Titel

Messmodul für ein Bordnetz und zugehöriges Bordnetz für ein Fahrzeug

Die Erfindung geht aus von einem Messmodul für ein Bordnetz nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Bordnetz für ein Fahrzeug mit einem solchen Messmodul.

Aus dem Stand der Technik sind Bordnetze für Fahrzeuge bekannt, welche min destens eine Bordnetzkomponente, mindestens einen Datenbus und mindestens einen Kabelbaum umfassen. Der Kabelbaum umfasst in der Regel eine Mehrzahl von Leitungen. Die mindestens eine Bordnetzkomponente ist beispielsweise als Steuergerät, Stromverteiler, Verbraucher, Energiespeicher usw. ausgeführt. Zu dem kann die mindestens eine Bordnetzkomponente Halbleiterleistungsschalter mit integrierter Temperaturmessung aufweisen. So kann die Messung von Tem peraturen in Steuergeräten bzw. Bordnetzkomponenten direkt auf einer Leiter platte bevorzugt an temperaturempfindlichen Elektronikbauelementen erfolgen.

In den bekannten Fahrzeugbordnetzen sind in der Regel Bordnetzkomponenten von verschiedenen Herstellern verbaut, welche jeweils technisch sich unter scheidende Messelemente zur Temperatur-, Strom- und Spannungsmessung einsetzen. Die Messsignale werden dann jeweils wieder mit herstellerspezifi schen Algorithmen ausgewertet. Aufgrund sich ergebender unterschiedlicher Re chenzeiten für die unterschiedlichen Algorithmen kann die Bereitstellung der rechnerisch aufbereiteten Messdaten in einem Datenbus nicht mit anderen Bord netzkomponenten zeitsynchron erfolgen, so dass eine Zuordnung der jeweils er fassten Messgröße zu einem festgelegten Realzeitpunkt im Bordnetz, welcher auch als Zeitstempel bezeichnet wird, nicht gewährleistet werden kann. Die zeit synchrone Bearbeitung eines Stromfehlers und/oder Spannungsfehlers und/oder Temperaturfehlers beinhaltet in den gängigen Verfahren folglich einen hohen Unsicherheitsfaktor. Um diesen Nachteil zu kompensieren werden üblicher Wei se mehrere Messzyklen der einzelnen Messelemente erfasst und ausgewertet. Dies erhöht jedoch in erheblichem Maß die benötigte Reaktionszeit auf einen Fehler. Für hochautomatisierte Fahrzeuge ist aber eine schnellstmögliche Fehlerreaktion erwünscht, um das Fahrzeug zu stabilisieren oder in einen siche ren Zustand zu überführen. Die mangelnde Synchronisation von Messdaten im Bordnetz kann somit einen Engpass darstellten, um Maßnahmen im Bordnetz, wie Abschalten von Lastpfaden in einem elektronischen Stromverteiler prozess sicher und deterministisch einzuleiten.

Offenbarung der Erfindung

Das Messmodul für ein Bordnetz mit den Merkmalen des unabhängigen Pa tentanspruchs 1 und ein korrespondierendes Bordnetz für ein Fahrzeug mit min destens einem solchen Messmodul haben den Vorteil, dass eine Fehlerreaktion nach einer messtechnischen Erfassung eines Spannungseinbruchs im Bordnetz für hochautomatisiertes Fahren schnellstens möglich ist und beispielsweise Ver braucher bzw. Lastpfade abgeschaltet oder alternative Strompfade bzw. Lastpfa de zugeschaltet werden können.

Ausführungsformen des Messmoduls können über redundante Sensoren, eine redundante Messauswertung, eine redundante Kommunikation und eine redun dante drahtgeführte und/oder drahtlose Anbindung zu weiteren Bordnetzkompo nenten und den darin befindlichen Messelementen und/oder zu weiteren Mess modulen verfügen. Das Messmodul kann über stromführende Verbinder an eine Bordnetzkomponente und mittels Signalstecker, optischer Schnittstelle und/oder kabelloser Kommunikation mehrfach an Datenbusse bzw. Kommunikationsnetz werke angebunden werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Messmodul für ein Bordnetz zur Verfügung, welches mindestens eine eingangsseitige elektrische Schnittstelle, über welche das Messmodul mit einer Bordnetzkomponente ver bindbar ist, mindestens eine ausgangsseitige elektrische Schnittstelle, über wel che das Messmodul mit mindestens einer Leitung eines Kabelbaums und/oder mit mindestens einem Datenbus verbindbar ist, und mindestens zwei Messele- mente umfasst, welche standardisiert jeweils eine gleiche physikalische Mess größe redundant erfassen und korrespondierende Messsignale ausgeben, wobei mindestens zwei getrennte Erfassungs- und Recheneinheiten die Messsignale empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als standardisierte redun dante Messdaten zur Verfügung stellen. Mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen übertragen die standardisierten Messdaten redundant an zugeordnete Bordnetzkomponenten.

Zudem wird ein Bordnetz für ein Fahrzeug, mit mindestens einer Bordnetzkom ponente, mindestens einem Datenbus und mindestens einem Kabelbaum vorge schlagen, welcher zumindest eine Leitung aufweist. Hierbei ist die mindestens eine Bordnetzkomponente über ein solches Messmodul mit mindestens einer Leitung des Kabelbaums verbunden.

Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine aus fallsichere Erfassung und eine ausfallsichere Bereitstellung von Messdaten für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in einem Fahrzeugbordnetz in einer einheitlichen Weise. Das bedeutet, dass die Messungen in den einzelnen Messmodulen mit gleicher Auflösung, mit gleichen Messverfahren und mit glei cher Abtastrate usw. durchgeführt werden. Zudem werden einheitliche Messele mente für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in den Messmodulen eingesetzt. Dadurch ist eine Auswertung der Messdaten mit geringem Rechen aufwand und mit minimalen Verzögerungszeiten möglich. Des Weiteren ermögli chen Ausführungsformen der Erfindung eine ausfallsichere Überwachung des zugehörigen Bordnetzes oder eines Teils des zugehörigen Bordnetzes, so dass auch weiter Maßnahmen wie beispielsweise das Abschalten von Lastpfaden durchgeführt werden können.

Durch die Messmodule kann dem Bordnetz ein paralleles Messsystem überge- stülpt werden, indem die einzelnen Messmodule über verschiedene Eingangs- schnittstellen mit den verschiedenen Bordnetzkomponenten und über verschie- dene Ausgangsschnittstellen mit mindestens einem Datenbus und/oder mindes- tens einem Kommunikationsnetzwerk verbunden werden können. So können real innerhalb einer jeweiligen Bord netzkom ponente erfasste Messdaten mit "vermin- derter" Datenqualität ebenso durch das zugeordnete Messmodul erzeugt werden. Diese von dem zugeordneten Messmodul erzeugten Messdaten weisen aber die Vorteile der synchronen Datenerfassung und der synchronen Weitergabe inner- halb des Bordnetzes auf. Das übergestülpte Messsystem kann dabei als Primär- system fungieren, wobei bei Ausfall des neu implementieren Primärsystems die bisherigen Messelemente innerhalb der jeweiligen Bordnetzkomponente als Rückfallsystem eingesetzt werden können. Zusätzlich können die bisherigen Messelemente aber auch als Anlernsystem für das neu implementierte Primär- system zur Generierung von dann immer besseren real angenäherten Messda- ten eingesetzt werden.

Unter der Erfassungs- und Recheneinheit wird vorliegend eine elektrische Bau gruppe verstanden, welche erfasste Messsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Erfassungs- und Recheneinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremä ßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenann ten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Erfassungs- und Re cheneinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eige ne, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauele menten bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstel len Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computer programmprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Erfassungs- und Recheneinheit ausgeführt wird.

Unter einem Messelement wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Messsignal umwandelt.

Unter Plausibilisierung bzw. Plausibilisierungskontrolle wird eine Methode ver standen, in deren Rahmen ein Ergebnis bzw. ein Wert einer ermittelten physikali schen Größe daraufhin überprüft wird, ob dieser annehmbar und/oder einleuch tend und/oder nachvollziehbar und/oder plausibel ist. Unter einer Bordnetzkomponente wird nachfolgend eine elektrische Baueinheit verstanden, welche mit mindestens einer Leitung eines Kabelbaums verbunden ist und beispielsweise als Steuergerät, Stromverteiler, Verbraucher, Energiespei cher usw. ausgeführt ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentan spruch 1 angegebenen Messmoduls für ein Bordnetz und des im unabhängigen Patentanspruch 12 angegebenen Bordnetzes für ein Fahrzeug möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die mindestens zwei Messelemente jeweils über eigene Verbindungleitungen mit den mindestens zwei Erfassungs- und Rechen einheiten verbunden werden können. Dadurch ist eine redundante Auswertung und/oder Aufbereitung der Messsignale des jeweiligen Messelements in zwei Er fassungs- und Recheneinheiten möglich. Das bedeutet, dass sowohl die Mess signale eines ersten Messelements als auch die Messsignale eines zweiten Messelements durch zwei Erfassungs- und Recheneinheiten ausgewertet und aufbereitet werden können. Zudem kann eine mehrfache Redundanz bezüglich der Verbindungsleitungen innerhalb des Messmoduls umgesetzt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können beispielsweise zwei Mes selemente eines ersten Messelementepaars jeweils eine Temperatur an vorge gebenen Messpunkten erfassen. Zusätzlich oder alternativ können zwei Mes selemente eines zweiten Messelementepaars jeweils eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten erfassen. Zudem können zwei Mes selemente eines dritten Messelementepaars zusätzlich oder alternativ jeweils ei nen elektrischen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfassen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algorithmen auswerten und/oder aufbereiten.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten die Messsignale eines ersten Messele ments und/oder die aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten mit den Messsignalen eines zweiten Messelements und/oder den aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehö rigen Messelementepaars plausibilisieren.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Sende- und Empfangsvorrichtungen die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden übertragen. Die drahtlose Übertragung der Messdaten kann beispielsweise über WLAN (Wireless Local Area Network) und/oder NFC (Near Field Communication) und/oder Bluetooth erfolgen. Die drahtgebundene Übertragung der Messdaten kann beispielsweise über einen elektrischen Drahtbus und/oder über einen optischen Bus erfolgen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls kann mindestens ein Leistungsschalter innerhalb des Messmoduls in mindestens eine Leitung einge schleift werden, und gesteuert von einer Schaltelektronik die Leitung auftrennen oder schließen. Dadurch können Verbraucher bzw. Strompfade einfach abge schaltet oder alternative Strompfade einfach zugeschaltet werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann die Bordnetzkompo nente mindestens ein Messelement umfassen, welches eine physikalische Größe erfassen und ein korrespondierendes Messsignal ausgeben kann. Hierbei kann mindestens eine Erfassungs- und Recheneinheit das Messsignal empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als Messdaten zur Verfügung stellen. Zu dem kann mindestens eine Sende- und Empfangsvorrichtung die Messdaten an mindestens ein zugeordnetes Messmodul und/oder an zugeordnete Bordnetz komponenten übertragen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann das mindestens eine erste Messelement eine Temperatur an einem vorgegebenen Messpunkt erfas sen. Mindestens ein zweites Messelement kann zusätzlich oder alternativ eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten erfassen. Zu dem kann mindestens ein drittes Messelement zusätzlich oder alternativ einen elektrischen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfassen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des mindestens einen zugeordneten Messmoduls die Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente emp fangen. Dadurch können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls die von den aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten und/oder die von den aus den Messsigna len des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messele mentepaars fortlaufend mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetz komponente abgeglichen werden. Des Weiteren können die mindestens zwei Er fassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls die Messsignale des ersten Messelements und/oder die aus den Messsignalen des ersten Mes selements erzeugten Messdaten und/oder die Messsignale des zweiten Mes selements und/oder die aus den Messsignalen des zweiten Messelements er zeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente plausibilisieren. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine mehrfache Redundanz bezüglich der Messelemente selbst und eine mehrfache Redundanz bezüglich der Auswertung der Messsigna le erreicht werden. Des Weiteren können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls basierend auf dem Messdaten abgleich ein Rechenmodell erzeugen und fortlaufend verbessern, welches von den aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten und/oder von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars auf die Messdaten der korres pondierenden Bordnetzkomponente zurückrechnet. Die mindestens zwei Erfas sungs- und Recheneinheiten können das erzeugte Rechenmodell beispielsweise einsetzen, um bei Ausfall des mindestens einen Messelements der korrespondie renden Bordnetzkomponente eine aktuelle Messgröße zu ermitteln. Somit kann beispielsweise bei einem Ausfall der Messelemente in der Bordnetzkomponente auf kritische Temperaturen in der Bordnetzkomponente zurückgerechnet werden, um mittels weiterer Maßnahmen die Bordnetzkomponente vor thermischer Über lastung zu schützen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann die mindestens eine Sende- und Empfangsvorrichtung der Bordnetzkomponente die korrespondie renden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden übertragen. Da das Messmodul klein baut, kann das Messmodul in einen Stecker integriert werden, welcher die mindestens eine Leitung des Kabelbaums mit der zugeord neten Bordnetzkomponente verbindet. Der Stecker kann mindestens einen Lei tungsanschluss, welcher mit einem korrespondierenden Leitungsanschluss der Bordnetzkomponente eine stromleitende Verbindung herstellt, und mindestens einen ersten Kommunikationsanschluss aufweisen, welcher mit einem korres pondierenden ersten Kommunikationsanschluss der Bordnetzkomponente eine erste Kommunikationsverbindung herstellt. Die erste Kommunikationsverbindung kann eine optische Kommunikationsverbindung sein, wobei die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten eine Qualität der ersten Kommunikationsver bindung ermitteln und auswerten, um ein Ablösen des Steckers zu erkennen. So kann das Ablösen des Steckers oder ein Wackelkontakt an der elektrischen Ver bindungsstelle über die genannte optische Kommunikationsverbindung sofort durch das Messmodul festgestellt und gemeldet werden, wenn eine Signalquali tät beispielsweise einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes können mehrere Mess- module einen standardisierten Netzwerkverbund ausbilden, in welchem determi nistische Erfassungszeiten für die mindestens eine Messgröße und/oder Berech nungszeiten für die Messdaten und/oder Übertragungsraten für die Messdaten vorgegeben werden können.

Im Idealfall ermitteln die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten im Messmodul auf Basis der Messsignale der mindestens zwei Messelemente des Messmoduls die gleichen Temperaturwerte bzw. Messdaten. Wird jedoch einer der berechneten Temperaturwerte als nicht plausibel festgestellt, beispielsweise durch einen Vergleich mit den mittels der Erfassungs- und Recheneinheit der Bordnetzkomponente berechneten Messdaten bzw. Temperaturwerten, so wird die jeweils plausible Ergebnisse liefernde redundante Messkette, welche aus dem Messelement, der Erfassungs- und Recheneinheit und der Sendempfangs vorrichtung der Bordnetzkomponente besteht, für weitere Messaufgaben bevor zugt verwendet. Die Erfassungs- und Recheneinheit der nicht bevorzugten Ein heit kann dann zeitweise vornehmlich zur Feststellung des Fehlerortes und ggf. zur Fehlerbehebung innerhalb seiner Messkette Verwendung finden. Die Mel- düng der Art- und Weise der Störung, wie Messdatenfehler, Fehler in der Erfas- sungs- und Recheneinheit, Dauerfehler, sporadischer Fehler usw., kann dann an eine weitere Bordnetzkomponente gemeldet werden. Je nach Fehlerschwere kann diese weitere Bordnetzkomponente dann den Austausch des Messmoduls durch geeignete Information an den Steuergeräteverbund und/oder den Fahrer empfehlen oder gar, zur Etablierung einer für automatisierte Fahrfunktionen ge forderte Fehlerredundanz, vorschreiben. Ein Austausch des Messmoduls kann z.B. bei einem zerstörten Messelement erforderlich sein. Weiterhin kann das be schriebene Verfahren auch für die beschriebenen Messgrößen Strom und Span nung verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung be zeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausschnitts eines Bordnet zes mit einem ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messmo duls für ein Bordnetz.

Fig. 2 zeigt eine schematisches Blockdiagramm eines Ausschnitts eines Bord netzes mit einem zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messmoduls für ein Bordnetz.

Fig. 3 zeigt eine Temperatur-Zeit-Diagramm mit einer zwei Temperaturkennli nien.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbei spiele eines Bordnetzes 1, 1A, 1B für ein Fahrzeug jeweils mindestens eine Bordnetzkomponente SG, mindestens einem Datenbus DB1, DB2 und mindes tens einen Kabelbaum KB, welcher zumindest eine Leitung LI, L2 aufweist, Hierbei ist die mindestens eine Bordnetzkomponente SG über ein Messmodul 10A, 10B mit mindestens einer Leitung LI, L2 des Kabelbaums KB verbunden.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausfüh rungsbeispiele des Messmoduls 10A, 10B für ein Bordnetz 1, 1A, 1B jeweils mindestens eine eingangsseitige elektrischen Schnittstelle LAI, LA2, KAI, über welche das Messmodul 10A, 10B mit einer Bordnetzkomponente SG verbunden werden kann, mindestens eine ausgangsseitigen elektrischen Schnittstelle DA, KA2, über welche das Messmodul 10A, 10B mit mindestens einer Leitung LI, L2 eines Kabelbaums KB und/oder mit mindestens einem Datenbus DB1, DB2 ver bunden werden kann, und mindestens zwei Messelemente Sl, S2, VI, V2, II, 12, welche standardisiert jeweils eine gleiche physikalische Messgröße redundant erfassen und korrespondierende Messsignale ausgeben. Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist empfangen mindestens zwei getrennte Erfassungs- und Re cheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 die Messsignale. Die empfangenen Messsignale werden von den mindestens zwei getrennten Erfassungs- und Re cheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 ausgewertet und/oder aufbereitet und als standardisierte redundante Messdaten zur Verfügung gestellt. Zudem über tragen mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen Txl/Rx2, Tx2/Rx2 die standardisierten Messdaten redundant an zugeordnete Bordnetz komponenten SG und/oder andere Messmodule 10A, 10B.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist das Messmodul 10A, 10B in den dargestellten Ausführungsbeispielen des Bordnetzes 1, 1A, 1B jeweils in einen Stecker 10 integriert, welcher zwei Leitungen LI, L2 des Kabelbaums KB mit der zugeordneten Bordnetzkomponente SG verbindet. Diese Integration ist aufgrund der kleinen Bauform des Messmoduls 10A, 10B von beispielsweise

LxBxH 5x5x1 cm problemlos möglich. Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst der Stecker 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen zwei als Ste ckeraufnahmen ausgeführte Leitungsanschlüsse LAI, LA2, welche mit korres pondierenden als Stecker ausgeführten Leitungsanschlüssen LAI, LA2 der Bordnetzkomponente SG jeweils eine stromleitende Verbindung hersteilen kön nen. Zudem weist der Stecker 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen ei nen als Steckeraufnahme ausgeführten ersten Kommunikationsanschluss KAI auf, welcher mit einem korrespondierenden als Stecker ausgeführten ersten Kommunikationsanschluss KAI der Bordnetzkomponente SG eine erste Kom munikationsverbindung hersteilen kann. In Fig. 1 und 2 ist der Stecker 10 noch nicht mit der Bordnetzkomponente SG verbunden. In den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen ist die erste Kommunikationsverbindung als optische Kommuni kationsverbindung ausgeführt.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, erfassen in den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen zwei Messelemente Sl, S2 eines ersten Messelementepaars jeweils eine Temperatur an vorgegebenen Messpunkten. Hierbei erfasst ein ers tes Messelement Sl die Temperatur am ersten Leitungsanschluss LAI und ein zweites Messelement S2 erfasst die Temperatur am zweiten Leistungsanschluss LA2. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die beiden Temperatur messelemente Sl, S2 jeweils mit zwei Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2 verbunden, welche die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algo rithmen auswerten und/oder aufbereiten. In den dargestellten Ausführungsbei spielen empfängt eine erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl sowohl die Messsignale des ersten Temperaturmesselements Sl als auch die Messsignale des zweiten Temperaturmesselements S2, und eine zweite Erfassungs- und Re cheneinheit TpC2 empfängt ebenfalls sowohl die Messsignale des ersten Tem peraturmesselements Sl als auch die Messsignale des zweiten Temperaturmes selements S2. Zudem erfassen in den dargestellten Ausführungsbeispielen zwei Messelemente VI, V2 eines zweiten Messelementepaars jeweils eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten. In den dargestellten Aus führungsbeispielen erfassen die beiden Messelemente VI, V2 jeweils die elektri sche Spannung zwischen einer ersten Leitung LI des Kabelbaums KB, welche mit dem ersten Leitungsanschluss LAI verbunden ist, und einer zweiten Leitung L2 des Kabelbaums KB, welche mit dem zweiten Leitungsanschluss LA2 ver bunden ist. Des Weiteren erfassen in den dargestellten Ausführungsbeispielen zwei Messelemente II, 12 eines dritten Messelementepaars jeweils einen elektri schen Strom durch die erste Leitung LI des Kabelbaums KB. In den dargestell ten Ausführungsbeispielen sind die beiden Spannungsmesselemente VI, V2 und die beiden Strommesselemente II, 12 jeweils mit zwei Erfassungs- und Rechen einheiten PpCl, PpC2 verbunden, welche die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algorithmen auswerten und/oder aufbereiten. In den dargestellten Ausführungsbeispielen empfängt eine dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl sowohl die Messsignale des ersten Spannungsmesselements VI und des ersten Strommesselements II als auch die Messsignale des zweiten Span nungsmesselements V2 und des zweiten Strommesselements 12, und eine vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 empfängt ebenfalls sowohl die Messsigna le des ersten Spannungsmesselements VI und des ersten Strommesselements II als auch die Messsignale des zweiten Spannungsmesselements V2 und des zweiten Strommesselements 12. Die verschiedenen Messelemente Sl, S2, VI, V2, II, 12 sind jeweils über eigene Verbindungleitungen mit den Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 verbunden, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Verbindungsleitungen in der Zeichnung dargestellt sind.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Messmoduls 10A, 10B plausibili- siert die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl die Messsignale des ersten Temperaturmesselements Sl mit den Messsignalen des zweiten Temperatur messelements S2 des ersten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl die aus den Messsignalen des ersten Temperaturmesselements Sl erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des zugehörigen zweiten Temperaturmesselements S2 erzeugten Messdaten des ersten Messelementepaars plausibilisieren. Die zweite Erfas sungs- und Recheneinheit TpC2 plausibilisiert die Messsignale des zweiten Temperaturmesselements S2 mit den Messsignalen des ersten Temperaturmes selements Sl des ersten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 die aus den Messsignalen des zweiten Temperaturmesselements S2 erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des ersten Temperaturmesselements Sl erzeugten Messdaten des ersten Messelementepaars plausibilisieren. Zudem plausibilisiert die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl die Messsignale des ersten Spannungs messelements VI mit den Messsignalen des zweiten Spannungsmesselements V2 des zweiten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die dritte Er fassungs- und Recheneinheit PpCl die aus den Messsignalen des ersten Span nungsmesselements VI erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des zugehörigen zweiten Spannungsmesselements V2 erzeugten Messdaten des zweiten Messelementepaars plausibilisieren. Des Weiteren plausibilisiert die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl die Messsignale des ersten Strom- messelements II mit den Messsignalen des zweiten Strommesselements 12 des dritten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die dritte Erfassungs und Recheneinheit PpCl die aus den Messsignalen des ersten Strommessele ments II erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des zugehörigen zweiten Strommesselements 12 erzeugten Messdaten des dritten Messelemen tepaars plausibilisieren. Die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 plausibi- lisiert die Messsignale des zweiten Spannungsmesselements V2 mit den Mess signalen des ersten Spannungsmesselements VI des zweiten Messelemente paars. Zusätzlich oder alternativ kann die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsignalen des zweiten Spannungsmesselements V2 er zeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des ersten Spannungsmes selements VI erzeugten Messdaten des zweiten Messelementepaars plausibili sieren. Die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 plausibilisiert die Mess signale des zweiten Strommesselements 12 mit den Messsignalen des ersten Strommesselements II des dritten Messelementepaars. Zusätzlich oder alterna tiv kann die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsigna len des zweiten Strommesselements 12 erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des ersten Strommesselements II erzeugten Messdaten des drit ten Messelementepaars plausibilisieren. Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, überträgt eine erste Sende- und Empfangsvorrichtung Txl/Rxl die von der ersten Erfassungs- und Recheneinheit TpCl und/oder die von der dritten Erfas sungs- und Recheneinheit PpCl erzeugten Messdaten drahtlos und/oder draht gebunden an andere Messmodule 10A, 10B und/oder an andere Bordnetzkom ponenten SG. Eine zweite Sende- und Empfangsvorrichtung Tx2/Rx2 überträgt die von der zweiten Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 und/oder die von der vierten Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 erzeugten Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden an andere Messmodule 10A, 10B und/oder an andere Bordnetzkomponenten SG.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellten Ausfüh rungsbeispiel der Bordnetzkomponente SG eine Leiterplatte LP, auf welcher mindestens ein Messelement S3, S4 angeordnet ist, welches eine physikalische Größe erfasst und ein korrespondierendes Messsignal ausgibt, wobei mindes tens eine Erfassungs- und Recheneinheit TpC3, PpC3 das Messsignal empfängt und auswertet und/oder aufbereitet und als Messdaten zur Verfügung stellt. Min- destens eine Sende- und Empfangsvorrichtung Tx3/Rx3 überträgt die Messdaten an mindestens ein zugeordnetes Messmodul 10A, 10B und/oder an andere Bordnetzkomponenten SG.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, erfassen in den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen zwei Messelemente S3, S4 eine Temperatur an vorgegebenen Messpunkten. Hierbei erfasst ein drittes Temperaturmesselement S3 die Tempe ratur an einem auf der Leiterplatte LP angeordneten ersten Leistungstransistor LT1, und ein viertes Temperaturmesselement S4 erfasst die Temperatur an ei nem auf der Leiterplatte LP angeordneten zweiten Leistungstransistor LT2. Die beiden Messelemente S3, S4 befinden sich vorzugsweise an den thermisch empfindlichsten Bauelementen auf der Leiterplatte LP der Bordnetzkomponente SG. Die Temperaturmesselemente Sl, S2, S3, S4 sind vorzugsweise als PtlOO, PT1000 Thermosensoren oder auch halbleiterbasierte Thermosensoren, soge nannte„KTY-Sensoren“ ausgebildet. Alternativ ist auch eine Infrarot- Temperaturmessung möglich. Ein nicht näher dargestelltes drittes Spannungs messelement erfasst eine elektrische Spannung zwischen einem ersten Lei tungsanschluss LAI der Bordnetzkomponente SG und einem zweiten Leitungs anschluss LA2 der Bordnetzkomponente SG. Ein nicht näher dargestelltes drittes Strommesselement erfasst einen elektrischen Strom durch eine Leitung, welche mit dem ersten Leitungsanschluss LAI verbunden ist. Wie aus Fig. 1 und 2 wei ter ersichtlich ist, empfängt eine fünfte Erfassungs- und Recheneinheit TpC3 der Bordnetzkomponente SG die Messsignale der beiden Temperaturmesselemente S3, S4 und eine sechste Erfassungs- und Recheneinheit PpC3 empfängt die Messsignale des dritten Spannungsmesselements und des dritten Strommes selements. Die Messsignale werden von den beiden Erfassungs- und Rechen einheiten TpC3, PpC3 ausgewertet und/oder aufbereitet und als Messdaten zur Verfügung gestellt. Eine dritte Sende- und Empfangsvorrichtung Tx3/Rx3 über trägt die korrespondierenden Messdaten der beiden Erfassungs- und Rechen einheiten TpC3, PpC3 drahtlos und/oder drahtgebunden.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen empfangen die Erfassungs- und Re cheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B die Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG. Dadurch können die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zu- geordneten Messmoduls 10A, 10B die von den aus den Messsignalen der ersten Messelemente Sl, VI, II erzeugten Messdaten und/oder die von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements S2, V2, 12 erzeugten Messdaten der zugehörigen Messelementepaare fortlaufend mit den Messdaten der korrespon dierenden Bordnetzkomponente SG abgleichen.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Bordnetzes 1, 1A, 1B gleichen die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl und die zweite Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 die aus den Messsignalen des ersten Temperaturmessele ments Sl des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des dritten Temperaturmesselements S3 der Bordnetzkomponente SG erzeugten Messdaten ab. Des Weiteren gleichen die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl und die zweite Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 die aus den Messsignalen des zweiten Temperaturmesselements S2 des Messmo duls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des vierten Temperaturmesselements S4 der Bordnetzkomponente SG erzeugten Messda ten ab. Zudem gleichen die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl und die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsignalen des ers ten Spannungsmesselements VI des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messda ten und die aus den Messsignalen des zweiten Spannungsmesselements V2 des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des dritten Spannungsmesselements der Bordnetzkomponente SG erzeugten Mess daten ab. Des Weiteren gleichen die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl und die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsignalen des ersten Strommesselements II des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Mess daten und die aus den Messsignalen des zweiten Strommesselements 12 des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des dritten Strommesselements der Bordnetzkomponente SG erzeugten Messdaten ab.

Außerdem plausibilisieren die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B die Messsignale der Temperaturmesselemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und der Strommesselemente II, 12 und/oder die aus den Messsignalen der Temperatur messelemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und der Strommes- selemente II, 12 erzeugten Messdaten mit den Messdaten der korrespondieren den Bordnetzkomponente SG.

Zudem erzeugen und verbessern die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B basierend auf dem Messdatenabgleich ein Rechenmodell RM1, RM2, welches von den Messsigna len der Temperaturmesselemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und/oder der Strommesselemente II, 12 auf die Messsignale der Temperatur messelemente S3, S4, des dritten Spannungsmesselements und/oder des dritten Strommesselements II, 12 der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG zu rückrechnet. Fig. 3 verdeutlicht die Unterschiede zwischen einem im Messmodul 10A, 10B gemessenen und vom Rechenmodell RM1, RM2 zurückgerechneten Temperaturverlauf gemäß Kennlinie Tm und einem tatsächlichen Temperaturver lauf gemäß Kennlinie Tt in der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist ein an einem Startzeitpunkt aktiviertes erstes Rechenmodell RM1 eine deutliche Abweichung zum tatsächlichem Temperatur verlauf an den Messstellen in der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG auf. Im Laufe der Betriebszeit kann die Modellgüte stetig verfeinert werden, bei spielsweise durch Korrelation der dynamischen Strombelastung in der Bordnetz komponente SG und/oder im Messmodul 10A, 10B und dem daraus resultieren den Temperaturanstieg. Durch wechselnde elektrische Belastung der Bordnetz komponente SG im täglichen Betrieb und dem resultierenden Temperaturverlauf Tt kann das Rechenmodell ständig verbessert werden, wie das verbesserte zwei te Rechenmodell RM2 zu einem späteren Zeitpunkt zeigt. Die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 setzen das erzeugte Rechenmodell RM1, RM2 ein, um bei Ausfall der Messelemente der korrespondierenden Bord netzkomponente SG eine aktuelle Messgröße zu ermitteln. Im Falle eines Aus falls der Temperaturmesselemente S3, S4 in der Bordnetzkomponente SG wird ein entsprechendes Temperaturrechenmodell für die Bestimmung einer kriti schen Temperatur verwendet.

Alternativ erzeugen und verbessern die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B basierend auf dem Messdatenabgleich ein Rechenmodell, welches von den aus den Messsignalen der Temperaturmesselemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und/oder der Strommesselemente II, 12 erzeugten Messdaten auf die aus den Messsignalen der Temperaturmesselemente S3, S4, des dritten Spannungsmes selements und/oder des dritten Strommesselements II, 12 der korrespondieren den Bordnetzkomponente SG erzeugten Messdaten zurückrechnet.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, kann das Messmodul 10A in den dar gestellten Ausführungsbeispielen über eine erste stromführende Verbindung, welche zwischen dem ersten Leitungsanschluss LAI des Messmoduls 10A, 10B und dem ersten Leitungsanschluss LAI der Bordnetzkomponente SG ausgebil det werden kann, über eine zweite stromführende Verbindung, welche zwischen dem zweiten Leitungsanschluss LA2 des Messmoduls 10A, 10B und dem zwei ten Leitungsanschluss LA2 der Bordnetzkomponente SG ausgebildet werden kann, und über die erste Kommunikationsverbindung, welche als optische Ver bindung zwischen einem ersten Kommunikationsanschluss KAI des Messmo duls 10A, 10B und einem ersten Kommunikationsanschluss KAI der Bordnetz komponente SG ausgebildet werden kann, mit der Bordnetzkomponente SG ver bunden werden. Zudem sind das Messmodul 10A, 10B und die Bordnetzkompo nente SG jeweils über einen Datenanschluss DA mit einem ersten Datenbus DB1 verbunden. Zudem sind die beiden Sende- und Empfangsvorrichtungen Txl/Rx2, Tx2/Rx2 des Messmoduls 10A, 10B und die Sende- und Empfangsvorrichtung Tx3/Rx3 der Bordnetzkomponente SG in der Lage, die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden zu übertragen und zu empfangen. Die drahtlose Übertragung der Messdaten erfolgt beispielsweise über WLAN und/oder NFC und/oder Bluetooth. Die drahtgebundene Übertragung der Mess daten erfolgt zum einen über den als elektrischen Drahtbus ausgeführten ersten Datenbus DB1 und über die optische erste Kommunikationsverbindung. Durch die bevorzugte Ausführung mit mehrere unabhängigen Sende- und Empfangs vorrichtungen Txl/Rx2, Tx2/Rx2, Tx3/Rx3 können die korrespondierenden Messdaten redundant übertragen werden. Diese Redundanz ermöglicht eine bidirektionale drahtlose Übertragung zwischen der Bordnetzkomponente SG und dem Messmodul 10A, 10B, wenn die optische erste Kommunikationsverbindung gestört oder ausgefallen ist. Die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des Messmoduls 10A, 10B ermitteln und werten eine Qualität der ersten Kommunikationsverbindung aus, um ein Ablösen des Steckers 10 zu er kennen. In diesem Fall kann über das Messmodul 10A, 10B auch ein„Fehler der Steckverbindung“ an das Bordnetz 1, 1A, 1B gemeldet werden, um das Fahrzeug sicher im Rahmen einer Safe -Stop -Strategie abstellen zu können.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Messmodul 10B im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Messmoduls 10A aus Fig. 1 weitere Daten über die optische erste Kommunikati onsverbindung übertragen. Diese Daten sind über eine weitere optische Leitung durch das Messmodul 10B geführt und werden über eine zweite Kommunikati onsschnittstelle KA2 an einen optischen zweiten Datenbus DB2 übergeben und an weitere nicht dargestellte Bordnetzkomponenten und/oder Messmodule über tragen. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, ist innerhalb des Messmoduls 10B mindestens ein Leistungsschalter Swl, Sw2 in mindestens eine Leitung LI, L2 eingeschleift. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erster Leistungsschal ter Swl in die ersten Leitung LI eingeschleift, und ein zweiter Leistungsschalter Sw2 ist in die zweite Leitung L2 eingeschleift. Die beiden Leistungsschalter Swl, Sw2 trennen oder schießen die korrespondierende Leitung LI, L2 gesteuert von einer Schaltelektronik SwE. Die Schaltelektronik SwE umfasst Schaltertreiber und eine zugehörige Überwachung. Dadurch ist das Messmodul 10B auch in der Lage selbstständig oder über ein Kommando einer weiteren Bordnetzkomponen te SG Lastpfade zu- und/oder abzuschalten.

Vorzugsweise bilden mehrere Messmodule 10A, 10B einen standardisierten Netzwerkverbund aus, in welchem deterministische Erfassungszeiten für die mindestens eine Messgröße und/oder Berechnungszeiten für die Messdaten und/oder Übertragungsraten für die Messdaten vorgegeben sind.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Messmodul für ein Bordnetz und ein Bordnetz für ein Fahrzeug zur Verfügung, welche ausfallsicher Messdaten für Strom, Spannung, und Temperatur erfassen und ausfallsicher in einer einheitlichen Weise mit gleicher Auflösung der Messung, gleichem Mess verfahren, gleicher Abtastrate der Messung usw. im Bordnetz zur Verfügung ge stellt werden. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen ausfallsicheren Messmoduls verfügen in vorteilhafter Weise über redundante Sensoren, redun dante Messauswertungen, redundante Kommunikationsmöglichkeiten und eine redundante drahtgebundene und drahtlose Anbindung zu weiteren Bordnetz- komponenten SG und den darin befindlichen Messelementen. Durch den Einsatz von einheitlichen bzw. gleichgestalteten Sensoren für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in den Messmodulen kann die Auswertung der erfassten Messsignale in vorteilhafter Weise mit geringem Rechenaufwand und mit mini- malen Verzögerungszeiten durchgeführt werden.