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Title:
METHOD FOR OPERATING AN ON-BOARD POWER SUPPLY SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/210494
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an on-board power supply system (200), comprising a number of consumers (212), wherein at least some of the consumers (212) are switched on selectively in each case via a switching element (214), wherein a limitation of the current flowing through the switching element (214) is carried out.

Inventors:
DRAESE NILS (DE)
SCHINZEL MIRKO (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/059285
Publication Date:
November 22, 2018
Filing Date:
April 11, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02J1/14; B60R16/03; H02J7/14
Foreign References:
US20150217640A12015-08-06
DE102011012958A12012-03-22
EP2469070A12012-06-27
EP2721704B12015-03-25
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes (100, 200, 300), das eine Anzahl an Verbrauchern aufweist, wobei zumindest einige der Verbraucher (112, 212, 312) selektiv jeweils über ein Schaltelement (114, 214, 314) zugeschaltet werden, wobei eine Begrenzung des Stroms, der durch das Schaltelement (114, 214, 314) fließt, vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Begrenzung des Stroms über den Einsatz eines linearen Schaltelements erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Begrenzung des Stroms über einen getakteten Betrieb des Schaltelements (114, 214, 314) erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Schaltelement über einen Vergleicher (264), der einen gemessenen Strom mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, angesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bei Überschreiten des vorgegebenen Werts nach einem ersten Zeitraum ein Schalter (270) des Schaltelements (114, 214, 314) geöffnet wird und dieser Schalter (270) nach Ablauf eines vorgegebenen zweiten Zeitraums wieder geschlossen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der zweite Zeitraum in Abhängigkeit des ersten Zeitraums variabel festgelegt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem eine schwingungs- hemmende Ansteuerung durch das Schaltelement (114, 214, 314) vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die einigen Verbraucher (264) der Reihe nach hochgefahren werden

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die einigen Verbraucher (264) zeitgleich hochgefahren werden.

10. Bordnetz, das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.

Description:
Beschreibung Titel

Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes und ein solches Bordnetz. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes, bei dem das Bordnetz hochgefahren wird.

Stand der Technik

Unter einem Bordnetz ist insbesondere im automotiven Einsatz die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in einem Kraftfahrzeug zu verstehen. Somit sind davon sowohl elektrische Verbraucher als auch Versorgungsquellen, wie bspw. Generatoren oder elektrische Speicher, z. B. Batterien, umfasst. Im Kraftfahrzeug ist darauf zu achten, dass elektrische Energie so verfügbar ist, dass das Kraftfahrzeug jederzeit gestartet werden kann und während des Betriebs eine ausreichende Stromversorgung sichergestellt ist. Aber auch im abgestellten Zustand sollen elektrische Verbraucher noch für einen angemessenen Zeitraum betreibbar sein, ohne dass ein nachfolgender Start beeinträchtigt wird. Unter einem IVlehrspannungsbordnetz versteht man ein Bordnetz mit mehreren Teilnetzen, die eine unterschiedliche Versorgungsspannung haben. Diese Teilnetze sind über Kopplungselemente, wie bspw. Gleichspannungswandler, miteinander gekoppelt bzw. verbunden.

Die Druckschrift EP 2 721 704 Bl beschreibt ein Verfahren zum Verbinden von Mehrspannungsnetzen. Bei diesem ist ein Gleichspannungswandler vorgesehen, der ein erstes Bordnetz mit einer ersten Bordnetzspannung mit einem zweiten Bordnetz mit einer zweiten Bordnetzspannung koppelt. Bei dem Verfahren erhöht ein Lademittel die zweite Bordnetzspannung vor dem Zuschalten eines Energiespeichers zur Speisung des zweiten Bordnetzes. Das vorgestellte Verfahren er- möglicht durch einfache Maßnahmen auch im Reversebetrieb eines Gleichspannungswandlers, insbesondere eines bidirektionalen Drossel-Tiefsetzstellers, eine Aufladung eines Energiespeichers auf der Primärseite.

Nach Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs muss das Bordnetz hochgefahren werden. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Verbraucher innerhalb eines möglichst kurzen Zeitraums ausreichend versorgt sind.

48 V-Bordnetze werden derzeit über ein Verfahren hochgefahren, das dem Verfahren zum Hochfahren von Hochspannungsbordnetzen entspricht. Dabei wird in einem strombegrenzten Betrieb das Stromniveau des Bordnetzes in Summe auf die Zielspannung gebracht. Zu beachten ist, dass durch den ström begrenzten Betrieb Schwingungen und Störungen automatisch reduziert werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Bordnetz nur als Ganzes hochgefahren werden kann. Falls der Hochlauf scheitert, weil eine Komponente defekt ist, kann das Bordnetz nicht weiter betrieben werden.

Mit Hilfe neuartiger Energieverteiler ist es nunmehr möglich, einzelne Verbraucher über elektronische Sicherungsfunktionen vom Bordnetz zu trennen. Dies kann im Rahmen einer Fehlfunktion innerhalb eines Teilbordnetzes geschehen oder aber auch auf Basis eines erweiterten Energiemanagements.

Im Gegensatz zu einem bestehenden 12 V-Bordnetz können viele Verbraucher jedoch nicht ohne weiteres in einem aktiven 48 V-Bordnetz zugeschaltet werden. Da viele Hochleistungsverbraucher mit kapazitiven Eingangskreisen ausgestattet sind, bildet sich ggf. ein Resonanzkreis zwischen der Batterie, der Induktivität des Kabelbaums und der Kapazität der Last. Dieser Resonanzkreis führt zu Überspannungen, die oberhalb der maximal zulässigen Grenzwerte liegen.

Weiterhin entsteht bei geschlossenem Schalter ein induktiver Spannungsteiler, durch den die Spannung an der Schalteinheit bzw. Switch Unit einbricht. Durch den resultierenden Spannungseinbruch ist die Versorgung anderer, an der Schalteinheit angeschlossener Verbraucher nicht mehr gewährleistet. Folgende Anforderungen ergeben sich aus dem Zuschalten von Verbrauchern mit kapazitivem Eingangskreis auf ein aktives 48 V-Bordnetz:

Der Spitzen- bzw. Peakstrom während des Zuschaltens des Verbrauchers muss limitiert werden, um: keine Sicherungsfunktionen auszulösen

- den Eingangskreis des Verbrauchers nicht zu überlasten.

Durch das Zuschalten darf das aktive Bordnetz nicht übermäßig zum Schwingen angeregt werden, um die Störung anderer Verbraucher zu vermeiden. Die Spannung im aktiven Bordnetz darf nicht zu stark einbrechen, um Ausfälle und Störungen zu vermeiden. Während des Zuschaltens muss eine Diagnose auf Kurz- schluss, d. h. ein harter oder weicher Kurzschluss, des betreffenden Bordnetzzweigs stattfinden.

Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und Bordnetz nach Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.

Das vorgestellte Verfahren dient zum Betreiben eines Bordnetzes, wobei dieses insbesondere im Rahmen des Hochfahrens des Bordnetzes eingesetzt wird. Es ist bei dem Verfahren vorgesehen, die Verbraucher im Bordnetz, zumindest einige der Verbraucher im Bordnetz, selektiv anzusteuern. Bei der Auswahl der Verbraucher, welche auf diese besondere Weise hochgefahren werden, kann bspw. die Sicherheitsrelevanz aber auch die Fehleranfälligkeit der einzelnen Verbrau- eher berücksichtigt werden.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden verschiedene Konzepte vorgestellt, um eine wirtschaftliche Umsetzung der vorstehend aufgeführten Anforderungen zu ermöglichen. Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung eines linearen Schaltelements, z. B. eines Planar-Mosfet mit Stromgegenkopplung, um das Vorladen der Last mit definiertem Stromniveau und limitierter Anregung des Schwingkreises zu realisieren. Bei dieser Variante ist allerdings zu berücksichtigen, dass die Umsetzung des Linearbetriebs zum einen eine hohe Peak-Verlustleistung bedeutet, zum anderen werden spezielle Leistungsschalter und eine spezielle Ansteuerung nur für den Vorladezweck benötigt.

Eine andere Ausführung sieht ein getaktetes Zuschalten der Last vor. Durch den getakteten Betrieb eines intelligenten Schaltelements wird die Last mit einem gepulsten Strom angesteuert, so dass auf diese Weise eine Begrenzung des Stroms erreicht wird. Insbesondere wird der Strom durch einen taktenden Betrieb limitiert, in einer Ausführung über eine Maximalstromlimitierung. Die Limitierung des Stromgradienten geschieht in diesem Fall über die parasitäre Induktivität des Kabelbaums. Der Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass dadurch keine erhebliche Kostenerhöhung durch spezielle Komponenten verursacht wird.

Durch ein reduziertes Stromniveau ist die Energiemenge, die in der Kabelbauminduktivität gespeichert wird, stark limitiert:

Ziel ist daher, die Energie W pa r, die zu Störungen und Schäden führt, zu reduzieren.

Um zusätzlich Störungen oder Schäden durch den taktenden Betrieb zu vermeiden, sind spezielle Ansteuerstrategien und Entlastungsschaltungen möglich:

Durch einen internen Zwischenkreiskondensator (C e i n ) wird zudem ein Freilaufelement geschaffen, in welchem der Strom aus der Kabelbauminduktivität gespeichert werden kann. Dadurch lässt sich eine Avalanche-Belastung des Schalters weitestgehend vermeiden. Durch die Erhöhung der Eingangskapazität reduziert sich auch die Frequenz, mit der der Kabelbaum schwingt, auf Frequenzen unterhalb des E MV-relevanten Bereichs. Durch die Wahl eines Eingangskonden- sators mit signifikantem inneren Verlustwiderstand sinkt zudem die Güte des Schwingkreises.

Um zu verhindern, dass das wiederholte Takten des Stroms den Kabelbaum periodisch zum Schwingen anregt, kann zum einen der Abstand zwischen zwei Takten so groß gewählt werden, dass die Schwingung auf ein unkritisches Niveau abgesunken ist . Dieser beträgt z. B. 1 ms.

Um die thermische Belastung von Schalter und Freilauf bei den ersten paar Taktvorgängen zu limitieren, ist es zudem möglich, die Periodendauer am Anfang länger zu wählen, um eine Abkühlung der Halbleiter zu ermöglichen.

Die geringe Schaltfrequenz führt zudem zu einem, typischerweise im Mittel, nur sehr geringen hochfrequenten Störspektrum, was vorteilhaft hinsichtlich der EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) ist.

Zielführend ist es, erst dann weitere Bordnetzteile und Lasten durch die Switch- Unit vorzuladen, wenn das Hauptbordnetz in einem stabilen Zustand ist, d. h. die Lithium-Ionen-Batterie ist hart zugeschaltet. Hierdurch lässt sich ein optimierter wellenartiger Hochlauf von Bordnetzen realisieren.

Nach einer bestimmten, insbesondere geringen Anzahl von Taktvorgängen ist es zudem möglich, zu überprüfen, ob sich eine Gegenspannung am Ausgang aufbaut. Falls sich eine stabile Gegenspannung aufgebaut hat, kann ein harter Kurzschluss ausgeschlossen werden. In diesem Fall können weitere Taktvorgänge für ein finales Vorladen freigegeben werden. Zudem kann der Abstand zwischen den Taktvorgängen reduziert werden, da die Belastung für den Freilauf durch die aufgebaute Gegenspannung stark gesunken ist.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Auswertung der benötigten Anzahl von Taktvorgängen, um eine Diagnose der angeschlossenen Last bzw. des Teilbordnetzes zu gestatten.

Für die Wahl des Abschaltstroms im Vorladebetrieb gelten je nach Kabelbauminduktivitäten verschiedene Randbedingungen. So sollte das Stromniveau so klein gewählt sein, dass die Spannung am Kondensator nicht so weit sinkt, dass die Versorgung von anderen Verbrauchern gefährdet ist.

Da die Frequenz, mit der sich die Schwingung zwischen C e i n , Kabelbaum und Batterie ausbildet, sehr gering ist, ist es zudem auch möglich, eine gezielt schwingungshemmende Ansteuerung des Schalters zu realisieren. Dies kann durch eine Messung der Eingangsspannung V, n geschehen. Der nächste Einschaltimpuls des Schalters kann dann idealerweise zu dem Zeitpunkt erfolgen, an dem die Schwingung der Eingangsspannung V, n ein lokales Maximum aufweist.

Der Eingangskondensator ist ggf. im Normalbetrieb durch die Bordnetzwelligkeit einer hohen Effektivstrombelastung ausgesetzt. Um diese Belastung zu verhindern, ist es sinnvoll, den Kondensator in Form eines aktiven Dämpfungsglieds, bspw. eines Dämpfungsglied mit Widerstand R, Kapazität C und Diode D, was auch als RCD-Snubber bezeichnet wird, zu verschalten. Dabei kann in dem Beispiel die Inversdiode eines Mosfets des Schaltelements verwendet werden, um Abschalt- und Störspitzen jederzeit in den Kondensator abzuleiten. Während des getakteten Vorladens der Last kann der Mosfet angesteuert werden, um eine Stützfunktion durch den Kondensator, bspw. einen 100 i F Kondensator, zu ermöglichen.

Durch die Schaffung eines Freilaufpfads über den Eingangskondensator ist ein Freilauf über die Masseleitung der Schalteinheit nicht mehr zwingend erforderlich. Dies ermöglicht es, ein gesichertes Masse-Konzept zu realisieren. Hierbei wird eine thermische Überlastung der Schalteinheit durch einen unkontrollierten Stromfluss nach Masse vermieden.

Das vorgestellte Bordnetz ist zur Durchführung des hierin beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Dieses Bordnetz umfasst eine Reihe von Verbrauchern, von denen alle oder doch zumindest einige selektiv jeweils über einen intelligenten Stromschalter, bspw. eine ePDU (ePDU: electronic power distribution unit; elektronische Energieversorgungseinheit), hochgefahren werden können. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Last in einem Bordnetz, die auf herkömmliche Weise hochgefahren wird, zusammen mit Verläufen elektrischer Größen.

Figur 2 zeigt in einem weiteren Blockschaltbild eine Last in einem Bordnetz, die mittels eines linearen Schaltelements hochgefahren wird, zusammen mit Verläufen elektrischer Größen.

Figur 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Last in einem Bordnetz, die gemäß einer Ausführung des vorgestellten Verfahrens hochgefahren wird, zusammen mit Verläufen elektrischer Größen.

Figur 4 zeigt in einem Blockschaltbild eine Last in einem Bordnetz, die gemäß einer weiteren Ausführung des vorgestellten Verfahrens hochgefahren wird.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein stark vereinfachtes Bordnetz, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt eine Energieversorgung 1 1 , bspw. ein Lithium-Ionen-Akku, eine Last bzw. einen Verbraucher 12 und ein Schaltelement 14. Die Darstellung zeigt weiterhin eine erste Lei- tungsinduktivität 20, einen ersten Leitungswiderstand 22, eine zweite Leitungsinduktivität 24 sowie einen zweiten Leitungswiderstand 26. In dem Schaltelement 14 sind eine Ansteuerung 30, ein Schalter 32 mit parallel geschalteter erster Diode 34, eine zweite Kapazität 36 und eine zweite Diode 38 vorgesehen. Die zwei- te Kapazität 36 und die zweite Diode 38 sind innerhalb des Schaltelements 14 an ein internes Massepotential 40 angebunden. Dieses interne Massepotential ist über eine Zuleitungsinduktivität 42 mit der zentralen Bordnetzmasse verbunden. Die Last 12 ist mit einem Widerstand 50 und einer dritten Kapazität 52 wiedergegeben.

Die Aufgabe des Schaltungselements 14 ist, innerhalb des Bordnetzes 10 die Last 12 dem Bordnetz 10 zuzuschalten oder wegzuschalten.

Beim Zuschalten der Last 12 durch Schließen des Schalters 32 kommt es durch den entladenen kapazitiven Eingangskreis, exemplarisch nachgebildet durch die

Kapazität 52 und den Widerstand 50, der Last 12 zu einem Resonanzkreis zwischen dem Energiespeicher 11, der Induktivität des Kabelbaums und der Kapazität 52 der Last 12. Dieser Resonanzkreis führt zu Überspannungen, insbesondere bei einem 48 V-Bordnetz, die oberhalb der maximal zulässigen Grenzwerte liegen.

In der Darstellung sind auf der rechten Seite drei Signalverläufe wiedergegeben, die das Zuschalten der Last 12 in dem Bordnetz 10 verdeutlichen. Eine erste Kurve 60 zeigt den Verlauf des Stroms durch den Schalter 32. eine zweite Kurve 62 zeigt den Verlauf der Spannung an einem Eingang V, n 64 und ein dritter Verlauf 66 zeigt den Verlauf der Spannung an der Last 12. Die Kurven 60, 62, 66 verdeutlichen, dass es zu einem Schwingen im Stromverlauf (erste Kurve 60) kommt, was dazu führt, dass die Spannung am Eingang V, n 64 (zweite Kurve 62) ebenfalls schwingt und Werte bis 60 V erreicht. Die Spannung an der Last 12 schwingt ebenfalls (dritte Kurve 66) und erreicht Werte bis zu 80 V. Hierdurch kann es zu einer Beschädigung der Last 12 kommen.

Figur 2 zeigt in einem Blockschaltbild ein stark vereinfachtes Bordnetz, das insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt eine Ener- gieversorgung 1 1 1 , bspw. ein Lithium-Ionen-Akku, eine Last bzw. einen Verbrau- eher 1 12 und ein Schaltelement 1 14. Die Darstellung zeigt weiterhin eine erste Leitungsinduktivität 120, einen ersten Leitungswiderstand 122, eine zweite Leitungsinduktivität bzw. Zuleitungsinduktivität 124 sowie einen zweiten Leitungswiderstand 126. In dem Schaltelement 1 14 sind eine Ansteuerung 130, ein Schalter 132 mit parallel geschalteter erster Diode 134, eine zweite Kapazität 136, eine zweite Diode 138 und einen linearen Strombegrenzer 139 vorgesehen. Die zweite Kapazität 136 und die zweite Diode 138 sind innerhalb des Schaltelements 1 14 an ein internes Massepotential 140 angebunden. Dieses interne Massepotential 140 ist über die Zuleitungsinduktivität 124 mit der zentralen Bordnetzmas- se verbunden Der Verbraucher 1 12 ist mit einem Widerstand 150 und einer dritten Kapazität 152 wiedergegeben.

Der lineare Strombegrenzer 139 zusammen mit dem Schalter 132 stellt ein lineares Schaltelement dar, mit dem das Vorladen des Verbrauchers 1 12 mit definier- tem Stromniveau und limitierter Anregung des Schwingkreises zu verwirklichen ist. Der lineare Strombegrenzer 139 kann dabei auch direkt im Schalter 132 umgesetzt werden.

In der Darstellung sind auf der rechten Seite drei Signalverläufe wiedergegeben, die das Zuschalten des Verbrauchers 112 in dem Bordnetz 100 verdeutlichen.

Eine erste Kurve 160 zeigt den Verlauf des Stroms durch den Schalter 132. eine zweite Kurve 162 zeigt den Verlauf der Spannung an einem Eingang V, n 164 und ein dritter Verlauf 166 zeigt den Verlauf der Spannung an dem Verbraucher 112. Die Kurven 160, 162, 166 zeigen, dass es nur zu einem leichten Schwingen im Strom (erste Kurve 160) kommt und die Werte für die Spannungen (zweite und dritte Kurve 162, 166) in einem zulässigen Rahmen bleiben.

Es ist allerdings zu berücksichtigen, dass die Umsetzung des Linearbetriebs eine hohe Spitzen-Verlustleistung mit sich bringt. Weiterhin werden spezielle Leis- tungsschalter benötigt, wenn der Linearbetrieb innerhalb des Schalters 132 umgesetzt wird.

Figur 3 zeigt in einem Blockschaltbild ein stark vereinfachtes Bordnetz, das insgesamt mit der Bezugsziffer 200 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt eine Ener- gieversorgung 21 1 , bspw. ein Lithium-Ionen-Akku, eine Last bzw. einen Verbrau- eher 212 und ein Schaltelement 214. Die Darstellung zeigt weiterhin eine erste Leitungsinduktivität 220, einen ersten Leitungswiderstand 222, eine zweite Leitungsinduktivität 224 sowie einen zweiten Leitungswiderstand 226. Der Verbraucher 212 ist mit einem Widerstand 250 und einer Kapazität 252 wiedergegeben.

In dem Schaltelement 214 sind ein Flipflop 260, ein Taktgeber 262, ein Vergleicher 264, ein Grenzwertgeber 266, ein Element zur Strommessung 268, ein Schalter 270, eine erste Diode 272, eine zweite Diode 274, eine erste Kapazität 276, 278 und eine zweite Kapazität 278 vorgesehen. Die erste und die zweite Kapazität sowie die zweite Diode 274 sind innerhalb des Schaltelements 214 an ein internes Massepotential 280 angebunden. Dieses interne Massepotential ist über eine Zuleitungsinduktivität 254 mit der zentralen Bordnetzmasse verbunden.

Es wird somit mit dem Vergleicher 264, der den Strom durch den Schalter 270 mit einem Wert, der von dem Grenzwertgeber 266 bereitgestellt wird, verglichen.

Wird der Grenzwert überschritten, wird das Flipflop 260 gesetzt und es wird der Schalter 270 geöffnet. Der Schalter 270 ist somit für einen ersten Zeitraum geschlossen. Nach Öffnen des Schalters 270 wird dieser nach Ablauf eines zweiten Zeitraums wieder geschlossen. Der erste Zeitraum beträgt bspw. Ι ΟΟμβ und ist abhängig von dem gemessenen Strom. Der zweite Zeitraum wird typischerweise vorgegeben und kann auch variieren. So wird der zweite Zeitraum zu Beginn des Hochfahrens bspw. auf 5 ms, bspw. abhängig vom ersten Zeitraum, festgelegt und dann schrittweise oder kontinuierlich, bspw. auf 1 ms, auch ggf. abhängig vom ersten Zeitraum, reduziert werden.

Durch den auf diese Weise erhaltenen getakteten Betrieb wird der Strom limitiert, in diesem Fall über eine Maximalstromlimitierung. Der Maximalwert wird durch den Wert des Grenzwertgebers 266 vorgegeben. Dabei wird berücksichtigt, wie sehr der Verbraucher 212 belastet werden kann.

In der Darstellung sind auf der rechten Seite drei Signalverläufe wiedergegeben, die das Zuschalten des Verbrauchers 212 in dem Bordnetz 200 verdeutlichen. Eine erste Kurve 260 zeigt den Verlauf des Stroms durch den Schalter 270. eine zweite Kurve 262 zeigt den Verlauf der Spannung an einem Eingang V, n 264 und ein dritter Verlauf 266 zeigt den Verlauf der Spannung an dem Verbraucher 212. Die Kurven 260, 262, 266 verdeutlichen, dass der Strom sich vornehmlich auf einem OA-Niveau bewegt, bis auf kurze Stromspitzen 270 (erste Kurve 260) und die Spannung an der Last 212 (dritte Kurve 266) stufenweise ansteigt. Ein signifikantes Schwingen oder gar Überschwingen ist nicht festzustellen.

Figur 4 zeigt in einem Blockschaltbild ein stark vereinfachtes Bordnetz, das insgesamt mit der Bezugsziffer 300 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt eine Energieversorgung 31 1 , bspw. ein Lithium-Ionen-Akku, eine Last bzw. einen Verbraucher 312 und ein Schaltelement 314. Die Darstellung zeigt weiterhin eine erste Leitungsinduktivität 320, einen ersten Leitungswiderstand 322, eine zweite Leitungsinduktivität 324 sowie einen zweiten Leitungswiderstand 326. Die Last 312 ist mit einem Widerstand 350 und einer Kapazität 352 wiedergegeben.

In dem Schaltelement 314 sind ein Flipflop 360, ein Taktgeber 362, ein Vergleicher 364, ein Grenzwertgeber 366, ein Element zur Strommessung 368, ein Schalter 370, eine erste Diode 372, eine zweite Diode 374, eine erste Kapazität 376, 378 und eine zweite Kapazität 378 vorgesehen. Die erste und die zweite Kapazität sowie die zweite Diode 374 sind innerhalb des Schaltelements 314 an ein internes Massepotential 380 angebunden. Dieses interne Massepotential ist über eine Zuleitungsinduktivität 354 mit der zentralen Bordnetzmasse verbunden. Weiterhin ist ein Mosfet 390 mit parallelem Widerstand 392 dargestellt. Es wird hierbei die Inversdiode des Mosfet 390 verwendet, um Abschalt- und Störspitzen am Kondensator, die erste Kapazität, 376 in den vom Kapazitätswert größeren Kondensator, die zweite Kapazität, 378 abzuleiten. Dadurch wird berücksichtigt, dass der Eingangskondensator, die zweite Kapazität, 378 im Normalbetrieb durch die Bordnetzwelligkeit einer hohen Effektivstrombelastung ausgesetzt ist. Um diese Belastung zu verhindern, wird der Kondensator in Form eines aktiven RCD-Snubbers verschaltet.

Dadurch können Überspannungsimpulse, die bei einem Abschalten des Schalters 370 durch die Bordnetzinduktivitäten 320, 324 und 354 entstehen durch den Parallelpfad des Transistors 390, dem Kondensator 378 und der Diode 374 abklingen. In Betriebszuständen, in denen eine aktive Stützung der Eingangsspannung Vm 391 benötigt wird, zum Beispiel um Spannungseinbrüche durch das Zuschalten von Lasten zu reduzieren, kann der Transistor 390 angesteuert werden, um eine bidirektionale Strommessung zu ermöglichen.