内又接通路径7中的第一路径的保险装置。然而如果该路径7被鉴别为无故障，则又切断这些保险装置。随后，与之类似地检验另外的路径7的保险装置。替换地，可以利用所有路径7而不是仅利用包含被触发的保险装置的路径7实施该方法。按照预设的顺序进行无故障的路径7的鉴别，按照该顺序选择性地接通和切断相应一个路径7的保险装置。在此获得的关于被检查的路径7的信息存储在存储单元11中，即在那里存储了具有哪些保险装置的哪个路径7是无故障的或有故障的。

在该方法的第三步骤s3中，接通之前鉴别和存储为无故障的路径7中的保险装置。因此，该方法的目标是又接通机动车车载电器网络2的许多路径7，即又接通这些路径7中的副保险装置8和主保险装置5，从而机动车车载电器网络2的尽可能大的部分、即尽可能多的耗电器4又是可运转的，并且由电池3供应电能。也就是说，连续检验路径7并且随后接通机动车车载电器网络2的无故障的部分。

为此替换地，可能的是，一旦鉴别出了有故障的路径7，就已经中断对路径7的故障的检验。该有故障的路径7的保险装置接着被切断，相反地，接通所有其他的路径7中的保险装置。因为通常仅在一个路径7中存在导致满足触发标准的故障，所以可以简化地和特别省时间地实施描述的用于运行机动车车载电器网络2的方法。然而，如果存在涉及满足触发标准的故障的另外的路径7，则导致机动车车载电器网络2或机动车车载电器网络的相关的部分的重新出现故障。如果是这样的情况，则必须重新检验或鉴别无故障的路径7。

示例总体上示出的是，在机动车车载电器网络2中出现故障并且随后切断至少一部分机动车车载电器网络2后，又接通在所有鉴别为无故障的路径7中的实施为可逆的保险装置的保险装置，即，主保险装置5和副保险装置8。为此，在鉴别无故障的路径7的范围内可能以如下方式接入故障，方法是，首先切断并且随后又接通有故障的路径7的保险装置，其随后又被触发。然而，由此可以鉴别机动车车载电器网络2中的精确的故障位置。在定位机动车车载电器网络2中的故障之后可以隔离有故障的路径7，并且又可以接通所有无故障的路径7的保险装置。机动车1的所有可无故障地使用的耗电器4最后又被供应电能。

附图标记列表

1机动车

2机动车车载电器网络

3电池

4耗电器

5主保险装置

6保险设备

7路径

8副保险装置

9控制设备

10、10'保险平面

11存储单元

s1、s2、s3步骤