(57)【要約】本発明は、車両（３６）内において、複数の負荷（２、２’）に電圧を供給するための装置であって、少なくとも２つのエネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）を備える車両電力供給システム（６）を有する装置（１）に関する。第１エネルギー蓄積器（４ａ）は、エンジンを始動させるためのスタータ（８）を有するスタータ回路要素（６ａ）に接続され、第２エネルギー蓄積器（４ｂ）は、負荷回路要素（６ｂ）内において、負荷（２、２’）に接続される。スタータ回路要素（６ａ）は、結合要素（１２）によって、負荷回路要素（６ｂ）に接続される。安全に関連するとして分類される複数の負荷（２’）は、付加的結合要素（１４）によって、スタータ回路要素（６ａ）に接続されるとよい。
2005533702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（３６）において複数の負荷（２、２’）に電圧を供給する装置（１）であって、少なくとも２つのエネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）を有する車両電力供給システム（６）を有し、該エネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）の第１エネルギー蓄積器（４ａ）は、スタータ回路要素（６ａ）内においてエンジンを始動するためのスタータ（８）に接続され、該エネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）の第２エネルギー蓄積器（４ｂ）は、負荷回路要素（６ｂ）内において負荷（２、２’）に接続される装置において、
制御装置（１６）が設けられ、該制御装置（１６）は、
結合要素（１２）であって、該結合要素（１２）を介して、前記スタータ回路要素（６ａ）が前記負荷回路要素（６ｂ）に結合可能である結合要素（１２）と、
付加的結合要素（１４）であって、該付加的結合要素（１４）の各々を介して、安全に関連するとして分類される１つの負荷（２’）が前記スタータ回路要素（６ａ）に結合可能である付加的結合要素（１４）と、
前記制御装置（１６）内のデータ処理ユニット（１８）が各回路要素（６ａ、６ｂ）用のエネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）の状態を決定することができるデータと共に、安全関連負荷（２’）への電流（Ｉｓ）と安全関連負荷（２’）の両端に印加される電圧（Ｕｃ）に関する情報を与えるデータ（３２、３４）を検出するための測定手段（２２）であって、前記データ処理ユニット（１８）が、前記回路要素（６ａ、６ｂ）用のエネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）と共に前記安全関連負荷（２’）の状態および前記安全関連負荷（２’）への経路の状態を連続的に監視することが可能であり、この状態に応じて、前記結合要素（１２）及び／又は前記付加的結合要素（１４）の切換を制御することが可能であるような測定手段（２２）とを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記制御装置（１６）内の前記データ処理ユニット（１８）は、前記負荷回路要素（６ｂ）の状態とは無関係に、それぞれの安全関連負荷（２’）への給電の可用性を電流を流さずに監視かつ測定するために、関連する切断された結合要素（１４）によって前記それぞれの安全関連負荷（２’）に印加される前記第１エネルギー蓄積器（４ａ）の電圧を用い、前記制御装置は、前記測定された給電の可用性に対応して、結合要素（１２”）または結合要素（１２”）に加えて安全装置を駆動することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御装置（１６）は、
−前記負荷回路要素（６ｂ）が十分に利用可能であると判断される通常モードにおいて、前記安全関連負荷（２’）が前記負荷回路要素（６ｂ）によってのみ給電されるように、前記結合要素（１２、１２”）の切換を制御し、
前記負荷回路要素（６ｂ）が十分には利用可能ではないと判断される第２操作モードにおいて、完全な給電を確実にするために、前記負荷回路要素（６ｂ）が前記結合要素（１２”）を介して前記第１エネルギー蓄積器（４ａ）および前記スタータ回路要素（６ａ）によって支援されるように、前記結合要素（１２、１２”）の切換を制御し、
前記負荷回路要素（６ｂ）が完全に故障していると判断される第３操作モードにおいて、前記結合要素（１２”）が切断されるかまたは前記結合要素（１２”）に加えて安全装置が前記スタータ回路要素（６ａ）および前記負荷回路要素（６ｂ）からの切断を達成し、前記安全関連負荷（２’）が前記スタータ回路要素（６ａ）を介して前記第１エネルギー蓄積器（４ａ）からのみ給電されるように、前記結合要素（１２”）の切換を制御することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の装置。
【請求項４】
前記データ処理ユニットは、前記データ（３２、３４）から各安全関連負荷（２’）によって引き出される電荷量を決定でき、前記結合要素（１２）及び／又は前記付加的結合要素（１４）を前記エネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）の状態及び／又は関連する安全関連負荷（２’）の順位付けの関数として制御することが可能であり、及び／又は前記安全関連負荷（２’）を接続及び／又は切断することが可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記データ処理ユニット（１８）は、前記第２エネルギー蓄積器（４ｂ）が容量限界よりも低下したかまたは故障したことを判断し、前記安全関連負荷（２’）が、前記結合要素（１２）を介して前記第１エネルギー蓄積器（４ａ）に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記データ処理ユニット（１８）は、前記第１エネルギー蓄積器（４ａ）も容量限界を下回ったことを判断し、前記安全関連負荷（２’）用の前記それぞれの付加的結合要素（１４）が、個々の安全関連負荷（２’）がそれらの順位付けに基づいて切断されるように、制御されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記データ処理ユニット（１８）は、そこに供給されるデータから、前記それぞれの安全関連負荷（２’）に必要とされるエネルギー量を決定し、このエネルギー量のみが前記安全関連負荷（２’）に供給されることを確実にすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記安全関連負荷（２’）は、前記付加的結合要素（１４）によって、完全にまたは殆ど静止電流なしで、前記スタータ回路要素（６ａ）に結合されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記制御装置（１６）は、前記負荷（２）及び／又は前記安全関連負荷（２’）を前記検出されたデータの関数として切替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記付加的結合要素（１４）は、少なくとも１つの電界効果トランジスター（２４）と、ダイオード（２６）とを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記結合要素（１２）は、スイッチ（１２”）またはＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ（１２’）の形態にあることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記エネルギー蓄積器（４ａ、４ｂ）は、それらが相互接続されるときのみ、内燃機関の寒冷時始動に必要とされる電荷量を有するような大きさであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に車両用の、複数の負荷に電圧を供給するための装置に関する。さらに、本発明は、少なくとも２つのエネルギー蓄積器を有する車両電力供給システム（車両電気系統）用の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁気弁制御装置（略して、ＥＭＶＳと呼ぶ）のような自動車構造内の新しい構成要素または電気的フロントシールド加熱のような他の負荷の開発、さらに以前はベルトによって駆動されていた部品に対して電気的駆動装置を設ける傾向によって、負荷に供給される電力の総量が格段に大きくなってきている。このことに起因して増大される電力の需要は、この場合、従来の１４Ｖ発電機電圧の１２Ｖ車両電力供給システムによって補うことができない。このことから、車両電力供給システムが複数の電圧レベル、例えば、１２Ｖおよび４２Ｖを有する、または複数のバッテリを有するようにして設けられることが知られている。その上に、車両電力供給システムに対する給電の可用性の要求が継続的に増加することによって、開発は、具体的な方向に進められている。
【０００３】
一例として、特許文献１は、通常の操作中は互いに接続され、必要なときに切断される２つのバッテリを有する車両電力供給システム用の装置を開示している。２つのバッテリが接続されると、それらは発電機によって同時に充電される。この場合、バッテリの容量を考慮して負荷を接続することは不可能である。
【０００４】
特許文献２は、負荷に緊急給電するために、緊急バッテリへの切替をもたらす自己ラッチング継電器を有する装置を開示している。この場合、それぞれの負荷によって引き出される必要がある電荷量を考慮することは不可能である。したがって、種々の負荷は、互いから電荷を引き出すことができる。さらに、継電器が故障したとき、装置の全体が誤作動する。
【０００５】
さらに、特許文献３は、発電機によって充電可能な少なくとも２つのバッテリを有する車両電力供給システム用の制御装置を開示している。この場合、制御装置は、２つのバッテリ間の配線を、その配線が予め定められ得るデータ、例えば、特定バッテリの再充電の関数として開閉するように、制御する。この場合、各バッテリは、そこに接続される負荷によって、自然に放電させることができる。これは、関連するバッテリが、全ての負荷に対して、いかなるときでも十分な容量を備えるわけではないことを意味している。
【０００６】
特に臨界状況において個々の負荷に給電することを可能とするために、これらの負荷は、それぞれ、関連するバッテリの容量とは無関係に、関連する個別のバッファまたは緊急バッテリを有している。このような専用の負荷バッファバッテリは、限られた寿命を有するいわゆる一次バッテリ（再充電不可）である。あるいは、バッファバッテリは、再充電可能なバッテリの形態にある。専用の負荷緊急供給源は、特に複雑で、かつコストが高い。さらに、このような予備供給源を必要とする電子負荷の数が増える結果として、必要とされる空間が増大する。さらに、このような付加的緊急供給源は、特に重量が重くなり、車両燃費の増大を招く。
【０００７】
最後に、特許文献４は、自動車内の電動負荷を給電するための車両電力供給システムを開示している。この場合、異なる電圧にある複数の電力供給源と共に電力供給源の故障を検出するセンサ手段が設けられ、このセンサ手段は、健全な電力供給源の接続のための切換手段を作動させる。車両電力供給システムは、多電圧電力供給システムとして、異なる電圧で作動され、かつ各々が適切に構成された負荷を有する複数の車両電力供給システム回路を有している。各車両電力供給システム回路は、その関連する電力供給源に継続的に接続されている。さらに、クロスオーバ電圧手段が設けられ、この手段は、１つの車両電力供給システム回路が故障または誤作動した場合に、この故障した車両電力供給回路に接続される負荷が他の車両電力供給システム回路の１つから給電されることを確実にする。このために、付加的電力供給配線が、健全な車両電力供給システム回路から故障した車両電力供給システム回路に接続されている。
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第４０  ２８  ２４２  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００  ３３  ３１７  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９６  ４５  ９４４  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許発明第１９９  ２１  ４５１  Ｃ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は、特に車両内において、複数の負荷に電圧を供給するための装置であって、特に簡単な方法で個々の負荷に緊急給電することを可能とする装置を具体化する目的に基づくものである。他の目的は、少なくとも２つのエネルギー蓄積器を有する車両電力供給システム用の制御装置であって、特に簡単な方法で個々の負荷に緊急給電することを可能とする制御装置を具体化することにある。
【００１０】
本発明によれば、この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１１】
本発明は、専用の負荷緊急バッテリまたは再充電可能なバッテリの形態にある個別の緊急供給源を不要とすることによって、簡単な方法で負荷に給電することができるという着想に基づいている。しかし、給電されるべき電気負荷の数は、臨界状況においても、機能または安全の理由から、給電されなければならない負荷の数と、通常の操作中のみに、給電されなければならない負荷の数とを含む。このために、装置は、少なくとも２つのエネルギー蓄積器を有し、その第１エネルギー蓄積器は、スタータ回路要素内においてエンジンをスタートさせるためのスタータに接続され、その第２エネルギー蓄積器は、負荷回路要素内において負荷に接続される。この場合、スタータ回路要素は、結合要素を介して負荷回路要素に接続され、この場合、安全に関連するとして分類される複数の負荷は、付加的結合要素を介してスタータ回路要素に接続させることができる。
【００１２】
安全関連負荷は、便宜上、付加的結合要素によって、スタータ回路要素に、完全にまたは殆ど静止電流なしで、結合される。これは、スタータ回路要素および特にそれに接続されるエネルギー蓄積器、例えば、いわゆるスタータバッテリに殆ど静止電流がないことを意味している。特に、車両が静止し、発電機がスイッチオフされ、またはエンジンが静止しているとき、スタータ回路要素用のエネルギー蓄積器は、接続される負荷の静止電流の結果として、緩慢にしか放電されないか、または全く放電されない。これは、エネルギー蓄積器が、車両を始動させ得るのに十分なエネルギー量を保持することを可能にする。
【００１３】
１つの付加的結合要素が、好ましくは、各安全関連負荷に付設される。これは、もしエネルギー蓄積器が始動能力をもたらすのに不十分な容量しか有していない場合、安全関連負荷に対する静止電流の結果として、エネルギー蓄積器のわずか放電を生じさせるかまたはどのような放電も生じないことを可能にするのに加えて、個々の電気負荷をスイッチオフさせるのを可能にする。一例として、このために、安全関連負荷は、それらの関数に基づいて優先順位付けがなされ、個々の負荷は、必要に応じて所定の順序でスイッチオフされる。換言すれば、安全関連負荷は、それらの順位付けに基づいて選別され、それらの順位付けに従って切替えられる。これは、プロセスに依存させた、さらに優先順位付けさせた負荷の切換、すなわち、切断または接続を可能とし、その結果、特に車両の機能性及び／又は環境の保護を確実にすることができる。さらに、これは、エネルギー蓄積器または電力供給源の電圧降下を確実に回避する。従って、これは、特にスタータ回路要素用エネルギー蓄積器に、有利に用いられる。
【００１４】
結合要素および付加的結合要素は、有利には、制御装置に内蔵される。これは、制御装置内において、結合要素が特に簡素かつ小形の形態で配置されることを可能とする。さらに、配線の複雑さが少なく、これは両方の回路要素および全ての負荷に対する結合要素の簡素かつ迅速な保守を可能とする。
【００１５】
制御装置は、好ましくは、それぞれの回路要素を表す操作変数の検出のための少なくとも１つの手段を有している。電圧計及び／又は電流計が、例えば、特に両方の回路要素を監視し、かつ関連するエネルギー蓄積器における車両を始動させるための機能性または能力を確実にするのに十分な容量を維持するための操作変数を検出する手段として、設けられる。さらに、クロックが、それぞれのエネルギー蓄積器から引き出される電荷量の測定のための手段として設けられてもよい。
【００１６】
代替的または追加的に、制御装置は、それぞれの安全関連負荷を表す操作変数の検出のための少なくとも１つの手段を有している。電圧計、電流計、及び／又はクロックは、その型式および構成に依存して、それぞれの負荷の各電力出力に対して設けられる。引き出されるそれぞれの電荷量、および、適切な場合には、その必要量が、検出された操作変数から負荷ごとに決定される。
【００１７】
制御装置は、便宜上、回路要素及び／又は安全関連負荷用のそれぞれの結合要素を制御するように設計されている。例えば、もしスタータ回路要素内のバッテリ容量が必要条件に対して不十分であれば、これは、個々の負荷が直接切替え、特に切断及び／又は接続されることを可能とする。さらに、これは、制御可能なＤＣ／ＤＣコンバータによって、エネルギー蓄積器の相互再充電を可能とする。この場合、制御装置は、好ましくは、負荷及び／又は安全関連負荷が検出された操作変数の関数として切替えられるように、設計される。
【００１８】
好ましい一実施形態において、付加的結合要素は、少なくとも１つの電界効果トランジスターおよびダイオードを備えている。回路要素を接続する結合要素は、好ましくは、スイッチまたは電界効果トランジスターの形態にある。結合要素に半導体要素を用いることは、特に簡素で、かつ費用効率が高い。
【００１９】
少なくとも２つのエネルギー蓄積器を有し、スタータ回路要素が第１エネルギー蓄積器およびエンジンを始動するスタータを備え、負荷回路要素が第２エネルギー蓄積器および複数の負荷を備える車両電力供給システム用の制御装置に関して、本発明によれば、１つの結合要素がスタータ回路要素を負荷回路要素に結合するために設けられ、少なくとも１つの付加的結合要素が安全に関連するとして分類されている複数の負荷をスタータ回路要素に結合するために設けられる。このように設計された制御装置は、車両電力供給システムの著しく調節可能な構成を可能とすると共に、十分な緊急給電を同時に安全関連負荷に与えることを可能とする。
【００２０】
回路要素及び／又は負荷を表す操作変数の検出のための少なくとも１つの手段が、便宜上、設けられる。この場合、制御装置は、好ましくは、回路要素及び／又は負荷を表す操作変数を処理するための少なくとも１つのデータ処理ユニットを有している。制御装置は、バス互換性データ処理ユニット、例えば、マイクロプロフェッサを用いることによって、車両内において、他のバス互換性制御装置と連結させることができる。さらに、車両電力供給システムを制御するために、種々の形式の操作データを関連する制御装置によって交換させることができ、かつ考慮することができる。特に、制御装置内または制御装置において、結合要素を一体化及び／又は連結することによって、回転速度のような他の操作変数、または発電機データのような車両電力供給システムを代表する変数を結合要素の切換に考慮することができる。
【００２１】
回路要素内のエネルギー蓄積器は、好ましくは、それらが相互接続されたときのみ、内燃機関、すなわち、エンジンの寒冷時始動に必要とされる電荷量を有するような大きさである。これは、個々のエネルギー蓄積器、すなわち、バッテリの重量および大きさを最適化させることを可能とする。
【００２２】
本発明によって達成される利点は、安全関連負荷への給電を車両電力供給システムの相互に減結合されている結合要素に基づいて操作給電と緊急給電に細分割することが、専用の負荷、従って、付加的な緊急バッテリ、バッファ再充電バッテリ、およびそれらの充電装置を必要としない、ことを意味する点にある。さらに、このような安全関連負荷への冗長給電は、それらが実質的にあらゆる状況下において機能することを可能とする。さらに、物理的に分離して配置されている相互に減結合されている回路要素によって、給電をこのように緊急給電と標準給電に分割させることは、エネルギー蓄積器の１つが事故によって生じた損傷または引き出された過剰な電荷によって故障した場合でも、安全関連負荷への十分な給電を常に可能とする。一例として、エネルギー蓄積器の１つは、関連する好ましい充電装置と共に、この場合、緊急給電をもたらすためにのみ設計されている。このように、関連するエネルギー蓄積器から利用可能な電荷量は、種々の安全関連負荷用の関連する電力経路間に分配される。従って、緊急の場合、バッファバッテリの形態にある個々の緊急供給源よりも大きな可用性が許容される。
【００２３】
本発明のこれらおよび他の目的、利点、および特徴は、図面を参照して、以下の本発明の好適な例示的実施形態の詳細な説明において、さらに細部にわたって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
全ての図面において、互いに対応する部品には、同一の参照番号が付されている。
【００２５】
図１は、複数の負荷２に電圧を供給するための装置１を概略的に示している。装置１は、車両電力供給システム６の一部である２つのエネルギー蓄積器４ａおよび４ｂを有している。第１エネルギー蓄積器４ａは、この場合、車両電力供給システム６内のスタータ回路要素６ａ内において、さらに詳細には説明しないエンジンを始動するためのスタータ８に接続されている。第２エネルギー蓄積器４ｂは、車両電力供給システム６内の負荷回路要素６ｂ内において、負荷２および発電機１０に接続されている。車両電力供給システム６の性質および構成に依存して、車両電力供給システム６がさらなる回路要素６ａ〜６ｚにさらに細分割されると共に、エネルギー蓄積器４ａ〜４ｚが設けられてもよい。負荷２は、この場合、さらに詳細には説明しないそれぞれのスイッチを介して、接続されるとよい。
【００２６】
結合要素１２は、２つの回路要素６ａおよび６ｂを互いから減結合させるために、または、１つのエネルギー蓄積器４ｂを他のエネルギー蓄積器４ａから必要に応じて再充電用に結合するために、設けられている。結合要素１２は、例えば、ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２’、及び／又はスイッチ１２”、特に、電界効果トランジスターのような半導体スイッチング要素を備えている。
【００２７】
２つの回路要素６ａおよび６ｂの減結合は、各回路要素６ａまたは６ｂが、それぞれ、その機能、すなわち、スタータ回路要素または負荷回路要素に基づいて、制御されることを可能とする。この場合、負荷回路要素６ｂは負荷２に給電するために用いられ、これらの負荷２は、それらの機能に基づいて、安全関連負荷２’および通常の操作に関連する負荷２に細分されている。スタータ回路要素６ａは、特に、関連する技術システム、例えば、内燃機関を始動する能力を確実にするために、関連するエネルギー蓄積器４ａと共に用いられる。
【００２８】
負荷回路要素６ｂにおける負荷バッテリと呼ばれるエネルギー蓄積器４ｂは、特に、装置１の操作中に、接続される負荷２および２’によって連続的に放電される。負荷バッテリの形態であるエネルギー蓄積器４ｂを再充電するために、装置１の操作中に、エネルギー蓄積器４ｂは、それにエネルギーを供給するために、発電機１０に接続される。
【００２９】
エネルギー蓄積器４ｂが故障の場合でも、安全関連負荷２’への給電を維持するために、装置１は付加的結合要素１４を有し、この付加的結合要素１４は、安全に関連するとして分類されている負荷２’をスタータ回路要素６ａに接続する。付加的結合要素１４は、例えば、半導体要素、特に、電界効果トランジスターの形態にある。
【００３０】
制御装置１６は、車両電力供給システム６およびその回路要素６ａおよび６ｂと共にそこに接続される負荷２、２’の開ループおよび閉ループ制御のために設けられている。回路要素６ａ、６ｂと共に負荷２、２’を監視および制御するために、制御装置１６は、データ処理ユニット１８、例えば、マイクロプロフェッサを有している。結合要素１２、付加的結合要素１４、およびデータ処理ユニット１８は、装置１の性質および構成に依存して、制御装置１６内に内蔵されている。
【００３１】
図２は、制御装置１６を詳細に示している。制御装置１６は、配線２０ａを介してスタータ回路要素６ａ用のエネルギー蓄積器４ａに接続され、配線２０ｂおよび２０ｃを介して負荷回路要素６ｂ用のエネルギー蓄積器４ｂおよび発電機１０に接続されている。装置１の通常の操作中、負荷２および安全に関連するとして分類されている負荷２’は、車両電力供給システム６内の負荷回路要素６ｂによって給電される。この場合、負荷２および２’は、スイッチ型配線２０ｄまたは非スイッチ型配線２０ｅを介して、給電目的のための負荷回路要素６ｂに接続されている。これらは、出力または配線２０ａ〜２０ｅの性質および構成に依存して、保護されてもよいし、または保護されなくてもよい。特に、安全関連配線２０ａ〜２０ｅ、例えば、配線２０ｃは、この場合、保護装置２１、例えば、いわゆるヒューズによって保護されるとよい。
【００３２】
スタータ回路要素６ａおよび負荷回路要素６ｂを監視するために、各場合において、制御装置１６は、それぞれの回路要素６ａまたは６ｂを特徴付ける操作変数Ｂを検出するための少なくとも１つの測定手段２２を有している。一例として、電流Ｉ、電圧Ｕ、及び／又は時間ｔが、測定手段２２によって、操作変数Ｂとして検出される。このために、それぞれの回路要素６ａまたは６ｂ用の測定手段２２は、例えば、電圧計、電流計、及び／又はクロックを有している。関連するエネルギー蓄積器４ａまたは４ｂのそれぞれの状態は、それぞれの回路要素６ａまたは６ｂを特徴付ける検出された操作変数Ｂ（Ｕ、Ｉ、ｔ）に基づいて、決定かつ確立され、データ処理ユニット１８に供給される。
【００３３】
安全に関連するとして分類されている負荷２’に対して、負荷回路要素６ｂへの連結に加えて、冗長配線を設けるために、これらは、付加的結合要素１４によって、スタータ回路要素６ａに接続される。この場合、制御装置１６は、各安全関連負荷２’に対して１つの関連する結合要素１４を有している。スタータ回路要素６ａの負荷をさらに低減させるために、従って、関連するエネルギー蓄積器４ａが緊急給電に対して必要とされる容量を有することを確実にするために、安全関連負荷２’は、それぞれの結合要素１４によって、完全にまたは殆ど静止電流なしで、スタータ回路要素６ａに結合される。
【００３４】
装置は、車両操作中に、負荷回路要素６ｂが突然に故障するかまたはまだ健全であるかに関わらず、切断されている付加的結合要素１４によって安全関連負荷２’に印加されるエネルギー蓄積器４ａ（スタータバッテリ）の電圧によって、電流を流すことなく、安全関連負荷２’への給電をスタータ回路要素６ａによって監視することが可能である。どのような故障も、適切な時間に識別かつ表示される。記載される装置は、互いにほぼ独立した給電オプションを有する３段階給電構想を提示し、これは、装置に特別の有用性をもたらす。第１段は通常の操作であって、安全関連負荷２’は負荷回路要素６ｂによって給電され、安全関連負荷２’への給電の可用性は、関連する結合要素１４を介してスタータ回路要素６ａによって監視される。もし、負荷回路要素６ｂの可用性が制約されると、給電の全体を確実にするために、負荷回路要素６ｂは、スタータバッテリおよびスタータ回路要素６ａによって、結合要素１２”を介して支援され得る。これが段階２である。もし、付加回路要素６ｂの全体的な故障を伴う大きな不都合が生じた場合、スタータ回路要素６ａおよび負荷回路要素６ｂは、結合要素１２”の切断または結合要素１２”に加えて保護装置の切断によって、切断され、安全関連負荷２’は、スタータ回路要素６ａを介して、スタータバッテリからのみ給電される。これが段階３である。給電および緊急給電用の完全な経路の監視と協同して、これは高可用性給電をもたらす。
【００３５】
このために、それぞれの結合要素１４は、好ましくは、電界トランジスター２４およびダイオード２６と共に、それらと並列に接続されるレジスタ２８を有している。さらなる電界トランジスター３０が、付加的に設けられてもよい。その結果、それぞれの安全関連負荷２’のための操作変数Ｂとして、データ処理ユニット１８に対して、電圧Ｕｃをさらなる配線３４を介して供給すると共に、電流Ｉｓを配線３２を介して供給することができる。
【００３６】
従って、制御装置１６内のデータ処理ユニット１８は、回路要素６ａ、６ｂおよび安全関連負荷２’の両方を連続的に監視することができる。この場合、データ処理ユニット１８は、回路要素６ａ、６ｂおよび安全関連負荷２’のための操作変数Ｂ（Ｕ、Ｉ、ｔ）のために記録されたデータを用いて、各負荷２’として引き出される電荷の量を決定し、これに基づいて、安全に関連すると分類される適切な負荷２’を、エネルギー蓄積器４ａまたは４ｂ及び／又はその安全に関連すると分類された特定の負荷２’の順位付けの関数として、制御信号によって接続及び／又は切断する。この場合、例えば、基本的な給電を確保するのに用いられる、負荷バッテリとも呼ばれる、エネルギー蓄積器４ｂの状態に依存して、例えば、それが故障した場合、緊急給電のために、関連する安全関連負荷２’がスタータ回路要素６ａ、従って、スタータバッテリの形態にあるエネルギー蓄積器４ａに接続される。
【００３７】
通常の操作中に、スタータバッテリ４ａがこのような緊急給電によって負荷を掛けられるのをおおむね避けるために、安全関連負荷２’は、殆ど静止電流を生じることなく、結合される。スタータバッテリ４ａの容量限界を超えてしまった場合も、個々の安全関連負荷２’は、それらの順位付けに基づいて、それぞれの負荷２’用の適切な結合要素１４を制御することによって、切断させることができる。代替的または追加的に、要求されるエネルギー量、特に電流を、制御信号によって、それぞれの安全関連負荷２’に割り当ることができる。これは、異なる負荷２’が互いに干渉するのを防ぐ。
【００３８】
さらに、安全関連負荷２’への好ましい給電を、結合要素１４の切断によって、課すことができる。これは、スタータバッテリに静止電流が存在しない、という結果をもたらす。にもかかわらず、安全関連負荷２’への経路における不具合は、装置２０ｅ、２９、２８、および３０、すなわち、配線２０ｅ、レジスタ２９、レジスタ２８、および電界効果トランジスター３０を介して、完全に監視することができ、これらの不具合は、配線または出力３４において識別され、これは、結合要素１４によって、電圧制御切換を行なうことも可能とする。
【００３９】
図３は、車両３６内の車両電力供給システム用の装置１を示している。回路要素６ａおよび６ｂは、安全関連負荷２’に対して限界状況においても十分な多重給電をもたらすために、互いに物理的に分離して配置されている。一例として、始動能力に必要とされ、かつ関連するエネルギー蓄積器４ａおよびスタータ８を有するスタータ回路要素６ａは、車両３６において、事故の場合に特に保護され、関連するエネルギー蓄積器４ｂを有する負荷回路要素６ｂから大きくずれた、または逆の場合も同じ、位置に配置される。これは、２つのエネルギー蓄積器４ａまたは４ｂの１つが故障した場合でも、電力供給システムの結合要素１２によって２つの回路要素６ａおよび６ｂを結合することによって、安全性に関連すると分類されている負荷２’を給電可能とすることを、確実にする。制御装置１６は、好ましくは、同じように、車両３６内において、事故の場合に特に保護される点に配置される。
【００４０】
装置１の性質および構成に依存して、エネルギー蓄積器４ａおよび４ｂは、それらが相互接続されたときのみ、寒冷時始動に必要とされる容量を有するような大きさを有しているとよい。２つのエネルギー蓄積器４ａおよび４ｂを互いに結合するスイッチング要素３８は、この目的のために設けられている。小さい個々の容量を有するエネルギー蓄積器４ａおよび４ｂに関して、それらのこのような大きさにすることによって、コストを下げ、および特に重量を軽くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】複数の負荷に電圧を供給する装置であって、制御装置を有し、かつスタータ回路要素および負荷回路要素を有する車両電力供給システムを有する装置を、概略的に示す。
【図２】図１に示されるような制御装置の詳細を概略的に示す。
【図３】車両電力供給システムのための、図１に示されるような電圧を供給するための装置を、概略的に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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