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Title:
SECONDARY ON-BOARD NETWORK BATTERY FOR A SECONDARY ON-BOARD NETWORK THAT IS REDUNDANT TO A PRIMARY ON-BOARD NETWORK OF A MOTOR VEHICLE, ON-BOARD NETWORK SYSTEM, AND MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/201552
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a secondary on-board network battery (7) for a secondary on-board network (5) that is redundant to a primary on-board network (2) of a motor vehicle, comprising: a battery cell composite (11) for providing electrical energy; a first connection (13) for electrically connecting the secondary on-board network battery (7) to at least one secondary on-board network component (6); a second connection (14) for electrically connecting the secondary on-board network battery (7) to the primary on-board network (2); a first switching device (15) between the first connection (13) and a connection point (16) that is electrically connected to the battery cell composite (11); a second switching device (18) between the second connection (14) and the connection point (16), and a control unit (21) configured to provide a conducting state for both switching devices (15, 18) for supplying the at least one secondary on-board network component (6) from the primary on-board network (2), and for providing a locking state for the second switching device for keeping an overload on the primary on-board network side away. The invention further relates to an on-board network system (1), and to a motor vehicle.

Inventors:
WOERNER, Markus (Pfulbstraße 23, Schopfloch Lenningen, 73252, DE)
Application Number:
EP2019/057286
Publication Date:
October 24, 2019
Filing Date:
March 22, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
B60R16/03
Foreign References:
DE102015222545A12017-05-18
DE102005004330A12006-08-10
DE102016101855A12017-08-03
DE19755050A11999-07-01
DE19857916A12000-06-21
DE102015117766A12017-04-20
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Claims:
Patentansprüche

1. Sekundärbordnetz-Batterie (7) für ein zu einem Primärbordnetz (2) eines

Kraftfahrzeugs redundantes Sekundärbordnetz (5) mit

- einem Batteriezellverbund (11 ) zum Bereitstellen von elektrischer Energie,

- einem ersten Anschluss (13) zum elektrischen Verbinden der Sekundärbordnetz- Batterie (7) mit zumindest einer Sekundärbordnetz-Komponente (6),

- einem zweiten Anschluss (14) zum elektrischen Verbinden der Sekundärbordnetz- Batterie (7) mit dem Primärbordnetz (2),

- einer ersten Schalteinrichtung (15) zwischen dem ersten Anschluss (13) und einem mit dem Batteriezellverbund (1 1 ) elektrisch verbundenen Verschaltungspunkt (16),

- einer zweiten Schalteinrichtung (18) zwischen dem zweiten Anschluss (14) und dem Verschaltungspunkt (16),

- und einer Steuereinrichtung (21 ), welche dazu ausgelegt ist, zur Versorgung der zumindest einen Sekundärbordnetz-Komponente (6) aus dem Primärbordnetz (2) einen Leitzustand für beide Schalteinrichtungen (15, 18) zum Zulassen eines

Energieflusses von dem zweiten Abschluss (14) über den Verschaltungspunkt (16) zu dem ersten Anschluss (13) bereitzustellen, und zum Fernhalten einer

primärbordnetzseitigen Überlast einen Sperrzustand für die zweite Schalteinrichtung zum Blockieren eines Energieflusses von dem zweiten Anschluss (14) zum

Verschaltungspunkt (16) bereitzustellen.

2. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuereinrichtung (21 ) dazu ausgelegt ist, zum Laden des Batteriezellverbundes (1 1 ) mit Energie aus dem Primärbordnetz (2) den Leitzustand zumindest für die zweite Schalteinrichtung (18) zum Zulassen eines Energieflusses von dem zweiten Anschluss (14), über den Verschaltungspunkt (16) zu dem Batteriezellverbund (11 ) bereitzustellen.

3. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Batteriezellverbund (11 ) und die Schalteinrichtungen (15, 18) in einem

gemeinsamen Batteriegehäuse (23) angeordnet sind, wobei die zwei Anschlüsse (13, 14) in einer Gehäusewand (24) des Batteriegehäuses (23) angeordnet sind.

4. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Schalteinrichtung (18) ein zumindest in Richtung des Verschaltungspunktes (16) sperrfähiges Schaltelement, insbesondere einen Halbleiterschalter (HL3) und/oder ein Relais (19), aufweist und zum dauerhaften Blockieren eines

Energieflusses von dem Verschaltungspunkt (16) zu dem zweiten Anschluss (14) eine zu dem Schaltelement serielle Diode (20) in Sperrrichtung aufweist.

5. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Schalteinrichtung (18) in dem Leitzustand dazu ausgelegt ist, einen Energiefluss von dem Verschaltungspunkt (16) zu dem zweiten Anschluss (14) zuzulassen, wobei die Steuereinrichtung (21 ) dazu ausgelegt ist, zum Bereitstellen einer Energieversorgung für das Primärbordnetz (2) aus dem Batteriezellverbund (1 1 ) der Sekundärbordnetz-Batterie (7) den Leitzustand für die zweite Schalteinrichtung (18) bereitzustellen.

6. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste und/oder die zweite Schalteinrichtung (15, 18) zum bidirektionalen Sperren und Leiten des Energieflusses zwischen dem jeweiligen Anschluss (13, 14) und dem Verschaltungspunkt (16) ausgelegt ist und insbesondere jeweils zwei antiserielle Halbleiterschalter (HL1 , HL2, HL3, HL4) und/oder jeweils zumindest ein Relais (17,

19) aufweist.

7. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuereinrichtung (21 ) dazu ausgelegt ist, anhand von Stromsensordaten und/oder Spannungssensordaten einen Strom und/oder eine Spannung des Primärbordnetzes (2) zu überwachen und als die Überlast einen einen vorbestimmten Stromgrenzwert überschreitenden Überstromwert des Stroms und/oder einen einen vorbestimmten Spannungsgrenzwert überschreitenden Überspannungswert der Spannung zu erkennen.

8. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Sekundärbordnetz-Batterie (7) zumindest eine Sensoreinrichtung (22) zum Erfassen der Stromsensordaten und/oder der Spannungssensordaten des

Primärbordnetzes (2) aufweist.

9. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Schalteinrichtung (18) zwei antiserielle Halbleiterschalter (HL3, HL4) mit integrierten Inversdioden (BD) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (21 ) dazu ausgelegt ist, einen Diagnosemodus für die Sekundärbordnetz-Batterie (7) bereitzustellen und dazu denjenigen der Halbleiterschalter (HL3) mit der von dem zweiten Anschluss (14) in Richtung des Verschaltungspunktes (16) in Flussrichtung gepolten Inversdiode (BD) für einen vorbestimmten Diagnosezeitraum in einen Sperrzustand zu versetzen, und zum Diagnostizieren eines Fehlers der

Sekundärbordnetz-Batterie (7) zumindest eine, von einer Sensoreinrichtung (27, 28) der Sekundärbordnetz-Batterie (7) während des Diagnosezeitraums erfasste

Kenngröße zu überwachen.

10. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Sensoreinrichtung (27, 28) dazu ausgelegt ist, als die Kenngröße zumindest eine der folgenden zu erfassen: Strom zwischen dem Verschaltungspunkt (16) und einem Masseanschluss (26) des Batteriezellverbunds (1 1 ), Strom zwischen dem zweiten Anschluss (14) und dem Verschaltungspunkt (16), Spannung am ersten Anschluss (13), Spannung am zweiten Anschluss (14), Spannung über dem Halbleiterschalter (HL3).

11. Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21 ) dazu ausgelegt ist, als den Fehler eine Unterbrechung (25) der elektrischen Verbindung zwischen dem Batteriezellverbund (1 1 ) und einer Masse (M) und/oder eine Schaltunfähigkeit des für den Diagnosemodus in den Sperrzustand zu versetzenden Halbleiterschalters (HL3) und/oder eine Funktionsuntüchtigkeit der Sensoreinrichtung (27, 28) zu diagnostizieren.

12. Bordnetzsystem (1 ) für ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Primärbordnetz (2) mit

zumindest einer Primärbordnetz-Komponente (4) und einer Primärbordnetz-Batterie (3) zum Versorgen der zumindest einen Primärbordnetz-Komponente (4) und ein zu dem Primärbordnetz (2) redundantes Sekundärbordnetz (5) mit zumindest einer Sekundärbordnetz-Komponente (6) und einer Sekundärbordnetz-Batterie (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sekundärbordnetz-Batterie (7) über den ersten Anschluss (13) mit der zumindest einen Sekundärbordnetz-Komponente (6) elektrisch verbunden ist und über den zweiten Anschluss (14) mit dem

Primärbordnetz (2) elektrisch verbunden ist.

13. Bordnetzsystem (1 ) nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Primärbordnetz-Komponente (4) als ein Sensor und/oder Aktor zum Bereitstellen eines zumindest hochautomatisierten Fahrmodus des

Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und die zumindest eine Sekundärbordnetz- Komponente (6) als ein redundanter Sensor und/oder Aktor ausgebildet ist.

14. Kraftfahrzeug mit einem Bordnetzsystem (1 ) nach Anspruch 12 oder 13.

Description:
Sekundärbordnetz-Batterie für ein zu einem Primärbordnetz eines Kraftfahrzeugs redundantes Sekundärbordnetz, Bordnetzsystem sowie Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Sekundärbordnetz-Batterie für ein zu einem Primärbordnetz eines Kraftfahrzeugs redundantes Sekundärbordnetz mit einem Batteriezellverbund zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Die Erfindung betrifft außerdem ein

Bordnetzsystem sowie ein Kraftfahrzeug.

Bordnetzsysteme für Kraftfahrzeuge sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Bordnetzsysteme können beispielsweise ein Primärbordnetz mit zumindest einer Primärbordnetz-Komponente sowie zumindest ein Sekundärbordnetz mit zumindest einer Sekundärbordnetz-Komponente aufweisen. Aus der DE 10 2015 1 17 766 A1 ist hierzu beispielsweise ein Bordnetzsystem bekannt, welches ein Primärbordnetz sowie mehrere dezentrale Sekundärbordnetze aufweist, wobei die Sekundärbordnetze über eigene DC/DC-Wandler bzw. Gleichspannungswandler aus dem Primärbordnetz versorgt werden. Die Sekundärbordnetze weisen dabei keine eigene Energiespeicher bzw.

Batterien auf, sondern werden aus einer zentralen Batterie des Primärbordnetzes versorgt.

Mittels der DC/DC-Wandler kann eine von dem Primärbordnetz bereitgestellte

Eingangsspannung mit einem ersten Wert in eine Ausgangsspannung für das

Sekundärbordnetz mit einem im Vergleich zum ersten Wert unterschiedlichen zweiten Wert gewandelt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass solche

Gleichspannungswandler bei schwankender Eingangsspannung eingesetzt werden, um eine konstante Ausgangsspannung zu bereitzustellen. So kann beispielsweise ein 12 V/12 V-Gleichspannungswandler zwischen einem 12 V-Primärbordnetz und einem 12 V-Sekundärbordnetz eine von dem Primärbordnetz bereitgestellte, eventuell schwankende 12 V-Eingangsspannung des Primärbordnetzes in eine konstante 12 V- Ausgangsspannung für das Sekundärbordnetz umwandeln. Die Gleichspannungswandler müssen jedoch über Kommunikationsleitungen und Leistungsleitungen zum Übertragen von elektrischer Energie mit den unterschiedlichen Bordnetzen verbunden werden und wirken sich daher negativ auf einen Bauraum im Kraftfahrzeug sowie ein Gewicht des Kraftfahrzeugs aus. Außerdem geben solche Gleichspannungswandler Verlustleistung, beispielsweise in Form von Wärme, ab, sodass diese aufwendig separat gekühlt werden müssen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bordnetzsystem für ein Kraftfahrzeug besonders kostengünstig, gewichtssparend und verlustleistungsarm zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sekundärbordnetz-Batterie, ein Bordnetzsystem sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.

Eine erfindungsgemäße Sekundärbordnetz-Batterie für ein zu einem Primärbordnetz eines Kraftfahrzeugs redundantes Sekundärbordnetz weist einen Batteriezellverbund zum Bereitstellen von elektrischer Energie, einen ersten Anschluss zum elektrischen

Verbinden der Sekundärbordnetz-Batterie mit zumindest einer Sekundärbordnetz- Komponente und einen zweiten Anschluss zum elektrischen Verbinden der

Sekundärbordnetz-Batterie mit dem Primärbordnetz auf. Ferner umfasst die

Sekundärbordnetz-Batterie eine erste Schalteinrichtung zwischen dem ersten Anschluss und einem mit dem Batteriezellverbund elektrisch verbundenen Verschaltungspunkt sowie eine zweite Schalteinrichtung zwischen dem zweiten Anschluss und dem

Verschaltungspunkt. Eine Steuereinrichtung der Sekundärbordnetz-Batterie ist dazu ausgelegt, zur Versorgung der zumindest einen Sekundärbordnetz-Komponente aus dem Primärbordnetz einen Leitzustand für beide Schalteinrichtungen zum Zulassen eines Energieflusses von dem zweiten Abschluss über den Verschaltungspunkt zu dem ersten Anschluss bereitzustellen, und zum Fernhalten einer primärbordnetzseitigen Überlast einen Sperrzustand zum Blockieren eines Energieflusses von dem zweiten Anschluss zum Verschaltungspunkt für die zweite Schalteinrichtung bereitzustellen.

Zur Erfindung gehört außerdem ein Bordnetzsystem für ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Primärbordnetz mit zumindest einer Primärbordnetz-Komponente und einer

Primärbordnetz-Batterie zum Versorgen der zumindest einen Primärbordnetz- Komponente. Außerdem weist das Bordnetzsystem ein zu dem Primärbordnetz redundantes Sekundärbordnetz mit zumindest einer Sekundärbordnetz-Komponente und einer erfindungsgemäßen Sekundärbordnetz-Baterie oder einer Ausführungsform davon auf. Die Sekundärbordnetz-Batterie ist über den ersten Anschluss mit der zumindest einen Sekundärbordnetz-Komponente elektrisch verbunden und über den zweiten Anschluss mit dem Primärbordnetz elektrisch verbunden.

Das Sekundärbordnetz ist redundant zu dem Primärbordnetz ausgebildet und wird insbesondere für einen hochautomatisierten Fahrmodus (HAF) oder einen

vollautomatisierten Fahrmodus (VAF) des Kraftfahrzeugs verwendet. Das

Sekundärbordnetz ist also insbesondere ein HAF-Bordnetz, welches die zumindest eine, zu der zumindest einen Primärbordnetz-Komponente redundante Sekundärbordnetz- Komponente sowie die Sekundärbordnetz-Baterie aufweist. Die Sekundärbordnetz- Batterie ist somit als eine HAF-Batterie bzw. VAF-Batterie ausgebildet. Da Komponenten, die in einem Fahrmodus, in welchem das Kraftfahrzeug zumindest hochautomatisiert bzw. zumindest semi-autonom fährt, besonders zuverlässig und ausfallsicher ausgebildet sein müssen, sind diese sowohl in dem Primärbordnetz als auch in dem Sekundärbordnetz vorgesehen. So kann bei einem Ausfall der zumindest einen Primärbordnetz-Komponente die dazu redundante, dieselbe Funktion erfüllende Sekundärbordnetz-Komponente verwendet werden. Die redundanten Komponenten sind insbesondere Sensoren und/oder Aktoren. Die Sensoren können beispielsweise Umfelderfassungssensoren und/oder Abstandssensoren sein. Die Aktoren können Aktoren zum Beeinflussen einer

Längsdynamik und einer Querdynamik des Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein Lenk-Aktor und ein Brems-Aktor, sein.

Die zumindest eine Primärbornetz-Komponente kann aus der Primärbordnetz-Batterie bzw. dem Primärbordnetz-Energiespeicher versorgt werden. Die zumindest eine

Sekundärbordnetz-Komponente kann aus der Sekundärbordnetz-Batterie bzw. dem Sekundärbordnetz-Energiespeicher versorgt werden. Dazu weist die Sekundärbordnetz- Batterie den ersten Anschluss auf, an welchen die zumindest eine Sekundärbordnetz- Komponente anschließbar ist. Zum Bereitstellen der elektrischen Energie für die

Versorgung der zumindest einen Sekundärbordnetz-Komponente weist die

Sekundärbordnetz-Batterie den Batteriezellverbund auf. Die Batteriezellverbund ist als eine Verschaltung von Batteriezellen, beispielsweise eine Reihenschaltung und/oder eine Parallelschaltung, ausgebildet. Der Batteriezellverbund kann beispielsweise eine

Sekundärbordnetz-Spannung von 12 V für die zumindest eine Sekundärbordnetz- Komponente bereitstellen. Der Batteriezellverbund weist einen ersten Pol, beispielsweise einen Pluspol, und einen zweiten Pol, beispielsweise einen Minuspol, auf. Einer der Pole, beispielsweise der Pluspol, ist mit dem Verschaltungspunkt elektrisch verbunden. Der Verschaltungspunkt ist außerdem über die erste Schalteinrichtung mit dem ersten Anschluss verbunden. Über die erste Schalteinrichtung ist der erste Anschluss also an den Batteriezellverbund schaltbar. Die erste Schalteinrichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, in einem Leitzustand zumindest einen Energiefluss zu dem ersten Anschluss zuzulassen und in einem Sperrzustand zumindest einen Energiefluss zu dem ersten Anschluss zu sperren. Die erste Schalteinrichtung kann beispielsweise einen

Halbleiterschalter, beispielsweise einen Leistungs-MOSFET, aufweisen, welcher zumindest unidirektional sperrfähig ist. Zum Bereitstellen einer bidirektionalen

Sperrfähigkeit, also zum Sperren eines Energieflusses in Richtung des ersten

Anschlusses und in Richtung des Verschaltungspunktes, kann die erste Schalteinrichtung beispielsweise zwei antiserielle Halbleiterschalter und/oder ein Relais aufweisen.

Wenn beispielsweise die zumindest eine Sekundärbordnetz-Komponente mit elektrischer Energie des Batteriezellverbunds versorgt werden soll, so wird für die erste

Schalteinrichtung der Leitzustand bereitgestellt. Zum Bereitstellen des Leitzustandes kann beispielsweise der Halbleiterschalter aktiviert bzw. angeschaltet bzw. das Relais geschlossen werden. Im Leitzustand wird die an den ersten Anschluss angeschlossene Sekundärbordnetz-Komponente über die erste Schalteinrichtung mit dem

Batteriezellverbund elektrisch verbunden. Alternativ oder zusätzlich zur

Energieversorgung aus dem Batteriezellverbund kann aber auch vorgesehen sein, dass die zumindest eine Sekundärbordnetz-Komponente mit elektrischer Energie aus dem Primärbordnetz versorgt wird. Dazu weist die Sekundärbordnetz-Batterie den zweiten Anschluss auf, über welchen die Sekundärbordnetz-Batterie mit dem Primärbordnetz elektrisch verbunden werden kann. Insbesondere weisen das Primärbordnetz und das Sekundärbordnetz in etwa die gleiche Bordnetzspannung, vorzugsweise 12 V, auf. So kann die Sekundärbordnetz-Batterie ohne Zwischenschaltung eines

Gleichspannungswandlers mit dem Primärbordnetz elektrisch verbunden werden, indem das Primärbordnetz direkt an den zweiten Anschluss angeschlossen wird.

Der zweite Anschluss ist über die zweite Schalteinrichtung mit dem Verschaltungspunkt elektrisch verbunden, welcher auch mit der ersten Schalteinrichtung elektrisch verbunden ist. Dadurch ist auch die erste Schalteinrichtung mit der zweiten Schalteinrichtung elektrisch verbunden. Die zweite Schalteinrichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, in einem Leitzustand zumindest einen Energiefluss von dem zweiten Anschluss zu dem Verschaltungspunkt zuzulassen und in einem Sperrzustand zumindest den Energiefluss zu dem Verschaltungspunkt zu sperren. Die zweite Schalteinrichtung kann beispielsweise ebenfalls einen Halbleiterschalter, beispielsweise einen Leistungs-MOSFET, und/oder ein Relais aufweisen. Wenn die zweite Sekundärbordnetz-Komponente mit elektrischer Energie aus dem Primärbordnetz versorgt werden soll, so wird für beide

Schalteinrichtungen der Leitzustand bereitgestellt. Durch den Leitzustand beider

Schalteinrichtungen wird ein Energieflusspfad von dem zweiten Anschluss, über die beiden Schalteinrichtungen zu dem ersten Anschluss ermöglicht. Im Falle der an den ersten Anschluss angeschlossenen Sekundärbordnetz-Komponente und des an den zweiten Anschluss angeschlossenen Primärbordnetzes kann somit elektrische Energie aus dem Primärbordnetz über den Energieflusspfad zu der Sekundärbordnetz- Komponente fließen.

Wenn die zumindest eine Sekundärbordnetz-Komponente nicht betrieben werden soll, so kann die erste Schalteinrichtung in dem Sperrzustand betrieben werden. Somit wird die Sekundärbordnetz-Komponente weder mit elektrischer Energie des Batteriezellverbundes noch mit elektrischer Energie aus dem Primärbordnetz versorgt. Beispielsweise wird die Sekundärbordnetz-Komponente in einem funktionstüchtigen Zustand des

Primärbordnetzes nicht betrieben. Die Sekundärbordnetz-Komponente wird also beispielsweise nur betrieben bzw. aktiviert, wenn die zumindest eine Primärbordnetz- Komponente ausfällt. Auch kann vorgesehen sein, dass in einem nicht-automatisierten, manuellen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs die Sekundärbordnetz-Komponente inaktiv ist und die erste Schalteinrichtung den Sperrzustand aufweist.

Um zu verhindern, dass eine im dem Primärbordnetz auftretende Überlast, welche beispielsweise durch einen Kurzschluss in dem Primärbordnetz verursacht wird, auf das Sekundärbordnetz übertragen wird, kann im Überlastfall zumindest die zweite

Schalteinrichtung in den Sperrzustand versetzt werden. Eine solche Überlast kann beispielsweise ein Überstrom und/oder eine Überspannung in dem Primärbordnetz sein. Der Überstrom kann beispielsweise ein kurzzeitiger Überstrom in Form von einer

Stromspitze und/oder ein dauerhafter, zu einer Überhitzung der Sekundärbordnetz- Batterie führender Überstrom sein. Durch den Sperrzustand der zweiten

Schalteinrichtung, welcher beispielsweise durch Öffnen des Relais bzw. Deaktivieren des Halbleiterschalters bereitgestellt wird, kann die Überlast von der zumindest einen

Sekundärbordnetz-Komponente sowie von dem Batteriezellverbund ferngehalten werden.

Zum Bereitstellen der unterschiedlichen Schaltzustände, also des Leitzustandes und des Sperrzustandes, der Schalteinrichtungen weist die Sekundärbordnetz-Batterie die Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, die steuerbaren Schalteinrichtungen anzusteuern. Unter dem Bereitstellen eines jeweiligen geforderten Schaltzustands ist entweder das Überführen in den geforderten Schaltzustand oder das Beibehalten des geforderten Schaltzustandes zu verstehen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise eine Komponente eines Batteriemanagementsystems der Sekundärbordnetz-Batterie sein.

Durch die zwei integrierten Schalteinrichtungen, welche über die zwei Anschlüsse mit dem Primärbordnetz und dem Sekundärbordnetz verbunden werden können, kann durch die Sekundärbordnetz-Batterie in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Funktionen bereitgestellt werden. Mittels der Sekundärbordnetz-Batterie kann eine

Sekundärbordnetz-Komponente sowohl aus dem Batteriezellverbund als auch aus dem Primärbordnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Zusätzlich können

Schwankungen im Primärbordnetz, beispielsweise im Überlastfall, von dem

Sekundärbordnetz ferngehalten werden. Somit ist insbesondere kein

Gleichspannungswandler zwischen dem Primärbordnetz und der Sekundärbordnetz- Batterie nötig. Ein Verzicht auf den Gleichspannungswandler wirkt sich positiv auf ein Gewicht, Kosten, einen Bauraum und eine Verlustleistung des Bordnetzsystems auf.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, zum Laden des Batteriezellverbundes mit Energie aus dem Primärbordnetz den Leitzustand zumindest für die zweite Schalteinrichtung bereitzustellen. Durch den Leitzustand der zweiten Schalteinrichtung wird ein Energiefluss von dem zweiten Anschluss über den Verschaltungspunkt zu dem Batteriezellverbund zugelassen. In diesem Fall kann beispielsweise die erste Schalteinrichtung den Sperrzustand aufweisen. Der

Batteriezellverbund kann beispielsweise im geparkten Zustand des Kraftfahrzeugs und/oder in einem manuellen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs geladen werden, indem die Steuereinrichtung die zweite Schalteinrichtung in den Leitzustand versetzt.

Bevorzugt sind der Batteriezellverbund und die Schalteinrichtungen in einem

gemeinsamen Batteriegehäuse angeordnet, wobei die zwei Anschlüsse in einer

Gehäusewand des Batteriegehäuses angeordnet sind. Die Schalteinrichtungen sind somit in die Sekundärbordnetz-Batterie integriert. Insbesondere ist auch die Steuereinrichtung in dem Batteriegehäuse angeordnet. Die Sekundärbordnetz-Batterie ist somit besonders kompakt ausgebildet und stellt eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen bereit.

Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite Schalteinrichtung ein zumindest in Richtung des Verschaltungspunktes sperrfähiges Schaltelement, insbesondere einen Halbleiterschalter und/oder ein Relais, auf. Zum dauerhaften Blockieren eines

Energieflusses von dem Verschaltungspunkt zu dem zweiten Anschluss weist die zweite Schalteinrichtung eine zu dem Schaltelement serielle Diode in Sperrrichtung auf. Das Schaltelement ist dazu ausgelegt, im Sperrzustand der zweiten Schalteinrichtung zumindest den Energiefluss von dem zweiten Anschluss zum Verschaltungspunkt, beispielsweise bei der primärbordnetzseitigen Überlast, zu sperren. Die Diode kann beispielsweise zwischen den zweiten Anschluss und das Schaltelement geschaltet sein. Die Diode ist in Richtung des zweiten Anschlusses in Sperrrichtung gepolt, sodass der Energiefluss von dem Verschaltungspunkt zu dem zweiten Anschluss, sowohl im

Leitzustand als auch im Sperrzustand des Schaltelementes, durch die Diode dauerhaft blockiert wird. Diese Diode ist besonders vorteilhaft, wenn als das Schaltelement ein Halbleiterschalter mit parasitärer Body-Diode bzw. Inversdiode eingesetzt wird. Aufgrund dieser Inversdiode, welche im Sperrzustand des Halbleiterschalters in Richtung des zweiten Anschlusses leitend ist, kann der Energiefluss nur unidirektional in Richtung des Verschaltungspunktes blockiert werden. Um den Energiefluss in Richtung des zweiten Anschlusses zu verhindern, ist die Diode vorgesehen, welche im Sperrzustand des Halbleiterschalters antiseriell zu der Inversdiode geschaltet ist. Durch die Diode kann in vorteilhafter Weise beispielsweise verhindert werden, dass eine Überlast in dem

Sekundärbordnetz auf das Primärbordnetz übertragen wird.

Alternativ dazu ist die zweite Schalteinrichtung in dem Leitzustand dazu ausgelegt, einen Energiefluss von dem Verschaltungspunkt zu dem zweiten Anschluss zu leiten, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, zum Bereitstellen einer Energieversorgung für das Primärbordnetz aus dem Batteriezellverbund der Sekundärbordnetz-Batterie den

Leitzustand für die zweite Schalteinrichtung bereitzustellen. Die zweite Schalteinrichtung ist also dazu ausgelegt, den Energiefluss im Leitzustand der zweiten Schalteinrichtung bidirektional zu leiten. Die Sekundärbordnetz-Batterie kann also in vorteilhafter Weise auch dazu verwendet werden, das Primärbordnetz zu versorgen bzw. die Primärbordnetz- Batterie zu stützen. Dazu kann ein Energieflusspfad von dem Batteriezellverbund über den Verschaltungspunkt, über die zweite Schalteinrichtung und über den zweiten

Anschluss zu dem Primärbordnetz bereitgestellt werden.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die erste und/oder die zweite Schalteinrichtung zum bidirektionalen Sperren und Leiten des Energieflusses zwischen dem jeweiligen

Anschluss und dem Verschaltungspunkt ausgelegt ist. Insbesondere weist die erste und/oder die zweite Schalteinrichtung jeweils zwei antiserielle Halbleiterschalter und/oder jeweils zumindest ein Relais auf. Im Sperrzustand der beiden antiseriellen Halbleiterschalter, beispielsweise Leistungs-MOSFET s, sind die jeweiligen Inversdioden antiseriell geschaltet, sodass ein Energiefluss in beide Richtungen blockiert werden kann. Ein Relais ist im geöffneten Zustand bidirektional sperrfähig und im geschlossenen Zustand bidirektional leitfähig. Die bidirektionale Leitfähigkeit und Sperrfähigkeit ist insbesondere bei der zweiten Schalteinrichtung besonders vorteilhaft, da im Leitzustand der zweiten Schalteinrichtung die Komponente eines Bordnetzes aus der Batterie des anderen Bordnetzes versorgt werden kann und im Sperrzustand der zweiten

Schalteinrichtung eine Überlast in einem Bord netz von dem anderen Bord netz

ferngehalten werden kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, anhand von Stromsensordaten und/oder Spannungssensordaten einen Strom und/oder eine Spannung des Primärbordnetzes zu überwachen und als die Überlast einen einen vorbestimmten Stromgrenzwert überschreitenden Überstromwert des Stroms und/oder einen einen vorbestimmten Spannungsgrenzwert überschreitenden Überspannungswert der Spannung zu erkennen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise die Sensordaten empfangen und durch Analysieren der Sensordaten die Überlast erkennen. Die

Sensordaten können der Steuereinrichtung beispielsweise über einen

Kommunikationskanal von einer Sensoreinrichtung des Primärbordnetzes übermittelt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Sekundärbordnetz-Batterie zumindest eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Stromsensordaten und/oder der Spannungssensordaten des Primärbordnetzes aufweist. Eine solche Sensoreinrichtung kann mit dem zweiten Anschluss elektrisch verbunden sein und die an dem zweiten Anschluss anliegende Spannung und/oder den über den zweiten Anschluss fließenden Strom messen. Die Sensordaten der Sensoreinrichtung der Sekundärbordnetz-Batterie können dann der Steuereinrichtung bereitgestellt werden, welche die Überlast erkennen kann. Bei Erkennen der Überlast kann die Steuereinrichtung den Sperrzustand für die zweite Schalteinrichtung bereitstellen.

In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Schalteinrichtung zwei antiserielle Halbleiterschalter mit integrierter Inversdiode auf, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, einen Diagnosemodus für die Sekundärbordnetz-Batterie bereitzustellen und dazu denjenigen der Halbleiterschalter mit der von dem zweiten Anschluss in

Richtung des Verschaltungspunktes in Flussrichtung gepolten Inversdiode für einen vorbestimmten Diagnosezeitraum in einen Sperrzustand zu versetzen, und zum

Diagnostizieren eines Fehlers der Sekundärbordnetz-Batterie zumindest eine, von einer Sensoreinrichtung der Sekundärbordnetz-Batterie während des Diagnosezeitraums erfasste Kenngröße zu überwachen. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, als die Kenngröße zumindest eine der folgenden zu erfassen: Strom zwischen dem Verschaltungspunkt und einem Masseanschluss des Batteriezellverbunds, Strom zwischen dem zweiten Anschluss und dem Verschaltungspunkt, Spannung am ersten Anschluss, Spannung am zweiten Anschluss, Spannung über dem Halbleiterschalter. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, als den Fehler eine

Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem Batteriezellverbund und einer Masse und/oder eine Schaltunfähigkeit des für den Diagnosemodus in den Sperrzustand zu versetzenden Halbleiterschalters und/oder eine Funktionsuntüchtigkeit der

Sensoreinrichtung zu diagnostizieren.

Derjenige der zwei antiseriellen Halbleiterschalter, dessen Inversdiode in Richtung des Batteriezellverbunds in Flussrichtung gepolt ist und welcher daher in Richtung des Verschaltungspunktes nicht sperrfähig ist, wird dazu verwendet, einen Fehler in der Sekundärbordnetz-Batterie zu diagnostizieren. Dazu wird dieser Diagnose- Halbleiterschalter zum Bereitstellen des Diagnosemodus kurzzeitig für den vorbestimmten Diagnosezeitraum in den Sperrzustand versetzt bzw. geöffnet, wodurch gezielt ein Strom aus dem Batteriezellverbund ermöglicht wird. Der Diagnosemodus kann dabei während eines Betriebs der Sekundärbordnetz-Batterie zyklisch, beispielsweise im Abstand von 1 s oder 1 ms, durch die Steuereinrichtung bereitgestellt werden.

Beispielsweise kann eine elektrische Diagnose durchgeführt werden, bei welcher überprüft wird, ob die elektrische Verbindung zwischen dem Batteriezellverbund und einer mit dem Masseanschluss der Sekundärbordnetz-Batterie verbundenen Masse vorhanden oder zumindest verschlechtert, insbesondere unterbrochen, ist. Eine Unterbrechung dieser elektrischen Verbindung, also ein Masseverlust an der Sekundärbordnetz-Batterie, würde bei einem Fehler im Primärbordnetz zum sofortigen Ausfall beider Bordnetze führen, also des Primärbordnetzes und des redundanten Sekundärbordnetzes. Zum Erkennen des Masseverlustes wird der Diagnose-Halbleiterschalter geöffnet, wodurch dessen Inversdiode einen Potentialunterschied in Höhe der Durchlassspannung erzeugt. Ist die elektrische Verbindung zum Masseanschluss vorhanden, so führt dies zu einem Stromfluss aus dem Batteriezellverbund, wobei dieser nur geringfügig, beispielsweise höchstens um 1 ,3 V entladen wird.

Im Falle, dass die elektrische Verbindung zur Masse ordnungsgemäß vorhanden ist, überschreitet der Strom zwischen dem Verschaltungspunkt und dem Masseanschluss nach Öffnen des Diagnose-Halbleiterschalters einen vorbestimmten Schwellwert, beispielsweise 10 A, da der Strom für die Versorgung der Sekundärbordnetz- Komponente direkt aus dem Batteriezellverbund erfolgt. Der Strom zwischen dem

Verschaltungspunkt und dem Massenanschluss kann beispielsweise von einem ersten Stromsensor der Sensoreinrichtung erfasst werden. Im Falle des Masseverlustes und damit der Unterbrechung der elektrischen Verbindung würde dieser Storm in etwa 0 A betragen.

Zusätzlich kann, beispielsweise von einem zweiten Stromsensor der Sensoreinrichtung, ein Strom zwischen dem zweiten Anschluss und dem Verschaltungspunkt erfasst werden. Im Falle, dass die Verbindung zur Masse vorhanden ist, wird die Sekundärbordnetz- Komponente nach Öffnen des Diagnose-Halbleiterschalters nicht mehr aus dem

Primärbordnetz, sondern aus dem Batteriezellverbund mit Strom versorgt, sodass nahezu kein Strom über die Inversdiode des Diagnose-Halbleiterschalters fließt. Falls also der Strom über die Inversdiode den vorbestimmten Schwellwert deutlich unterschreitet, wird die elektrische Verbindung als vorhanden bewertet. Im Falle des Masseverlustes würde nahezu sofort ein von dem Primärbordnetz bereitgestellter Strom zum Stützen der Sekundärbordnetz-Komponente über die Inversdiode des geöffneten Diagnose- Halbleiterschalters fließen und damit den Schwellwert überschreiten.

Alternativ oder zusätzlich zur Überwachung der Ströme kann von einem ersten

Spannungssensor der Sensoreinrichtung eine Spannung über dem Diagnose- Halbleiterschalter erfasst werden. Wenn diese Spannung die Durchlassspannung der Inversdiode unterschreitet, so wird die elektrische Verbindung als vorhanden bewertet. Wenn die Spannung zumindest der Durchlassspannung entspricht, so ist dies ein

Zeichen dafür, dass ein aus dem Primärbordnetz bereitgestellter Strom über die

Inversdiode des Diagnose-Halbleiterschalters zum Stützen des Sekundärbordnetzes fließt und daher die Sekundärbordnetz-Batterie keine Verbindung zur Masse aufweist.

Darüber hinaus kann die von einem zweiten Spannungssensor der Sensoreinrichtung erfasste Spannung am ersten Anschluss mit der von einem dritten Spannungssensor der Sensoreinrichtung erfasste Spannung am zweiten Anschluss verglichen werden. Im Falle, dass der Masseanschluss verbunden ist, sind beide Spannungen in etwa gleich, also weichen höchstens um einen vorbestimmten Grenzwert voneinander ab. Im Falle des Masseverlustes würde die Spannung am ersten Anschluss im Vergleich zur Spannung am zweiten Anschluss geringfügig abfallen, was die Funktionstüchtigkeit des

Sekundärbordnetzes zwar nicht einschränkt, jedoch die Diagnose des Masseverlustes ermöglicht. Auch kann eine Aktordiagnose durchgeführt werden, bei welcher überprüft wird, ob der Diagnose-Halbleiterschalter, welcher außerhalb des Diagnosemodus im Falle eines Kurzschlusses im Primärbordnetz ein Einspeisen von Energie in das Primärbordnetz verhindern soll, überhaupt schaltfähig ist. Anders ausgedrückt wird überprüft, ob dieser Diagnose-Halbleiterschalter überhaupt auf ein Signal der Steuereinrichtung zum

Bereitstellen des Sperrzustandes reagiert. Beispielsweise kann es sein, dass der Diagnose-Halbleiterschalter nicht mehr geöffnet werden kann, weil er durchlegiert ist und daher schaltunfähig ist. Zum Diagnostizieren wird dem Diagnose-Halbleiterschalter durch die Steuereinrichtung das Signal für den Sperrzustand bereitgestellt.

Im schaltfähigen Zustand öffnet der Diagnose-Halbleiterschalter, wobei sich ein Strom durch den Batteriezellverbund in Höhe des bisherigen, vor dem Diagnosemodus vorhandenen Stromes durch den zweiten Anschluss einstellt. Im schaltfähigen Zustand beträgt der Strom zwischen dem zweiten Anschluss und dem Verschaltungspunkt zumindest kurzzeitig 0 A, da der Strom für die Sekundärbordnetz-Komponente direkt aus dem Batteriezellverbund fließt. Es fließt also auch nahezu kein Strom über die

Inversdiode des Diagnose-Halbleiterschalters, da die Stromversorgung der

Sekundärbordnetz-Komponente von dem Primärbordnetz auf den Batteriezellverbund umgelagert wird.

Sollte der Diagnose-Halbleiterschalter schaltunfähig sein und auf das Signal der

Steuereinrichtung hin nicht in den Sperrzustand übergehen können, so würde es zu keiner Umlagerung der Stromversorgung von dem Primärbordnetz zu dem

Batteriezellverbund kommen. Der Strom durch den Batteriezellverbund würde mit 0 A erfasst werden und es würde weiterhin ein von dem Primärbordnetz bereitgestellter Strom zwischen dem zweiten Anschluss und dem Verschaltungspunkt messbar sein.

Darüber hinaus kann in dem Diagnosemodus eine Sensordiagnose durchgeführt werden, bei welcher überprüft wird, ob die Sensoreinrichtung funktionstüchtig ist. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung Stromsensoren zwischen dem zweiten Anschluss und dem Verschaltungspunkt und zwischen dem Verschaltungspunkt und dem Masseanschluss aufweisen. Ein Strom zwischen dem Verschaltungspunkt und dem ersten Anschluss kann beispielsweise rechnerisch über die Knotenregel bestimmt werden oder es kann dort ein weiterer Stromsensor vorgesehen sein. Mithilfe dieser Stromsensoren können, wie bereits beschrieben, der Diagnose-Halbleiterschalter sowie die Masseverbindung überprüft werden. Um diese elektrische Diagnose und die Aktordiagnose zuverlässig durchführen zu können, sollte auch die Funktionstüchtigkeit der Sensoreinrichtung überprüft werden. Wird der Diagnose-Halbleiterschalter zum Bereitstellen des Diagnosemodus geöffnet, so stellen sich die Werte der Kenngrößen ein, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Aktordiagnose im schaltfähigen Zustand des Halbleiterschalters sowie im

Zusammenhang mit der elektrischen Diagnose im verbundenen Zustand mit der Masse beschrieben wurden. Wenn die Sensoren der Sensoreinrichtung Werte der Kenngrößen erfassen, welche von den beschriebenen Werten der Kenngrößen verschieden sind, so kann dadurch die Funktionsuntüchtigkeit der Stromsensoren erkannt werden.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Bordnetzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Personenkraftwagen, welcher zum zumindest hochautomatisierten Fahren, also zum hochautomatisierten Fahren und/oder

vollautomatisierten Fahren, ausgebildet ist.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Sekundärbordnetz-Batterie vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Bordnetzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzsystems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzsystems; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzsystems; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzsystems.

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen

Bezugszeichen versehen

Fig. 1 zeigt ein Bordnetzsystem 1 für ein hier nicht gezeigtes Kraftfahrzeug. Das

Bordnetzsystem 1 weist ein Primärbordnetz 2 mit einer P ri m ä rbord n etz- B atte ri e 3 und mit zumindest einer Primärbordnetz-Komponente 4 auf. Außerdem weist das Bordnetzsystem 1 ein Sekundärbordnetz 5 auf, welches redundant zu dem Primärbordnetz 2 ausgebildet ist. Das Sekundärbordnetz 5 ist ein sogenanntes HAF (Hochautomatisiertes Fahren)- und/oder VAF (Vollautomatisiertes Fahren)- Bordnetz, welches zumindest eine für das hochautomatisierte Fahren notwendige Sekundärbordnetz-Komponente 6 aufweist. Eine solche Sekundärbordnetz-Komponente 6 ist beispielsweise ein Sensor für eine

Umfelderfassung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Aktor für einen Eingriff in eine

Längsdynamik und eine Querdynamik des Kraftfahrzeugs. Das Sekundärbordnetz 5 weist eine Sekundärbordnetz-Batterie 7 auf. Hier weist das Bordnetzsystem 1 ein weiteres Sekundärbordnetz 8 auf, dessen weitere Sekundärbordnetz-Komponente 9 hier über einen Gleichspannungswandler 10 mit elektrischer Energie aus dem Primärbordnetz 2 versorgt wird. Das weitere Sekundärbordnetz 8 weist also hier keine eigene Batterie auf. Alternativ oder zusätzlich kann das weitere Sekundärbordnetz 8 auch eine eigene Batterie aufweisen, sodass die weitere Sekundärbordnetz-Komponente 9 mit Energie aus der eigenen Batterie und/oder dem Primärbordnetz 2 versorgt werden kann.

Die Sekundärbordnetz-Batterie 7 weist einen Batteriezellverbund 11 auf, welcher hier eine Reihenschaltung von Batteriezellen 12 umfasst. Über einen ersten Anschluss 13 ist die Sekundärbordnetz-Batterie 7 mit der Sekundärbordnetz-Komponente 6 elektrisch verbunden. Über einen zweiten Anschluss 14 ist die Sekundärbordnetz-Batterie 7 mit dem Primärbordnetz 2 ohne Zwischenschaltung eines Gleichspannungswandlers elektrisch verbunden. Die Sekundärbordnetz-Batterie 7 weist außerdem eine erste Schalteinrichtung 15 auf, welche mit dem ersten Anschluss 13 und einem

Verschaltungspunkt 16 elektrisch verbunden ist. Der Verschaltungspunkt 16 ist außerdem mit dem Batteriezellverbund 11 elektrisch verbunden. Die erste Schalteinrichtung 15 weist hier ein Relais 17 auf. In einem Sperrzustand der ersten Schalteinrichtung 15, also wenn das Relais 17 geöffnet ist, ist ein Energiefluss zwischen dem ersten Anschluss 13 und dem Verschaltungspunkt 16 bidirektional unterbrochen. Die Sekundärbordnetz- Komponente 6 kann also nicht mit elektrischer Energie des Batteriezellverbundes 1 1 versorgt werden. In einem Leitzustand der ersten Schalteinrichtung 15, also wenn das Relais 17 geschlossen ist, ist ein Energiefluss zwischen dem ersten Anschluss 13 und dem Verschaltungspunkt 16 möglich. Die Sekundärbordnetz-Komponente 6 kann beispielsweise mit elektrischer Energie des Batteriezellverbundes 11 versorgt werden.

Die Sekundärbordnetz-Batterie 7 weist außerdem eine zweite Schalteinrichtung 18 auf, welche mit dem zweiten Anschluss 14 und dem Verschaltungspunkt 16 elektrisch verbunden ist. Die zweite Schalteinrichtung 18 weist hier ebenfalls ein Relais 19 sowie eine Diode 20 auf. In einem Sperrzustand der zweiten Schalteinrichtung 18, also wenn das Relais 19 geöffnet ist, ist ein Energiefluss zwischen dem zweiten Anschluss 14 und dem Verschaltungspunkt 16 bidirektional unterbrochen. Im Sperrzustand der zweiten Schalteinrichtung 18 kann eine primärbordnetzseitige Überlast, beispielsweise ein Überstrom und/oder eine Überspannung im Primärbordnetz 2 von dem Sekundärbordnetz 5 ferngehalten werden, da die zweite Schalteinrichtung 18 den Energiefluss von dem mit dem Primärbordnetz verbundenen zweiten Anschluss 14 in Richtung des

Verschaltungspunktes 16 blockiert.

In einem Leitzustand der zweiten Schalteinrichtung 18, also wenn das Relais 19 geschlossen ist, ist ein Energiefluss von dem zweiten Anschluss 14 zu dem

Verschaltungspunkt 16 möglich. Ein Energiefluss von dem Verschaltungspunkt 16 in Richtung des zweiten Anschlusses 14 wird durch die Diode 20 blockiert. Wenn sowohl die erste Schalteinrichtung 15 als auch die zweite Schalteinrichtung 18 den Leitzustand aufweisen, kann die Sekundärbordnetz-Komponente 6 auch mit elektrischer Energie aus dem Primärbordnetz 2 versorgt werden. Im Falle, dass zumindest die zweite

Schalteinrichtung 18 den Leitzustand aufweist, kann die Sekundärbordnetz-Batterie 7 durch das Primärbordnetz 2 geladen werden, indem dem Batteriezellverbund 11 elektrische Energie aus dem Primärbordnetz 2 zugeführt wird.

Eine Steuereinrichtung 21 der Sekundärbordnetz-Batterie 7 ist dazu ausgelegt, die Schalteinrichtungen 15, 18 anzusteuern. Wenn beispielsweise die Sekundärbordnetz- Komponente 6 aus dem Primärbordnetz 2 versorgt werden soll, so werden beide

Schalteinrichtungen 15, 18 in den Leitzustand versetzt. Wenn beispielsweise in dem Primärbordnetz 2 die Überlast auftritt, so wird zumindest die zweite Schalteinrichtung 18 in den Sperrzustand versetzt. Die erste Schalteinrichtung 15 kann im Falle der primärbordnetzseitigen Überlast in den Leitzustand versetzt werden, sodass die

Sekundärbordnetz-Komponente 6 mit elektrischer Energie aus dem Batteriezellverbund 1 1 versorgt wird. Der primärbordnetzseitige Überstrom und/oder die

primärbordnetzseitige Überspannung können beispielsweise mittels einer

Sensoreinrichtung 22 an dem zweiten Anschluss 14 erfasst werden.

Die beiden Schalteinrichtungen 15, 18, der Batteriezellverbund 1 1 sowie die

Steuereinrichtung 21 können in ein gemeinsames Batteriegehäuse 23 integriert sein. Die Anschlüsse 13, 14 können in einer Gehäusewand 24 des Batteriegehäuses 23 angeordnet sein. Die Sekundärbordnetz-Batterie 7 ist somit als eine kompakte

Komponente ausgebildet, welche eine Vielzahl von Funktionen bereitstellt.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des Bordnetzsystems 1 für das Kraftfahrzeug gezeigt. Hier weist die zweite Schalteinrichtung 15 zwei antiserielle Halbleiterschalter HL1 , HL2, beispielsweise MOSFETs, auf. Zum Bereitstellen des Sperrzustands der ersten Schalteinrichtung 15 können beide Halbleiterschalter HL1 , HL2 ausgeschaltet werden. Parasitäre Inversdioden BD der Halbleiterschalter HL1 , HL2 sind im

Sperrzustand der Halbleiterschalter HL1 , HL2 antiseriell geschaltet und blockieren einen Energiefluss zwischen dem ersten Anschluss 13 und dem Verschaltungspunkt 16 in beide Richtungen bzw. bidirektional. Die zweite Schalteinrichtung 18 weist ebenfalls einen Halbleiterschalter HL3, beispielsweise einen MOSFET, auf, welcher jedoch nur unidirektional in Richtung des Verschaltungspunktes 16 sperrfähig ist. Die Inversdiode BD des Halbleiterschalters HL3 lässt einen Energiefluss, auch im Sperrzustand des

Halbleiterschalters HL3, in Richtung des zweiten Anschlusses 14 zu. Die dem

Halbleiterschalter HL3 seriell vorgeschaltete Diode 20 kann jedoch den Energiefluss in Richtung des zweiten Anschlusses 14 dauerhaft, sowohl im Leitzustand als auch im Sperrzustand des Halbleiterschalters HL3, sperren.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Bordnetzsystems 1 für das Kraftfahrzeug gezeigt. Die erste Schalteinrichtung 15 weist hier nur den Halbleiterschalter HL1 auf, welcher unidirektional sperrfähig ist. Die Inversdiode RD lässt auch im Sperrzustand des Halbleiterschalters HL1 einen Energiefluss von dem mit der Sekundärbordnetz- Komponente 6 elektrisch verbundenen ersten Anschluss 13 zu dem Verschaltungspunkt 16 zu. Ein Energiefluss von dem Verschaltungspunkt 16 zu der Sekundärbordnetz- Komponente 6 ist im Sperrzustand des Halbleiterschalters HL1 blockiert. Die erste Schalteinrichtung 15 kann aber auch, wie in Fig. 2, zwei antiserielle Halbleiterschalter zum Ausbilden einer bidirektionalen Sperrfähigkeit der ersten Schalteinrichtung 15 aufweisen.

Die zweite Schalteinrichtung 18 weist zusätzlich zu dem Halbleiterschalter HL3 einen zweiten antiseriellen Halbleiterschalter HL4 auf. Im Sperrzustand beider Halbleiterschalter HL3, HL4, also im Sperrzustand der zweiten Schalteinrichtung 18, ist ein Energiefluss zwischen dem zweiten Anschluss 14 und dem Verschaltungspunkt 16 bidirektional blockiert. So kann beispielsweise eine primärbordnetzseitige Überlast von dem

Sekundärbordnetz 5 ferngehalten werden und eine sekundärbordnetzseitige Überlast kann von dem Primärbordnetz 2 ferngehalten werden. Durch die mittels der antiseriellen Halbleiterschalter HL3, HL4 bereitgestellte bidirektionale Sperrfähigkeit der zweiten Schalteinrichtung 18 kann die Diode 20, wie sie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist, entfallen.

Durch die fehlende Diode 20 ist die zweite Schalteinrichtung 18 im Leitzustand

bidirektional leitfähig. Es kann also auch ein Energiefluss von dem Verschaltungspunkt 16 in Richtung des zweiten Anschlusses 14 stattfinden. Somit kann das Primärbordnetz 2 auch durch die Sekundärbordnetz-Batterie 7 mit elektrischer Energie versorgt werden. Anders ausgedrückt kann die P ri m ä rbord n etz- B atte ri e 3 durch die Sekundärbordnetz- Batterie 7 gestützt werden. Dazu kann die Steuereinrichtung 21 den Leitzustand der zweiten Schalteinrichtung 18 bereitstellen und den Energiefluss in Richtung des

Primärbordnetzes 2 steuern.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Bordnetzsystems 1 gezeigt, bei welchem die Steuereinrichtung 21 dazu ausgelegt ist, die Sekundärbordnetz-Batterie 7 unter Verwendung der zwei antiseriellen Halbleiterschalter HL3, HL4 der zweiten

Schalteinrichtung 18 in einem Diagnosemodus zu betreiben. Zum Bereitstellen des Diagnosemodus kann die Steuereinrichtung 21 denjenigen Halbleiterschalter HL3 öffnen, dessen Inversdiode BD von dem zweiten Anschluss 14 zu dem Verschaltungspunkt 16 und damit zu dem Batteriezellverbund 1 1 in Flussrichtung gepolt ist. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 21 diagnostizieren, ob ein Fehler in der Sekundärbordnetz-Batterie 7 in Form von einer Unterbrechung 25 oder einer Verschlechterung der elektrischen Verbindung zwischen dem Batteriezellverbund 11 und einem Masseanschluss 26 des Batteriezellverbundes 11 zu einer Masse M vorliegt. Die Masse M kann beispielsweise eine Karosserie des Kraftfahrzeugs sein. Der Diagnosemodus kann zyklisch, zu vorbestimmten Diagnosezeitpunkten und während eines Betriebs der Sekundärbordnetz- Batterie 7 durchgeführt werden. Durch Öffnen des Halbleiterschalters HL3 bzw. Bereitstellen des Sperrzustands für den Halbleiterschalter HL3 wird gezielt ein Strom aus dem Batteriezellverbund 1 1 in Richtung des Masseanschlusses 26 ermöglicht, falls die Unterbrechung 25 nicht vorhanden ist und somit die Verbindung zur Masse M ordnungsgemäß vorhanden ist. Dieser Strom aus dem Batteriezellverbund 11 kann beispielsweise mit einem ersten Stromsensor 27 erfasst werden. Wenn der von dem ersten Stromsensor 27 erfasste Strom größer als ein vorbestimmter Schwellwert, beispielsweise 10 A ist, so ist die Unterbrechung 25 nicht vorhanden und der Batteriezellverbund 1 1 ist mit der Masse M verbunden. Wenn der von dem ersten Stromsensor 27 erfasste Strom kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, so hat sich die elektrische Verbindung zur Masse M zumindest verschlechtert. Wenn der erfasste Strom in etwa 0 A beträgt, so ist die Unterbrechung 25 vorhanden und der Batteriezellverbund 11 ist nicht mit der Masse M verbunden. Ein solcher Masseverlust an der Sekundärbordnetz-Batterie 7 hat zwar keinen Ausfall des Sekundärbordnetzes 5 zur Folge, jedoch würde ein weiterer Fehler im Primärbordnetz 2 zum sofortigen Ausfall beider Bord netze 2, 5 führen.

Zusätzlich kann von einem zweiten Stromsensor 28 der Strom zwischen dem zweiten Anschluss 14 und dem Verschaltungspunkt 28 überwacht werden. Im Falle des korrekten Anschlusses an die Masse M fließt der Strom für die Sekundärbordnetz-Komponente 6 bei geöffnetem Halbleiterschalter HL3 direkt aus dem Batteriezellverbund 1 1 , wobei der Strom über die Inversdiode BD des Halbleiterschalters HL3 nahezu 0 A beträgt. Sollte die Unterbrechung 25 der Masseverbindung vorhanden sein, so würde sofort ein Strom über die Inversdiode BD des Halbleiterschalters HL3 fließen, was durch den zweiten

Stromsensor 28 erfasst werden kann und durch die Steuereinrichtung 21 als Fehler diagnostiziert werden kann.

Alternativ oder zusätzlich zur Erfassung der Ströme für die Überprüfung der elektrischen Verbindung zwischen dem Batteriezellverbund 11 und der Masse M können auch die Spannungen am ersten Anschluss 13, am zweiten Anschluss 14 und über dem

Halbleiterschalter HL3 überwacht werden. Sollte die Unterbrechung 25 der

Masseverbindung vorhanden sein, so würde die Spannung am ersten Anschluss 13 abfallen und kleiner als die Spannung am zweiten Anschluss 14 werden. Außerdem würde eine Spannung über dem Halbleiterschalter HL3 zumindest einer

Durchlassspannung der Inversdiode BD entsprechen.

Auch kann in dem Diagnosemodus überprüft werden, ob der Halbleiterschalter HL3 ordnungsgemäß schalten kann oder beispielsweise durchlegiert ist. Im Durchlegierten Zustand kann der Halbleiterschalter HL3, welcher während des Betriebs der Bord netze 2, 5 üblicherweise geschlossen ist, nicht mehr geöffnet werden und kann somit eine

Einspeisung in das Primärbordnetz 2 im Kurzschlussfall des Primärbordnetzes 2 nicht mehr verhindern. Zur Diagnose dieser Schaltunfähigkeit des Halbleiterschalters HL3 wird überprüft, ob dieser in dem Diagnosemodus, in welchem der Halbleiterschalter HL3 durch die Steuereinrichtung 21 eigentlich geöffnet sein sollte, auch tatsächlich geöffnet ist. Beispielsweise kann der geöffnete Zustand des Halbleiterschalters HL3 erkannt werden, wenn ein aus dem Batteriezellverbund 1 1 in Richtung des Verschaltungspunktes 16 fließender Strom in etwa dem Strom entspricht, welcher vor dem Bereitstellten des Diagnosemodus durch den zweiten Anschluss 14 geflossen ist. In diesem Fall wird die Sekundärbordnetz-Komponente 6 nämlich nach dem Öffnen des Halbleiterschalters HL3 mit Strom aus dem Batteriezellverbund 11 versorgt.

Sollte nämlich der Halbleiterschalter HL3 schaltunfähig sein und nicht mehr geöffnet werden können, so würde es zu keiner Umlagerung der Stromversorgung der

Sekundärbordnetz-Komponente 6 aus dem Primärbordnetz 2 zu der Stromversorgung aus dem Batteriezellverbund 1 1 kommen. Der Strom zwischen dem Batteriezellverbund 1 1 und dem Verschaltungspunkt 16 würde dann in etwa 0 A betragen und die

Sekundärbordnetz-Komponente 6 würde weiter mit Strom aus dem Primärbordnetz 2 versorgt werden. Auch kann der geöffnete Zustand und damit die Schaltfähigkeit des Halbleiterschalters HL3 erkannt werden, falls der in dem Diagnosemodus anhand des zweiten Stromsensors 28 erfasste Storm kurzzeitig in etwa 0 A beträgt. Diese

Stromwerte, welche die Stromsensoren 27, 28 im geöffneten Zustand des

Halbleiterschalters HL3 erfassen sollten, können auch zur Diagnose der

Funktionstüchtigkeit der Stromsensoren 27, 28 verwendet werden. Im Falle, dass der Halbleiterschalter HL3 funktionstüchtig ist und im Diagnosemodus geöffnet ist, müssten die Stromsensoren 27, 28 nämlich entsprechende Werte erfassen. Falls sie das nicht tun, werden sie als funktionsuntüchtig diagnostiziert.

Durch den Diagnosemodus, also durch das Öffnen des Halbleiterschalters HL3, ergeben sich keine Einschränkungen, da auch bei einer Unterbrechung zwischen dem

Verschaltungspunkt 16 und dem Masseanschluss 26 ein Strom für die Versorgung der Sekundärbordnetz-Komponente 6 über die Inversdiode BD des Halbleiterschalters HL3 fließen kann. Die Spannung am ersten Anschluss 13 würde nur geringfügig,

insbesondere um max. 1 ,3 V, abfallen. Das Sekundärbordnetz 5 wird also weiterhin voll gestützt, es gibt keine funktionale Einschränkung. Bezugszeichenliste

1 Bordnetzsystem

2 Primärbordnetz

3 Primärbordnetz-Batterie

4 Primärbordnetz-Komponente

5 Sekundärbordnetz

6 Sekundärbordnetz-Komponente

7 Sekundärbordnetz-Batterie

8 weiteres Sekundärbordnetz

9 weitere Sekundärbordnetz-Komponente

10 Gleichspannungswandler

1 1 Batteriezellverbund

12 Batteriezelle

13 erster Anschluss

14 zweiter Anschluss

15 erste Schalteinrichtung

16 Verschaltungspunkt

17 Relais

18 zweite Schalteinrichtung

19 Relais

20 Diode

21 Steuereinrichtung

22 Sensoreinrichtung

23 Batteriegehäuse

24 Gehäusewand

25 Unterbrechung

26 Masseanschluss

HL1 , HL2, HL3, HL4 Halbleiterschalter

BD Inversdioden

M Masse