DE102005027081A1

DE102005027081A1 - Motor vehicle electrical system, has supply lines, at which electrical loads are connected, where potential gradient is applied between terminals of generator and mass potential is symmetric and voltage-centric to terminal voltages

Info

Publication number: DE102005027081A1
Application number: DE102005027081A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Müller (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2005-06-11
Filing date: 2005-06-11
Publication date: 2006-05-04

Abstract

The system has a generator (ISG), batteries (Bat1, Bat2) and supply lines (VL1, VL2), to which electrical loads (V12, V24) are connected. The supply lines are arranged in crossover-free manner and the potential gradient is applied between terminals of the generator at the supply lines. The mass potential is symmetric and voltage-centric to the voltage of the terminals. The lines form an H-shaped arrangement with a bridge circuit (BB).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kraftfahrzeugbordnetz. Zwei getrennte Leistungsstränge, deren Versorgungsspannungen möglichst symmetrisch um eine gemeinsame mittige Masselage eingeregelt werden, ermöglichen sowohl die Versorgung von Bordnetzverbrauchern mit einfacher Klemmenspannung als auch die Versorgung von Bordnetzverbrauchern mit etwa doppelter Klemmenspannung.The The invention relates to an electrical vehicle electrical system. Two separate power lines whose Supply voltages as possible be adjusted symmetrically about a common central mass position, enable both the supply of electrical system consumers with simple terminal voltage as well as the supply of electrical system consumers with about twice Terminal voltage.

Zweispannungsbordnetze in Kraftfahrzeugen sind Gegenstand umfangreicher Entwicklungstätigkeit. Die Automobilindustrie hat sich hierbei auf die Entwicklung von sogenannten 42 Volt Zweispannungsbordnetzen konzentriert. Bei diesen Bordnetzen wird ein Hochspannungszweig auf eine nominelle Spannung von 42 Volt geregelt und ein Niederspannungszweig wird auf eine nominelle Spannung von 14 Volt geregelt. Üblicherweise wird nur ein Generator für das gesamte Bordnetz eingesetzt. Die Klemmenspannung des Generators kann hierbei auf 14 Volt oder auf 42 Volt ausgelegt sein. Die jeweils zweite Spannungsebene wird von der Spannungsebene des Bordnetzgenerators aus mit einem Spannungswandler eingerichtet. Beispiele solcher Zweispannungsbordnetze in Kraftfahrzeugen sind aus der DE 10028748 A1 und aus der DE 10208982 A1 bekannt.Two-voltage vehicle systems in motor vehicles are the subject of extensive development activity. The automotive industry has concentrated on the development of so-called 42 volt two-voltage on-board networks. In these on-board networks, a high voltage branch is regulated to a nominal voltage of 42 volts and a low voltage branch is regulated to a nominal voltage of 14 volts. Usually only one generator is used for the entire vehicle electrical system. The terminal voltage of the generator can be designed for 14 volts or 42 volts. The respective second voltage level is established from the voltage level of the electrical system generator with a voltage converter. Examples of such two-voltage vehicle systems in motor vehicles are known from the DE 10028748 A1 and from the DE 10208982 A1 known.

Beide vorgenannten Patentanmeldungen sprechen hierbei ein Problem dieser Zweispannungsbordnetze an, dessen unbefriedigende Lösung bisher für die mangelnde Akzeptanz dieser Zweispannungsbordnetze mit verantwortlich gemacht wird, nämlich die Kurzschlusssicherheit der Niederspannungsverbraucher gegenüber Spannungsüberschlägen aus dem Hochspannungszweig auf den Niederspannungszweig des Bordnetzes.Both The aforementioned patent applications speak here a problem of this Zweispannungsbordnetze, whose unsatisfactory solution so far for the lack of acceptance of these two-voltage systems with responsible is made, namely the short-circuit safety of low-voltage consumers against voltage flashovers the high-voltage branch on the low-voltage branch of the electrical system.

Um diese Kurzschlusssicherheit zu verbessern, wird in der DE 10028748 A1 von der BMW AG vorgeschlagen die Niederspannungsanschlüsse der Hochspannungsverbraucher nicht direkt an die Fahrzeugmasse zu legen, wie es für die Niederspannungsklemmen der Niederspannungsverbraucher üblich ist, sondern die Niederspannungsanschlüsse der Hochspannungsverbraucher, mit einer zentralen Sammelleitung zu sammeln und die Sammelleitung über einen ansteuerbaren Schalter mit der Fahrzeugmasse zu verbinden. Die Niederspannungsebene wird hierbei von der Hochspannungsebene mit einem Spannungswandler abgeleitet und eingerichtet. Die zentrale Sammelleitung ist hierbei als isolierte Sammelleitung ausgeführt und mit einer Stromüberwachung in der Sammelleitung können durch Vergleich mit dem in die Hochspannungsebene eingespeisten Strom Fehlerströme festgestellt werden und bei Bedarf die Hochspannungsebene durch Öffnen des Schalters in der Sammelleitung abgeschaltet werden. Mit der Fehlerstromüberwachung können sowohl eventuelle Lichtbögen als auch eventuelle Spannungsüberschläge zwischen den beiden Spannungsebenen festgestellt werden. Die Niederspannungsebene bleibt dabei über den Spannungswandler weiterhin intakt.To improve this short-circuit security, is in the DE 10028748 A1 proposed by the BMW AG, the low-voltage connections of the high-voltage consumers not directly to the vehicle mass to lay, as is customary for the low-voltage terminals of low-voltage consumers, but to collect the low-voltage terminals of the high-voltage consumer, with a central bus and the bus via a controllable switch with the vehicle mass connect. The low voltage level is derived from the high voltage level with a voltage converter and set up. The central manifold is here designed as an insulated manifold and with a current monitoring in the manifold can be determined by comparison with the current injected into the high voltage level fault currents and, if necessary, the high voltage level by opening the switch in the manifold are turned off. Residual current monitoring can detect both possible arcs and possible voltage flashovers between the two voltage levels. The low voltage level remains intact via the voltage converter.

Eine andere Strategie verfolgt die Patentanmeldung DE 10208982 A1 der Firma Siemens AG. Hier will man Spannungsüberschläge aus der Hochspannungsebene auf die Niederspannungsebene dadurch vermeiden, indem man die Versorgungsleitung der Niederspannungsebene auf der einen Seite des Kraftfahrzeuges verlegt und die Versorgungsleitung der Hochspannungsebene auf der jeweils anderen Kraftfahrzeugseite verlegt. Die beiden Teilnetze sind über mindestens einen Spannungswandler getrennt und werden beide von einem Generator gespeist. Sowohl die Verbraucher in der Hochspannungsebene als auch die Verbraucher in der Niederspannungsebene werden hierbei jeweils direkt mit der Karosseriemasse des Kraftfahrzeugs verbunden. Durch sorgfältiges Layout und Verlegen der Versorgungsleitungen beider Teilbordnetze können die Versorgungsleitungen aus der Niederspannungsebene praktisch kreuzungsfrei gegenüber der Versorgungsleitungen der Hochspannungsebene verlegt werden. Direkte Spannungsüberschläge aus einem Teilbordnetz in das Versorgungssystem des anderen Teilbordnetzes sind daher nicht zu befürchten. Allerdings löst das Bordnetzlayout nicht das Problem eventueller Lichtbögen in der Hochspannungsebene gegenüber der Karosseriemasse und auch nicht das Problem eventueller Massekurzschlüsse, da sowohl die Niederspannungsverbraucher als auch die Hochspannungsverbraucher direkt an die Karosseriemasse gelegt werden. Lichtbögen können über die bestehenden Sicherungen in den Teilbordnetzen nicht unbedingt abgesichert werden. Die Lichtbogenproblematik zeichnet sich gerade dadurch aus, dass der Strom im Lichtbogen in der Regel nicht ausreicht, um eine Sicherungsauslösung zu garantieren.Another strategy is pursued by the patent application DE 10208982 A1 the company Siemens AG. Here one wants to avoid voltage flashovers from the high voltage level to the low voltage level by laying the supply line of the low voltage level on one side of the motor vehicle and relocates the supply line of the high voltage level on the other side of the motor vehicle. The two subnets are separated by at least one voltage transformer and are both powered by a generator. Both the consumers in the high voltage level and the consumers in the low voltage level are in each case connected directly to the body ground of the motor vehicle. By careful layout and routing of the supply lines of both sub-networks, the supply lines from the low voltage level can be laid practically without crossing the supply lines of the high voltage level. Direct voltage flashovers from a sub-board network in the supply system of the other sub-electrical system are therefore not to be feared. However, the electrical system layout does not solve the problem of possible arcing in the high voltage level compared to the body ground and not the problem of possible ground short circuits, since both the low-voltage consumers and the high-voltage consumers are placed directly on the body ground. Arcs can not necessarily be protected via the existing fuses in the sub-board networks. The arc problem is characterized by the fact that the current in the arc is usually not sufficient to guarantee a fuse release.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die 42 V Bordnetze in der Umsetzung wegen der Lichtbogenproblematik und auf Grund fehlender Bauteile wie Sicherungen, Steuergeräte und Treiberhalbleiter in der 42V V Spannungslage auf Schwierigkeiten und Akzeptanzprobleme stößt.In summary can one say that the 42 V Bordnetze in the conversion because of the arc problematic and due to missing components such as fuses, controllers and driver semiconductors in the 42V V voltage level on difficulties and acceptance problems encounters.

Erfindungsgemäße Aufgabe ist es daher eine alternative Bordnetzstruktur anzugeben, die auch mit der 12 Volt Technologie eine zweite höhere Spannungsebene realisiert, ohne dass hierzu ein Spannungswandler notwendig ist.Task according to the invention It is therefore necessary to specify an alternative on-board network structure, which also realized a second higher voltage level with the 12 Volt technology, without the need for a voltage converter is necessary.

Die Lösung gelingt mit einer Bordnetzstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele enthalten.The solution succeeds with a vehicle electrical system structure with the features of the claim 1. Further advantageous embodiments are in the dependent claims and included in the following description of the embodiments.

Die Lösung gelingt hauptsächlich mit einer Bordnetzstruktur mit einer Gleichspannungsversorgung, deren Potentialgefälle zwischen den beiden Bordnetzklemmen durch eine symmetrische nahezu spannungsmittige Masselage aufgeteilt wird. Die beiden von den Bordnetzklemmen ausgehenden Versorgungsleitungen werden hierbei stets kreuzungsfrei angeordnet. Niederspannungsverbraucher werden jeweils von einer der beiden Versorgungsleitungen gegen die symmetrische Masselage mit Spannung versorgt, während Hochspannungsverbraucher mit dem gesamten Spannungsgefälle zwischen den beiden Versorgungsleitungen versorgt werden.The solution succeeds mainly with a vehicle electrical system structure with a DC voltage supply, their potential gradient between the two vehicle power supply terminals by a symmetrical almost voltage-centered Mass is split. The two emanating from the vehicle power terminals Supply lines are always arranged without crossing. Low-voltage consumers are each from one of the two supply lines energized against the balanced ground, while high voltage consumers with the entire voltage gradient be supplied between the two supply lines.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Versorgungsleitungen in einer kreuzungsfreien H-förmigen Anordnung innerhalb der Karosserie des Kraftfahrzeuges verlegt.In an advantageous embodiment the invention, the two supply lines in a crossing-free H-shaped Arrangement laid within the body of the motor vehicle.

In einer weniger bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Versorgungsleitungen von der Spannungsversorgung in entgegengesetzter Richtung weggeführt und anschließend entlang der beiden Längsseiten der Kraftfahrzeugkarosserie weitergeführt.In a less preferred embodiment of the invention, the two supply lines from the power supply led away in the opposite direction and then along the two long sides continued the motor vehicle body.

In einer weiteren weniger bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Versorgungsleitung in einem zentralen Stichkanal nebeneinander durch die Kraftfahrzeugkarosserie geführt.In another less preferred embodiment of the invention the two supply line in a central branch canal next to each other passed through the vehicle body.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Spannungslagen der Versorgungsleitungen gegenüber der Masselage der Fahrzeugkarosserie mit einer Spannungsregelung verschiebbar. Die hat bei Bordnetzen mit zwei hintereinander geschalteten Bordnetzbatterien den Vorteil, dass je nach Ladezustand der einzelnen Batterie, diejenige Batterie mit dem schlechteren Ladezustand bevorzugt durch entsprechende Verschiebung des Spannungsgefälles zwischen den Bordnetzklemmen des Bordnetzgenerators in Bezug auf die Masselage mit Spannung versorgt werden kann.In an advantageous embodiment the invention, the voltage levels of the supply lines to the Masselage of the vehicle body with a voltage control displaceable. The has at on-board networks with two series-connected electrical system batteries the advantage that, depending on the state of charge of each battery, the one Battery with the worse state of charge preferred by appropriate Displacement of the voltage gradient between the vehicle power supply terminals of the on-board generator in relation to the ground can be supplied with voltage.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Einstellung der Spannungslage auf den beiden Versorgungsleitungen mit einer Leistungselektronik, die das jeweilige Spannungsniveau mittels Pulsweitenmodulation einstellt.In a further advantageous embodiment of the invention takes place the adjustment of the voltage level on the two supply lines with a power electronics that the respective voltage level adjusted by means of pulse width modulation.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielbaren Vorteile sind eine gemeinsame Spannungsversorgung für 12/14 Volt und 24/28 Volt Verbraucher. Durch die symmetrische Masselage zwischen den beiden Spannungsniveaus der Spannungsversorgung kann ein Bordnetz mit zwei Spannungslagen eingerichtet werden, ohne dass hierzu ein Spannungswandler benötigt wird. Ein 24/28 Volt Spannungsrisiko gegenüber der Karosseriemasse kann ausgeschlossen werden. Es besteht im ganzen Bordnetz lediglich ein 12/14 Volt Spannungsrisiko gegenüber der Karosseriemasse und damit kein Lichtbogenrisiko. Es können die heutigen 12/14 Volt Verbraucher und die heutigen 12 Volt Bordnetzbatterien weiterverwendet werden.The with the invention mainly achievable benefits are a common power supply for 12/14 Volt and 24/28 volt consumers. Due to the symmetrical ground position between the two voltage levels of the power supply can an electrical system with two voltage levels can be set up without that this requires a voltage transformer becomes. A 24/28 volt voltage risk compared to the body mass can be excluded become. There is only a 12/14 volt voltage risk throughout the vehicle electrical system across from the body mass and therefore no arc risk. It can be the today's 12/14 volt consumers and today's 12 volt on-board batteries continue to be used become.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von graphischen Darstellungen der Ausführungsbeispiele näher erläutert.in the The invention will be described below with reference to graphical representations the embodiments explained in more detail.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine erfindungsgemäße Bordnetzstruktur, bei der die Versorgungsleitungen im wesentlichen entlang der Längsseiten der Fahrzeugkarosserie verlegt sind; 1 an electrical system according to the invention, in which the supply lines are laid substantially along the longitudinal sides of the vehicle body;

2 eine erfindungsgemäße Bordnetzstruktur, bei der die Spannungslage der Versorgungsleitungen gegenüber Masse mit einer elektronischen Brückenschaltung eingestellt wird; 2 an electrical system according to the invention, in which the voltage position of the supply lines to ground is set with an electronic bridge circuit;

3 eine erfindungsgemäße Bordnetzstruktur, bei der die Spannungslage der Versorgungsleitungen gegenüber Masse mit einer Pulsweitenmodulation eingestellt wird; 3 an electrical system according to the invention, in which the voltage position of the supply lines to ground is adjusted with a pulse width modulation;

4 eine erfindungsgemäße Bordnetzstruktur mit zentral angeordneten Versorgungsleitungen. 4 an electrical system according to the invention with centrally arranged supply lines.

1 zeigt exemplarisch in stilisierter Form ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bordnetz. 1 shows an example in stylized form a motor vehicle with a vehicle electrical system according to the invention.

Die Spannungsversorgung des Bordnetzes besteht aus einem Bordnetzgenerator ISG, der insbesondere als Integrierter Startergenerator ausgebildet sein kann. Ein integrierter Startergenerator ist ein Bordnetzgenerator, der in den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges integriert ist und sowohl generatorisch als auch motorisch eingesetzt werden kann. An die Bordnetzklemmen B+, B– des Bordnetzgenerators sind die Versorgungsleitung VL1, VL2 des Bordnetzes angeschlossen. Die eine Versorgungsleitung VL1 befindet sich dabei auf dem unteren Spannungsniveau der Generatorspannung und die zweite Versorgungsleitung auf dem oberen Niveau der Generatorspannung. Die Generatorspannung selbst wird mit einer Leistungselektronik LE eingestellt. Die Leistungselektronik ist vorzugsweise in den Bordnetzgenerator integriert. Die beiden Versorgungsleitungen werden im Kraftfahrzeug kreuzungsfrei angeordnet. Die eine Versorgungsleitung verläuft dabei auf der linken Kraftfahrzeugseite und die andere Versorgungsleitung auf der rechten Kraftfahrzeugseite. In einer alternativen und vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bordnetzstruktur kann im vorderen Karosseriebereich eine Bordnetzbrücke angeordnet sein, in der Abzweigungen der beiden Versorgungsleitungen parallel zu einander quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufen. Hierzu wird von der linken Versorgungsleitung VL1 eine Abzweigung zur rechten Fahrzeugseite verlegt und von der rechten Versorgungsleitung VL2 eine Abzweigung zur linken Fahrzeugseite verlegt. Auch die Abzweigungen in der Bordnetzbrücke BB werden kreuzungsfrei verlegt. Mit den beiden an den Längsseiten angeordneten Versorgungsleitungen und der Bordnetzbrücke ergibt sich eine H-förmige Bordnetzstruktur, in der die Versorgungsleitungen kreuzungsfrei verlegt sind.The power supply of the electrical system consists of a vehicle electrical system generator ISG, which may be designed in particular as an integrated starter generator. An integrated starter generator is an on-board generator which is integrated in the drive train of the motor vehicle and can be used both as a generator and as a motor. The supply line VL1, VL2 of the vehicle electrical system are connected to the vehicle power supply terminals B +, B- of the vehicle electrical system generator. The one supply line VL1 is located at the lower voltage level of the generator voltage and the second supply line at the upper level of the generator voltage. The generator voltage itself is set with power electronics LE. The power electronics is preferably in the electrical system Integrated generator. The two supply lines are arranged without crossing in the motor vehicle. The one supply line runs on the left side of the vehicle and the other supply line on the right side of the vehicle. In an alternative and advantageous embodiment of the vehicle electrical system according to the invention, an electrical system bridge can be arranged in the front body region, run in the branches of the two supply lines parallel to each other transverse to the vehicle longitudinal axis. For this purpose, a branch to the right side of the vehicle is routed from the left supply line VL1 and a branch to the left side of the vehicle is routed from the right supply line VL2. Even the branches in the wiring system bridge BB are laid without crossing. With the two arranged on the long sides of the supply lines and the vehicle electrical system bridge results in an H-shaped vehicle electrical system structure, in which the supply lines are laid without crossing.

Für die Spannungsstabilisierung des Bordnetzes sorgen zwei hintereinander geschaltete Bordnetzbatterien Bat1, Bat2. Die Versorgungsleitung VL1 mit dem unteren Spannungslevel des Bordnetzgenerators führt hierbei über nicht dargestellte Laderegler an den Minuspol der in Serie ersten Batterie Bat1 und die Versorgungsleitung VL2 mit der oberen Spannungsebene des Bordnetzgenerator führt dabei ebenfalls über nicht dargestellte Laderegler an den Pluspol der in Serie zweiten Batterie Bat2. Pluspol der ersten Batterie und Minuspol der zweiten Batterie werden miteinander verbunden und potentialmäßig auf Masse, insbesondere auf die Karosseriemasse, festgelegt. Hierdurch entsteht ein Bordnetz, bei dem die Karosseriemasse mit ihrem Potential im Wesentlichen in der Mitte zwischen unterem und oberen Spannungsniveau der beiden Klemmenspannungen B–, B+ des Bordnetzgenerators liegt. Liefert der Bordnetzgenerator eine Spannungsdifferenz von 24 Volt, so hat damit jede Versorgungsleitung gegenüber der Karosseriemasse lediglich ein Spannungsgefälle von 12 Volt, während in der direkten Verbindung zwischen den beiden Versorgungsleitungen ein Spannungsgefälle von 24 Volt anliegt. Dies gibt die Möglichkeit 12 Volt Verbraucher V12 von einer der beiden Versorgungsleitungen aus mit einem 12 Volt Spannungsgefälle direkt gegen Karosseriemasse zu betreiben, während 24 Volt Verbraucher V24 mit einem Spannungsgefälle zwischen erster Versorgungsleitung und zweiter Versorgungsleitung geschaltet und betrieben werden können. Man hat ein Zweispannungsbordnetz mit symmetrischer Masselage, bei dem das maximale Spannungsgefälle gegen Karosseriemasse nie größer als die halbe Klemmenspannung des Bordnetzgenerators, insbesondere nie größer als 12 – 14 Volt wird.For voltage stabilization of the electrical system provide two series-connected electrical system batteries Bat1, Bat2. The supply line VL1 with the lower voltage level of the electrical system generator leads over here not shown charge controller to the negative pole of the first in series Battery Bat1 and the supply line VL2 with the upper voltage level of the on-board generator leads also about not shown charge controller to the positive pole of the series second Battery Bat2. Positive pole of the first battery and negative pole of the second Batteries are connected together and potential on Mass, in particular to the body mass, set. hereby creates a wiring system, in which the body mass with their potential essentially in the middle between lower and upper tension level the two terminal voltages B-, B + of the electrical system generator is located. Does the on-board generator supply a Voltage difference of 24 volts, so it has every supply line across from the body ground only a voltage drop of 12 volts, while in the direct connection between the two supply lines a voltage gradient of 24 volts is applied. This gives the possibility 12 volt consumers V12 from one of the two supply lines with a 12 volt voltage drop directly to operate against body ground, while 24 volt consumer V24 with a voltage gradient between the first supply line and the second supply line can be switched and operated. You have a two-voltage electrical system with symmetrical ground, where the maximum voltage gradient against Body mass never bigger than half the terminal voltage of the electrical system generator, in particular never greater than 12 - 14 Volt is.

Die Bordnetzbrücke befindet sich in der vorderen Karosseriehälfte vorzugsweise hinter dem Motorraum, da hier im Motorraum die meisten Hochspannungsverbraucher anzutreffen sein werden, die eine 24 Volt Spannungsversorgung brauchen. In der Bordnetzbrücke liegen beide Versorgungsleitungen und damit beide Spannungsniveaus des Bordnetzgenerators räumlich nahe nebeneinander, so dass Hochspannungsverbraucher bevorzugt von der Bordnetzbrücke aus mit Spannung versorgt werden können. Die elektrischen Verbindungsleitungen zu den Hochspannungsverbrauchern können hierdurch einfacher verlegt werden, als wenn die Spannungsniveaus von der linken und rechten Versorgungsleitung abgeführt werden müssen, was natürlich ebenfalls möglich ist und dort gemacht wird, wo die Verbindungsleitungen zur Bordnetzbrücke zu lange werden würden.The Board network bridge located in the front body half preferably behind the Engine compartment, because here in the engine compartment most high-voltage consumers be found who need a 24 volt power supply. In the wiring system bridge lie both supply lines and thus both voltage levels the electrical system generator spatially close to each other, so that high-voltage consumers preferred by the electrical system bridge can be supplied with voltage. The electrical connection lines to the high voltage consumers can be laid easier be as if the voltage levels of the left and right Supply line dissipated Need to become, which of course also possible is and is made where the connection lines to the electrical system bridge too long would become.

2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung mit einer Leistungselektronik LE, die die Spannungslagen in den Versorgungsleitungen VL1, VL2 des Bordnetzes relativ zum Potential der Karosseriemasse zu verschieben mag. Ausgangsseitig weist hierzu die Leistungselektronik, die vorzugsweise in die Generatorregelung integriert ist, eine steuerbare Spannungsteilerschaltung auf, mit der die beiden Spannungsniveaus der Klemmen des Bordnetzgenerators gegenüber Masse eingeregelt werden können. Der Mittenabgriff der Spannungsteilerschaltung bildet hierbei das Bezugspotential und liegt mit seinem Potential auf der Karosseriemasse. Vorzugsweise wird der Spannungsteilerschalter als elektronische Brückenschaltung aus zwei Transistoren T1, T2 oder zwei MOSFETS gebildet, die über Ihre Basisanschlüsse oder über ihre Gates angesteuert werden. Die Brückenschaltung der Leistungselektronik verteilt die Klemmenspannung des Bordnetzgenerators anteilig auf die beiden Versorgungsleitungen VL1 und VL2. Eine Steuerungslogik, die vorzugsweise in die Generatorregelung integriert ist, liest hierzu über eine geeignete Busanbindung die Ladezustände der beiden Bordnetzbatterien Bat1, Bat2 aus den zu den Bordnetzbatterien zugehörigen Ladebilanzrechnern LB aus. Mit einem Auswerte- und Steuerungsalgorithmus wird dann diejenigen Bordnetzbatterie, die weniger Restladung enthält, bevorzugt geladen, indem das Spannungsgefälle des Bordnetzgenerators gegenüber der im Wesentlichen symmetrischen und mittigen Karosseriemasse derart verschoben wird, dass diejenige Versorgungsleitung, die an die Batterie mit der geringeren Restladung anschließt einen größeren Spannungsabfall gegenüber der Karosseriemasse erhält, als die jeweils andere Versorgungsleitung. Dadurch kann durch Verschieben der Spannungsniveaus gegenüber der Karosseriemasse, diejenige Batterie stärker geladen werden, die einen höheren Ladebedarf hat. 2 shows an advantageous embodiment of the invention with a power electronics LE, which may shift the voltage levels in the supply lines VL1, VL2 of the electrical system relative to the potential of the body ground. For this purpose, the power electronics, which is preferably integrated in the generator control, on the output side, a controllable voltage divider circuit, with which the two voltage levels of the terminals of the electrical system generator can be adjusted to ground. The center tap of the voltage divider circuit forms the reference potential and lies with its potential on the body ground. Preferably, the voltage divider switch is formed as an electronic bridge circuit of two transistors T1, T2 or two MOSFETs, which are controlled via their base terminals or via their gates. The bridge circuit of the power electronics distributed the terminal voltage of the electrical system generator proportionally to the two supply lines VL1 and VL2. A control logic, which is preferably integrated into the generator control, reads for this purpose via a suitable bus connection, the charge states of the two electrical system batteries Bat1, Bat2 from the charge balance calculator LB associated with the onboard power supply batteries. With an evaluation and control algorithm, the vehicle electrical system battery that contains less residual charge is then preferably charged by the voltage drop of the electrical system generator is shifted relative to the substantially symmetrical and central body mass such that the supply line that connects to the battery with the lower residual charge larger voltage drop compared to the body mass receives than the other supply line. As a result, by shifting the voltage levels with respect to the body ground, that battery which has a higher charging requirement can be charged more intensively.

Das Ausführungsbeispiel der 3 greift nochmals die Funktionalität der Leistungselektronik aus 2 auf. Generatorregelung und Leistungselektronik für die Spannungsregelung der Klemmenspannung des Bordnetzgenerators seien hier in einem Bordnetzsteuergerät BNS zusammengefasst. An den Anschlussklemmen B–, B+ wird die Generatorspannung abgegriffen und an die Versorgungsleitungen VL1, VL2 gelegt. Das Bezugspotential des Bordnetzsteuergerätes ist hierbei ebenfalls die Karosseriemasse, die mit ihrem Potential nahezu mittig und symmetrisch zu den Klemmenspannungen der Versorgungsleitungen liegt. Mit einer Steuerungslogik werden die Ladezustände der beiden Bordnetzbatterien aus den Ladebilanzrechnern der beiden Bordnetzbatterien ausgelesen und ausgewertet. Je nach Auswertung wird mit einer Pulsweitenmodulation die Ausgangspannung an den beiden Bordnetzklemmen B–, B+ eingestellt. Die Ansteuerung der Bordnetzklemmen mit einer Pulsweitenmodulation ersetzt dann die Spannungsteilerschaltung aus dem Ausführungsbeispiel der 2. Über die Tastverhältnisse der Pulsweitenmodulation wird die Klemmenspannung eingestellt. Die Generatorspannung wird auch hierbei so auf die beiden Versorgungsleitung verteilt, dass diejenige Bordnetzbatterie, die einen höheren Ladebedarf hat, ein größeres Spannungsgefälle erhält, als die jeweils andere Bordnetzbatterie.The embodiment of 3 takes again the functionality of the power electronics 2 on. Generator control and power Lektronik for the voltage regulation of the terminal voltage of the electrical system generator are summarized here in a vehicle electrical system control unit BNS. At the terminals B-, B + the generator voltage is tapped and applied to the supply lines VL1, VL2. The reference potential of the onboard supply control unit here is also the body ground, which lies with its potential almost centrally and symmetrically to the terminal voltages of the supply lines. With a control logic, the charge states of the two onboard power supply batteries are read out and evaluated from the charge balance computers of the two onboard power supply batteries. Depending on the evaluation, the output voltage at the two vehicle power supply terminals B-, B + is set with a pulse width modulation. The control of the vehicle power supply terminals with a pulse width modulation then replaces the voltage divider circuit of the embodiment of 2 , About the duty cycle of the pulse width modulation, the terminal voltage is set. The generator voltage is also distributed in this case on the two supply line, that the on-board battery, which has a higher charging requirements, receives a larger voltage gradient than the other board battery.

Mit den Leistungselektroniken der Ausführungsbeispiele aus 2 und 3 kann die Klemmenspannungsdifferenz des Bordnetzgenerators zum im Regelfall symmetrischen und mittigen Bezugspotential der Karosseriemasse verschoben werden.With the power electronics of the embodiments of 2 and 3 the terminal voltage difference of the vehicle electrical system generator can be shifted to the generally symmetrical and central reference potential of the body ground.

4 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bordnetzstruktur. Im Unterschied zur Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel der 4 die Bordnetzstruktur hauptsächlich durch einen zentralen Stichkanal gebildet, der im wesentlichen in der Fahrzeugmitte von vorne nach hinten verläuft. In dem Stichkanal liegen die beiden Versorgungsleitungen kreuzungsfrei nebeneinander. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel liegt das Potential der Karosseriemasse mittig und symmetrisch zu den Spannungsniveaus der beiden Versorgungsleitungen. Niederspannungsverbraucher V12 können direkt gegen Masse mit Spannung versorgt werden und Hochspannungsverbraucher V24 werden aus dem Potentgefälle zwischen den beiden Versorgungsleitungen mit Spannung versorgt. 4 shows an alternative embodiment of the vehicle electrical system according to the invention. Unlike the embodiment described in 1 is shown in the embodiment of the 4 the on-board network structure mainly formed by a central branch channel, which runs essentially in the vehicle center from front to back. In the branch channel, the two supply lines are juxtaposed without crossing each other. Also in this embodiment, the potential of the body ground is centered and symmetrical to the voltage levels of the two supply lines. Low voltage consumers V12 can be directly supplied with ground and high voltage consumers V24 are supplied with voltage from the potential difference between the two supply lines.

Claims

Vehicle electrical system for a motor vehicle with a DC power supply (ISG, Bat1, Bat2) and with supply lines (VL1, VL2) to which the electrical loads (V12, V24) are connected, characterized in that arranged that the supply lines (VL1, VL2) without crossing and the potential difference between the vehicle power supply terminals (B +, B-) of the DC power supply is applied to the supply lines and the ground potential is almost symmetrical and voltage to the terminal voltage of the vehicle power supply terminals.

Vehicle electrical system according to Claim 1, characterized the supply lines (VL1, V12) are connected to an on-board network bridge (BB) an H-shaped one Form arrangement.

Vehicle electrical system according to Claim 1, characterized that the supply lines (Vl1, VL2) along the two longitudinal sides of the vehicle body run.

Vehicle electrical system according to Claim 1, characterized that the supply lines (VL1, VL2) in a central branch channel run side by side through the vehicle body.

Vehicle electrical system according to one of Claims 1 to 4, characterized the voltage levels of the two supply lines (VL1, VL2) across from the mass position are displaced with a voltage control.

Vehicle electrical system according to Claim 5, characterized that the output stage of the voltage regulation on the output side bridge circuit Has.

Vehicle electrical system according to Claim 5, characterized that the voltage regulation a power control by means of pulse width modulation is.