Titel

Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.

Stand der Technik

Aus der DE 102018212369 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung einer Energieversorgung in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei in einem Teilbordnetz zumindest ein Energiespeicher mehrere vorzugsweise sicherheitsrelevante Verbraucher mit Energie versorgt. Es wird zumindest eine Messgröße eines Energiespeichers und/oder zumindest eines Verbrauchers erfasst, wobei zumindest ein Kabelbaummodell vorgesehen ist, welches das Teilbordnetz abbildet. Es ist ein Parameterschätzer vorgesehen, der zumindest eine Kenngröße des Kabelbaummodells abschätzt unter Verwendung der Messgrößen.

Aus der DE 10201821277 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs bekannt. Hierbei wird durch Simulation überprüft, welches Safe-Stop-Szenario unter dem aktuellen Batterie- und Bordnetzzustand verfügbar ist. Weiterhin werden entsprechende Maßnahmen im Bordnetz vorgeschlagen und die Analyse der direkten Auswirkung dieser Maßnahmen auf die Verfügbarkeit der verschiedenen Szenarien ermittelt.

Aus der DE 102020212414 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei zumindest ein sicherheitsrelevanter Verbraucher und gegebenenfalls weitere Verbraucher von einem Energiespeicher versorgt werden, wobei zumindest ein Bordnetzmodell vorgesehen ist, welches den sicherheitsrelevanten Verbraucher und entsprechende Leitungen mit zugehörigen Leitungswiderständen und Anbindung an den Energiespeicher abbildet, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Stromprofils oder Leistungsprofils, das zumindest für ein bestimmtes Manöver des Kraftfahrzeugs unter Beteiligung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers voraussichtlich notwendig sein wird und ggf. eine Grundlast zumindest eines weiteren Verbrauchers einschließen kann, Ermitteln einer prädizierten Kenngröße des Energiespeichers unter Verwendung des Stromprofils oder Leistungsprofils, Ermitteln einer prädizierten Kenngröße des sicherheitsrelevanten Verbrauchers unter Verwendung eines Stromprofils oder Leistungsprofils, mit dem der sicherheitsrelevante Verbraucher voraussichtlich beaufschlagt wird, des zugehörigen Leitungswiderstands und der prädizierten Kenngröße des Energiespeichers, Auswertung der prädizierten Kenngröße des sicherheitsrelevanten Verbrauchers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verfügbarkeit insbesondere bei Bordnetzen mit hohen Sicherheitsanforderungen weiter zu erhöhen unter geringen Komforteinbußen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.

Offenbarung der Erfindung

Das Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass einerseits mit einer hohen Zuverlässigkeit eine ausreichende Spannungsversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher sichergestellt werden kann, wobei aufgrund der genaueren Ermittlung eines Reduktionsmaßes ganz gezielt nur wirklich erforderliche nicht sicherheitsrelevante Verbraucher degradiert oder abgeschaltet werden. Es werden also so viele nicht sicherheitsrelevante Verbraucher wie nötig und so wenig wie möglich von der Energieversorgung getrennt. Durch die genauere Ermittlung des Reduktionsmaßes und der Unterspannung kann genau sichergestellt werden, dass die eingeleitete Maßnahme wirksam die ebenfalls ermittelte Unterspannung in der gewünschten Art und Weise reduziert und somit anschließend die sicherheitsrelevanten Verbraucher wieder ausreichend versorgt sind. Gerade durch die individuelle Ermittlung des Spannungsabfalls am sicherheitsrelevanten Verbraucher können Toleranzen gegenüber Unterspannung besser ausgenutzt werden, so dass ein potenziell zu frühes Trennen nicht sicherheitsrelevanter Verbraucher oder Verbrauchergrup- pen minimiert wird, ohne jedoch die Versorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher zu gefährden. Damit erhöht sich die Verfügbarkeit der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird ein Abschaltzeitpunkt bzw. ein Trigger zur Abschaltung oder Degradierung zumindest eines der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher dann erzeugt, wenn die anliegende anliegende Spannung am sicherheitsrelevanten Verbraucher den Grenzwert für eine bestimmte Zeitdauer, vorzugsweise im Bereich zwischen 1 ms und 500 ms, unterschreitet. Damit lassen sich in der Praxis entsprechende Spannungsanforderungen individuell an die jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher anpassen durch eine entsprechende Wahl der Grenzwerte oder entsprechende Zeitdauern individuell abgestimmt auf die jeweiligen Eigenschaften der sicherheitsrelevanten Verbraucher. Gerade das entsprechende Zeitintervall zwischen 1 ms und 500 ms verdeutlicht, dass das Verfahren nicht dem Leitungs-, Komponenten- oder Bauteilschutz dient, wo Überstromabschaltung in Zeitbereichen von kleiner 10 ps notwendig sein können. Gegenüber klassischen Bordnetzeingriffen zur Spannungsstützung größer 500 ms trägt der gewählte Zeitbereich demgegenüber den erhöhten Sicherheitsanforderungen für sicherheitsrelevante Verbraucher Rechnung.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Maß für die am sicherheitsrelevanten Verbraucher anliegende Spannung ermittelt wird aus der Versorgungsspannung am Leistungsverteiler und einem Spannungsabfall an einem Leitungspfad zwischen Leistungsverteiler und sicherheitsrelevantem Verbraucher. Gerade durch die Berücksichtigung des Spannungsabfalls am Leitungspfad kann eine besonders präzise und genaue Vorhersage einer möglichen Unterspannung realisiert werden, wodurch bedarfsgenau und gezielt eine Abschaltung bzw. Degradierung der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher vorgenommen werden kann. Tendenziell können die nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher später abgeschaltet werden als dies bei einer Abschaltung mit sonst üblichen hohen Sicherheitszuschlägen erfolgen würde.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Spannungsabfall am Leitungspfad zwischen Leistungsverteiler und sicherheitsrelevantem Ver- braucher mithilfe eines Widerstands des jeweiligen Leitungspfads und des durch den sicherheitsrelevanten Verbraucher fließenden Stroms ermittelt wird. Die entsprechenden Messgrößen insbesondere des Stroms sind im Leistungsverteiler beispielsweise aufgrund von Sicherheitsfunktionen betreffend Überstromabschaltung oder Ähnliches in der Regel ohnehin vorhanden, sodass dadurch eine einfache Ermittlung des Spannungsabfalls am sicherheitsrelevanten Verbraucher möglich wird.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird das Reduktionsmaß, insbesondere der reduzierende Strom, in Abhängigkeit von einem Widerstand eines den Energiespeicher und den Leistungsverteiler verbindenden Leitungspfad und/oder in Abhängigkeit von einem Innenwiderstand des Energiespeichers ermittelt. Wiederum erhöht sich die Genauigkeit der Degradierung bzw. Abschaltung, da weitere Kenngrößen, die sich auch über die Lebensdauer des Energiespeichers bzw. des Bordnetzes stärker verändern können, berücksichtigt werden.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird eine Anzahl der abzuschaltenden nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher abhängig von dem Reduktionsmaß ermittelt. Anders als sonst oft üblich werden nicht sämtliche nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher bei einer Unterversorgung abgeschaltet, sondern gezielt lediglich die hierfür benötigte genaue Anzahl. Dadurch wird der Komfort für den Benutzer weiter erhöht, da auf eine Abschaltung unnötiger nicht sicherheitsrelevante Verbraucher verzichtet werden kann.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird das Reduktionsmaß so ermittelt, dass die Versorgungsspannung zumindest um die Unterspannung angehoben wird. Durch diese zielgenaue Anhebung werden unnötige zu hohe Spannungsanhebungen gezielt unterbunden, was den Komfort weiter erhöht.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung verändert sich der Grenzwert in Abhängigkeit von einer Zeitdauer, für die das Maß für die am sicherheitsrelevanten Verbraucher anliegende Spannung den entsprechenden Grenzwert unterschreitet, insbesondere mit zunehmender Zeitdauer zunimmt. Damit kann besonders kritischen Situationen, die ein langdauerndes Unterschreiten einer ausreichenden Versorgungsspannung mit sich brächten, gezielt und frühzeitig entgegengewirkt werden.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird das Reduktionsmaß unter Verwendung eines Widerstands eines Leitungspfad zu dem Energiespeicher und/oder zu einer alternativen Energiequelle und/oder eines Innenwiderstands des Energiespeichers und/oder in Abhängigkeit eines zuvor festgelegten Reduktionsmaßes und/oder in Abhängigkeit eines durch ein Modell bzw. Diagnose ermittelten Widerstands eines Leitungspfads zu dem Energiespeicher und/oder zu einer alternativen Energiequelle und/oder in Abhängigkeit eines durch ein Modell bzw. Diagnose ermittelten Innenwiderstands des Energiespeichers ermittelt. Damit lässt sich die Genauigkeit weiter erhöhen. Insbesondere durch den Rückgriff auf ein Modell kann der Alterungszustand der Bordnetzkomponenten relativ genau prä- diziert und einer entsprechenden genaueren Ermittlung des Reduktionsmaßes zu Grunde gelegt werden.

Eine zweckmäßige Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass ermittelt wird, wenn das Maß für die am sicherheitsrelevanten Verbraucher anliegende Spannung den Grenzwert erreicht und dass ab Erreichen des Grenzwerts eine Zeitdauer erfasst wird, während der der Grenzwert unterschritten wird, wobei die erfasste Zeitdauer mit einer dem Grenzwert zugeordneten Zeitdauer verglichen wird und bei Erreichen der zugeordneten Zeitdauer ein Trigger zur Einleitung einer Abschaltung oder Degradierung zumindest eines nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchers erzeugt wird. Damit wird eine einfache Umsetzung eines von der Zeitdauer abhängigen Grenzwerts ermöglicht, der eine leichte Anpassung an den jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher ermöglicht.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Maß für die zumindest an dem sicherheitsrelevanten Verbraucher anliegende Spannung ermittelt wird durch Messung dieser Spannung am sicherheitsrelevanten Verbraucher und/oder unter Verwendung eines durch den sicherheitsrelevanten Verbrauchers fließenden Stroms und/oder durch Messung der Versorgungsspannung und/oder unter Berücksichtigung eines Widerstands, insbesondere eines Worst-Case Wertes des Widerstandes oder eines von einem Modell abgeschätzten Widerstands, eines Leitungspfads zwischen Leistungsverteiler und sicherheitsrelevantem Ver- braucher und/oder in Abhängigkeit von einem Worst-Case Wert eines Spannungsabfalls am Widerstand. Einerseits kann durch geeignete Maßnahmen wie die Messung der Spannung unmittelbar am sicherheitsrelevanten Verbraucher bzw. des Stromflusses durch den sicherheitsrelevanten Verbraucher die Genauigkeit der Auswertung weiter erhöht werden. Auf der anderen Seite können bestimmte Worst-Case-Werte die Ermittlung weiter vereinfachen. Durch die Verwendung eines Modells auch zur Spannungsermittlung am sicherheitsrelevanten Verbraucher lassen sich die entsprechenden Alterungszustände der Bordnetzkomponenten zuverlässig abbilden. Die Genauigkeit der Ermittlung erhöht sich.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Triggers und/oder der Unterspannung durch den sicherheitsrelevanten Verbraucher erfolgt und/oder dass der sicherheitsrelevante Verbraucher den Trigger und/oder die Unterspannung und/oder den gemessenen Spannungsabfall am sicherheitsrelevanten Verbraucher insbesondere an den Leistungsverteiler übermittelt. Damit kann eine schnelle und genaue Auswertung schon im sicherheitsrelevanten Verbraucher, der ohnehin üblicherweise mit einer hohen Rechenleistung ausgestattet ist, vorgenommen werden und den Leistungsverteiler von solchen Aufgaben entlasten. Auch kann das Kommunikationsaufkommen reduziert werden, da zielgenau lediglich bei einer drohenden Unterspannung ein entsprechendes Abschaltsignal weitergegeben wird.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Auswahl des abzuschaltenden oder zu degradierenden nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchers anhand der durch die jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher fließenden Ströme erfolgt, insbesondere dass derjenige nicht sicherheitsrelevante Verbraucher mit einem maximalen Stromfluss oder mit einem Stromfluss, der einen bestimmten Grenzwert überschreitet, abgeschaltet bzw. degradiert wird. Damit kann sichergestellt werden, dass die abgeschalteten nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher auch tatsächlich die gewünschte Spannungsanhebung bewirken. Außerdem wird durch die vorgeschlagene Maßnahme erreicht, dass lediglich eine geringe Anzahl der wirklich benötigten nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher abgeschaltet werden muss. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass solange ein weiterer nicht sicherheitsrelevanter Verbraucher abgeschaltet wird, bis das Reduktionsmaß erreicht wird. Damit erfolgt eine besonders einfache Umsetzung der Auswahl, wobei dadurch sicher die gewünschte Spannungsanhebung erreicht wird.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der jeweilige durch den nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher fließende Strom mit einen für den jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten verbraucherspezifischen Gewichtungsfaktor verknüpft wird und die jeweiligen verknüpften Werte für eine Auswahl des abzuschaltenden oder zu degradierenden nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchers verwendet werden. Besonders zweckmäßig ist vorgesehen, dass die nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher jeweils mit einer Gewichtung oder Prioritätswert versehen werden und die Auswahl der jeweiligen abzuschaltenden oder zu degradierenden Verbraucher mittels einer Optimierung der verknüpften Gewichtungen oder Prioritätswerte erfolgt. Über eine entsprechende Gewichtung können die Verbraucher unterschiedlich priorisiert werden, um die Komforteinbuße für den Benutzer möglichst gering zu halten.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 ein Bordnetz mit einem Leistungsverteiler,

Figur 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Bordnetzes mit einem Leistungsverteiler und weiteren Verteilern,

Figur 3 ein Blockschaltbild zur Realisierung der verschiedenen Teilverfahren sowie

Figur 4 ein exemplarisches Spannungs-Zeit-Diagramm mit zugehörigen Unterspannungsbereichen. Ausführungsform der Erfindung

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Die Figur 1 zeigt ein Teilbordnetz insbesondere in einem Kraftfahrzeug, welches einen Leistungsverteiler 18 umfasst. Der Leistungsverteiler 18 wird über einen Energiespeicher 12, insbesondere eine Batterie, mit Energie versorgt. Hierzu ist der Energiespeicher 12 mit einer zumindest teilweise im Leistungsverteiler 18 verlaufenden Stromschiene 14 verbunden. Zwischen Leistungsverteiler 18 und Energiespeicher 12 ist ein Widerstand Rb angedeutet, der den Widerstand in der Zuleitung zu dem Energiespeicher 12, insbesondere der Batterie, abbildet. Zur einer eventuell redundanten Versorgung des Leistungsverteilers 18 ist die Stromschiene 14 des Leistungsverteiler 18 am anderen Eingang mit einer weiteren Energieversorgung verbindbar, im Ausführungsbeispiel angedeutet über das Vorsehen eines Gleichspannungswandlers 22. Der Gleichspannungswandler 22 stellt die Verbindung her zu einem weiteren Teilbordnetz, welches beispielsweise ein höheres oder niedrigeres oder ähnliches Spannungsniveau umfassen kann. Zwischen dem Leistungsverteiler 18 und dem Gleichspannungswandler 22 ist wiederum schematisch ein Widerstand Rdc angedeutet, der den Widerstand in der Zuleitung vom Leistungsverteiler 18 zum Gleichspannungswandler 22 abbildet.

An dem Leistungsverteiler 18 sind n sicherheitsrelevante Verbraucher 16.1 , 16.2,... , 16. n und m nicht sicherheitsrelevante Verbraucher 17.1 , 17.2,... 17. m angeschlossen. Die sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n können durch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigte Schaltmittel besonders abgesichert sein, beispielsweise gegen Überströme. Die nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17. m sind jeweils durch Schaltmittel 19 (19.1 ,19.2,... , 19. m) ansteuerbar, insbesondere abschaltbar bzw. degradierbar. Diese Schaltmittel 19 sind im Leistungsverteiler 18 angeordnet. Bei den Schaltmitteln 19 handelt es sich vorzugsweise um Halbleiterschalter wie beispielsweise Mosfets etc. In dem Leistungsverteiler 18 wird die Spannung U an der Stromschiene 14 gemessen. Weiterhin ist in dem Leistungsverteiler 18 eine Strommessung vorgesehen. Im Ausführungsbei- spiel wird jeder durch den jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16.n fließende Strom 116. n erfasst. Optional kann jeder durch den jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m fließende Strom I17.m erfasst werden. Optional kann die jeweilige anliegende Spannung U16.n am jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n insbesondere gegenüber Masse bzw. Ground GND gemessen werden. Der ermittelte bzw. gemessene anliegende Spannung U16.n kann je nach Ort der Auswertung beispielsweise auch an den Leistungsverteiler 18 oder weitere Steuergeräte über ein Kommunikationssystem, beispielsweise ein Bussystem wie ein CAN-Bus oder ähnliches übermittelt werden. Alternativ könnte die Auswertung im sicherheitsrelevanten Verbraucher 16.n selbst erfolgen.

Zwischen dem Leistungsverteiler 18 und dem jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n ist jeweils ein Widerstand R16.1 , R16.2,... ,R16.n dargestellt, der den Widerstand des jeweiligen Leitungspfads zwischen dem Leistungsverteiler 18 und dem jeweiligen Verbraucher 16. n abbildet. Zwischen dem Leistungsverteiler 18 und dem jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m ist jeweils ein Widerstand R17.1 , R17.2,..,R17.m dargestellt, der den Widerstand des jeweiligen Leitungspfads zwischen dem Leistungsverteiler 18 und dem jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m abbildet.

An dem Energiespeicher 12 könnte zur Erfassung weiterer Kenngrößen des Energiespeichers 12 ein nicht gezeigter Sensor vorgesehen werden, vorzugsweise ein Batteriesensor. In diesem Sensor könnte beispielsweise anhand der Zustandsgrößen des Energiespeichers 12 und eines zugehörigen Modells entsprechende Kenngrößen des Energiespeichers 12 wie der Innenwiderstand Ri, der Ladezustand SOG oder ähnliches ermittelt werden. Bei den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 16 handelt es sich um Spezialverbraucher mit hohen Anforderungen bzw. einem hohen Schutzbedarf, allgemein als sicherheitsrelevante Verbraucher 16 bezeichnet. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Lenkung und/oder ein Bremssystem als Beispiele solche Komponenten, die unbedingt versorgt werden müssen, um im Fehlerfall das Lenken und/oder Bremsen des Fahrzeugs sicherzustellen. Ebenfalls besitzt der Leistungsverteiler 18 entsprechende nicht näher gezeigte Verarbeitungsmittel wie beispielsweise einen Mikrocontroller, um erfasste Größen zu speichern bzw. auszuwerten. Der Mikrocontroller ist darüber hinaus in der Lage, entsprechende Schaltmittel 19 (bzw. die nicht eigens dargestellten Schaltmittel für die sicherheitsrelevanten Verbraucher 16 zum Schutz derselbigen) anzusteuern. Alternativ könnte die Auswertung auch in einem anderen Steuergerät erfolgen.

Die durch den Leistungsverteiler 18 versorgten Verbraucher 16 könnten beispielsweise sicherheitsrelevante Fahrzeugfunktionen wie beispielsweise Bremsen, Lenken etc. umfassen, insbesondere Verbraucher 16 mit hohen Anforderungen hinsichtlich Schutzbedarf. Generell handelt es sich bei sicherheitsrelevanten Verbrauchern 16 um besonders schützenswerte Verbraucher, die beispielsweise zur Aufrechterhaltung gewisser Notfunktionen notwendig sind. Neben den geschilderten Funktionen wie Lenken und Bremsen kann es sich auch um solche Funktionen handeln, die beispielsweise nach einem Unfall wenn möglich noch funktionstüchtig sein sollten wie beispielsweise Rückhaltesysteme, Schließsysteme zum Öffnen und Schließen der Fahrzeugtüren, Notrufsysteme beispielsweise zum Absetzen eines elektronischen Notrufs, Schiebedachfunktionen, Beleuchtung oder ähnliches.

Bei den nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchen 17.m handelt es sich typischerweise um Komfortverbraucher. Komfortverbraucher 17. m können je nach Anwendungen in Haupt- und Untergruppen aufgeteilt und damit gruppiert sein (vergleiche das alternative Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 mit den weiteren Verteilern 50, 52). Es handelt sich um solche Verbraucher 17, welche sich nicht durch hohe Sicherheitsrelevanz bzw. durch geringere Anforderungen hinsichtlich eines Schutzbedarfs auszeichnen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 darin, dass weitere Verteiler 50, 52 an den Leistungsverteiler 18 angeschlossen sind, über die jeweils weitere Verbraucher 16. k, 17.1, 17.j beispielhaft dargestellt angesteuert werden können. Der Verteiler 50, an dem zumindest ein sicherheitsrelevanter Verbraucher 16. k angeschlossen ist, wird über eine Leitung mit einem Leitungswiderstand R16.v von dem Leistungsverteiler 18 mit einem entsprechenden Strom 116. v versorgt. Es ist darüber hinaus ein weiterer Verteiler 52 vorgesehen, über den lediglich nicht sicherheitsrelevante Verbraucher 17.j, im Ausführungsbeispiel lediglich ein einziger exemplarisch dargestellt, versorgt und über entsprechende Schaltmittel 19.j abgeschaltet werden können. Der weitere Verteiler 52 wird über eine Leitung mit einem Leitungswiderstand R17.v von dem Leistungsverteiler 18 mit einem entsprechenden Strom 117. v versorgt. Der zugehörige nicht sicherheitsrelevante Verbraucher 17.j wird mit einem Strom 117.j versorgt.

Die nachfolgend beschriebenen Teilverfahren können hierbei auf unterschiedliche Steuergeräte verteilt werden. Somit kann eine Abschaltung der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m auch in anderen Verteilern 50, 52 über die entsprechenden Schaltmittel 19.1, 19.j getriggert werden. Das Signal 40 zum Abschalten der Verbraucher 17.1, 17.j könnte über einen Kommunikationsbus übertragen werden und auch in einem separaten Steuergerät wie beispielsweise ein sog. vehicle computer befehligt werden. Falls eine Unterspannung dU an einem sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. k anliegt, der wiederum durch den Verteiler 50 versorgt wird, kann dieser Verteiler 50 auch eine Abschaltung entsprechender nicht sicherheitsrelevanter Verbraucher 17 an den Leistungsverteiler 18 initiieren.

Beispielhaft ist in dem Ausführungsbeispiel als möglicher Energiespeicher 12 eine Batterie bzw. Akkumulator beschrieben. Alternativ können jedoch andere für diese Aufgabenstellung geeignete Energiespeicher beispielsweise auf induktiver oder kapazitiver Basis, Brennstoffzellen, Kondensatoren oder Ähnliches gleichermaßen Verwendung finden.

Der Zeitbereich der Trennung der abzuschaltenden Verbraucher 17 liegt in der Größenordnung zwischen 1 ms und 500 ms. Das Verfahren dient nicht dem Lei- tungs-, Komponenten- oder Bauteilschutz und ist daher nicht mit der Überstromabschaltung im Zeitbereich von kleiner 10 ps vergleichbar. Im klassischen Bordnetz sind Regeleingriffe des Energiemanagements im Zeitbereich größer 500 ms zu erwarten. Gegebenenfalls muss sichergestellt werden, dass die auszuwertenden Größen schnell erfasst und/oder an die Auswerteeinheit wie beispielsweise den Leistungsverteiler 18 schnell übermittelt werden. In Figur 3 sind schematisch die verschiedenen Blöcke 30, 34, 38 mit Ein- und Ausgangsgrößen gezeigt. Einer Unterspannungserkennung 30 sind mehrere der oben beschriebenen Größen zugeführt. Hierbei handelt es sich um die Ströme 116. n durch die jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n und/oder die Spannung U an der Stromschiene 14 und/oder der oder die jeweiligen Widerstände R16n des jeweiligen Leitungspfads zu dem jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n und/oder der oder die jeweiligen Widerstände R17.m des jeweiligen Leitungspfads zu dem jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m. Daraus ermittelt die Unterspannungserkennung 30 wie nachfolgend beschrieben zumindest einen Trigger 32 und/oder die Unterspannung dU. Die Berechnung der Unterspannungserkennung 30 kann in dem Leistungsverteiler 18 oder aber in dem jeweiligen Verbraucher 16. n, 17. m, insbesondere in dem sicherheitsrelevanten Verbraucher 16.n, aber auch in einen nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17. m, erfolgen. Für die Unterspannungserkennung 30 können nachfolgende Verfahrensschritte einzelnen oder in Kombination genutzt werden. Ein Maß für die Spannung U16.n an dem jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n kann wie folgt über unterschiedliche Ansätze ermittelt werden.

In einer ersten Alternative wird die Spannung U an der Stromschiene 14 erfasst. Von der Spannung U an der Stromschiene 14 wird eine vordefinierte Spannung Uw, die den Worst Case abbildet, abgezogen, um den Spannungsabfall über den jeweiligen Widerstand R16.n des Leitungspfads zu dem jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n zu berücksichtigen. Diese vordefinierte Spannung Uw stellt einen Worst-Case-Erfahrungswert dar, mit dem schlimmstenfalls gerechnet werden muss. Damit kann die Spannung U16.n an dem jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16.n wie folgt abgeschätzt werden:

U16.n = U - Uw (1)

In einer weiteren Alternative werden zur Abschätzung des Maßes für den Spannungsabfall U16.n am sicherheitsrelevanten Verbraucher 16.n die gemessene Spannung U an der Stromschiene 14, die gemessenen Ströme I 16. n durch die sicherheitsrelevanten Verbraucher 16.n sowie einen festen Widerstandswert R16.n_w, der den Word-Case abbildet, herangezogen. Von der Spannung U an der Stromschiene 14 wird der Spannungsabfall über dem Leitungspfad durch ei- ne Worstcase-Abschätzung des Leitungswiderstands R16.n_w und dem Stromfluss 116. n durch die jeweiligen Leitungen nach dem ohmschen Gesetz berechnet:

U16.n = U - I16.n * R16.n_w (2)

In einer weiteren Alternative werden zur Abschätzung des Maßes für den Spannungsabfall U16.n am sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n die gemessene Spannung U an der Stromschiene 14, die gemessenen Ströme 116. n durch die sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n sowie ein im Rahmen eines Modells abgeschätzter jeweiliger Leitungswiderstand R16.n_d herangezogen. Von der Spannung U an der Stromschiene 14 wird der Spannungsabfall über den Leitungspfad mithilfe einer Diagnosefunktion (wie beispielsweise in der DE 102018212369 A1 beschrieben und auf deren Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen wird) des Leitungswiderstands R16.n_d und den Stromfluss 116.n durch diese Leitungen berechnet:

U16.n = U - I16.n * R16.n_d (3)

Die an den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 16. n anliegende Spannung U16n wird in einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel direkt im jeweiligen Verbraucher 16. n selbst gemessen und über eine Kommunikationsschnittstelle (beispielsweise CAN) an den Leistungsverteiler 18 kommuniziert:

U16.n = U16.n via Kommunikationsmittel (4)

In einer weiteren Alternative kann ein Maß für die anliegende Spannung U16.n an dem sicherheitsrelevanten Verbraucher 16.n in dem jeweiligen Verbraucher 16. n selbst ausgewertet werden. Wenn eine bevorstehende Unterspannung dU erkannt wird, wird von der im jeweiligen Verbraucher 16 integrierten Funktion ein Trigger 34 und/oder eine Unterspannung dU an den Leistungsverteiler 18 gesendet. Somit wird die Unterspannungserkennung 30 im Verbraucher 16. n statt im Leistungsverteiler 18 ausgeführt:

U16.n = U16.n im Verbraucher 16 (5)

Die unterschiedlichen Arten zur Ermittlung des Maßes der am sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n anliegenden Spannung U16.n könnten entweder alternativ (einzeln), aber auch zur gegenseitigen Plausibilisierung unter Verwendung zu- mindest zweier, aber auch mehrerer alternativer Ermittlungsmöglichkeiten eingesetzt werden. Bei unplausiblen Ergebnissen können entsprechende Warnhinweise oder Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Die Dauer T1 , T2, T3 der anliegenden berechneten bzw. gemessenen Spannung U16.n ist entscheidend, um eine bevorstehende Unterspannung dU zu erkennen und ein Triggersignal 32 zu generieren, welches die Abschaltung 40 bzw. Degradierung nicht sicherheitsrelevanter Verbraucher 17 initiiert. Gemäß Figur 4 wird dies über eine dynamische Spannungsgrenze Ug abgebildet. So nimmt die Spannungsgrenze Ug mit zunehmender Dauer T der Unterschreitung der Spannungsgrenze Ug zu. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 erfolgt die Zunahme der Spannungsgrenze Ug mit zunehmender Dauer T stufenförmig. Prinzipiell könnten jedoch auch andere Zusammenhänge zwischen dem Grenzwert Ug und der maximal zulässigen Zeitspanne T für den jeweiligen Grenzwert Ug wie in Form einer kontinuierlich bzw. stetig steigenden Funktion implementiert werden. Die Zeitdauer T bzw. T1 , T2, T3 gibt die maximale Dauer an, innerhalb der sich die Spannung U16.n des sicherheitsrelevanten Verbrauchers16.n den zugehörigen Grenzwert Ug bzw. Ug1 , Ug2, Ug3 nicht unterschreiten darf, ansonsten droht eine Unterversorgung bzw. Ausfall des sicherheitsrelevanten Verbrauchers 16. n. Ab einer Zeitdauer T 1 weist der Grenzwert Ug einen ersten Wert Ug1 auf, der bis zu einer weiteren Zeitdauer T2 konstant bleibt. Die Zeitdauer T 1 liegt beispielsweise im Bereich um 0,5 ms, die weitere Zeitdauer T2 liegt beispielsweise bei 10 ms. Der erste Grenzwert Ug1 weist den niedrigsten Wert auf, bezogen auf die Versorgungsspannung (im Ausführungsbeispiel 12V) nimmt dieser beispielsweise einen Wert um 50 % bezogen auf die Versorgungsspannung an. Absolut liegt der erste Grenzwert Ug1 in einem Bereich von beispielsweise 6V und 7V, im Ausführungsbeispiel bei 6,4V. Ab der Zeitdauer T2 (beispielsweise bei 10ms) steigt der Grenzwert Ug auf einen Wert von Ug2 von 70 % bezogen auf die Versorgungsspannung, absolut wie beispielhaft in Figur 3 gezeigt bei 8,6 V bzw. einem Bereich beispielsweise zwischen 8 und 9 V an. Ab der Zeitdauer T2 bleibt der zweite Grenzwert Ug2 bis zu einer Zeitdauer von T3 konstant. Ab einer Zeitdauer T3 (beispielsweise bei 100 ms) steigt der Grenzwert Ug auf einen Wert von Ug3 von 80 % bezogen auf die Versorgungsspannung, absolut wie beispielhaft in Figur 3 gezeigt bei 9,6 V bzw. einem Bereich zwischen 9 und 10 V. Ab der Zeitdauer T3 bleibt der dritte Grenzwert Ug3 wiederum konstant. Droht die ermittelte Spannung U 16. n für die Zeitdauer T 1 den ersten Grenzwert Ug1 zu unterschreiten, so wird ein Trigger 32 erzeugt. Droht die ermittelte Spannung U16.n für die Zeitdauer T2 den zweiten Grenzwert Ug2 zu unterschreiten, so wird der Trigger 32 erzeugt. Droht die ermittelte Spannung U16.n für die Zeitdauer T3 den dritten Grenzwert Ug3 zu unterschreiten, so wird der Trigger 32 erzeugt. Unterschreitet die ermittelte Spannung U16.n einen der Grenzwerte Ug, wird zu diesem Zeitpunkt ein Timer gestartet. Sobald die dem unterschrittenen Grenzwert Ug zugeordnete Zeitdauer T erreicht wird, wird der Trigger 32 erzeugt. Bezogen auf diesen unterschrittenen Grenzwert Ug wird wie nachfolgend beschrieben die Unterspannung dU ermittelt.

Mithilfe der ermittelten bzw. gemessenen Spannung U16.n am jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n und der dynamischen Spannungsgrenze Ug; Ug1 , Ug2, Ug3 beispielsweise gemäß Figur 3 wird die Differenzspannung bzw. Unterspannung dU berechnet: dU = Ug - U16.n, wobei derjenige Grenzwert Ug gewählt wird, der dem ermittelten Spannungsabfall U16.n am sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n am nächsten liegt. Liegt beispielsweise die Spannung U16.n bei 6V, beträgt die Unterspannung dU zum nächsten Grenzwert Ug1 (Ug1=6,4V) 0,4V. Liegt die Spannung U16.n beispielsweise bei 8 V, so liegt die Unterspannung dU zum nächsten Grenzwert Ug2 (Ug2 = 8,6V) bei 0,6 V etc.

Die Differenzspannung bzw. Unterspannung dU dient als Eingangsgröße für einen Block 34 zur Abschätzung des abzuschaltenden Stroms Ir.

Nachfolgend wird der Verfahrensschritt bzw. Block 34 zur Abschätzung des Reduktionsmaßes, wie beispielsweise der abzuschaltende oder reduzierende Strom Ir, näher beschrieben. Um die Spannung U zu stabilisieren (Anhebung um dU) und die Spannungs- und Zeitgrenzen der sicherheitsrelevanten Verbraucher 16. n einzuhalten, ist eine Abschaltung von einem oder mehreren nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchern 17.m notwendig. Wieviele der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m abgeschaltet werden müssen, wird auf Grundlage des Reduktionsmaßes (beispielsweise abzuschaltender Stroms 36) Ir entschieden. Wie hoch der zu reduzierende Strom Ir für die Anhebung der Versorgungsspannung U um dll sein muss, kann über eines der nachfolgend beschriebenen Teilverfahren abgeleitet werden.

So könnte beispielsweise als eine mögliche Alternative ein fester Wert des Reduktionsmaßes bzw. abzuschaltenden Stroms Ir implementiert werden. Beim Auslösen des Triggers 32 muss der hierbei festgelegte Strom Ir abgeschaltet werden: lr = konst (1)

Mithilfe der durch die Unterspannungserkennung 30 ermittelte Unterspannung dU, dem gesamten Widerstands Rb des gesamten Pfads vom Energiespeicher 12 zum Eingang des Leistungsverteilers 18, dem Widerstand Ri für den Innenwiderstand des Energiespeichers 12, insbesondere der Batterie, bis zur Masse bzw. Ground wird in einer weiteren Alternative das Reduktionsmaß Ir berechnet. Den genannten Widerständen Rb, Ri könnten die bekannten Widerstände zu Lebensbeginn oder aber entsprechende Schätzungen zu Grunde liegen. Falls der Energiespeicher 12 als Quelle nicht zur Verfügung steht oder der Energiespeicher 12 geladen wird, muss der Strom in Richtung des Gleichspannungswandlers 22 reduziert werden. Damit bestimmt sich der reduzierende Strom Ir wie folgt:

Ir = dU/(Rb+Ri) bzw. Ir = dU/Rdc (2)

Mithilfe der durch die Unterspannungserkennung 30 berechneten Unterspannung dU, dem durch Diagnose bestimmten Widerstand Rdc_d des Leitungssatzes der Zuleitung vom Gleichspannungswandler 22 und/oder dem durch Diagnose bestimmten Widerstand Rb_d des Leitungssatzes der Zuleitung zum Energiespeicher 12 und/oder dem durch Diagnose bestimmten Innenwiderstand Ri_d des Energiespeichers 12 wird das Reduktionsmaß wie der abzuschaltende Strom Ir in einer weiteren alternativen Vorgehensweise berechnet:

Ir = dU/(Rb_d + Ri_d) bzw. Ir = dU/Rdc_d (3)

Ein Reduktionsmaß Ir kann in einer weiteren Alternative auch von dem Energiemanagement vorgegeben werden, um die Spannung entsprechend zu stabilisieren: lr = Ir via Kommunikationssystem vom Energiemanagement (4) Ein weiterer Block 38 dient dazu, die nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17. m zur Abschaltung auszuwählen. Für diesen Verfahrensschritt 38 werden der Trigger 32, und/oder der abzuschaltende Strom Ir aus Block 34 und/oder die jeweiligen Ströme I17.m, die durch die jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m fließen, zugeführt. Wenn also der Trigger 32 (aus Block 30) und der abzuschaltende Strom Ir (aus Block 34) bekannt sind, wird eines der folgend beschriebenen Verfahrensschritte verwendet, um gezielt bestimmte nicht sicherheitsrelevante Verbraucher 17.m abzuschalten. Das Abschalten erfolgt über entsprechende Abschaltsignale 40.1, 40.2,... , 40. m, über die die jeweiligen betroffenen Schaltmittel 19m angesteuert werden können. Die Verbraucher 17. m können dabei direkt oder auch in mehreren Stufen abgeschaltet werden. Bei stufenweiser Abschaltung wird nach einer Verbraucher(-Gruppen)-Trennung eine definierte Systemantwort abgewartet und bei Bedarf bzw. Nichteinhaltung der Spannungsanforderungen ein erneutes bzw. weiteres Abschalten der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m ausgeführt. Eine Systemantwort könnte eine Erhöhung der Spannung an der Stromschiene U oder ein Signal von einem übergeordneten System sein.

In einer Variante können alle nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17. m abgeschaltet werden. Wird ein entsprechendes Triggersignal 36 von der Unterspannungserkennung 30 generiert und übermittelt, dann werden alle nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17. m abgeschaltet. Der zu reduzierende Strom Ir ist als Eingangsgröße nicht notwendig.

In einer weiteren alternativen Variante wird nach dem Kriterium des maximalen Stroms, der gerade in den jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchern 17.m fließt, vorgegangen. So wird zunächst derjenige nicht sicherheitsrelevante Verbraucher 17. max mit dem maximalen Stromfluss 117. max abgeschaltet. Dies erfolgt so lange, bis der zu reduzierende Strom Ir erreicht ist.

In einer weiteren alternativen Variante kann der Strom 117. m, der durch die nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m fließt, mit einem konstanten oder dynamischen Gewichtungsfaktor multipliziert und entsprechend dieser Gewichtungspunktzahl abgeschaltet werden, bis der zu reduzierende Strom Ir zumindest er- reicht ist. Die Gewichtungspunktzahl kann auch unabhängig von dem Strom 117. m erfolgen. Mithilfe der Gewichtung können die optimalen Verbraucher 17. m abgeschaltet werden, um ein Optimum zwischen abzuschaltendem Strom Ir und dem Verlust der Funktion des jeweiligen nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchers 17.m zu finden. Dafür können Gewichtungsverfahren verwendet werden, welche auf statischen oder dynamischen Werten oder auf dem Strom oder Zustand der Bordnetzkomponenten beruhen. Hierbei können die abzuschaltenden bzw. zu degradierenden nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m beispielsweise mithilfe eines Optimierungsverfahrens (beispielsweise Optimierungsproblem: binary linear programming) ausgewählt werden. Dabei wird jedem Verbraucherpfad eine Gewichtung zugewiesen, welche den Einfluss des Stromes I17.m im jeweiligen Verbraucherpfad auf das System gewichtet. Zum einen muss die Bedingung erfüllt sein, dass die Summe der Ströme (I17.m) der abgeschalteten Verbraucher 17. m mindestens das Reduktionsmaß Ir erreichen. Als Optimierungsziel einer optimierten Verbraucherabschaltung lässt sich beispielsweise das Minimum der Summe der Prioritätswerte der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m (je höher die Priorisierung des nicht sicherheitsrelevanten Verbrauchers 17. m, desto höher der entsprechende Prioritätswert) heranziehen unter zwingender Einhaltung der obigen Reduktionsbedingung.

In einer weiteren alternativen Variante stellt das übergeordnete Fahrzeugsystem regelmäßig eine Gruppe an abschaltbaren Verbrauchern 17. m zur Verfügung. Diese werden dann bei der Funktionsausführung abgeschaltet. Alternativ kann auch eine entsprechende Gruppierung der Verbraucher 17. m abgeschaltet werden.

Die abgeschalteten nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m müssen nach bestimmten Kriterien wieder hinzugeschaltet werden. Hierbei können unterschiedliche Kriterien verwendet werden.

So könnte in einer Variante nach einer festgelegten Zeit ein Wiederverbindungsversuch erfolgen. Wenn beispielsweise nach x Sekunden ein Wiederverbindungsversuch nicht erfolgreich war, also eine erneute Abschaltung erfolgte, können beispielsweise k Versuche eines erneuten Wiederverbindens unternommen werden. Alternativ kann eine Fehlermeldung abgesetzt werden. Die Wiederverbindungsversuche können eingestellt werden.

Als weiteres alternatives Kriterium wird ermittelt, ob die Spannung U für eine definierte Zeit stabil ist. Ist die Spannung U beispielsweise größer als einen Schwellwert llg von beispielsweise 11V für x Sekunden, können anschließend die abgeschalteten nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m zugeschaltet werden.

Als weiteres alternatives Kriterium kann das Wiederverbinden nach einer Kommunikation mit dem Energiemanagement erfolgen. Das Energiemanagement des Gesamtfahrzeugs oder ein vergleichbares Fahrzeugsystem initiiert das Wiederverbinden der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m mittels eines Kommunikationssystems, beispielsweise ein CAN-Bus. Die Verbindung erfolgt einzeln oder interaktiv und/oder gruppiert.

Im Rahmen eines weiteren alternativen Kriteriums können die abgeschalteten Verbraucher 17.m auf Basis der Stromreserve wieder zugeschaltet werden. Diese Funktion berechnet fortlaufend die notwendige Mindeststromreserve, um nicht sicherheitsrelevante Verbraucher 17. m wieder mit der Energieversorgung zu verbinden. Ob ein nicht sicherheitsrelevanter Verbraucher 17.m wieder zugeschaltet wird, entscheidet sich entweder auf Basis einer Vorgabe durch das Fahrzeugsystem wie beispielsweise im Rahmen des Energiemanagements und/oder auf einem zuvor je Verbraucher 17. m vorgegebenen Stromwert 117. m_v und/oder einem dynamisch berechneten Wert auf Grundlage der historischen Verbraucherstromaufnahme und/oder mit einem vergleichbaren Verfahren.

Die beschriebene Funktion ist nicht auf ein bestimmtes Spannungsniveau U im Energiebordnetz wie beispielsweise 12 V im Ausführungsbeispiel beschränkt. Das beschriebene Verfahren besitzt eine nicht eigens dargestellte Schnittstelle zum Energiemanagement, um mindestens eine Feedbackinformation über die abgeschalteten, nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher 17.m zu übermitteln. Zusätzlich ist auch eine Kommunikation bzw. Vorgabe von einem übergeordneten Fahrzeugsystem (beispielsweise Energiemanagement wie in den zugehörigen Teilverfahren beschrieben) vorstellbar. Aufgrund der erforderlichen Ausfüh- rungsgeschwindigkeit (zwischen 1 ms und 500 ms) kann das Energiemanagement die Funktion nicht selbst ausführen. Daher müssen die Vorgabeparameter vor Funktionsausführung im Leistungsverteiler 18 zur Verfügung gestellt werden bzw. ausschließlich beim Wiederverbinden nach einem Auftreten einer Unterspannung.