机动车中的安全相关系统的供电系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于机动车中的安全相关系统的供电系统，包括第一供电路径和第二供电路径。第一供电路径包括用于第一电压源的第一连接点、用于安全相关负载的一个或多个第一供电点、和在第一连接点与第一供电点之间的第一熔断器。第二供电路径电耦合到第一供电路径并包括用于第二电压源的第二连接、用于安全相关负载的一个或多个第二供电点、和耦合在所述第二连接点和所述第二供电点之间的第二电子熔断器。这里安全相关负载电耦合或能够电耦合到第一供电点和第二供电点两者。此外，两个断路元件分别布置在第一供电点和第二供电路径之间以及第二供电点和第一供电路径之间；它们各自设计用于按照ASIL B隔离故障。

The power supply system of the safety related system in the motor vehicle

The present invention provides a power supply system for safety-related systems in motor vehicles, including a first power supply path and a second power supply path. The first power supply path includes a first connection for the first voltage source, one or more first power supply points for the safety related load, and a first fuse between the first connection point and the first power supply point. The second power supply path is electrically coupled to the first power supply path and includes a second connection for the second voltage source, one or more second power supply points for the safety related load, and a second electronic fuse coupled between the second connection point and the second power supply point. The safety related load is electrically coupled or electrically coupled to the first power supply point and the second power supply point. In addition, two circuit breakers are arranged between the first power supply and the second power supply path, as well as between the second power supply and the first power supply path; each of them is designed to isolate the fault according to the ASIL B.

【技术实现步骤摘要】
机动车中的安全相关系统的供电系统
本专利技术涉及机动车中的安全相关系统的供电系统。
技术介绍
现代车辆在车载电气系统中配备有100多个控制装置、1000多个插头连接器和多达4km的电缆。出于这个原因，就故障可能性而言，车载电气系统及其组件构成相当大的风险。此外，新功能正被引入车辆中，在发生故障时对乘客和环境造成更大的危害。因此，尤其是安全相关的车辆功能必须从功能安全性的角度来看待，即在概念和开发阶段已经考虑到故障对车辆功能的影响。自动驾驶系统是与功能安全性相关的功能，在未来的安全概念中必须给予特别关注。停车功能中的自动转向等部分自动功能在今天的道路交通中已经存在。这些功能被设计为故障安全功能。这意味着，在发生故障(失效)后，假定“关闭”(安全)状态，并通过视觉/听觉仪器通知驾驶员。因此，当今对这种功能的功能安全性的考虑通常在控制装置的连接器上结束，因为电源的中断或故障直接导致安全“关闭”状态。因此，不需要在将各部件连接在一起的电源级别上的安全概念。另一方面，自动驾驶系统必须设计为“故障运行”，其中故障状态转换到安全“开启”状态。电源(供电线路)或通讯(总线)在该功能上的故障可能会导致对乘客和周围人员的直接危害。直到车辆在安全的地方停下来，或者直到驾驶员能够接管对车辆的控制，这个安全“开启”或“接通”状态必须以适当的安全模式进行维护和执行，直到车辆被带至安全地点，或直到驾驶员接替对车辆的控制。汽车制造商(OEM)将高度自动驾驶(如转向和制动)的重要功能归类于最高安全等级(ASILD)，这是由于其可能的破坏性影响和乘员的低故障可控性。在这方面，实施分类考虑到故障的严重性以及对用户或环境的危害(严重性)、发生(暴露)的可能性(即故障与运行状况的相互作用)和对故障的控制(可控性)。这被称为ASIL分类，其分为ASIL(汽车安全完整性等级)A到D的四个等级，其中ASILD是在要求的故障概率小于10-8/小时情况下的最高安全等级。在根据ASILD的损害和风险分析评估以及ASIL分类的背景下，OEM正在开发车载电气系统的安全电源的安全架构。所采取的方法可以总结如下：1.聚集冗余电力供给2.提供功能重叠的大量传感器，使得单个传感器可以失效，但其功能由其他传感器接管。由此产生的挑战是例如确保传感器的故障不会导致连锁反应而造成大量传感器的故障。因此应当可以将故障限制在没有干扰的冗余电源上。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是利用最简单的可能的结构方法来创建车载电气系统架构，使电源低成本地对安全相关负载可用，同时满足最高的安全等级(ASILD)。该目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求、说明书和附图中具体指出本专利技术的有利的进一步发展。根据本专利技术的用于机动车中的安全相关系统的供电系统包括两个供电路径，每个供电路径经由供电点耦合或能够耦合到安全相关负载。为此，第一供电路径具有用于第一电压源或电流源的第一连接点以及用于安全相关负载的第一供电点。第二供电路径具有用于第二电压源或电流源的第二连接点以及用于安全相关负载的第二供电点。安全相关负载是安全等级为ASILD的耗电器或安全相关系统。第一连接点和第一供电点经由第一熔断器电耦合。第二连接点和第二供电点经由第二电子断路器电耦合。两个供电路径电耦合。这里两个断路元件布置在第一供电点和第二供电路径之间，以及两个断路元件同样布置在第二供电点和第一供电路径之间。每个断路元件都配置成隔离故障。此处的断路元件设计成至少符合ASILB。在两个供电路径之间布置有构造为电子断路器的断路元件，其方式使得通过该断路元件耦合的两个供电路径能够在电子断路器致动时被隔离。断开可以理解为意味着解耦。第二熔断器承担断路元件的任务或用作第二供电点与第一供电路径之间的断路元件。因此，第二熔断器设计成将第一供电路径解耦。换句话说，根据本专利技术的解决方案在第二供电路径中使用电子保护装置(熔断器)，其允许与过电流隔离而没有干扰。因此，给出了安全措施的多样性。另外，在供电路径之间使用电子断路器。有利地，ASILD供电系统可以通过所描述的分解而构造有ASILB部件。不需要第二个12V电池，这在安装空间、重量和成本方面是有利的。此外，第一供电路径的基本架构可以用于具有和不具有自动的安全相关的驾驶功能的车辆，并且其可以通过第二供电路径和配备有自动的安全相关的驾驶功能的车辆的两个供电路径的耦合进行模块化地补充。此外，相应的断路元件可以包括至少一个MOSFET和用于MOSFET的控制装置。有利地，这里涉及的MOSFET是增强型n通道MOSFET；即它们在未致动状态下自锁，并且当致动时它们是导电的。控制装置连接到MOSFET的栅极。MOSFET也可以被理解为功率MOSFET或DMOSFET(双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)。DMOSFET的特性，即无法阻止反向(VDS<0)，通过有目的地使用经由供电路径中的漏极耦合的两个MOSFET或通过两个相对的断路元件来抵消。因此，断路元件可以设置在第一供电路径和第二供电路径之间，作为沿两个方向作用的第二断路元件并且实施为反串联MOSFET开关。两个供电路径经由MOSFET开关的供电路径耦合。如果第一供电路径以传统的方式构造并且例如所连接的负载由熔断式断路器保护，则第一断路元件可以有利地布置在第二断路元件和第一供电路径之间，与第二断路元件串联。然后，第一断路元件和第二断路元件允许第一供电线路中的故障与第二供电路径冗余地隔离。作为任选的替代方案或附加到布置在两个供电路径之间并且与第二断路元件串联的第一断路元件，第一熔断器实施为电子断路器，作为第一供电点与第二供电路径之间的断路元件。这也允许无干扰的隔离。第一熔断器的技术设计与第二熔断器的技术设计不同。技术设计的多样性导致冗余是不均匀的。此外，在任选实施例中，第一熔断器包括至少一个MOSFET和至少一个致动器，所述至少一个致动器不同于所述至少一个MOSFET和第二熔断器的至少一个致动器。以这种方式，容易形成不均匀的冗余。有利的是，第一电压源是第一电池并且附加地或替代地具有第一标称电压的发电机。标称电压通常为12V，工作时具有相应的容差范围。在这种情况下，铅电池或锂离子电池是合适的例子。这里的术语“电池”应理解为诸如机动车中常用电池的蓄电池。在一个实施例中，第一电池用于启动并且作为备用电池，并且在正常操作中，能量由发电机提供。当然，在纯电动车辆中，系统仅由电池供电。在这种情况下，DC/DC转换器也可以耦合到高电压存储装置并且可以用作第一电压源。还有利的是，第二电压源可以是具有与第一标称电压不同的第二标称电压的第二电池。在这种情况下，第二标称电压大于第一标称电压。在优选实施例中，第二标称电压位于48V或高电压范围内，例如大于400V，大约480V或大于900V。第二电压源通过DC/DC转换器耦合到第二连接点，以设定对应于第一标称电压的电压水平。在特定实施例中，DC/DC转换器具有至少两个部分转换器。第一部分转换器耦合到第一供电路径，而第二部分转换器耦合到第二供电路径。这里的部分转换器的每个单独的相包括用作断路元件的相关断。通过这种方式，可以隔离供电路径中的故障而不受干扰。为了在分解的意义上产生冗余，第一部分转换器可以经由第一断路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机动车中的安全相关系统的供电系统(200)，包括：a.第一供电路径(Rim A)，其具有i.用于第一电压源(104)的第一连接点(230)，ii.用于安全相关负载(102，202)的一个或多个第一供电点(114，214)，iii.在第一连接点(230)与第一供电点(114，214)之间的第一熔断器(108；M5，M6，M7，M8)，b.第二供电路径(Rim B)，其电耦合到第一供电路径(Rim A)并具有i.用于第二电压源(216；422；522)的第二连接点(232)，ii.用于安全相关负载(102，202)的一个或多个第二供电点(118，218)，以及iii.在第二连接点(232)和第二供电点(118，218)之间的第二电子熔断器(M3，M4)。c.其中，所述安全相关负载(102，202)耦合到或能够耦合到所述第一供电点(114，214)和所述第二供电点(118，218)两者，以及d.其中，两个断路元件(M1，M2，M3，M4；M5，M6，M7，M8)分别布置在第一供电点(114，214)与第二供电路径(Rim B)之间以及第二供电点(118，218)与第一供电路径(Rim A)之间，每个供电路径设计成按照ASIL B隔离故障。...

【技术特征摘要】
2017.01.25 DE 102017101369.51.一种用于机动车中的安全相关系统的供电系统(200)，包括：a.第一供电路径(RimA)，其具有i.用于第一电压源(104)的第一连接点(230)，ii.用于安全相关负载(102，202)的一个或多个第一供电点(114，214)，iii.在第一连接点(230)与第一供电点(114，214)之间的第一熔断器(108；M5，M6，M7，M8)，b.第二供电路径(RimB)，其电耦合到第一供电路径(RimA)并具有i.用于第二电压源(216；422；522)的第二连接点(232)，ii.用于安全相关负载(102，202)的一个或多个第二供电点(118，218)，以及iii.在第二连接点(232)和第二供电点(118，218)之间的第二电子熔断器(M3，M4)。c.其中，所述安全相关负载(102，202)耦合到或能够耦合到所述第一供电点(114，214)和所述第二供电点(118，218)两者，以及d.其中，两个断路元件(M1，M2，M3，M4；M5，M6，M7，M8)分别布置在第一供电点(114，214)与第二供电路径(RimB)之间以及第二供电点(118，218)与第一供电路径(RimA)之间，每个供电路径设计成按照ASILB隔离故障。2.根据权利要求1所述的供电系统(200)，其中，所述断路元件(M1，M2，M3，M4；M5，M6，M7，M8)包括至少一个MOSFET(240)，特别是自锁n通道MOSFET(240)和控制装置(242)。3.根据权利要求1或2所述的供电系统(200)，包括布置在所述第一供电路径(RimA)与所述第二供电路径(RimB)之间的第二断路元件(M2)，所述第二断路元件在两个方向上作用，实施为反串联MOSFET开关(M2)。4.根据前述权利要求所述的供电系统(200)，其中，第一断路元件(M1)布置在所述第二断路元件(M2)与所述第一供电路径(RimA)之间并且与所述第二断路元件(M2)串联。5.根据前述权利要求中任一项所述的供电系统(200)，其中，所述第一熔断器(M...

【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔·沃尔特贝格，安东·巴赫梅尔，安东·爱德尔，
申请(专利权)人：利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE