WO2019149416A1

WO2019149416A1 - Device for protecting at least one consumer

Info

Publication number: WO2019149416A1
Application number: PCT/EP2018/084466
Authority: WO
Inventors: Nils Draese; Werner Schiemann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: DE102018201546A1

Abstract

The invention relates to a device for protecting at least one consumer in an on-board power supply, particularly of a motor vehicle, comprising at least one switching means (32) for supplying at least one consumer (22, 26, 28, 46) with electrical energy, at least one controller (30) for controlling the switching means (32), and at least detection means for detecting parameters, particularly current and/or voltage, the controller (30) controlling the switching means (32) according to the parameters, and at least one surge protector (39) being provided.

Description

Beschreibung description

Titel title

Vorrichtung zur Absicherung zumindest eines Verbrauchers Device for securing at least one consumer

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absicherung zumindest eines Verbrau chers nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. The invention relates to a device for securing at least one consumer chers according to the preamble of the independent claim.

Stand der Technik State of the art

Aus der EP 1453171 Al ist eine elektronische Schutzschaltung bekannt. From EP 1453171 Al an electronic protection circuit is known.

Der als Schutzelement dienende Mosfet-Schutzschalter nutzt zum Schutz des Spannungsversorgungseingangs den im umgekehrten Betriebsmodus arbeiten den Mosfet mit interner Inversdiode, der mit seiner Drain-Source-Strecke ent sprechend in umgekehrter Richtung zwischen den zu schützenden Versorgungs spannungseingang bzw. die zu schützende Eingangsleitung relativ geringen Spannungsniveaus des Lastreglers oder Steuergeräts und dessen interne, zum Beispiel eine gemeinsame relativ geringere Spannung für mehrere elektrische bzw. elektronische Komponenten liefernde Spannungsversorgungsschiene ge schaltet ist. Im Normalbetrieb muss dieser zusätzliche Schalter den vollen Be triebsstrom tragen, ohne eine Funktion im Normalbetrieb zu besitzen. Serving as a protective element mosfet circuit breaker uses to protect the power supply input working in reverse mode the Mosfet with internal inverse diode, the voltage input with his drain-source path accordingly in the reverse direction between the protected supply or the input line to be protected relatively low Voltage levels of the load regulator or controller and its internal, for example, a common relatively lower voltage for a plurality of electrical or electronic components supplying power supply rail is switched GE. In normal operation, this additional switch must carry the full operating current without having a function in normal operation.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzschaltung insbesondere gegen Überspannungen weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. It is an object of the present invention to further simplify a protection circuit, in particular against overvoltages. This object is solved by the features of the independent claim.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Das Vorsehen eines Überspannungsschutzes im elektronischen Energieverteiler hat demgegenüber den Vorteil, dass zum einen das im elektronischen Energie verteiler vorgesehene Schaltmittel vor Überspannungen zuverlässig geschützt wird, ohne dass an dieses eine besondere Sperrfähigkeit bei Halbleiterschaltern zu stellen wäre. Die geeignete Anordnung des Überspannungsschutzes insbe sondere am Ausgang des Verbrauchers dient der einfachen Aufnahme der Ener gie, ohne dass besonders aufwendige Bauelemente vorzusehen wären. Durch den vorgeschlagenen Überspannungsschutz wird es möglich, Überspannungen von kritischen Bordnetzpfaden zu isolieren bzw. solche Überspannungen abzulei ten. Dies ist gerade für sicherheitskritische Verbraucher, die im Zusammenhang mit automatischen Fahrfunktionen beispielsweise zur Durchführung eines Not halts oder Ähnlichem benötigt werden, von besonderer Bedeutung, um die Ver fügbarkeit dieser Funktionen weiter zu erhöhen. Zudem nehmen gerade im Zu sammenhang mit der zunehmenden Elektrifizierung von Nebenaggregaten und mechatronischen Systemen rekuperativen Lasten zu, sodass vermehrt Über spannungen auftreten können. Weiterhin kann durch das vorgeschlagene Kon zept auf der anderen Seite eine elektronische Sicherungsfunktion weiterhin ge währleistet bleiben, die Verbraucher und entsprechende Zuleitungen sicher vor kritischen Betriebssituationen schützt, wie dies durch eine schnelle Abschaltung mit Halbleiterschaltern als mögliche Schaltmittel erreicht werden kann. The provision of overvoltage protection in the electronic power distributor has the advantage that, for one thing, the switching means provided in the electronic power supply are reliably protected against overvoltages without the need for a special blocking capability in the case of semiconductor switches. The appropriate arrangement of the overvoltage protection in particular special at the output of the consumer is the simple recording of energy Ener, without the need to provide particularly expensive components. By the proposed overvoltage protection, it is possible to isolate surges from critical board network paths or abzulei th overvoltages. This is especially for safety-critical consumers who are required in connection with automatic driving functions, for example, to carry out an emergency or the like, of particular importance to the Availability of these functions continues to increase. In addition, especially in connection with the increasing electrification of ancillary units and mechatronic systems, recuperative loads are increasing, so that more overvoltages can occur. Furthermore, by the proposed concept on the other hand, an electronic security function can continue to be ensured, which protects consumers and corresponding supply lines reliably against critical operating situations, as can be achieved by rapid disconnection with semiconductor switches as possible switching means.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Überspannungsschutz so angeord net, dass er vom Verbraucher hervorgerufene Überspannungen vom Schaltmittel fernhält. Besonders bevorzugt ist hierzu der Überspannungsschutz zwischen dem Ausgang und einem Bezugspotenzial, insbesondere Masse geschaltet. Besonders bevorzugt weist der Überspannungsschutz zumindest einen Ableit pfad auf, der einen über den Ausgang rückfließenden Strom vor Erreichen des Schaltmittels insbesondere gegen Masse ableitet. Dadurch wird insbesondere ein Stromfluss über eine Inversdiode des als Halbleiterschalter ausgeführten Schaltmittels verhindert, indem das weitere Schaltmittel des Überspannungs schutzes geschlossen wird. Die Rekuperationsenergie kann sich dabei auf die ohmschen Verluste in der Quelle, den Leitungswiderstand im Kabelbaum und dem Widerstand im weiteren Schaltmittel verteilen. Durch den üblicherweise ho hen Kupferwiderstand im Verbraucher wird ein Großteil der Verlustleistung be reits im Verbraucher umgesetzt. Dadurch muss nur ein kleiner Teil der Energie vom weiteren Schaltmittel getragen werden, weshalb sich diese Anordnung be sonders eignet. In an expedient development of the overvoltage protection is angeord net so that it keeps away from the consumer caused overvoltages from the switching means. For this purpose, the overvoltage protection is particularly preferably connected between the output and a reference potential, in particular ground. Particularly preferably, the overvoltage protection has at least one discharge path, which in particular discharges a current flowing back through the output before reaching the switching means to ground. As a result, in particular a current flow is prevented via an inverse diode of the switching means designed as a semiconductor switch by the further switching means of the overvoltage protection is closed. The recuperation energy can be distributed over the ohmic losses in the source, the line resistance in the wiring harness and the resistance in the other switching means. Due to the usually high copper resistance in the consumer, a large part of the power loss is already implemented in the consumer. As a result, only a small part of the energy has to be carried by the further switching means, which is why this arrangement is particularly suitable.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung umfasst der Überspannungsschutz zumin dest einen Überspannungsableiter und/oder ein Überspannungselement, das vorzugsweise in Reihe mit dem weiteren Schaltmittel geschaltet ist. Dadurch können besonders hohe Energien absorbiert werden, was unter Umständen mit Halbleiterschaltern allein nicht möglich wäre. Besonders zweckmäßig ist das Überspannungselement als resistives Element bzw. ohmscher Widerstand, vor zugsweise meanderförmig ausgebildet. Dadurch kann eine hohe Energiemenge im Schaltungsaufbau eingespeichert bzw. abgebaut werden. Außerdem könnte durch einen zusätzlichen Kanal ein Strom für Diagnosezwecke des Bordnetzes als Last eingeprägt werden. In an expedient development, the overvoltage protection comprises at least one surge arrester and / or an overvoltage element, which is preferably connected in series with the further switching means. As a result, particularly high energies can be absorbed, which may be with Semiconductor switches alone would not be possible. Particularly useful is the overvoltage element as a resistive element or resistive resistor, preferably formed before meandering. As a result, a large amount of energy in the circuit structure can be stored or reduced. In addition, an additional channel could be used to load a current for diagnostic purposes of the vehicle electrical system as a load.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist als Überspannungsableiter zumindest ein Kondensator und/oder zumindest eine Diode, vorzugsweise eine Supressor- Diode und/oder zumindest ein Varistor und/oder zumindest eine Gasentladungs strecke vorgesehen. Damit können hohe Energien bzw. Leistungen absorbiert werden unter Verwendung einfacher Bauteile. In an expedient development, at least one capacitor and / or at least one diode, preferably a suppressor diode and / or at least one varistor and / or at least one gas discharge gap is provided as a surge arrester. This high energy or performance can be absorbed using simple components.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Überspannungsableiter in Reihe geschaltet mit zumindest einem weiteren Schaltmittel und parallel hierzu zumin dest ein drittes Schaltmittel. Damit lassen sich entsprechende Elemente nur bei Bedarf zuschalten, wodurch negative Einflüsse durch beispielsweise grobe Tole ranzen oder hohe Querströme verringert werden können. In an expedient development of the surge arrester is connected in series with at least one further switching means and parallel thereto at least a third switching means. This allows corresponding elements only switch on when needed, which can reduce negative influences by, for example, rough Tole tolerances or high cross currents.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung aktiviert der Controller das weitere Schalt mittel und/oder das dritte Schaltmittel zeitlich gestaffelt und/oder getaktet. Damit kann dem angeschlossenen Verbraucher noch hinreichend Zeit gegeben wer den, sich auf die Abschaltung vorzubereiten. In an expedient development, the controller activates the further switching means and / or the third switching means staggered in time and / or clocked. Thus, the connected consumer can still be given sufficient time to prepare for the shutdown.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest ein Kondensator mit einem Eingang des elektronischen Energieverteilers verbunden und/oder mit einem Masseausgang verbunden. Dadurch kann der Schutz gegen Überspannungen, wie sie beispielsweise durch Induktivitätsbelägen in Leitungen hervorgerufen werden könnten, verbessert werden. Über diesen Pfad kann ein Bypass geschaf fen werden, Überspannungen zu reduzieren. In an expedient development, at least one capacitor is connected to an input of the electronic power distributor and / or connected to a mass output. As a result, the protection against overvoltages, such as might be caused by Induktivitätsbelägen in lines can be improved. A bypass can be created via this path to reduce overvoltages.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be- schreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh- ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination specified, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Es zeigen Show it

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Bordnetzes mit integrierter Siche- rungsvorrichtung, FIG. 1 is a schematic representation of a vehicle electrical system with integrated safety device;

Figur 2 eine detailliertere Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Si- cherungsvorrichtung mit schaltbarem Ableitpfad am Ausgang zur Last, FIG. 2 shows a more detailed view of a first exemplary embodiment of a safety device with a switchable discharge path at the output to the load,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Mehrspannungsbordnetz mit zwei integrierten Sicherungsvorrichtungen, FIG. 3 is a schematic representation of a multiple-voltage vehicle electrical system with two integrated safety devices;

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sicherungsvorrichtung mit zu- sätzlichem Überspannungsableiter, FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a safety device with an additional surge arrester,

Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sicherungsvorrichtung, welches gegenüber demjenigen der Figur 4 um ein weiteres Schaltmittel erweitert ist, FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a securing device which is extended by a further switching means compared to that of FIG. 4,

Figur 6 eine Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Sicherungs- Vorrichtung, die besonders bei gefordertem Verpolschutz geeignet ist, FIG. 6 shows a circuit of a further exemplary embodiment of a safety device which is suitable in particular for reverse polarity protection,

Figur 7 eine schematische Darstellung eines Überspannungs-Ableitelements, welches meanderförmig als resistiver Verbraucher ausgebildet ist, sowie Figure 7 is a schematic representation of an overvoltage diverting element, which is formed meandering as a resistive load, as well as

Figur 8 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Betriebsweise der Sicherungsvorrichtung bei einem Überspannungsrisiko durch von Lei- tungen herrührenden Induktivitätsbelegen. Ausführungsformen der Erfindung FIG. 8 shows a schematic representation to clarify the mode of operation of the safety device in the event of an overvoltage risk by inductance documents resulting from lines. Embodiments of the invention

In einem Bordnetz 10 sind exemplarisch zumindest ein Energiespeicher 16 sowie ein sicherheitskritischer Verbraucher 18 jeweils gegen Masse geschaltet ange- ordnet. Bei diesem Bordnetz 10 handelt es sich um ein sensibles Bordnetz, da es sicherheitskritische Verbraucher 18 umfasst, welche sicher insbesondere gegen Überspannungen geschützt werden müssen. Hierzu ist ein elektronischer Ener- gieverteiler 20 vorgesehen, der einen weiteren Verbraucher 28 und die zugehöri- gen Leitungen in Form einer elektronischen Sicherung absichert und ansteuert. Hierzu ist in dem elektronischen Energieverteiler 20 zumindest ein Erfassungs mittel 50 zur Erfassung von zumindest einer die Versorgung des Verbrauchers 22, 26, 28, 46 betreffende Kenngröße, insbesondere zur Erfassung und Bewer- tung der fließenden Ströme bzw. Spannungen vorgesehen. Als Erfassungsmittel 50 können entsprechende Spannungsteiler zum Angriff der Eingangsspannung und/oder der Ausgangsspannung am elektronischen Energieverteiler 20 vorge- sehen sein und/oder entsprechende Messeinrichtungen des fließenden Ein- gangsstroms und/oder Ausgangsstroms. Die benötigten Kenngrößen werden ei- nem Controller zugeführt, in dem die entsprechenden Auswertungen erfolgen können. Sollte ein zu hoher Strom fließen bzw. eine nicht erlaubte Belastungssi- tuation drohen, so leitet der elektronische Energieverteiler 20 entsprechende Ge- genmaßnahmen ein. Hierzu ist beispielsweise ein Schaltmittel 32 vorgesehen, welches den Verbraucher 28 vom Bordnetz 10 trennt. Entsprechend weist der elektronische Energieverteiler 20 zumindest einen Eingang 34 auf, über den elektronische Energieverteiler vom Bordnetz 10 mit Energie versorgt wird. Au- ßerdem weist der elektronische Energieverteiler 20 zumindest einen schaltbaren Ausgang 36 auf, der mit dem zugehörigen Verbraucher 28 verbunden ist. In der Praxis kann der elektronische Energieverteiler 20 noch eine Vielzahl von weite- ren Ausgängen 36 aufweisen, die jeweils mit abzusichernden Verbrauchern 28 über entsprechende Schaltmittel 32 abschaltbar verbunden sind. In an on-board electrical system 10, at least one energy store 16 and a safety-critical consumer 18 are each arranged as an example connected to ground. This vehicle electrical system 10 is a sensitive vehicle electrical system, since it includes safety-critical consumers 18, which must be protected in particular against overvoltages. For this purpose, an electronic energy distributor 20 is provided which protects and controls a further load 28 and the associated lines in the form of an electronic fuse. For this purpose, at least one detection means 50 is provided in the electronic power distributor 20 for detecting at least one parameter relating to the supply of the load 22, 26, 28, 46, in particular for detecting and evaluating the flowing currents or voltages. As detection means 50, corresponding voltage dividers for attacking the input voltage and / or the output voltage at the electronic power distributor 20 can be provided and / or corresponding measuring devices of the flowing input current and / or output current. The required parameters are fed to a controller in which the corresponding evaluations can be made. If an excessively high current flows or threatens an unacceptable load situation, the electronic power distributor 20 initiates corresponding countermeasures. For this purpose, for example, a switching means 32 is provided which separates the load 28 from the electrical system 10. Accordingly, the electronic power distributor 20 has at least one input 34, is powered by the electronic power distributor from the electrical system 10 with energy. In addition, the electronic power distributor 20 has at least one switchable output 36, which is connected to the associated load 28. In practice, the electronic power distributor 20 may also have a multiplicity of further outputs 36, which are connected in each case to consumers to be protected 28 via corresponding switching means 32.

Hierzu sind im Controller 30 entsprechende Auswertefunktionen hinterlegt. Ins- besondere wird der Laststrom als mögliche Kenngröße für die Versorgung des Verbrauchers 22, 26, 28, 46 durch eine Sicherungsfunktionalität bewertet und mit mindestens einem vorgegebenen Abschaltekriterium eines Parametersatzes ver- glichen. Der Controller 30 löst einen Auslöseprozess ein, wodurch die elektroni- sehe Sicherung (in Form des Schaltmittels 32) auslöst und den Laststrom zum korrespondierenden Verbraucher abschaltet, wenn das vorgegebene Abschaltkri- terium erfüllt ist. Der Controller 30 ist zu eingerichtet, dass er Lastströme mehre- rer elektronischer Sicherungen bzw. Schaltmittel zu den verschiedenen Verbrau- chern erfassen und auswerten kann. Entsprechende Erfassungsmittel 50 zur Er- fassung für die Versorgung des Verbrauchers 22, 26, 28, 46 relevanten Kenn- größen sind vorgesehen. Ein Abschalten kann individuell für jede der elektroni- schen Sicherungen bzw. Schaltmittel 32 erfolgen. Diese beschriebene Funktiona- lität ist wesentlich für den elektronischen Energieverteiler 20, 24. Weiterhin kann der Controller 30 in der Lage sein, je nach Anforderungen übergeordneter Steu- ergeräte die Verbraucher 22, 26, 28, 46 im Normalbetrieb zu aktivieren oder zu deaktivieren. Hierzu weist der Controller 30 nicht eigens dargestellte Signalan- schlüsse auf, um beispielsweise über ein Bussystem mit weiteren Steuergeräten insbesondere im Kraftfahrzeug zu kommunizieren. Außerdem kann der Controller 30 bzw. der elektronische Energieverteiler 20, 24 als weitere Kommunikations- möglichkeit einen Diagnoseanschluss aufweisen. For this purpose, corresponding evaluation functions are stored in the controller 30. In particular, the load current is evaluated as a possible parameter for the supply of the consumer 22, 26, 28, 46 by a backup functionality and compared with at least one predefined switch-off criterion of a parameter set. The controller 30 initiates a triggering process, whereby the electronic fuse (in the form of the switching means 32) triggers and shuts off the load current to the corresponding load when the predetermined Abschaltkri- terium is met. The controller 30 is set up to detect and evaluate load currents of a plurality of electronic fuses or switching means to the various consumers. Corresponding detection means 50 for detecting the supply of the consumer 22, 26, 28, 46 relevant characteristics are provided. A shutdown can be done individually for each of the electronic fuses or switching means 32. This described functionality is essential for the electronic power distributor 20, 24. Furthermore, the controller 30 may be able to activate or deactivate the loads 22, 26, 28, 46 in normal operation, depending on the requirements of higher-level control devices. For this purpose, the controller 30 does not have specially illustrated signal connections in order to communicate, for example via a bus system, with further control devices, in particular in the motor vehicle. In addition, the controller 30 or the electronic power distributor 20, 24 as a further communication option have a diagnostic connection.

Zur Verdeutlichung der Zusatzfunktion des elektronischen Energieverteilers 20,To illustrate the additional function of the electronic power distributor 20,

24 wird angenommen, dass es sich bei dem Verbraucher 28 um einen unter ge- wissen Umständen das Bordnetz 10 störenden Verbraucher handelt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 kann der störende Verbraucher 28 bei Feh- lern durch das Schaltmittel 32 vom sensiblen Bordnetz (ein solcher Bordnetz Zweig 10, der insbesondere einen sicherheitskritischen Verbraucher 18 umfasst) unidirektional getrennt werden. Um die benötigte Geschwindigkeit bei der Ab- schaltung zu realisieren, werden in der Regel Halbleiterschalter als Schaltmittel 32 eingesetzt, welche eine maximal zulässige Sperrspannung kombiniert mit ei- ner maximal zulässigen Energieaufnahme oberhalb dieser Sperrspannung ha- ben. Gerade im Zusammenhang mit rekuperativen Verbrauchern 28 wie bei- spielsweise Generatoren, die eine Bremsenergie wieder zurück in das Bordnetz 10 speisen, können temporär hohe Überspannungen entstehen. Gerade solche Verbraucher 28 können durch Induktion sehr hohe Spannungen erzeugen, die oberhalb der Sperrfähigkeit einfacher, günstiger Halbleiter liegen, die zur Absi- cherung im elektronischen Energieverteiler 20, 24 zum Einsatz kommen sollen. Diese induzierten Spannungen können durch die mechanische Energie, aus der sie erzeugt werden, häufig einen Energieinhalt besitzen, der im Bereich mehrerer Joule liegt. Ziel ist es nun, eine Sicherungsvorrichtung insbesondere als Bestand- teil des elektronischen Energieverteilers 20, 24 anzugeben, welche diese Ener- gien zuverlässig und ohne Rückgriff auf besonders teure Halbleiter aufnimmt. Hierbei sollen Überspannungen, welche durch Verbraucher 28 und/oder Lei- tungsinduktivitäten (Induktivitätsbelägen 68) erzeugt werden können, von kriti- schen Bordnetzpfaden isoliert bzw. Überspannungen abgeleitet werden. 24 it is assumed that the consumer 28 is a consumer who disturbs the on-board network 10 under certain circumstances. In the embodiment according to FIG. 1, the interfering load 28 can be unidirectionally disconnected in the event of errors by the switching means 32 from the sensitive vehicle electrical system (such a vehicle electrical system branch 10, which in particular includes a safety-critical consumer 18). In order to realize the required speed during the turn-off, as a rule semiconductor switches are used as switching means 32, which have a maximum permissible blocking voltage combined with a maximum permissible energy absorption above this blocking voltage. Especially in connection with recuperative consumers 28 such as generators that feed a braking energy back into the electrical system 10, temporarily high surges can occur. By way of example, such consumers 28 can generate very high voltages by induction, which are above the blocking capability of simple, less expensive semiconductors which are to be used for protection in the electronic energy distributor 20, 24. These induced voltages can often have an energy content in the range of several due to the mechanical energy from which they are generated Joule is lying. The aim now is to provide a safety device, in particular as a component of the electronic energy distributor 20, 24, which receives these energy reliably and without recourse to particularly expensive semiconductors. In this case, overvoltages that can be generated by consumers 28 and / or line inductances (inductance coverings 68) should be isolated from critical on-board network paths or overvoltages should be derived.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist der elektronische Energievertei- Ier 20, 24 näher gezeigt, der zudem mit einem Überspannungsschutz 39 erwei- tert wurde. Zwischen dem Eingang 34 und dem Ausgang 36 befindet sich im Strompfad das Schaltmittel 32. Das Schaltmittel 32 wird von dem Controller 30 angesteuert. Dem Controller 30 sind relevante Messgrößen wie die Eingangs- spannung und/oder die Ausgangsspannung und/oder der Eingangsstrom und/oder der Ausgangsstrom oder Ähnliches, gegebenenfalls über entsprechen- de Spannungsteiler abgegriffen, zugeführt. Der Controller 30 ermittelt aus den Messgrößen und gegebenenfalls weiteren Informationen Steuerbefehle für das Schaltmittel 32. So wird das Schaltmittel 32 beispielsweise geöffnet, wenn mit zu hohen Belastungen zu rechnen ist, die den Verbraucher 46 und/oder dessen Zu- leitung schädigen könnten. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the electronic energy distributor 20, 24 is shown in more detail, which was additionally expanded with an overvoltage protection 39. Between the input 34 and the output 36 is located in the current path, the switching means 32. The switching means 32 is driven by the controller 30. The controller 30 are relevant measured variables such as the input voltage and / or the output voltage and / or the input current and / or the output current or the like, possibly tapped via corresponding voltage divider supplied. The controller 30 determines from the measured variables and optionally further information control commands for the switching means 32. Thus, the switching means 32 is opened, for example, if too high loads can be expected that could damage the load 46 and / or its supply line.

Zum Schutze insbesondere gegen Überspannungen ist als Teil des Überspan- nungsschutzes 39 ein weiteres Schaltmittel 40 vorgesehen. Das weitere Schalt- mittel 40 ist zwischen dem Schaltmittel 32 und dem Ausgang 36 einerseits und gegen Masse (über einen Masseausgang 38) andererseits geschaltet. Das weite- re Schaltmittel 40 wird beispielsweise angesteuert durch den Controller 30. Durch diese Anordnung wird ein schaltbarer Ableitpfad 48, an dem der die Überspan- nung hervorrufende Strom, wie mit einem Pfeil angedeutet, abgeleitet wird, am Ausgang 36 bzw. am Ausgang zur Last 46 realisiert. Bei einer überhöhten Stromaufnahme durch den Verbraucher 46 kann dieser durch Öffnen des Schaltmittels 32 schnell vom Bordnetz 10 getrennt werden. Erfolgt nun beispiels- weise eine überhöhte Rekuperation dieses Verbrauchers 46 in das Bordnetz 10, so wird ebenfalls das Schaltmittel 32 geöffnet. Bei dem Schaltmittel 32 kann es sich vorzugsweise um einen Leistungshalbleiter, beispielsweise einen Feldeffekt- transistor mit Inversdiode bzw. Mosfet handeln. Um einen Stromfluss über diese Inversdiode des Schaltmittels 32 zu verhindern, wird nun das weitere Schaltmittel 40 geschlossen. Der Rekuperationsstrom wird durch das weitere Schaltmittel 40 kurzgeschlossen. Die aufzunehmende Rekuperationsenergie verteilt sich entlang des Ableitpfads 48 (entlang dessen der Rekuperationsstrom fließt wie mit einem Pfeil eingezeichnet) dabei auf die ohmschen Verluste in der Quelle 46 wie mit dem Innenwiderstand 44 angedeutet, einen Leitungswiderstand 42 im Kabel- baum und dem Widerstand im weiteren Schaltmittel 40. Bei dem weiteren Schaltmittel 40 könnte es sich ebenfalls wieder um einen Halbleiterschalter wie einen Mosfet wie in Figur 2 angedeutet handeln. Der ohmsche Verlust an dem weiteren Schaltmittel 40 wird umgesetzt am Widerstand Rds, also dem Wider- stand in der Strecke zwischen Drain und Source eines Mosfets. Durch den übli- cherweise hohen Kupferwiderstand 44 des Verbrauchers 46 wird ein Großteil der Verlustleistung in diesem Verbraucher 46 umgesetzt. Lediglich ein kleiner Teil der Energie muss vom weiteren Schaltmittel 40 getragen werden. To protect against overvoltages in particular, a further switching means 40 is provided as part of the overvoltage protection 39. The further switching means 40 is connected between the switching means 32 and the output 36 on the one hand and against ground (via a ground output 38) on the other hand. The further switching means 40 is actuated, for example, by the controller 30. By means of this arrangement, a switchable discharge path 48, at which the overvoltage-causing current, as indicated by an arrow, is derived at the output 36 or at the output to Last 46 realized. With an excessive current consumption by the consumer 46, this can be quickly separated by opening the switching means 32 from the electrical system 10. If, for example, an excessive recuperation of this load 46 into the vehicle electrical system 10 takes place, then the switching means 32 is also opened. The switching means 32 may preferably be a power semiconductor, for example a field effect transistor with inverse diode or MOSFET. In order to prevent a flow of current through this inverse diode of the switching means 32, now the further switching means 40 closed. The recuperation current is short-circuited by the further switching means 40. The recuperation energy to be absorbed is distributed along the discharge path 48 (along which the recuperation current flows as indicated by an arrow) to the ohmic losses in the source 46 as indicated by the internal resistance 44, a line resistance 42 in the cable tree and the resistance in the further switching means 40. The further switching means 40 could likewise again be a semiconductor switch such as a mosfet as indicated in FIG. The ohmic loss at the further switching means 40 is implemented at the resistor Rds, that is, the resistance in the path between the drain and source of a mosfet. Due to the usually high copper resistance 44 of the consumer 46, a large part of the power loss in this consumer 46 is converted. Only a small part of the energy has to be carried by the further switching means 40.

Gemäß Figur 3 ist ein Mehrspannungsbordnetz vorgesehen, wobei ein erstes Teilbordnetz 10 mit einer ersten Spannung U1 von beispielsweise 12 V betrieben wird. Ein weiteres Teilbordnetz 12 weist eine weitere Spannung U2 auf, die höher ist als die erste Spannung U1. Die weitere Spannung U2 liegt beispielsweise im Bereich von 48 V oder höher. Die beiden Teilbordnetze 10,12 sind durch einen Gleichspannungswandler 14 miteinander gekoppelt. In dem Teilbordnetz 10 sind beispielhaft ein sicherheitskritischer Verbraucher 18 sowie ein Energiespeicher 16, jeweils parallel gegen Masse geschaltet, vorgesehen. Außerdem ist in dem Teilbordnetz 10 ein elektronischer Energieverteiler 20 vorgesehen, der weitere Verbraucher 22, exemplarisch dargestellt lediglich ein einziger Verbraucher 22, mit der Versorgungsspannung LH versorgen kann. Wiederum ist in dem elektro- nischen Energieverteiler 20 die Absicherung von Leitung und/oder Verbraucher 22 wie bereits beschrieben realisiert. Zudem sind ebenfalls Maßnahmen getrof- fen zur Überspannungssicherung wie nachfolgend näher beschrieben. In dem weiteren Teilbordnetz 12 ist ein weiterer elektronische Energieverteiler 24 vorge- sehen, der die mit der weiteren Spannung U2 gespeisten Hochvolt-Verbraucher 26 ansteuert und entsprechend der beschriebenen Funktionalität des elektroni- schen Energieverteilers 20, 24 absichert. Der weitere elektronische Energiever- teiler 24 könnte in der Lage sein, noch eine Vielzahl weiterer Verbraucher 26 ent- sprechend anzusteuern und abzusichern. Aus Kostengründen werden in Teilen des weiteren Teilbordnetzes 12 (Hoch- spannungsbordnetz) sowie in dem ersten Teilbordnetz 10 (Niederspannungs- bordnetz) in einem gemeinsamen Leitungssatz geführt, was ein Risiko von Kurz- schlüssen wie mit einem Pfeil angedeutet erhöht. Aus dem weiteren Teilbordnetz 12 fließt im Fehlerfall eines Kurzschlusses ein hoher Strom ins erste Teilbordnetz 10. Durch die hohe treibende Spannung U2 und dem meist geringeren Innenwi- derstand der (nicht gezeigten) Hochspannungsquelle erreicht der Strom Werte, die deutlich über 1000 A liegen und von der konventionellen 12 V-Batterie (Ener- giespeicher 16) nicht geklemmt werden können. Falls statt der elektronischen Energieverteiler 20, 24 konventionelle Schmelzsicherungen verbaut sind, lösen diese erst nach mehreren Millisekunden aus, wenn bereits hohe Energiemengen ins erste Bordnetz 10 geflossen sind. Im Bereich des Niederspannungsbordnet- zes 10 sind die Sicherungen nicht auf die höhere Spannung U2 ausgelegt und gegebenenfalls nicht in der Lage, den Stromfluss zu unterbrechen. Somit fließt im Falle eines Kurzschlusses zwischen den beiden Bord netzzweigen 10,12 ein sehr hoher Strom durch unter anderem den Verbraucher 18. According to FIG. 3, a multi-voltage vehicle electrical system is provided, wherein a first sub-board electrical system 10 is operated with a first voltage U1 of, for example, 12 V. Another sub-board network 12 has a further voltage U2, which is higher than the first voltage U1. The further voltage U2 is for example in the range of 48 V or higher. The two sub-electrical systems 10, 12 are coupled to one another by a DC-DC converter 14. In the sub-board network 10 example, a safety-critical consumer 18 and an energy storage 16, each connected in parallel to ground, provided. In addition, an electronic power distributor 20 is provided in the part of the electrical system 10, the other consumers 22, exemplified only a single consumer 22, can supply the supply voltage LH. Again, in the electronic power distributor 20, the protection of line and / or load 22 is realized as already described. In addition, measures have also been taken for overvoltage protection as described in more detail below. In the further sub-board network 12, a further electronic power distributor 24 is provided which activates the high-voltage consumers 26 supplied with the further voltage U 2 and protects them in accordance with the described functionality of the electronic power distributor 20, 24. The further electronic energy distributor 24 could be able to control and protect a large number of further consumers 26 accordingly. For cost reasons, parts of the further sub-board network 12 (high-voltage on-board network) and in the first sub-board network 10 (low-voltage on-board network) are routed in a common line set, which increases the risk of short circuits as indicated by an arrow. From the further sub-board network 12, a high current flows into the first sub-electrical system 10 in the event of a short-circuit. Due to the high driving voltage U2 and the generally lower internal resistance of the high-voltage source (not shown), the current reaches values significantly above 1000 A and of The conventional 12 V battery (energy storage 16) can not be clamped. If conventional fuses are installed instead of the electronic power distributors 20, 24, they will only trip after several milliseconds, when already high amounts of energy have flowed into the first on-board network 10. In the area of the low voltage electrical system 10, the fuses are not designed for the higher voltage U2 and may not be able to interrupt the flow of current. Thus, in the case of a short circuit between the two on-board network branches 10,12 a very high current flows through, inter alia, the consumer 18th

Bei dem in Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel bei einer Absicherung über zwei in den unterschiedlichen Teilbordnetze 10,12 angeordnete elektroni- sche Energieverteiler 20, 24 werden nicht versorgungskritische Verbraucher 22, 26 über den Ausgang der elektronischen Energieverteiler 20, 24 abgesichert und überwacht. Diese Absicherung umfasst neben dem Schutz des Leitungssatzes eine Überwachung auf die Stromrichtung über einen Stromsensor (beispielswei- se integriert in dem Schaltmittel 32) in dem elektronischen Energieverteiler 20 des ersten Teilbordnetzes 10. In the exemplary embodiment described in FIG. 3, with protection via two electronic energy distributors 20, 24 arranged in the different sub-network 10, 12, non-critical consumers 22, 26 are protected and monitored via the output of the electronic power distributors 20, 24. In addition to the protection of the line set, this protection includes monitoring for the current direction via a current sensor (for example, integrated in the switching device 32) in the electronic power distributor 20 of the first sub-electrical system 10.

Wird ein rückwärtiger Stromfluss oberhalb eines Grenzwerts aus dem Verbrau- cher 18 zurück in das Bordnetz 10 erkannt, wird das Schaltmittel 32 geöffnet und gleichzeitig das weitere Schaltmittel 40 geschlossen. Das Schaltmittel 32 sowie das weitere Schaltmittel 40 sind in der elektronischen Energieverteilung 20 ange- ordnet und werden durch den Controller 30 angesteuert. Dadurch wird der Strom- fluss innerhalb des elektronischen Energieverteiler 20 abgeleitet und ein weiterer Stromfluss in das Bordnetz 10 verhindert. Durch den direkten Schluss nach Mas- se wird über das weitere Schaltmittel 40 ein schneller Stromanstieg des Kurz- schlussstroms erreicht, der zu einem automatischen Auslösen der Schnellab- Schaltung in dem weiteren elektronischen Energieverteiler 24 des weiteren Teil- bordnetzes 12 (Hochspannungsnetz) führt und damit zum Öffnen des Schaltmit- tels 32‘ der weiteren elektronischen Energieverteilung 24. If a backward current flow above a limit value from the consumer 18 is recognized back into the vehicle electrical system 10, the switching means 32 is opened and at the same time the further switching means 40 is closed. The switching means 32 and the further switching means 40 are arranged in the electronic power distribution 20 and are controlled by the controller 30. As a result, the flow of current within the electronic power distributor 20 is dissipated and a further flow of current into the vehicle electrical system 10 is prevented. As a result of the direct closure to ground, a rapid increase in the current of the short-circuit current is achieved via the further switching means 40, which leads to an automatic triggering of the short-circuit current. Circuit in the other electronic power distributor 24 of the further sub-board network 12 (high-voltage network) leads and thus to open the Schaltmit- means 32 'of the further electronic power distribution 24th

Unter Umständen müssen sehr hohe Energien bzw. Leistungen absorbiert wer- den. Dies kann mit als Halbleiter ausgeführten Schaltmittel 40 zur Realisierung des Überspannungsschutzes 39 allein unter Umständen nicht bewerkstelligt wer- den. Beispielsweise bei bestimmten Verbrauchern 46 könnte die Lösung gemäß Figur 2 oder 3 zu unzulässig hohen Bremsmomenten durch den Verbraucher 46 führen. Um dem entgegenzuwirken, ist entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 4 und 5 zumindest ein Überspannungsableiter 52 als Be- standteil des Überspannungsschutzes 39 vorgesehen. Der Überspannungsablei- ter 52 ist hierbei zwischen dem Schaltmittel 32 und dem weiteren Schaltmittel 40 angeordnet. Bei dem Überspannungsableiter 52 handelt es sich beispielsweise um einen Varistor, eine Gasentladungsstrecke oder eine Diode, vorzugsweise ei- ne Überspannungsschutz-Diode wie Suppressordioden. Suppressordioden zeichnen sich insbesondere durch eine rechteckförmige Kennlinien auch bei gro- ßen Strömen aus und können hohe Energien absorbieren. Suppressor-Dioden weisen den Nachteil relativ grober Toleranzen auf. Varistoren weisen den Nach- teil hoher Querströme auf. Dem kann begegnet werden, indem man diese Kom- ponenten aktiv, d.h. nur im Falle einer Notwendigkeit in den Stromkreis einschal- tet. Wenn sehr hohe Energien absorbiert werden müssen, kann auch einer der vorgenannten Überspannungsableiter 52 überfordert sein. In diesem Fall kann der Lösungsansatz gemäß Figur 4 mit demjenigen der Figur 2 kombiniert wer- den. Dadurch entsteht eine Schaltung gemäß Figur 5. Under certain circumstances, very high energies or power must be absorbed. This may not be achieved with semiconductor switching means 40 for realizing the overvoltage protection 39 alone under certain circumstances. For example, in certain consumers 46, the solution according to FIG. 2 or 3 could lead to unacceptably high braking torques by the consumer 46. In order to counteract this, according to the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, at least one surge arrester 52 is provided as a constituent part of the overvoltage protection 39. The surge arrester 52 is in this case arranged between the switching means 32 and the further switching means 40. The surge arrester 52 is, for example, a varistor, a gas discharge path or a diode, preferably an overvoltage protection diode such as suppressor diodes. Suppressor diodes are characterized in particular by a rectangular characteristic even with large currents and can absorb high energies. Suppressor diodes have the disadvantage of relatively rough tolerances. Varistors have the disadvantage of high cross currents. This can be counteracted by actively activating these components, i. only in the event of a need in the circuit turns on. If very high energies must be absorbed, one of the aforementioned surge arresters 52 can be overwhelmed. In this case, the approach according to FIG. 4 can be combined with that of FIG. This results in a circuit according to FIG. 5.

Gemäß Figur 5 ist noch ein drittes Schaltmittel 54 als Bestandteil des Überspan- nungsschutzes 39 vorgesehen. Beispielsweise kann das dritte Schaltmittel 54 hierzu parallel geschaltet sein zu der Reihenschaltung von weiterem Schaltmittel 40 und Überspannungsableiter 52. Auch das dritte Schaltmittel 54 wird ange- steuert durch den Controller 30. Dies könnte zeitlich gestaffelt erfolgen, um bei- spielsweise dem angeschlossenen Verbraucher 28 noch genügend Zeit zu ge- ben, sich auf eine Abschaltung vorzubereiten. Abhängig von der inneren Struktur des angeschlossenen Verbrauchers 28 sind auch getaktete Varianten denkbar, bei denen zwischen den einzelnen Schaltmitteln 40, 54 mehrfach umgeschaltet wird. Auch das dritte Schaltmittel 54 kann als Halbleiterschalter, insbesondere als Mostet ausgestaltet sein. According to FIG. 5, a third switching means 54 is provided as part of the overvoltage protection 39. For example, the third switching means 54 may for this purpose be connected in parallel to the series connection of further switching means 40 and surge arresters 52. The third switching means 54 is also actuated by the controller 30. This could be staggered over time, for example to the connected consumer 28 give enough time to prepare for a shutdown. Depending on the internal structure of the connected consumer 28, clocked variants are also conceivable in which a plurality of switching between the individual switching means 40, 54 takes place becomes. Also, the third switching means 54 may be configured as a semiconductor switch, in particular as a must.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 eignet sich insbesondere bei Einrichtun- gen, bei denen ein Verpolschutz 56 gefordert ist. Hierzu ist in dem elektronischen Energieverteiler 20, 24 zwischen dem Eingang 34 und dem Schaltmittel 32 ein Verpolschutz-Schaltmittel 56 angeordnet, das wiederum von dem Controller 30 ansteuerbar ist. Wiederum ist das weitere Schaltmittel 40 als Bestandteil des Überspannungsschutzes 39 vorgesehen, an welches sich ein Überspannungs- Ableitelement 58 anschließt. Parallel zu dem aus dem weiteren Schaltmittel 40 und dem Überspannungs-Ableitelement 58 gebildeten Zweig kann eine Diode 60 als Freilauf parallel geschaltet sein wie in Figur 6 dargestellt. Das weitere The embodiment according to FIG. 6 is particularly suitable for devices in which reverse polarity protection 56 is required. For this purpose, a polarity reversal protection switching means 56 is arranged in the electronic power distributor 20, 24 between the input 34 and the switching means 32, which in turn can be controlled by the controller 30. Again, the further switching means 40 is provided as part of the overvoltage protection 39, to which an overvoltage diverting element 58 connects. Parallel to the branch formed by the further switching means 40 and the overvoltage diverting element 58, a diode 60 can be connected in parallel as freewheel as shown in FIG. The further

Schaltmittel 40 ist zwischen dem Verpolschutz 56 und dem Schaltmittel 32 ange- schlossen und über das Überspannungs-Ableitelement 58 gegen Masse geschal- tet. Switching means 40 is connected between the polarity reversal protection 56 and the switching means 32 and connected via the overvoltage diverting element 58 to ground.

Das Überspannungselement bzw. Überspannung-Ableitelement 58 ist in diesem Beispiel als resistiver Verbraucher ausgebildet. Das vorzugsweise meanderför- mig bzw. flächig aufgebaute Überspannungselement 58 dient dazu, eine eventu- elle Rekuperationsleistung in der Leiterplatte flächig in Wärme umzuwandeln. Gerade durch den flächigen Aufbau des Überspannungselement 58 kann eine hohe Energiemenge in der Aufbau-und-Verbindung-Technik des elektronischen Energieverteiler 20,24, insbesondere in der PCB und der Kühlbank, eingespei- chert werden. Außerdem kann durch diesen zusätzlichen Kanal ein Strom für Di- agnosezwecke des Bordnetzes 10 als Last eingeprägt werden. The overvoltage element or overvoltage dissipation element 58 is designed as a resistive consumer in this example. The overvoltage element 58, which is preferably constructed in a meandering or planar manner, serves to convert a recuperation power in the printed circuit board into heat in a planar manner. Due to the planar construction of the overvoltage element 58, it is possible to store a large amount of energy in the structure-and-connection technique of the electronic energy distributor 20, 24, in particular in the PCB and the cooling bank. In addition, a current can be impressed as a load by this additional channel for diagnostic purposes of the vehicle electrical system 10.

Der Ableitpfad 48 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 verläuft über das Schaltmittel 32 (bzw. seine Inversdiode), das geschlossene weitere Schaltmittel 40, das Überspannungselement 58 zum Masseausgang 38. Über diesen Ableit pfad 48 fließt der Strom ab. The discharge path 48 in the embodiment of Figure 6 via the switching means 32 (or its inverse diode), the closed further switching means 40, the overvoltage element 58 to the ground output 38. About this discharge path 48, the current flows.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen des Überspannungselements 58, 58‘, 58“ gezeigt. Bei dem einen Ausführungs- beispiel bilden sich die Mäander des Überspannungselements 58‘ quer, beim an- deren Ausführungsbeispiel bilden sich die Mäander des Überspannungselements 58“ längs zu der zwischen den Kontaktierungspunkten sich erstreckenden Lei- terbahn-Richtung aus. In the exemplary embodiment according to FIG. 7, different embodiments of the overvoltage element 58, 58 ', 58 "are shown. In one embodiment, the meanders of the overvoltage element 58 'form transversely; in the other embodiment, the meanders of the overvoltage element are formed 58 "along the direction between the contact points extending conductor track direction.

Zusätzlich zu den beschriebenen Szenarien, bei denen eine Überspannung im Rekuperationsbetrieb eines Verbrauchers 46 erzeugt werden kann, könnte eine Überspannung auch aufgrund von Induktivitätsbelägen 68 in den Leitungen ent- stehen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 sind die Induktivitätsbeläge 68 sowohl am Eingang 34, am Ausgang 36 und am Masseausgang 38 einge- zeichnet. Im Falle des Öffnens des Schaltmittels 32, bei gleichzeitigem hohen Stromfluss in der Ein-/Ausgangsleitung des elektronischen Energieverteilers 20, 24 kann eine hohe Energiemenge im Induktivitätsbelag 68 des Leitungssatzes gespeichert sein. Dieser Stromfluss führt zu einer Spannungsüberhöhung am Eingang 34 des elektronischen Energieverteiler 20, 24 und kann zu gefährlichen Überspannungen für den elektronischen Energieverteiler 20, 24 und weitere an zusätzlichen Kanälen angebundene Verbraucher 22, 26 führen. Zur Minimierung von Schädigungen wird zum einen die Energiemenge, welche im Kabelbaum eingespeichert wird, minimiert. Um den Überstrom, welcher beispielsweise durch Kurzschlüsse verbraucherseitig auftreten kann, zu minimieren, ist eine im Ver- gleich zu konventionellen Sicherungselementen um ca. den Faktor 10 schnellere Reaktion auf Kurzschlüsse nötig (« 100 ps). Außerdem wird ein weiterer Pfad 66 (sogenannter Bypasspfad) zwischen Eingang 34 und Masseausgang 38 vor- gesehen. In diesem Pfad 66 sind ein weiteres Schaltmittel 64 und ein hierzu in Reihe geschalteter Kondensator 62 vorgesehen. Das weitere Schaltmittel 64 wird von dem Controller 30 angesteuert. Über diesen Pfad 66 kann ein Bypass ge- schaffen werden, um Überspannungen zu reduzieren. Statt einer aktiven Klem- mung über das weitere Schaltmittel 64 könnten auch passive Entlastungsnetz- werke für den Kondensator 62 verwendet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist weiterhin das weitere Schaltmittel 40 als Bestandteil des Über- spannungsschutzes 39 zwischen Ausgang 36 und Masseausgang 38 angeordnet wie bereits zuvor näher beschrieben. Die Kombination aus einer Minimierung der eingespeicherten Energie durch eine schnelle Fehlerreaktion sowie die Bereit- stellung eines gedämpften kapazitiven Energiespeichers (Kondensator 62), der vorzugsweise nur eine geringe Energiemenge aufnehmen muss, ermöglicht ei- nen effektiven Überspannungsschutz bei Abschalttransienten. Die vorgestellte Vorrichtung ist insbesondere bei Fahrzeugen geeignet, in denen das Bordnetz 10, 12 eine hohe Sicherheitsrelevanz besitzt bzw. sicherheitsrele vante Verbraucher 18 speist. Dies ist beispielsweise bei Fahrzeugen mit automa tisierten Fahrfunktionen der Fall. In addition to the described scenarios in which an overvoltage can be generated in the recuperation operation of a load 46, an overvoltage could also arise due to inductance pads 68 in the lines. In the embodiment according to FIG. 8, the inductance pads 68 are drawn in both at the input 34, at the output 36 and at the mass output 38. In the case of opening the switching means 32, at the same time high current flow in the input / output line of the electronic power distributor 20, 24, a large amount of energy in the inductance coating 68 of the line set can be stored. This current flow leads to a voltage increase at the input 34 of the electronic power distributor 20, 24 and can lead to dangerous overvoltages for the electronic power distributor 20, 24 and further consumers 22, 26 connected to additional channels. To minimize damage on the one hand, the amount of energy that is stored in the wiring harness is minimized. In order to minimize the overcurrent which can occur, for example, due to short circuits on the consumer side, a response to short circuits which is faster by approximately a factor of 10 than that of conventional fuse elements is necessary ("100 ps). In addition, a further path 66 (so-called bypass path) between input 34 and ground output 38 is provided. In this path 66, a further switching means 64 and a capacitor 62 connected in series therewith are provided. The further switching means 64 is controlled by the controller 30. Via this path 66, a bypass can be created to reduce overvoltages. Instead of an active clamping via the further switching means 64, passive relief networks could also be used for the capacitor 62. In the embodiment according to FIG. 8, furthermore, the further switching means 40 is arranged as a component of the overvoltage protection 39 between output 36 and ground output 38, as described in more detail above. The combination of a minimization of the stored energy by a fast error reaction and the provision of a damped capacitive energy store (capacitor 62), which preferably has to absorb only a small amount of energy, enables an effective overvoltage protection at switch-off transients. The presented device is particularly suitable for vehicles in which the electrical system 10, 12 has a high security relevance or sicherheitsrele vante consumers 18 feeds. This is the case, for example, in vehicles with automa tized driving functions.

Claims

claims

1. A device for securing at least one consumer in an on-board network, in particular of a motor vehicle, comprising at least one elekt ronic power distributor (20,24), the at least one switching means (32) for supplying at least one via an output (36) connected electrical load (22 , 26, 28, 46), at least one controller (30) for controlling the switching means (32), at least one detection means (50) for detecting at least one of the supply of the load (22, 26, 28, 46) relevant parameter and at least one input (34) for supply of the electronic energy distributor (20, 24) with electrical energy, the controller (30) depending on the parameter, the switching means (32) for protecting the consumer (22, 26, 28, 46 ) and / or its supply line against excessive loads, characterized in that the electronic power distributor (20, 24) in addition to the

Switching means (32) comprises at least one overvoltage protection (39).

2. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) is arranged so that it by the consumer (22, 26, 28, 46) caused overvoltages from the switching means (32) keeps away.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) between the output (36) and a reference potential, in particular ground, is connected.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) has at least one Ableitpfad (48, 66), which in particular via the output (36) back-flowing current before reaching the switching means (32) dissipates to ground ,

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) comprises at least one further switching means (40, 54, 64).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the further switching means (40, 54) is at the same potential as an output (36) to which the consumer to be controlled (22, 26, 28, 46) is connected, and / or that the further switching means (40, 54) with egg nem ground output (38) is connected.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) at least one overvoltage surge arrester (52) and / or an overvoltage element (58), which is preferably connected in series with the further switching means (40).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage element (58) is designed as a resistive element or ohmic resistance, preferably meandering.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least as a surge arrester at least one condensate capacitor (62) and / or at least one diode (52, 60), preferably a suppressor diode, and / or at least one varistor and / or at least one gas discharge path is provided.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the surge arrester (52) is connected in series with the further switching means (40) and parallel thereto at least a third switching means (54) is connected.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller (30) the further switching means (40) and the third switching means (54) staggered in time and / or activated clocked.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one capacitor (62) with an input (34) of the electronic power distributor (20) is connected and / or with a Masususus (38) is connected.