DE102004001025B3 - Kraftfahrzuegbordnetz mit zwei Energiespeichern - Google Patents

Kraftfahrzuegbordnetz mit zwei Energiespeichern Download PDF

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Abstract

Ein Kraftfahrzeugbordnetz enthält ein Leistungsnetz (2) mit einem Anlasser (4), einen Leistungsspeicher (8), ein Versorgungsnetz (12) mit wenigstens einem Verbraucher (17) und einen Generator (14), einen Versorgungsspeicher (20), eine abhängig von Betriebszuständen des Bordnetzes arbeitende Schalteinrichtung (10, 18), mittels der das Leistungsnetz mit dem Versorgungsnetz verbindbar ist, wobei die Schalteinrichtung (10, 18) einen Spannungswandler (28) enthält und abhängig von folgenden Betriebszuständen folgende Schaltzustände herbeiführt: Verbrennungsmotor steht: keine Verbindung zwischen Leistungsnetz (2) und Versorgungsnetz (12) sowie Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20), Verbrennungsmotor läuft: Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20) sowie Verbindung Versorgungsnetz (12) mit Leistungsnetz (2) über den Spannungswandler (28), und Anlassen des Verbrennungsmotors bei entladenem Versorgungsspeicher (20): keine Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugbordnetz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bleibatterien sind als elektrische Energiespeicher in Kraftfahrzeugen weit verbreitet. Eine Eigenart von Bleibatterien liegt darin, dass mit abnehmendem Ladezustand deren Innenwiderstand überproportional ansteigt. Verbraucher mit geringem Leistungsbedarf können dann zwar weiterhin versorgt werden; Verbraucher mit hohem Leistungsbedarf, wie Anlasser, elektrische Servolenkung usw., können jedoch nicht mehr versorgt werden, da die Bordnetzspannung zusammenbricht, auch wenn der hohe Leistungsbedarf nur kurzzeitig besteht.
  • Aus dem vorstehenden Grund wurde vorgeschlagen, zwei Batterien zu verbauen, eine erste als Leistungsspeicher beispielsweise zur Versorgung des Anlassers und eine zweite als Versorgungsspeicher für die Versorgung der "normalen" Verbraucher. Der Ladezustand des Leistungsspeichers soll dabei möglichst hoch gehalten werden, wohingegen der Versorgungsspeicher so weit entladen werden darf, wie es die Spannungsunempfindlichkeit der Verbraucher zulässt.
  • Im Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 wird von der DE 199 53 534 A1 ausgegangen. In dieser Druckschrift ist ein Kraftfahrzeugbordnetz beschrieben, das in ein Leistungsnetz und ein Versorgungsnetz unterteilt ist, wobei das Leistungsnetz insbesondere den Anlasser und eine Anlasser- bzw. Starterbatterie enthält und das Versorgungsnetz die „normalen" Energieverbraucher, wie Leuchten, Unterhaltungselektronik usw., den Generator und eine Versorgungsbatterie enthält. Beide Netze können über einen Schalter miteinander verbunden werden. Eine Eigenart des beschriebenen Bordnetzes liegt darin, dass die Anlasserbatterie nur gleichzeitig mit der Versorgungsbatterie vom Generator nachgeladen werden kann.
  • In der EP 0 753 925 A2 wird vorgeschlagen, ein Kraftfahrzeugbordnetz in vier Teilnetze zu zerlegen, die über drei Schalter miteinander verbunden werden können. Eine Eigenart dieses Bordnetzes liegt ebenfalls darin, dass beide Batterien nur gleichzeitig geladen werden können, wenn sie direkt miteinander verbunden sind und auf gleicher Spannung liegen. Ist der Versorgungsspeicher entladen, stehen Komfortverbraucher für die Dauer der Nachladung des Leistungsspeichers nach dem Startvorgang für eine gewisse Zeitdauer nicht zur Verfügung.
  • In der DE 196 28 222 wird ein Bordnetz mit einem Leistungs- und einem Versorgungsspeicher beschrieben, bei dem der Generator ständig mit dem Versorgungsspeicher verbunden ist. Sollte der Versorgungsspeicher komplett entladen sein, wird ein verhältnismäßig teurer DC/DC-Wandler zur Nachladung des Leistungsspeichers benötigt.
  • In der DE 199 55 721 wird ein Kraftfahrzeugbordnetz vorgeschlagen, bei dem der Versorgungsspeicher ebenfalls ständig mit dem Generator verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeugbordnetz mit einem Leistungsspeicher und einem Versorgungsspeicher zu schaffen, das einerseits gewährleistet, dass für das Anlassen des Verbrennungsmotors möglichst zuverlässig Energie zur Verfügung steht, und andererseits sicherstellt, dass die Energieverbraucher sicher versorgt werden, wobei die Schalteinrichtung zur zweckentsprechenden Schaltung der Speicher kostengünstig sein soll.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbordnetz ist gewährleistet, dass der Leistungsspeicher bei stehendem Motor nicht entladen wird, bei laufendem Motor zuverlässig über den Spannungswandler, der in einfacher Weise durch einen niederohmigen Widerstand gebildet sein kann, nachgeladen wird und ein entladener Versorgungsspeicher keine nachteiligen Auswirkungen auf das Anlassen des Verbrennungsmotors durch den Leistungsspeicher hat.
  • Der Anspruch 2 ist auf Details einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugbordnetzes gerichtet, deren Schaltzustände Gegenstand der Ansprüche 3 bis 6 ist.
  • Der Anspruch 7 ist auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbordnetzes gerichtet, deren Schaltzustände Gegenstand der Ansprüche 8 und 9 ist.
  • Der Anspruch 10 kennzeichnet eine einfache Ausführungsform des Spannungswandlers.
  • Die Ansprüche 11 und 12 sind auf spezielle Schaltzustände des Spannungswandlers gerichtet.
  • Der Anspruch 13 kennzeichnet die Zuordnung von Verbrauchern zum Leistungsnetz und zum Versorgungsnetz.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
  • In den Zeichnungen stellen dar:
  • 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbordnetzes und
  • 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bordnetzes.
  • Im folgenden wird das Wort Bordnetz in dem Sinn benutzt, dass es den gesamten elektrischen Umfang, d.h. alle Speicher elektrischer Energie, Verbraucher elektrischer Energie und den von einem vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgebildeten Motor antreibbaren Generator mit Schalteinrichtungen zur Herstellung unterschiedlicher Schaltzustände umfasst. Das Bordnetz ist in ein Leistungsnetz und ein Versorgungsnetz unterteilt, wobei das Leistungsnetz insbesondere Energieverbraucher mit kurzzeitig hohem Leistungsbedarf umfasst und vorzugsweise solche Energieverbraucher, die für das Anlassen des Motors zwingend erforderlich sind. Kriterium für die Zuordnung von Energieverbrauchern mit hohem Leistungsbedarf für das Leistungsnetz ist der Quotient aus maximalem Leistungsbedarf (beispielsweise gemittelt über 200 ms) und durchschnittlichem Leistungsbedarf während eines typischen, kurzen Fahrzyklus. Dieser Quotient liegt bei einem Anlasser bei etwa 500, bei einer elektrischen Servolenkung bei etwa 50 und bei einer heizbaren Heckscheibe bei 1. Verbraucher mit einem Quotienten von etwa über 5, die während des Stillstandes des Verbrennungsmotors nicht aktiviert werden können, werden dem Leistungsnetz bzw. dem Speicher elektrischer Energie, der dem Leistungsnetz zugeordnet ist, im folgenden als Leistungsspeicher bezeichnet, zugeordnet. Alle anderen Verbraucher werden dem Versorgungsnetz zugeordnet, dem als Speicher elektrischer Energie ein Versorgungsspeicher zugeordnet ist. Leistungsspeicher und Versorgungsspeicher sind beispielsweise als herkömmliche Batterien ausgebildet, wobei der Leistungsspeicher auf die kurzzeitige Entnahme hoher Leistungen ausgelegt ist, wohingegen der Versorgungsspeicher auf die Langzeitversorgung der anderen Verbraucher ausgelegt ist. Die Versorgungsspeicher können auch durch geeignete Kondensatoren oder andere Vorrichtungen zum Speichern elektrischer Energie gebildet sein.
  • I. Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Kraftfahrzeugbordnetzes, bei der das insgesamt mit 2 bezeichnete Leistungsnetz einen Anlasser 4, eine in ihrem Aufbau an sich bekannte elektrische Lenkhilfe 6 und einen Leistungsspeicher 8 aufweist. Das Leistungsnetz ist an eine Schalteinrichtung 10 angeschlossen, an die auch das gestrichelt eingezeichnete Versorgungsnetz 12 angeschlossen ist, zu dem ein von dem nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetriebener Generator 14, eine Verteilereinheit 16, an die unterschiedliche Verbraucher 17 (es ist nur einer dargestellt) angeschlossen sind, und eine weitere Schaltvorrichtung 18 gehören, an die ein Versorgungsspeicher 20 angeschlossen ist.
  • Das Kraftfahrzeugbordnetz enthält ein oder mehrere Steuergeräte 22, die beispielsweise über ein Bussystem miteinander verbunden sind und die, je nach Wichtigkeit und Unabdingbarkeit für das Anlassen des Motors vom Leistungsnetz oder Versorgungsnetz versorgt werden. Eingänge des oder der Steuergeräte 22 erfassen Betriebszustände des Kraftfahrzeugs bzw. des Bordnetzes, wie Ladezustand der Speicher 8 und 20, Motorstillstand, Zündung ein, Anlasserwunsch usw. Ausgänge des oder der Steuergeräte 22 sind mit den Schaltvorrichtungen 10 und 18 verbunden (durch Pfeile an den Schaltvorrichtungen symbolisiert) und mit einem Eingang des Generators 14 (durch einen Pfeil symbolisiert), über den die Spannung des Generators gesteuert werden kann.
  • Die Schaltvorrichtung 10 ist in 1 im Detail dargestellt. Eine mit dem Leistungsnetz 2 verbundene Leitung 24 ist einerseits über ein Schaltelement 26 und andererseits über einen niederohmigen Widerstand 28 und ein in Reihe damit geschaltetes Schaltelement 30 mit einem Knotenpunkt 32 verbunden, von dem aus eine Leitung zu dem Generator 14, zu der Verteilereinheit 16 sowie zu einem weiteren Zweig des Versorgungsnetzes führt, in dem weitere Verbraucher liegen. Die einzelnen Leitungen sind vorzugsweise über Sicherungen 34 abgesichert.
  • Der Widerstand 28 hat bei einem Bordnetz mit der Spannung 12 Volt einen Widerstand von etwa 0,1 Ω. Wenn in diesem Widerstand eine Leistung von in der Größenordnung 10 Watt umgesetzt wird, führt dies zu einem Spannungsabfall in der Größenordnung von 1 Volt. Das Schaltelement 30 ist für eine Stromstärke von etwa 10 Ampere und 10 Mio. Zyklen ausgelegt.
  • Das Schaltelement 26 ist für eine Stromstärke von 200 Ampere und etwa 1000 Zyklen ausgelegt.
  • Der Aufbau der Schaltvorrichtung 18 ist in 1 ebenfalls im Detail dargestellt. In der Schaltvorrichtung 18 laufen Leitungen des Versorgungsnetzes 12 zusammen und sind über ein Schaltelement 36 mit einer Leitung 38 verbunden, die zum Versorgungsspeicher 20 führt. Das Schaltelement 36 ist für eine Stromstärke von 200 Ampere bei etwa 1000 Zyklen ausgelegt.
  • Die Schaltelemente 26, 30 und 36, die vom Steuergerät 22 angesteuert werden, sind beispielsweise als einfache Relais ausgebildet oder können durch Halbleiterschalter gebildet sein.
  • Im folgenden werden einige wesentliche Schaltzustände des Bordnetzes der 1 erläutert:
    • a) Bei nicht laufendem Verbrennungsmotor (stehendem Generator 14) besteht keine leitende Verbindung zwischen Leistungsnetz und Versorgungsnetz, d.h. die Schaltelemente 26 und 30 sind offen. Es besteht eine leitende Verbindung zwischen dem Versorgungsspeicher 20 und dem Versorgungsnetz 12, d.h. das Schaltelement 36 ist geschlossen.
    • b) Bei laufendem Verbrennungsmotor (laufendem Generator 14) ist das Versorgungsnetz 12 mit dem Versorgungsspeicher 20 verbunden, d.h. das Schaltelement 36 ist geschlossen. Weiter ist das Versorgungsnetz 12 über dem als Spannungswandler wirkenden Widerstand 28 mit dem Leistungsnetz 2 verbunden, d.h. das Schaltelement 30 ist geschlossen und das Schaltelement 26 ist offen.
    • c) Bei entladenem Versorgungsspeicher 20 läuft ein Anlassvorgang wie folgt ab: Das Schaltelement 30 wird geschlossen, so dass das Leistungsnetz und das Versorgungsnetz über den Spannungswandlerwiderstand 28, der bei hohen Stromstärken die Spannung absenkt, verbunden sind. Anschließend wird das Schaltelement 36 geöffnet, so dass das Versorgungsnetz 12 vom Versorgungsspeicher 20 getrennt ist. Anschließend wird das Schaltelement 26 geschlossen, so dass das Leistungsnetz und das Versorgungsnetz unmittelbar miteinander verbunden sind. Anschließend wird der Anlasser 4 in Betrieb gesetzt. Die Spannung des Generators 14 wird auf ca. 13 Volt begrenzt und der Energieverbrauch von eine hohe Leistung brauchenden Verbrauchern wird erforderlichenfalls eingeschränkt. Das Schaltelement 26 zwischen Versorgungsnetz und Leistungsnetz wird anschließend geöffnet. Daraufhin wird das Schaltelement 36 zwischen Versorgungsnetz und Versorgungsspeicher 20 geschlossen. Schließlich wird die Generatorspannung angehoben und die volle Funktionsfähigkeit der Verbraucher wird zugelassen.
    • d) Wenn die Spannung im Versorgungsnetz 13 Volt unterschreitet, wird der durch den Widerstand 28 fließende Strom durch Öffnung des Schaltelements 30 auf Null reduziert.
    • e) Wenn eine kritische Spannung im Versorgungsnetz bei laufendem Generator 14 unterschritten wird, wird das Schaltelement 26 zwischen Leistungsnetz und Versorgungsnetz geschlossen und erst bei einer Spannung von etwa 13 Volt wieder geöffnet. Zusätzlich kann in die Betätigung des Schaltelements Information über den Ladezustand des Versorgungsspeichers 20 einfließen.
    • f) Wenn im Leistungsnetz 2 bei eingeschalteter Zündung eine kritische Spannung unterschritten wird, wird das Schaltelement 26 zwischen Leistungsnetz und Versorgungsnetz geschlossen und erst bei einer Spannung im Leistungsnetz von etwa 13 Volt wieder geöffnet. Zusätzlich kann in die Betätigung des Schaltelements Information über den Ladezustand des Leistungsspeichers 8 einfließen.
    • g) Wenn bei laufendem Generator 4 ein niedriger Ladezustand des Leistungsspeichers 8 festgestellt wird, wird die Generatorspannung auf etwa die Spannung des Leistungsspeichers abgesenkt und das Schaltelement 26 zwischen Versorgungsnetz und Leistungsnetz geschlossen. Das Schaltelement wird erst dann wieder geöffnet, wenn der Stromfluss vom Generator zum Leistungsnetz abgeklungen ist. Der vorgenannte Vorgang sollte nur nach einem Anlassvorgang aktiviert werden.
    • h) Wenn eine Überhitzung des Widerstandes 28 festgestellt wird oder zu hohe Spannungen am Leistungsspeicher 8 festgestellt werden, wird das Schaltelement 30 getaktet betrieben, beispielsweise mit einer Frequenz von 200 Hz.
  • Mit den vorgenannten Schaltzuständen werden folgende Vorteile erzielt:
    • – Der Leistungsspeicher 8 wird bei stehendem Verbrennungsmotor nicht entladen und verfügt stets über ausreichende Energie zum Anlassen des Verbrennungsmotors.
    • – Bei fehlerfreiem Versorgungsnetz wird der Leistungsspeicher 8 nicht durch das Versorgungsnetz entladen.
    • – Der Versorgungsspeicher 20 kann, ohne dass die Anlassfähigkeit gefährdet ist, vollständig entladen werden.
    • – Die Schaltelemente 26, 30 und 36 können, insbesondere wenn sie als Relais ausgebildet sind, zum Brandschutz im Falle eines Unfalles dienen.
    • – Die Schaltvorrichtungen 10 und 18 können kostengünstig ausgeführt werden. Die Leistungsabgabe des 0,1 Ω Widerstandes 28 erfordert jedoch etwas Aufwand bei der Kühlung. Lediglich in dem Fall, in dem der über einen kurzen Fahrzyklus gemittelte Leistungsbedarf im Leistungsnetz einen Wert von etwa 100 Watt übersteigt, sollte anstelle des durch einen niederohmigen Widerstand gebildeten Wandlers ein DC/DC-Wandler eingesetzt werden.
    • – Der Leistungsspeicher 8 befindet sich vorzugsweise im vorderen Teil eines Kraftfahrzeugs. Der Versorgungsspeicher 20 wird vorteilhafterweise im Heck angeordnet. Gegenüber der Generatorspannung ist die Ladespannung am Versorgungsspeicher 20 um einen Spannungsabfall von unter etwa 0,2 Volt infolge der Leitung vermindert. Die Spannung am Leistungsspeicher 8 ist gegenüber der Generatorspannung um bis zu 1 Volt niedriger. Da der Leistungsspeicher jedoch im Motorraum meist auf höherer Temperatur liegt, ist dieser Spannungsverlust ohne großen praktischen Einfluss. Zusätzlich kann bei niedrigen Temperaturen wegen besserer Kühlung mehr Strom durch den 0,1 Ω Widerstand 28 fließen, wodurch der Ladezustand schneller ansteigt und der Strombedarf sowie der Spannungsabfall abnehmen.
    • – Durch den Spannungswandler zwischen dem Versorgungsnetz und dem Leistungsnetz verursachen Leistungsspitzen im Leistungsnetz keinen Spannungseinbruch im Versorgungsnetz, was für spannungsempfindliche Verbraucher vorteilhaft ist.
    • – Ist kein Anlassen mit Stromversorgung unmittelbar aus dem Versorgungsspeicher 20 vorgesehen, sind die Ströme durch die Schaltelemente verhältnismäßig gering. Durch Absenken der Spannung im Versorgungsnetz auf etwa 13 Volt werden auch die Ladestromspitzen minimiert.
    • – Da unter normalen Betriebsbedingungen der Leistungsspeicher 8 und der Versorgungsspeicher 20 niemals direkt verbunden sind, können keine Ausgleichsströme zwischen diesen Speichern auftreten. Beide Speicher werden nur im Fall eines äußerst selten auftretenden zu starken Spannungsabfalls, beispielsweise infolge einer defekten Batterie, parallel geschaltet. Sollte es dabei zu einer Schädigung eines Schaltelements kommen, so dass dieses nicht geöffnet werden kann, kann eine solche Schädigung toleriert werden, da die Funktionsfähigkeit des Bordnetzes nicht gefährdet ist.
  • II. Zweites Ausführungsbeispiel
  • Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bordnetzes, wobei für sich entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet werden.
  • Im Unterschied zur 1 ist bei dem Bordnetz gemäß 2 nur eine Schaltvorrichtung 40 vorgesehen, mit der die unterschiedlichen Schaltzustände herbeigeführt werden können.
  • Des weiteren ist der Leistungsspeicher 8 kein unmittelbarer Bestandteil des Leistungsnetzes 2, sondern ist über die Schaltvorrichtung 40 gesondert schaltbar.
  • Der Aufbau der Schaltvorrichtung 40 ist in 2 im Detail dargestellt. Die Schaltvorrichtung 40 weist vier Anschlüsse 42, 44, 46 und 48 auf, die mit dem Anlasser 4, dem Generator 14, dem Versorgungsspeicher 20 bzw. dem Leistungsspeicher 8 verbunden sind. Jeder Anschluss 42, 44, 46 und 48 ist mit einer Leiterbahn 50, 52, 54 bzw. 56 verbunden. Ein drehbarer Schaltfinger 58 weist Kontaktflächen 60 und 62 auf, über die je nach Drehstellung des Schaltfingers 58 die Leiterbahnen in unterschiedlicher Weise miteinander verbindbar sind. Zur Drehung des Schaltfingers 58 ist beispielsweise ein Schrittmotor (nicht dargestellt) vorgesehen, der von dem Steuergerät 22 angesteuert wird. Der Generator 14 ist mit dem Versorgungsspeicher 20 zusätzlich über einen niederohmigen Widerstand 28 und ein Schaltelement 30 verbunden. Die Schaltvorrichtung 14 ist vorteilhafterweise als eine mechatronische Baugruppe ausgebildet, deren Schaltstellung je nach Bedarf und Zustand des Bordnetzes verändert werden kann, wobei auch eine Bedienung von Hand möglich ist. Der einen Spannungswandler bildende Widerstand 28 hat im vorliegenden Fall beispielsweise etwa 0,05 Ω. Das Schaltelement 30 ist zur Schaltung von Strömen bis zu etwa 20 Ampere geeignet. Wenn der über einen kurzen Fahrzyklus gemittelte Leistungsbedarf im Leistungsnetz 2 etwa 200 Watt übersteigt, wird an Stelle des einfachen Widerstandes vorteilhafterweise ein DC/DC-Wandler eingesetzt.
  • Wie bei der Ausführungsform gemäß 1 werden sowohl die Versorgungsspeicher als auch die Schaltelemente hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit vorteilhafterweise überwacht.
  • Die Funktionen des Bordnetzes gemäß 2 sind bezüglich der anhand des ersten Ausführungsbeispiels geschilderten Zustände a), b), d) und h) gleich mit denen des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Wenn bei entladenem Versorgungsspeicher 20 der Verbrennungsmotor angelassen wird (Funktionszustand c) des ersten Ausführungsbeispiels), laufen die Schaltungen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durch entsprechendes Verdrehen des Schaltfingers in folgender Weise ab:
    Der Versorgungsspeicher 20 wird zunächst vom Versorgungsnetz 12 getrennt (das Versorgungsnetz 12 ist in 2 wie in 1 gestrichelt dargestellt; die Leitung von der Schaltvorrichtung 40 zum Versorgungsspeicher 20 ist strichpunktiert dargestellt; mit dem Versorgungsspeicher 20 können weitere, nicht über die Schaltvorrichtung 40 schaltbare Verbraucher beispielsweise über eine weitere Verteilereinheit 16 unmittelbar verbunden sein). Nach Trennen des Versorgungsspeichers 20 vom Versorgungsnetz wird das Versorgungsnetz 12 mit dem Leistungsspeicher 8 und Anlasser 4 verbunden. Anschließend wird der Anlasser betätigt. Anschließend erfolgt ein Nachladen des Leistungsspeichers. Danach werden der Generator 14 und das Versorgungsnetz 12 vom Leistungsspeicher 8 getrennt und das Versorgungsnetz wird wiederum mit dem Versorgungsspeicher 20 verbunden.
  • Wenn bei entladenem Leistungsspeicher 8 ein Anlassen des Verbrennungsmotors erfolgen soll, laufen folgende Schaltungen ab:
    Der Leistungsspeicher 8 wird vom Anlasser 4 getrennt. Anschließend wird der Anlasser 4 mit dem Versorgungsspeicher 20 verbunden und es erfolgt ein Anlassvorgang. Dann wird der Anlasser 4 vom Versorgungsspeicher 20 getrennt und der Leistungsspeicher 8 wiederum mit dem Anlasser 4 verbunden.
  • Zusätzlich zu den weiter oben bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels genannten Vorteile werden mit der Ausführungsform gemäß 2 folgende Vorteile erzielt:
    Die Schaltvorrichtung 40 kann einen neutralen Zustand aufweisen, der im Falle eines Unfalls die Versorgungsspeicher unmittelbar abtrennt.
  • In dem mechatronischen System können Leiterbahnen bzw. Stromschienen mit vernünftigem Querschnitt bei geringen Kosten realisiert werden.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Es versteht sich, dass diese Erläuterung nur beispielhaft ist und die Erfindung in vielfältiger Weise abgeändert werden kann, sofern durch die Abänderungen die wesentlichen funktionalen Merkmale erhalten bleiben.

Claims (13)

  1. Kraftfahrzeugbordnetz, enthaltend – ein Leistungsnetz (2) mit wenigstens einem Leistungsverbraucher in Form eines Anlassers (4) für einen Verbrennungsmotor, – einen Leistungsspeicher (8), – ein Versorgungsnetz (12) mit wenigstens einem Verbraucher (17) und einem von einem Verbrennungsmotor antreibbaren Generator (14), – einem Versorgungsspeicher (20) – eine abhängig von Betriebszuständen des Bordnetzes arbeitende Schalteinrichtung (10, 18; 40), mittels der das Leistungsnetz mit dem Versorgungsnetz verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (10, 18; 40) einen Spannungswandler (28) enthält und abhängig von folgenden Betriebszuständen folgende Schaltzustände herbeiführt: – Verbrennungsmotor steht: keine Verbindung zwischen Leistungsnetz (2) und Versorgungsnetz (12) sowie Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20), – Verbrennungsmotor läuft: Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20) sowie Verbindung Versorgungsnetz (12) mit Leistungsnetz (2) über den Spannungswandler (28) und – Anlassen des Verbrennungsmotors bei entladenem Versorgungsspeicher (20): keine Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20).
  2. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsspeicher (8) ständig mit dem Leistungsnetz (2) verbunden ist und die Schalteinrichtung (10, 18) enthält: ein Schaltelement (26) mit zwei Anschlüssen, deren einer mit dem Leistungsnetz (2) und deren anderer mit dem Generator (14) und dem Versorgungsnetz (12) verbunden ist, einen parallel zu dem Schaltelement angeordneten und getrennt von dem Schaltelement schaltbaren Spannungswandler (28) und ein weiteres zwischen dem Versorgungsnetz (12) und dem Versorgungsspeicher (20) liegendes Schaltelement (36).
  3. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (10, 18) abhängig von folgenden Betriebszuständen folgende Schaltzustände herbeiführt: – beim Anlassen des Verbrennungsmotors und entladenem Versorgungsspeicher (20) der Reihe nach: a) Verbinden des Versorgungsnetzes (12) mit dem Leistungsnetz (2) über den Spannungswandler (28); b) Öffnen des Schaltelements (36) zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20); c) Schließen des Schaltelements (26) zwischen Leistungsnetz (2) und Versorgungsnetz (12); d) Anlassen des Verbrennungsmotors; e) Begrenzen der Generatorspannung auf einen vorbestimmten Wert und ggf. Einschränken des Betriebs der Leistungsverbraucher; f) Öffnen des Schaltelements (26) zwischen Versorgungsnetz (12) und Leistungsnetz (2); g) Anheben der Generatorspannung und ggf. Freigabe des Betriebs der Leistungsverbraucher.
  4. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (26) zwischen Versorgungsnetz (12) und Leistungsnetz (2) geschlossen wird, wenn bei laufendem Generator eine vorbestimmte Spannung im Versorgungsnetz unterschritten wird.
  5. Kraftfahrzeugbordnetz nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (26) zwischen Versorgungsnetz (12) und Leistungsnetz (2) geschlossen wird, wenn bei eingeschalteter Zündung im Leistungsnetz eine vorbestimmte Spannung unterschritten wird.
  6. Kraftfahrzeugbordnetz nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufendem Generator (14) und niedrigem Ladezustand des Leistungsspeichers (8) die Generatorspannung auf etwa die Spannung des Leistungsspeichers abgesenkt wird.
  7. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (40) enthält: ein Mehrfachschaltelement mit vier Anschlüssen (42, 44, 46, 48), von denen je einer mit dem Anlasser (4), dem Generator (14) mit Versorgungsnetz (12), dem Versorgungsspeicher (20) und dem Leistungsspeicher (8) verbunden ist und einen getrennt schaltbaren Spannungswandler (28), über den der mit dem Generator mit Bordnetz verbundenen Anschluss (44) mit dem mit dem Versorgungsspeicher verbundenen Anschluss (46) verbindbar ist.
  8. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (40) derart ausgebildet ist, dass sie bei Anlassen des Verbrennungsmotors und entladenem Versorgungsspeicher (20) der Reihe nach folgende Schaltzustände herbeiführt: a) keine Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20); b) Verbinden des Versorgungsnetzes (12) mit dem Leistungsspeicher (8) und Anlasser (4); c) Anlassen des Verbrennungsmotors d) Nachladen des Leistungsspeichers (8); e) keine Verbindung zwischen Leistungsspeicher (8) und Versorgungsnetz (12) sowie Generator (14); f) Verbindung zwischen Versorgungsnetz (12) und Versorgungsspeicher (20).
  9. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (40) derart ausgebildet ist, dass sie bei Anlassen des Verbrennungsmotors und entladenem Leistungsspeicher (8) der Reihe nach folgende Schaltzustände herbeiführt: a) keine Verbindung zwischen Anlasser (4) und Leistungsspeicher (8); b) Verbindung zwischen Anlasser (4) und Versorgungsspeicher (20); c) Anlassen des Verbrennungsmotors; d) keine Verbindung zwischen Anlasser (4) und Versorgungsspeicher (20); e) Verbindung zwischen Leistungsspeicher (8) und Anlasser (4).
  10. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler durch einen niederohmigen Widerstand (28) gebildet ist.
  11. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (10, 18; 40) derart ausgebildet ist, dass der Stromfluss durch den niederohmigen Widerstand (28) auf Null vermindert wird, wenn die Spannung im Versorgungsnetz (12) einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
  12. Kraftfahrzeugbordnetz nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Reihe mit dem niederohmigen Widerstand (28) liegendes Schaltelement (30) bei Überhitzung des Widerstandes und/oder zu hoher Spannung am Leistungsspeicher (8) getaktet betrieben wird.
  13. Kraftfahrzeugbordnetz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsnetz (2) Verbraucher enthält, die gegenüber den dem Versorgungsnetz (12) zugeordneten Verbrauchern einen höheren Quotienten aus kurzzei tigem maximalem Leistungsbedarf und über einen typischen, kurzen Fahrzyklus gemittelten Leistungsbedarf aufweisen.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1591320A1 (de) * 2004-04-30 2005-11-02 S-Y Systems Technologies Europe Gmbh Bordnetz und Schalter für ein Bordnetz
EP2044491A2 (de) * 2005-01-21 2009-04-08 C.E. NIEHOFF & COMPANY Selbstschützendes bidirektionales halbleiter-schaltmodul mit hohem strom und geringen verlusten und betriebsverfahren
FR2942359A1 (fr) * 2009-02-16 2010-08-20 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif et procede d'aide au demarrage d'un moteur thermique
DE102011088987A1 (de) * 2011-12-19 2013-06-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug
DE102014223971A1 (de) * 2014-11-25 2016-05-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Mehr-Energiespeicher-System für Kraftfahrzeugbordnetze

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0753925A2 (de) * 1995-07-13 1997-01-15 Société Anonyme dite: REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT Vorrichtung zur Stromversorgung eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Steuerung einer solchen Vorrichtung
DE19628222A1 (de) * 1996-07-15 1998-01-22 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug
DE19953534A1 (de) * 1999-11-05 2001-05-10 Volkswagen Ag Kraftfahrzeug-Bordnetz
DE19955721A1 (de) * 1999-11-15 2001-05-17 Volkswagen Ag Zwei-Batteriensystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0753925A2 (de) * 1995-07-13 1997-01-15 Société Anonyme dite: REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT Vorrichtung zur Stromversorgung eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Steuerung einer solchen Vorrichtung
DE19628222A1 (de) * 1996-07-15 1998-01-22 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug
DE19953534A1 (de) * 1999-11-05 2001-05-10 Volkswagen Ag Kraftfahrzeug-Bordnetz
DE19955721A1 (de) * 1999-11-15 2001-05-17 Volkswagen Ag Zwei-Batteriensystem

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1591320A1 (de) * 2004-04-30 2005-11-02 S-Y Systems Technologies Europe Gmbh Bordnetz und Schalter für ein Bordnetz
EP2044491A2 (de) * 2005-01-21 2009-04-08 C.E. NIEHOFF & COMPANY Selbstschützendes bidirektionales halbleiter-schaltmodul mit hohem strom und geringen verlusten und betriebsverfahren
EP2044491A4 (de) * 2005-01-21 2010-08-18 Niehoff & Co C E Selbstschützendes bidirektionales halbleiter-schaltmodul mit hohem strom und geringen verlusten und betriebsverfahren
FR2942359A1 (fr) * 2009-02-16 2010-08-20 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif et procede d'aide au demarrage d'un moteur thermique
DE102011088987A1 (de) * 2011-12-19 2013-06-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug
DE102011088987B4 (de) 2011-12-19 2023-12-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug
DE102014223971A1 (de) * 2014-11-25 2016-05-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Mehr-Energiespeicher-System für Kraftfahrzeugbordnetze

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