DE10100889A1 - Implementing start/stop operation of vehicles involves using two sub-supply systems, each containing an energy storage device, for supplying power when the motor is idle - Google Patents
Implementing start/stop operation of vehicles involves using two sub-supply systems, each containing an energy storage device, for supplying power when the motor is idleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Realisierung eines Start-/Stopp-Betriebes bei Fahrzeu gen.The invention relates to a method and a device to implement a start / stop operation for vehicles gene.
Aus der WO 98/19890 ist ein Bordnetzsteuergerät bekannt, welches ein Versorgungsnetzteil, eine kurzschlusssichere Endstufe, eine Steuer- und Regeleinheit und einen Gleich spannungswandler aufweist. Dieses Bordnetzsteuergerät ist zwischen die Bordnetzbatterie und die Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs geschaltet. Dabei kann die Starterbatterie bedarfsgerecht über den Gleichspannungswandler von der Bordnetzseite her derart versorgt werden, dass temperatur angepasst sowohl ein höheres als auch ein niedrigeres oder dasselbe Ladungsspannungsniveau im Vergleich zur Bordnetz spannung generiert werden kann. Bei diesem bekannten Bord netzsteuergerät werden über die dort vorgesehenen Schalter 14a und 14b im Falle einer leeren Bordnetzbatterie beide Batterien parallelgeschaltet. Dies kann dazu führen, dass die Starterbatterie sehr weit entladen wird, so dass bei kurz aufeinanderfolgenden Startvorgängen die erforderliche Batterieleistung nicht stets sichergestellt ist. From WO 98/19890 an on-board power supply control device is known which has a supply power supply, a short-circuit-proof output stage, a control and regulating unit and a DC voltage converter. This vehicle electrical system control unit is connected between the vehicle electrical system battery and the starter battery of a motor vehicle. The starter battery can be supplied as needed via the DC voltage converter from the vehicle electrical system side in such a way that temperature-adjusted, both a higher and a lower or the same charge voltage level can be generated compared to the vehicle electrical system voltage. In this known on-board power supply control unit, both batteries are connected in parallel in the case of an empty on-board power supply battery via the switches 14 a and 14 b provided there. This can lead to the starter battery being discharged very far, so that the required battery power is not always ensured in the case of short successive starting processes.
Aus der DE 34 23 663 A1 ist eine Vorrichtung zum Anlassen und Abstellen einer mit einem Anlassmotor versehenen Brenn kraftmaschine in einem Fahrzeug bekannt. Bei dieser bekann ten Vorrichtung wird die Brennkraftmaschine beim Vorliegen einer festlegbaren Kombination von Eingangsgrößen und/oder Schaltzuständen abgestellt und bei Betätigung wenigstens eines Schalters durch ein Einschalten des Anlassmotors wie der angelassen. Zusätzlich erfolgt bei der bekannten Vor richtung ein Anlassvorgang auch bei gleichzeitigem Vorlie gen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs über einem vor gebbaren Grenzwert und Betätigung des Fahrzeugsbremspedals. Dadurch wird bei rollendem Fahrzeug die Aufrechterhaltung des Bremsunterdrucks der Servobremse gewährleistet, jedoch nur dann, wenn der Fahrer reaktionsfähig ist und mit dem Fuß das Bremspedal betätigt.DE 34 23 663 A1 describes a device for starting and turning off a starter-powered burner known engine in a vehicle. With this, The device is the internal combustion engine when present a definable combination of input variables and / or Switched off states and at least when actuated a switch by turning on the starter motor like the tempered. In addition, the known before direction of a starting process even with simultaneous luff against a driving speed of the vehicle above one definable limit value and actuation of the vehicle brake pedal. This ensures maintenance when the vehicle is rolling of the brake vacuum of the servo brake guaranteed, however only if the driver is responsive and with the Foot depressed the brake pedal.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 hat den Vorteil, dass im Start-/Stopp-Betrieb des Fahrzeugs eine stabilere Energieversorgung ohne Beeinträch tigung der Start-/Stopp-Funktion gewährleistet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Energieversorgung während der Motorstillstandszeiten unter Verwendung zweier Teilver sorgungsnetze erfolgt, die jeweils einen Energiespeicher enthalten. Der Ladezustand des Energiespeichers des Teil- versorgungsnetzes, welches zur Versorgung des Starters bzw. Startergenerators dient, kann dabei so gesteuert werden, dass die für einen Start des Fahrzeugs notwendige Energie stets vorhanden ist. Während der Motorlaufzeit nach einem Warmstart kann dann ein im Energiespeicher entstandenes Ladedefizit schnell ausgeglichen werden. The inventive method with the features of the Say 1 has the advantage that in the start / stop mode of the Vehicle a more stable energy supply without interference the start / stop function is guaranteed. This is achieved in that the energy supply during motor downtimes using two parts supply networks, each with an energy storage contain. The state of charge of the energy storage of the supply network, which is used to supply the starter or Starter generator, can be controlled that the energy required to start the vehicle is always present. During the engine running time after one A warm start can then be a result of the energy storage Charge deficit can be quickly compensated.
Zu diesem Zweck befindet sich in vorteilhafter Weise in dem Teilversorgungsnetz, welches zur Versorgung des Starters bzw. Startergenerators dient, auch ein zur Ladung des Ener giespeichers dieses Teilversorgungsnetzes vorgesehener Ge nerator. Dies kann ein eigenständiger Generator sein oder der Startergenerator für den Start selbst. Derartige Star tergeneratoren können auf Basis einer Klauenpol-Maschine mit Riemenantrieb oder auf Basis einer Asynchronmaschine oder Synchronmaschine realisiert werden. Im Falle, dass der Startergenerator den Start nicht leisten kann, ist ein zu sätzlicher Starter in einem der beiden Teilversorgungsnetze vorzusehen. Bei der Festlegung der Ladestrategie bzw. der Ladekennlinie für den Energiespeicher des Teilversorgungs netzes, welches zur Versorgung des Starters bzw. Starterge nerators dient, braucht in vorteilhafter Weise keine Rück sicht auf eventuelle Einschränkungen und Spezifikationen anderer Einzelverbraucher genommen werden, da in diesem Teilversorgungsnetz entweder keinerlei andere Einzelver braucher oder nur gegen Spannungsschwankungen unempfindli che weitere Verbraucher vorgesehen sind. Insbesondere kann die Ladestrategie derart sein, dass mittels einer hohen Ladespannung der Energiespeicher in kurzer Zeit aufgeladen wird. Dadurch wird erreicht, dass auch bei niedrigen Außen temperaturen und häufigen Start-/Stopp-Vorgängen die zu einem Anlassen des Motors benötigte Energie zur Verfügung steht.For this purpose, it is advantageously located in the Partial supply network, which supplies the starter or starter generator is also used to charge the Ener Giespeicher this partial supply network provided Ge erator. This can be an independent generator or the starter generator for the start itself. Such star Tergenerators can be based on a claw pole machine with belt drive or based on an asynchronous machine or synchronous machine can be realized. In the event that the Starter generator cannot start is one too additional starter in one of the two partial supply networks provided. When determining the loading strategy or the Charging characteristic for the energy storage of the partial supply network, which supplies the starter or starterge nerators advantageously does not need a return view of any restrictions and specifications other individual consumers are taken as in this Partial supply network either no other individual supply need or only insensitive to voltage fluctuations che further consumers are provided. In particular, can the loading strategy should be such that using a high Charging voltage of the energy store is charged in a short time becomes. This ensures that even at low outside temperatures and frequent start / stop processes energy required to start the engine stands.
Ein Laden des Energiespeichers des zweiten Teilversorgungs netzes, welches vorzugsweise die Bordnetzbatterie des Fahr zeugs enthält, erfolgt während der Motorlaufzeiten über ei nen Gleichspannungswandler ebenfalls aus dem Generator bzw. Startergenerator, durch welchen auch die Starterbatterie geladen wird. Während der Motorstillstandszeiten kann die Bordnetzbatterie so lange von der Starterbatterie mitver sorgt werden, bis der Ladezustand der Starterbatterie einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Mittels der Bordnetzbatterie werden während der Motorstillstandszeiten auf ein Minimum reduzierte Verbraucher im Bordnetz energie versorgt, beispielsweise Beleuchtung. Erst wenn das zur Versorgung des Starters notwendige Spannungsniveau gerade noch von der Starterbatterie bereitgestellt werden kann, wird die Mitversorgung der Bordnetzbatterie unterbrochen. Zur Verlangsamung des Entladungsvorganges beider Batterien können schrittweise einzelne bordnetzseitige Verbraucher in Abhängigkeit vom Spannungsniveau der Starterbatterie abge schaltet werden.Charging the energy store of the second partial supply network, which preferably the on-board battery of the driver contains stuff, takes place during the engine running times via egg NEN DC converter also from the generator or Starter generator, through which the starter battery is loaded. During engine downtimes, the On-board network battery as long as possible from the starter battery be taken care of until the state of charge of the starter battery falls below the predetermined threshold. By means of the On-board power supply batteries are used during engine downtimes Consumers in the electrical system energy reduced to a minimum supplies, for example lighting. Only when that Supply of the starter necessary voltage level straight can still be provided by the starter battery the co-supply of the on-board electrical system battery is interrupted. To slow down the discharge process of both batteries can gradually step in individual electrical system consumers Dependence on the voltage level of the starter battery be switched.
Zur weiteren Optimierung der Lade- bzw. Nachladestrategie der Energiespeicher in den Teilversorgungsnetzen wird vor zugsweise ein Steuergerät verwendet, welchem Energiespei cher-Zustandssignale, Verbraucherzustandssignale und Tempe ratursensorsignale zugeführt werden. Dieses Steuergerät kann zentral angeordnet sein, in den Gleichspannungswandler integriert oder diesem beigestellt sein oder auch im Be reich des Generators oder einer der Batterien angeordnet sein.For further optimization of the loading or reloading strategy the energy storage in the partial supply networks is before preferably uses a control unit, which energy storage cher status signals, consumer status signals and tempe rature sensor signals are supplied. This control unit can be centrally located in the DC-DC converter integrated or provided with it or also in the Be richly arranged the generator or one of the batteries his.
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Dar stellung eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfin dung. Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für die Erfindung. Die Fig. 3 zeigt eine detailliertere Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels, in welcher ein Steuergerät veranschaulicht ist.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. Fig. 1 shows a schematic Dar position of a first embodiment for the inven tion. Fig. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the invention. Fig. 3 shows a more detailed illustration of the second embodiment, in which a control device is illustrated.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines er
sten Ausführungsbeispiels für die Erfindung. Bei diesem
wird die Energieversorgung im Start-/Stopp-Betrieb, bei
welchem sich Motorlaufzeiten und Motorstillstandszeiten ab
wechseln und bei welchem zwischen einem Motorstillstands
zeitintervall und einem Motorlaufzeitintervall ein Warm
start des Fahrzeugs erfolgt, folgendermaßen vorgenommen:
Ein Startergenerator SG, beispielsweise ein 42 V-Starterge
nerator, und eine Batterie B1, beispielsweise eine 36 V-Bat
terie, bilden ein erstes Teilversorgungsnetz 1. Der Star
tergenerator SG ist dabei zur Durchführung des Warmstarts
vorgesehen. Demzufolge ist im Teilversorgungsnetz 2 ein se
parater Starter für den Kaltstart vorgesehen. Folglich
dient die Batterie B1 primär dazu, die für einen Warmstart
notwendige Energie zur Verfügung zu stellen. Wenn der Star
tergenerator SG auch den Kaltstart übernimmt, ist die Bat
terie B1 auch auf den Kaltstart auszulegen und der Starter
im Teilversorgungsnetz 2 kann entfallen. Fig. 1 shows a schematic representation of a he first embodiment of the invention. With this, the energy supply in start / stop mode, in which engine running times and engine downtimes alternate and in which a warm start of the vehicle takes place between an engine downtime interval and an engine operating time interval, is carried out as follows:
A starter generator SG, for example a 42 V starter generator, and a battery B1, for example a 36 V battery, form a first partial supply network 1 . The Star tergenerator SG is provided for performing the warm start. Accordingly, a separate starter for the cold start is provided in the partial supply network 2 . Consequently, the battery B1 primarily serves to provide the energy required for a warm start. If the starter generator SG also takes over the cold start, the battery B1 must also be designed for the cold start and the starter in the partial supply network 2 can be omitted.
Eine Bordnetzbatterie B2, beispielsweise eine 12 V-Batterie, ist Bestandteil eines zweiten Teilversorgungsnetzes 2. Die ses ist zur Versorgung eines Anlassers AN und zur Versor gung von Verbrauchern V, beispielsweise Beleuchtung, Küh lerlüfter, . . ., vorgesehen. Der ggfs. zusätzliche Anlasser AN wird nur bei einem Kaltstart benötigt und ist deshalb für den Start-/Stopp-Betrieb ohne Bedeutung. Folglich muss die Batterie B2 die für einen Kaltstart benötigte Energie liefern und bei aktiviertem Start-/Stopp-Betrieb sowohl während der Motorstillstandszeiten als auch während der Motorlaufzeiten die Verbraucher V mit Energie versorgen.An on-board power supply battery B2, for example a 12 V battery, is part of a second sub-supply network 2 . This is for supplying a starter AN and for supplying consumers V, for example lighting, radiator fan,. , ., intended. The possibly additional starter ON is only required for a cold start and is therefore irrelevant for the start / stop operation. Consequently, the battery B2 must supply the energy required for a cold start and, when the start / stop operation is activated, supply the consumers V with energy both during the engine downtimes and during the engine running times.
Bei einer ersten Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels sind die beiden Teilversor gungsnetze 1 und 2 im Start-/Stopp-Betrieb während der Mo torstillstandszeiten vollständig voneinander entkoppelt. Die Batterie B1 hat lediglich die Aufgabe, die zum nächsten Warmstart des Fahrzeugs benötigte Energie für den Starter generator SG zur Verfügung zu stellen. Andere Verbraucher werden während der Motorstillstandszeiten nicht aus der Batterie B1 versorgt. Die Batterie B2 hat während der Mo torstillstandszeiten die Aufgabe, die Verbraucher V, bei spielsweise ein Autoradio, Licht und diverse Steuergeräte, mit Energie zu versorgen.In a first embodiment of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, the two partial supply networks 1 and 2 are completely decoupled from one another in the start / stop mode during the motor downtimes. The battery B1 only has the task of providing the energy required for the starter generator SG for the next warm start of the vehicle. Other consumers are not supplied from battery B1 during engine downtimes. The battery B2 has the task during the engine downtime to supply the consumer V, for example a car radio, light and various control devices, with energy.
Während der Motorlaufzeiten werden die Batterien B1 und B2 nachgeladen. Diese Nachladung erfolgt unter Verwendung der vom Startergenerator SG während der Motorlaufzeiten erzeug ten Energie.During the engine runtime, batteries B1 and B2 recharged. This reloading is done using the generated by the starter generator SG during engine running times energy.
Da im Teilversorgungsnetz, in welchem sich die Batterie B1 befindet, keine weiteren Verbraucher vorgesehen sind, kann die Nachladung dieser Batterie B1 durch eine im Hinblick auf den speziellen Typ der verwendeten Batterie optimierte Ladestrategie bzw. Ladekennlinie schnell erfolgen. Dabei braucht keinerlei Rücksicht auf eventuelle Einschränkungen und Spezifikationen von anderen Verbrauchern genommen wer den. Durch diese auf den jeweiligen Batterietyp optimierte Nachladung der Batterie B1 wird in vorteilhafter Weise er reicht, dass im Start-/Stopp-Betrieb bei niedrigen Außen temperaturen die Dauer der zwischen zwei Motorstillstandszeiten erforderlichen Motorlaufzeiten kürzer sein kann als bei bekannten Lösungen. Bei derartigen bekannten Lösungen, bei denen die Ladestrategie mit Rücksicht auf andere Ver braucher festgelegt werden muss, kann nur eine relativ ge ringe Ladestromaufnahme erfolgen, was zu einem vergleichs weisen langen Ladevorgang führt.Since in the partial supply network in which the battery B1 located, no further consumers are provided, can the recharge of this battery B1 with a view to optimized for the special type of battery used Charging strategy or charging curve take place quickly. there needs no consideration of any restrictions and specifications taken by other consumers the. Through this optimized for the respective battery type Recharging the battery B1 is advantageous is enough that in start / stop operation with low outside temperatures the duration of between two engine downtimes required engine runtimes can be shorter than with known solutions. In such known solutions, where the loading strategy with regard to other Ver needs to be determined, can only be a relatively ge rings charging current take place, which leads to a comparative wise long charging leads.
Die Nachladung der im Teilversorgungsnetz 2 angeordneten Batterie B2, bei der es sich um die Bordnetzbatterie des Fahrzeugs handelt, erfolgt über den Gleichspannungswandler 3, der die beiden Teilversorgungsnetze 1 und 2 nur zum Zwe cke dieser Nachladung der Batterie B2 während der Motor laufzeiten miteinander koppelt.The recharge of the battery B2 arranged in the partial supply network 2 , which is the on-board electrical system battery of the vehicle, takes place via the direct voltage converter 3 , which couples the two partial supply networks 1 and 2 only for the purpose of this recharge of the battery B2 during the engine running times.
Bei einer zweiten Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels wird im Start-/Stopp-Betrieb während der Motorstillstandszeiten die Batterie B2 über den Gleich spannungswandler 3 so lange uneingeschränkt mitversorgt, bis das Spannungsniveau der im ersten Teilversorgungsnetz 1 angeordneten Batterie B1 einen vorgegebenen ersten Schwel lenwert erreicht. Dieser erste Schwellenwert ist so hoch gewählt, dass sichergestellt ist, dass die für einen Warm start benötigte Energie von der Batterie B1 problemlos zur Verfügung gestellt werden kann.In a second embodiment of the embodiment shown in FIG. 1, the battery B2 is also supplied without restriction via the DC converter 3 in the start / stop mode during engine downtimes until the voltage level of the battery B1 arranged in the first sub-supply network 1 has a predetermined first smoldering len value reached. This first threshold value is chosen so high that it is ensured that the energy required for a warm start can be made available by the battery B1 without any problems.
Unterschreitet das Spannungsniveau der Batterie B1 den vor gegebenen ersten Schwellenwert, dann wird die Ladestrom übertragung von der Batterie B1 über den Gleichspannungs wandler 3 zur Batterie B2 begrenzt und damit in Kauf genom men, dass sich die Batterie B2 weiter entlädt.If the voltage level of the battery B1 falls below the given first threshold value, then the charging current transmission from the battery B1 via the direct voltage converter 3 to the battery B2 is limited and thus accepted that the battery B2 continues to discharge.
Sinkt das Spannungsniveau der Batterie B1 weiter ab und un terschreitet es einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert, dann wird der Leistungsverbrauch reduziert. Dies kann da durch geschehen, dass im Sinne einer Prioritätsliste Ver braucher niedriger Priorität vollständig abgeschaltet wer den oder dass einige oder alle Verbraucher bezüglich ihres Leistungsverbrauchs reduziert werden. Dadurch wird der Ent ladevorgang beider Batterien verlangsamt.If the voltage level of the battery B1 continues to decrease and decrease if it exceeds a second predetermined threshold value, then the power consumption is reduced. This can happen by happening that in the sense of a priority list Ver low priority users completely switched off the or that some or all consumers regarding their Power consumption can be reduced. This will make the Ent charging of both batteries slows down.
Sinkt das Spannungsniveau der Batterie B1 noch weiter ab und unterschreitet es einen dritten vorgegebenen Schwellen wert, dann wird die Mitversorgung der Batterie B2 über den Gleichspannungswandler 3 unterbrochen. Dieser dritte Schwellenwert ist so gelegt, dass weiterhin sichergestellt ist, dass die Batterie B1 die zu einem Start notwendige Energie für den Startergenerator SG zur Verfügung stellen kann.If the voltage level of the battery B1 drops further and falls below a third predetermined threshold value, the co-supply of the battery B2 is interrupted via the DC-DC converter 3 . This third threshold is set in such a way that it is further ensured that the battery B1 can provide the energy required for the starter generator SG for a start.
Sinkt das Spannungsniveau der Batterie soweit ab, dass die Durchführung eines Warmstarts nicht mehr sichergestellt ist, wird die Start-/Stopp-Funktion unterdrückt.If the voltage level of the battery drops so far that the Execution of a warm start is no longer ensured the start / stop function is suppressed.
Auch diese zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass stets darauf geachtet wird, den Ladezustand der Batterie B1 so hoch zu halten, dass im Start-/Stopp-Betrieb nach einer Motorstillstandsphase die zu einem Warmstart für den Startergenerator benötigte Energie bereitgestellt wer den kann. Solange der Ladezustand der Batterie B1 deutlich über dieser Grenze liegt, kann bei dieser Ausführungsform über den Gleichspannungswandler 3 das zweite Teilversor gungsnetz 2 mitversorgt werden. Diese Mitversorgung kann in Abhängigkeit vom Spannungsniveau der Batterie B1 schritt weise reduziert werden. This second embodiment is also distinguished by the fact that it is always ensured that the state of charge of the battery B1 is so high that the energy required for a warm start for the starter generator can be made available in start / stop operation after an engine standstill phase. As long as the state of charge of the battery B1 is clearly above this limit, in this embodiment the second partial supply network 2 can also be supplied via the DC / DC converter 3 . This co-supply can be gradually reduced depending on the voltage level of the battery B1.
Auch bei dieser Ausführungsform werden im Start-/Stopp-Be trieb während der Motorlaufzeiten die Batterien B1 und B2 nachgeladen. Diese Nachladung erfolgt unter Verwendung der vom Startergenerator SG während der Motorlaufzeiten erzeug ten Energie so, wie es bereits oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.Also in this embodiment, the start / stop loading drove batteries B1 and B2 during engine running times recharged. This reloading is done using the generated by the starter generator SG during engine running times energy as already mentioned in connection with the first embodiment has been described.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zwei
ten Ausführungsbeispiels für die Erfindung. Bei diesem ge
schieht die Energieversorgung im Start-/Stopp-Betrieb, bei
welchem sich Motorlaufzeiten und Motorstillstandszeiten ab
wechseln und bei welchem zwischen einem Motorstillstands
zeitintervall und einem Motorlaufzeitintervall ein Warm
start des Fahrzeugs erfolgt, wie folgt:
Ein Generator G, beispielsweise ein 42 V-Generator, eine
Batterie B1, beispielsweise eine 36 V-Batterie, und der An
lasser AN des Fahrzeugs gehören einem ersten Teilversor
gungsnetz 1 des Fahrzeugs an. Der Anlasser AN ist dabei so
wohl zur Durchführung von Kaltstarts als auch Warmstarts
vorgesehen. Folglich dient hier die Batterie B1 primär
dazu, die für die Startvorgänge des Fahrzeugs notwendige
Energie zu liefern. Fig. 2 shows a schematic representation of a two-th embodiment of the invention. In this case, the energy supply takes place in the start / stop mode, in which engine running times and engine downtimes alternate and in which a warm start of the vehicle takes place between an engine downtime interval and an engine operating time interval, as follows:
A generator G, for example a 42 V generator, a battery B1, for example a 36 V battery, and the starter AN of the vehicle belong to a first partial supply network 1 of the vehicle. The starter AN is intended to perform cold starts as well as warm starts. Consequently, the battery B1 primarily serves to supply the energy required for the vehicle's starting processes.
Eine Bordnetzbatterie B2, beispielsweise eine 12 V-Batterie, ist Bestandteil eines zweiten Teilversorgungsnetzes 2. Die ses ist zur Versorgung der übrigen Bordnetzverbraucher V vorgesehen, beispielsweise Beleuchtung, Steuergeräte, . . .. Dies gilt sowohl während der Motorstillstandszeiten als auch während der Motorlaufzeiten.An on-board power supply battery B2, for example a 12 V battery, is part of a second sub-supply network 2 . The ses is provided to supply the other electrical system consumers V, for example lighting, control units,. , .. This applies both during engine downtimes and during engine running times.
Bei einer ersten Ausführungsform des in der Fig. 2 gezeig ten zweiten Ausführungsbeispiels sind die beiden Teilversorgungsnetze 1 und 2 im Start-/Stopp-Betrieb während der Motorstillstandszeiten vollständig voneinander entkoppelt.In a first embodiment of the second exemplary embodiment shown in FIG. 2, the two sub-supply networks 1 and 2 are completely decoupled from one another in the start / stop mode during engine downtimes.
Die Batterie B1 hat lediglich die Aufgabe, die zum nächsten Warmstart des Fahrzeugs benötigte Energie für den Anlasser AN zur Verfügung zu stellen. Andere Verbraucher werden wäh rend der Motorstillstandszeiten nicht aus der Batterie B1 versorgt. Die Batterie B2 hat während der Motorstillstands zeiten die Aufgabe, die auf ein Minimum reduzierten Verbraucher V, beispielsweise ein Autoradio, Licht, Steuer geräte oder ein Autotelefon, mit Energie zu versorgen.The battery B1 only has the task to the next Warm start of the vehicle required energy for the starter To make available. Other consumers are being selected during engine downtimes not from battery B1 provided. The battery has B2 during engine standstill times the task reduced to a minimum Consumer V, for example a car radio, light, control devices or a car phone to supply energy.
Während der Motorlaufzeiten werden die Batterien B1 und B2 nachgeladen. Diese Nachladung erfolgt unter Verwendung der vom Generator G während der Motorlaufzeiten erzeugten Ener gie.During the engine runtime, batteries B1 and B2 recharged. This reloading is done using the generated by generator G during engine running times strategy.
Da im Teilversorgungsnetz, in welchem sich die Batterie B1 befindet, keine weiteren Verbraucher vorgesehen sind, kann die Nachladung dieser Batterie B1 durch eine im Hinblick auf den speziellen Typ der verwendeten Batterie optimierte Ladestrategie bzw. Ladekennlinie schnell erfolgen. Dabei braucht keinerlei Rücksicht auf eventuelle Einschränkungen und Spezifikationen von anderen Verbrauchern gewonnen wer den. Durch diese auf den jeweiligen Batterietyp optimierte Nachladung der Batterie B1 wird in vorteilhafter Weise er reicht, dass im Start-/Stopp-Betrieb bei niedrigen Außen temperaturen die Dauer der zwischen zwei Motorstillstands zeiten erforderlichen Motorlaufzeiten kürzer sein kann als bei bekannten Lösungen. Bei derartigen bekannten Lösungen, bei denen die Ladestrategie mit Rücksicht auf andere Ver braucher festgelegt werden muss, kann nur eine relativ ge ringe Ladestromaufnahme erfolgen. Since in the partial supply network in which the battery B1 located, no further consumers are provided, can the recharge of this battery B1 with a view to optimized for the special type of battery used Charging strategy or charging curve take place quickly. there needs no consideration of any restrictions and specifications obtained from other consumers the. Through this optimized for the respective battery type Recharging the battery B1 is advantageous is enough that in start / stop operation with low outside temperatures the duration of between two engine stops required engine runtimes can be shorter than with known solutions. In such known solutions, where the loading strategy with regard to other Ver needs to be determined, can only be a relatively ge rings charging current take place.
Die Nachladung der im Teilversorgungsnetz 2 angeordneten Batterie B2, bei der es sich um die Bordnetzbatterie des Fahrzeugs handelt, erfolgt über den Gleichspannungswandler 3, der die beiden Teilversorgungsnetze 1 und 2 nur zum Zwe cke dieser Nachladung der Batterie B2 während der Motor laufzeiten miteinander koppelt.The recharge of the battery B2 arranged in the partial supply network 2 , which is the on-board electrical system battery of the vehicle, takes place via the direct voltage converter 3 , which couples the two partial supply networks 1 and 2 only for the purpose of this recharge of the battery B2 during the engine running times.
Bei einer zweiten Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels wird im Start-/Stopp-Betrieb während der Motorstillstandszeiten die Batterie B2 über den Gleich spannungswandler 3 so lange uneingeschränkt mitversorgt, bis das Spannungsniveau der im ersten Teilversorgungsnetz 1 angeordneten Batterie B1 einen vorgegebenen ersten Schwel lenwert erreicht. Dieser erste Schwellenwert ist so hoch gewählt, dass sichergestellt ist, dass die für einen Warm start benötigte Energie von der Batterie B1 problemlos zur Verfügung gestellt werden kann.In a second embodiment of the embodiment shown in FIG. 2, the battery B2 is also supplied without restriction via the DC converter 3 in the start / stop mode during engine downtimes until the voltage level of the battery B1 arranged in the first partial supply network 1 has a predetermined first smoldering len value reached. This first threshold value is chosen so high that it is ensured that the energy required for a warm start can be made available by the battery B1 without any problems.
Unterschreitet das Spannungsniveau der Batterie B1 den vor gegebenen ersten Schwellenwert, dann wird die Ladestrom übertragung von der Batterie B1 über den Gleichspannungs wandler 3 zur Batterie B2 begrenzt und damit in Kauf genom men, dass sich die Batterie B2 weiter entlädt.If the voltage level of the battery B1 falls below the given first threshold value, then the charging current transmission from the battery B1 via the direct voltage converter 3 to the battery B2 is limited and thus accepted that the battery B2 continues to discharge.
Sinkt das Spannungsniveau der Batterie B1 weiter ab und un terschreitet es einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert, dann wird der Leistungsverbrauch einiger oder aller Bord netzverbraucher reduziert. Dies kann dadurch geschehen, dass im Sinne einer Prioritätsliste Verbraucher niedriger Priorität vollständig abgeschaltet werden oder dass einige oder alle Verbraucher bezüglich ihres Leistungsverbrauchs reduziert werden. Dadurch wird der Entladevorgang beider Batterien verlangsamt.If the voltage level of the battery B1 continues to decrease and decrease if it exceeds a second predetermined threshold value, then the power consumption of some or all of the board network consumers reduced. This can happen that in terms of a priority list consumers are lower Priority to be turned off completely or that some or all consumers regarding their power consumption be reduced. This will unload both of them Batteries slowed down.
Sinkt das Spannungsniveau der Batterie B1 noch weiter ab und unterschreitet es einen dritten vorgegebenen Schwellen wert, dann wird die Mitversorgung der Batterie B2 über den Gleichspannungswandler 3 unterbrochen. Dieser dritte Schwellenwert ist so gelegt, dass weiterhin sichergestellt ist, dass die Batterie B1 die zu einem Start notwendige Energie für den Anlasser AN zur Verfügung stellen kann.If the voltage level of the battery B1 drops further and falls below a third predetermined threshold value, the co-supply of the battery B2 is interrupted via the DC-DC converter 3 . This third threshold is set in such a way that it is further ensured that the battery B1 can provide the energy required for the starter AN to start.
Sinkt das Spannungsniveau der Batterie B1 soweit ab, dass die Durchführung eines Starts nicht mehr sichergestellt ist, wird die Start-/Stopp-Funktion unterdrückt.If the voltage level of the battery B1 drops so far that the execution of a start is no longer ensured the start / stop function is suppressed.
Auch diese zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass stets darauf geachtet wird, den Ladezustand der Batterie B1 so hoch zu halten, dass im Start-/Stopp-Betrieb nach einer Motorstillstandsphase die zu einem Start für den Anlasser benötigte Energie bereitgestellt werden kann. So lange der Ladezustand der Batterie B1 deutlich über dieser Grenze liegt, kann bei dieser Ausführungsform über den Gleichspannungswandler 3 das zweite Teilversorgungsnetz 2 mitversorgt werden. Diese Mitversorgung kann in Abhängig keit vom Spannungsniveau der Batterie B1 schrittweise redu ziert werden.This second embodiment is also distinguished by the fact that it is always ensured that the state of charge of the battery B1 is so high that the energy required for the starter to start can be provided in start / stop operation after an engine standstill phase. As long as the state of charge of the battery B1 is clearly above this limit, in this embodiment the second partial supply network 2 can also be supplied via the direct voltage converter 3 . This co-supply can be gradually reduced depending on the voltage level of battery B1.
Auch bei dieser Ausführungsform werden im Start-/Stopp-Be trieb während der Motorlaufzeiten die Batterien B1 und 82 nachgeladen. Diese Nachladung erfolgt unter Verwendung der vom Generator G während der Motorlaufzeiten erzeugten Ener gie so, wie es bereits oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Also in this embodiment, the start / stop loading powered batteries B1 and 82 during engine run times recharged. This reloading is done using the generated by generator G during engine running times gie as already mentioned above in connection with the first Embodiment has been described.
Die Fig. 3 zeigt eine detailliertere Darstellung des zwei ten Ausführungsbeispiels, in welcher ein Steuergerät ST veranschaulicht ist. Mittels dieses Steuergerätes ST, wel ches in entsprechender Weise auch bei dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet werden kann, wird durch eine Steuerung des Generators G und des Gleichspan nungswandlers 3 der Nachladevorgang der Batterien B1 und B2 gesteuert. Dies erfolgt unter Verwendung von Zusatzinforma tionen, die dem Steuergerät zugeführt werden. Fig. 3 shows a more detailed representation of the two th embodiment, in which a control unit ST is illustrated. By means of this control unit ST, which can also be used in a corresponding manner in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the recharging process of the batteries B1 and B2 is controlled by controlling the generator G and the DC voltage converter 3 . This is done using additional information that is supplied to the control unit.
Zu diesen Zusatzinformationen gehören Informationen über den Lade- und Alterungszustand und die Temperatur der Bat terien B1 und B2. Weitere Zusatzinformationen sind Verbrau cherzustandssignale und Informationen über den Zustand des Generators G. Weiterhin verwendet das Steuergerät ST zu Op timierung der Nachladevorgänge auch Signale, die ihm über den Fahrzeugbus CAN, beispielsweise vom Motorsteuergerät, zugeführt werden, und Signale, die von weiteren Sensoren abgeleitet werden. Derartige weitere Sensoren sind bei spielsweise Temperatursensoren zur Erfassung der Außentem peratur und Sensoren zur Erfassung der Bewegungsgeschwin digkeit des Fahrzeugs.This additional information includes information about the state of charge and aging and the temperature of the bat series B1 and B2. Further additional information is consumption status signals and information about the status of the Generator G. Furthermore, the control unit ST uses Op Timing of the reloading also signals that it the vehicle bus CAN, for example from the engine control unit, are supplied and signals from other sensors be derived. Such other sensors are in for example temperature sensors for detecting the outside temperature temperature and sensors for detecting the speed of movement vehicle.
Bei Bordnetzen mit elektrischem Energiemanagement, die zu künftig als 14 V/42 V-Bordnetze ausgelegt sind, und bei denen es sich möglicherweise auch um reine 42 V-Bordnetze handelt, steuert das Steuergerät ST unter Verwendung der vorstehend genannten Zusatzinformationen und von Informationen über die Typen der Batterien B1 und B2 den Generator G und den Gleichspannungswandler 3 im Sinne einer optimierten Ladung der Batterien B1 und B2 an. In the case of on-board electrical systems with electrical energy management, which will in future be designed as 14 V / 42 V on-board networks, and which may also be purely 42 V on-board networks, the control unit ST controls using the above-mentioned additional information and information about the Types of batteries B1 and B2 the generator G and the DC-DC converter 3 in the sense of an optimized charge of the batteries B1 and B2.
So kann eine dynamische Anpassung des Energieflusses zwi schen den beiden Teilversorgungsnetzen in Abhängigkeit von der Art und Anzahl der momentan eingeschalteten Verbraucher erfolgen. Sind beispielsweise momentan keine spannungsemp findlichen Verbraucher eingeschaltet und läuft der Motor, dann kann die Ladespannung angehoben werden, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen, ohne Rücksicht auf Ver braucher nehmen zu müssen, damit der Speicher B2 schneller nachgeladen werden kann.A dynamic adjustment of the energy flow between between the two partial supply networks depending on the type and number of consumers currently switched on respectively. For example, if there are currently no voltage sensitive consumer is switched on and the engine is running, then the charging voltage can be raised, in particular at low outside temperatures, regardless of Ver need to take so that the store B2 faster can be reloaded.
Weiterhin können im Teilversorgungsnetz 1, wenn dort ein 42 V-Generator verwendet wird, auch 42 V-Verbraucher enthal ten sein. Diese dürfen jedoch lediglich Verbraucher sein, die gegen starke Spannungsschwankungen unempfindlich sind. Dies muss deshalb beachtet werden, da zu einer schnellen Ladung der Batterie B1 ein weiter Bereich von Ladespannun gen zugelassen sein soll.Further, in the parts supply network 1, there when a 42 V-generator is used, and 42 V loads be contained ten. However, these may only be consumers that are insensitive to strong voltage fluctuations. This must be taken into account because a wide range of charging voltages should be permitted for fast charging of the battery B1.
In Bezug auf die Positionierung des Steuergerätes wird dar auf hingewiesen, dass das Steuergerät bei Systemen mit elektrischem Energiemanagement zentral angeordnet sein kann. Weiterhin kann das Steuergerät dem Gleichspannungs wandler beigestellt oder in diesen integriert sein. Ferner kann das Steuergerät in der Nähe des Generators oder in der Nähe einer der Batterien angeordnet sein.Regarding the positioning of the control unit is shown pointed out that the control unit in systems with electrical energy management can be arranged centrally can. Furthermore, the control device can the DC voltage converter provided or integrated into this. Further can the control unit near the generator or in the Be placed near one of the batteries.
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Legal Events
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8125 | Change of the main classification |
Ipc: B60R 16/03 AFI20051017BHDE |
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R016 | Response to examination communication | ||
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20140215 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |