(57)【要約】  蓄積ユニット（７１、７２）を備えた車両電源用の保護回路（１０）には、蓄積ユニット（７１、７２）に電力を供給する少なくとも１つの第１出力回路（６１）および第２出力回路（６２）と、第１出力回路（６１）または第２出力回路（６２）または両者に電力を供給させないようにそれぞれ適合されている、少なくとも１つの第１マイクロコントローラ（２１）および第２マイクロコントローラ（２２）と、が含まれている。
2022501266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄積ユニット（７１、７２）を含む車両電源用の保護回路（１０）において、
前記蓄積ユニット（７１、７２）に電力を供給する少なくとも１つの第１出力回路（６１）および第２出力回路（６２）と、
前記第１出力回路（６１）または前記第２出力回路（６２）または両者に電力を供給させないようにそれぞれ適合されている、少なくとも１つの第１マイクロコントローラ（２１）および第２マイクロコントローラ（２２）と、を有する、ことを特徴とする、保護回路（１０）。
【請求項２】
前記車両電源は、車両電力および通信ネットワーク（１）を介して電力を受け取るように適合されており、
前記保護回路（１０）は、少なくとも１つの第１安全スイッチ（４１）および第２安全スイッチ（４２）を有し、
前記第１安全スイッチ（４１）は、前記車両電力網（１０１）から前記第１出力回路（６１）を分離するように適合されており、前記第２安全スイッチ（４２）は、前記車両電力網（１０１）から第２出力回路（６２）を分離するように適合されている、ことを特徴とする、請求項１記載の保護回路（１０）。
【請求項３】
前記第１マイクロコントローラ（２１）および前記第２マイクロコントローラ（２２）に接続されており、かつ前記第１マイクロコントローラ（２１）または前記第２マイクロコントローラ（２２）のいずれかによって、前記第１安全スイッチ（４１）および前記第２安全スイッチ（４２）が制御可能になるように構成されている論理回路（３）を有する、ことを特徴とする、請求項１または２記載の保護回路（１０）。
【請求項４】
前記論理回路（３）は、ＸＯＲ論理ゲートを有する、ことを特徴とする、請求項３記載の保護回路（１０）。
【請求項５】
前記論理回路（３）は、前記第１マイクロコントローラ（２１）および前記第２マイクロコントローラ（２２）のうち１つを、前記第１マイクロコントローラ（２１）および前記第２マイクロコントローラ（２２）のそれぞれ他方のマイクロコントローラの状態とは無関係に使用して、前記第１出力回路（６１）および／または前記第２出力回路（６２）を切り離すように適合されている、ことを特徴とする、請求項３または４記載の保護回路（１０）。
【請求項６】
前記蓄積ユニット（７１、７２）からのフィードバック情報を受信するために、かつ以下のうちの１つ、すなわち、前記第１マイクロコントローラ（２１）、前記第２マイクロコントローラ（２２）および前記車両電力および通信ネットワーク（１）のうちの少なくとも１つに前記フィーバック情報を伝送するために、第１トランシーバ（５１）および第２トランシーバ（５２）を有する、ことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の保護回路（１０）。
【請求項７】
少なくとも１つの車両コンポーネント（１１）に冗長な電力を供給するシステムであって、前記システムは、
車両電源網（１０１）および車両通信ネットワーク（１）に接続可能な、請求項１から６までのいずれか１項記載の少なくとも１つの保護回路（１０）と、
１つ以上の蓄積ユニット（７１、７２）に蓄積される電力を受け取るために少なくとも１つの前記保護回路（１０）に接続されている１つ以上の前記蓄積ユニット（７１、７２）と、を有し、
少なくとも１つの前記車両コンポーネント（１１）は、前記冗長な電力供給を可能にするために少なくとも２つの前記蓄積ユニット（７１、７２）に接続可能である、ことを特徴とする、システム。
【請求項８】
請求項７に記載された、冗長な電力を供給するシステムを有する、ことを特徴とする車両、特に商用車。
【請求項９】
蓄積ユニット（７１、７２）を有する車両電源を保護する方法において、
少なくとも１つの第１出力回路（６１）および第２出力回路（６１）を介して前記蓄積ユニット（７１、７２）に電力を供給するステップと、
第１マイクロコントローラ（２１）または第２マイクロコントローラ（２２）による制御に基づき、前記第１出力回路（６１）を介する、または前記第２出力回路（６２）を介する、または両者を介する電力供給を中断するステップとを、有する、ことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両電源用の保護回路と、車両電源を保護する方法とに関し、特に、冗長電源供給システムに対する回路保護および分離に関する。
【０００２】
慣用の制御ユニットは、独国特許出願公開第１０２０１６０１５５４４号明細書に開示されており、ここでは電動パーキングブレーキを作動させるために２つの出力回路が使用される。別の慣用のシステムは、独国特許出願公開第１０２０１７１１６８８３号明細書に開示されており、ここでは冗長なマイクロコントローラアーキテクチャが、車両の冗長な通信ネットワークを介して通信する。このシステムでは、特に、マスタプロセッサおよびスレーブプロセッサとして動作可能な複数の通信マイクロプロセッサ間のインターリンクが使用される。
【０００３】
しかしながら、ブレーキング、ステアリングまたは自動運転応用のような、商用車における安全関連応用に統合可能なさらなる保護回路が求められている。特に、なんらかの障害の場合にすべてのコンポーネントを安全に分離することによって提供される保護が求められている。
【０００４】
これらの課題のうちの少なくともいくつかは、請求項１に記載された保護回路と、請求項９に記載された、車両電源を保護する方法とによって解決される。
【０００５】
本発明の実施形態は、蓄積ユニットを含む車両電源に適切な保護回路に関する。この保護回路には、蓄積ユニットに電力を供給する少なくとも１つの第１出力回路および第２出力回路が含まれている。保護回路にはさらに、第１出力回路または第２出力回路または両者に電力を供給させないようにそれぞれ適合されている、少なくとも１つの第１マイクロコントローラおよび第２マイクロコントローラが含まれている。
【０００６】
車両電源には、車載または車両電力網を介して充電される１つ以上の電気蓄積セル（例えばバッテリ）が含まれていてもよい。車両電源は、例えば、車両電力および通信ネットワーク（車載ネットワーク）を介して電力を受け取るように適合されている。
【０００７】
選択的には、少なくとも１つの第１安全スイッチおよび第２安全スイッチ（またはより多くの安全スイッチ）が保護回路に含まれている。第１安全スイッチは、車両電力網から第１出力回路を分離する（例えば切り離す）ように適合可能であり、第２安全スイッチは、車両電力網から第２出力回路を分離する（切り離す）ように適合可能である。
【０００８】
保護回路にはさらに、第１マイクロコントローラおよび第２マイクロコントローラに接続された論理回路が含まれていてもよい。この論理回路により、第１マイクロコントローラまたは第２マイクロコントローラのいずれかを介して、第１安全スイッチおよび第２安全スイッチが制御可能になってもよい。このために論理回路は、ＸＯＲ論理ゲートを有していてもよい。選択的には、論理回路はさらに、第２マイクロコントローラの状態とは無関係に、第１マイクロコントローラからの制御信号に基づいて第１出力回路および／または第２出力回路を分離させるように適合される。この論理回路はまた、第１マイクロコントローラの状態とは無関係に、第２マイクロコントローラからの制御信号に基づいて第１出力回路および／または第２出力回路を分離させるようにも適合可能である。したがって保護回路は（一方のマイクロコントローラが動作を中止している場合であっても）完全に動作可能なままである。
【０００９】
保護回路はさらに、蓄積ユニットからのフィードバック情報を受信するために、かつ第１マイクロコントローラおよび／または第２マイクロコントローラおよび／または車両電力および通信ネットワークにフィーバック情報を伝送／転送するために、（少なくとも）１つの第１トランシーバおよび第２トランシーバを含んでいてもよい。
【００１０】
本発明の実施形態はさらに、少なくとも１つの車両コンポーネント（消費装置）に冗長な電力を供給するシステムに関する。このシステムには、車両電源網および車両通信ネットワークに接続可能な、上で定義された少なくとも１つの保護回路が含まれる。このシステムにはさらに、１つ以上の蓄積ユニットに蓄積される電力を受け取るために少なくとも１つの保護回路に接続されている１つ以上の蓄積ユニットが含まれる。少なくとも１つの車両コンポーネントは、冗長な電力供給を可能にするために少なくとも２つの蓄積ユニットに接続可能である。
【００１１】
本発明の実施形態はさらに、上で定義された、冗長な電力を供給するシステムを備えた車両、特に商用車に関する。
【００１２】
本発明の実施形態はさらに、車両電源を保護する方法に関する。この方法は、以下のステップ、すなわち、
・少なくとも１つの第１出力回路および／または第２出力回路を介して蓄積ユニットに電力を供給するステップと、
・第１マイクロコントローラまたは第２マイクロコントローラによる制御に基づき、第１出力回路を介する、または第２出力回路を介する、または両者を介する電力供給を中断するステップとを、有する。
【００１３】
この方法またはその一部は、コンピュータまたは処理ユニット（例えば車両の電子制御ユニット）にインストールされるソフトウェアまたはコンピュータプログラム製品によって実装されるかまた実現されることも可能である。したがって実施形態は、コンピュータプログラムがプロセッサ上で実行される場合に、上記の方法を実行するかまたはこれを実現するプログラムコードを有するコンピュータプログラムにも関する。
【００１４】
実施形態により、車両用の電源の保護を可能にする利点が提供され、電気エネルギ蓄積ユニットに接続される出力回路は、障害が生じた場合に分離されるかまたは切り離されることが可能である。特に、冗長性は、独立した２つのマイクロコントローラによって提供されるため、影響を受ける回路は分離可能である。したがって、１つのコンポーネントのなんらかの故障からの他の回路の保護が保証される。
【００１５】
以下では、単なる実施例により、また添付の図面を参照して、回路および／または方法のいくつかの実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による車両電源用の保護回路を示す図である。
【００１７】
図１には、バッテリセルのような蓄積要素および選択的な論理を備えた複数の蓄積ユニット７を含む、車両電源用の保護回路１０が描画されている。電力は、（冗長な）車両電力網１０１を介して供給され、少なくとも２つの出力回路６１、６２を介して複数の蓄積ユニット７に供給され、これにより、所望の冗長性が可能になる。通信は、車両通信ネットワーク１を介して提供される。
【００１８】
保護回路１０は、第１マイクロコントローラ２１および第２マイクロコントローラ２２を有し、両者は共に論理回路３に接続されている。保護回路１０はさらに、第１安全スイッチ４１および第２安全スイッチ４２を有し、これらの安全スイッチは、論理回路３を介して第１マイクロコントローラ２１または第２マイクロコントローラ２２によって制御され、車両電力網１０１からのそれぞれの接続を開閉するように構成されている。保護回路１０はさらに、第１出力回路６１、第２出力回路６２、第１トランシーバ５１および第２トランシーバ５２を有する。第１出力回路６１は、第１出力回路６１と車両電力網１０１との間に配置されている第１安全スイッチ４１に接続されている。同様に、第２安全スイッチ４２は、車両電力網１０１と第２出力回路６２との間に配置されている。したがって第１安全スイッチ４１および／または第２安全スイッチ４２は、電源から第１出力回路６１および／第２出力回路６２を切り離すことができる。
【００１９】
図１の保護回路１０は、第１出力回路６１および／または第２出力回路６２から電力を受け取る少なくとも２つのインテリジェント蓄積ユニット７１、７２に接続されている。さらに、保護回路１０により、第１インテリジェットユニット７１から第１トランシーバ５１への、また同様に第２インテリジェット蓄積ユニット７２から第２トランシーバ５２へのフィードバック線路が提供される。第１トランシーバ５１および第２トランシーバ５２は、第１インテリジェント蓄積ユニット７１および第２インテリジェント蓄積ユニット７２からフィードバック情報を受信して、第１マイクロコントローラ２１および／または第２マイクロコントローラ２２または直接に車両通信ネットワーク１にこの情報を供給するように適合されている。第１トランシーバ５１および第２トランシーバ５２も同様に、第１マイクロコントローラ２１および／または第２マイクロコントローラ２２により、論理回路３を介して制御される。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、第１マイクロコントローラ２１（および同様に第２マイクロコントローラ２２）は、それぞれの安全スイッチ４１、４２を制御することによって、電源から第１出力回路６１または第２出力回路６２またはこれらの両者のいずれかを切り離すように構成されている。したがって本発明の実施形態により、完全に冗長な保護回路１０が提供され、冗長な車両電力網１および車両通信ネットワーク１０１に接続された少なくとも２つのマイクロコントローラ２１、２２のそれぞれは、インテリジェント蓄積ユニット７１、７２にそれぞれの電力を供給する少なくとも２つの出力回路６１、６２を制御可能である。
【００２１】
インテリジェント蓄積ユニット７１、７２から電力を受け取る車両コンポーネント１１（例えば安全関連応用）のような考えられ得る消費装置は、インテリジェント蓄積ユニット７１、７２に直接に接続可能である。したがって第１インテリジェント蓄積ユニット７１または第２インテリジェント蓄積ユニット７２が障害を呈する場合、冗長な保護回路１０により、第１インテリジェント蓄積ユニット７１および第２インテリジェント蓄積ユニット７２に接続された安全関連応用１１に対して引き続いて十分な電力が保証される。
【００２２】
したがって実施形態による保護回路１０は、冗長な電力供給を管理するための、特に安全関連応用１１のための電気エネルギ管理ユニット（中央ユニット）である。電力網１および通信ネットワーク１０１それ自体も、冗長な仕方で構成可能であるため（図１における２つの線路／バスを参照されたい）、この車両は、一方のコンポーネントにおけるなんらかの障害の場合に干渉しない独立した２つのシステムを有する。
【００２３】
別の実施形態によれば、冗長なマイクロコントローラ２１、２２は、任意の個数の電気出力回路６１、６２を制御するように構成されており、冗長な車両通信ネットワーク１に、対応する状態情報を供給する。２つよりも多くの出力回路６１、６２および／または２つよりも多くの（インテリジェントな）蓄積ユニット７１、７２が存在する場合、出力回路６１、６２および／またはインテリジェント蓄積ユニット７１、７２は、第１コントローラ２１により、かつ／または第２マイクロコントローラ２２により、制御されるように一緒にグルーピング可能である。この場合、出力回路６１、６２、…のうちの任意の１つまたはグループを分離できるようにするために付加的な安全スイッチを設けることができる。前述のように、第１マイクロコントローラ２１および第２マイクロコントローラ２２は、すべての安全スイッチ、すべての出力回路および／またはすべてのトランシーバのような、保護回路１０のコンポーネントを制御するために論理回路３を使用する。
【００２４】
２つのマイクロコントローラ２１、２２により、有利には、トランシーバ５１、５２を介するインテリジェント蓄積ユニット７１、７２からのフィードバックに対しても、冗長な制御および情報管理が行われる。論理回路３により、２つのマイクロコントローラ２１、２２が互いに干渉せず、互いに独立して動作可能であることが保証される。これは、どちらのマイクロコントローラ２１、２２が、どちらの出力回路６１、６２を制御するかを指定するために、第１マイクロコントローラ２１および第２マイクロコントローラ２２により、決定論理３にイネーブル信号を供給することによって保証可能である。システムに障害が生じた場合、マイクロコントローラ２１、２２により、初期化中に定められた出力回路６１、６２に対する制御が共有される。命令するマイクロコントローラが障害を呈する場合、他方のマイクロコントローラ２１、２２は、影響を受ける出力回路６１、６２の制御を引き受け、決定論理回路３および対応する安全スイッチ４１、４２を介して、障害を有する回路を分離する（禁止する）することができる。
【００２５】
さらに、出力回路６１、６２により、電気蓄積ユニット７１、７２からのそれぞれフィードバック信号をそれぞれのマイクロコントローラ２１、２２に供給することは特に有利である。これに基づき、マイクロコントローラ２１、２２は、それぞれの出力回路６１、６２を制御可能である。トランシーバ５１、５２の個数が、マイクロコントローラ２１、２２の個数に等しく、これにより、フィードバック情報がそれぞれのマイクロコントローラに供給されることも有利である。別の実施形態によれば、すべてのトランシーバ５１、５２は、それぞれのマイクロコントローラ２１、２２にフィードバック情報を同時に供給可能である。
【００２６】
別の有利な実施形態は、以下の事項に関連する。すなわち、
・複数の出力回路および少なくとも２つのマイクロコントローラを有する冗長電気エネルギ管理システムであって、それぞれのマイクロコントローラが回路電力出力を独立して切り離し可能である冗長電気エネルギ管理システム、
・回路の分離がそれぞれの回路における安全スイッチによって実現される、対応する冗長電気エネルギ管理システム、
・回路切り離し安全スイッチ４が決定論理回路３によって制御される、対応する冗長な電気エネルギ管理システム、
・他のマイクロコントローラからの最後の出力値とは無関係に、決定論理回路３により、いずれかのマイクロコントローラによって出力された回路電力がスイッチオフ可能な、対応する冗長電気エネルギ管理システム、
・決定論理回路３がＸＯＲ論理ゲートを使用して実現される、対応する冗長電気エネルギ管理システム、
・安全エネルギ蓄積ユニット７からのフィードバック信号が、適切なトランシーバ５によって並列にそれぞれのマイクロコントローラに供給される、対応する冗長電気エネルギ管理システム、に関連する。
【００２７】
上記の説明および図面は単に、本開示の原理を説明している。したがって、ここでは明示的に説明されていないかまたは示されていないが、本開示の原理を実現しかつその範囲内に含まれるさまざまな装置を当業者が考え出すことができることを了解されたい。
【００２８】
さらに、それぞれの実施形態は、別々の一実施例としてそれ自体で独立していてもよいが、定められた特徴は、別の実施形態において、異なって組み合わせることが可能であり、すなわち、一実施形態において説明した特定の特徴は、別の実施形態においても実現可能であることに留意されたい。このような組み合わせは、特定の組み合わせを意図していないことが述べられていない限り、本開示によって含まれるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１  車両通信ネットワーク
３  論理回路
１０  保護回路
１１  車両コンポーネント（消費装置）
２１、２２  マイクロコントローラ
４１、４２  安全スイッチ（スイッチングユニット）
５１、５２  トランシーバ
６１、６２  出力回路
７１、７２  蓄積ユニット
１０１  車両電力網
【図１】
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【国際調査報告】
2022501266.tif 000004
2022501266.tif 000005