DE102006032881A1

DE102006032881A1 - Wiring system for a motor vehicle comprises using a control program in a control device for the energy management of the system

Info

Publication number: DE102006032881A1
Application number: DE200610032881
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. Bosch; Matthias Dipl.-Ing. Kronewitter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-07-15
Filing date: 2006-07-15
Publication date: 2008-01-17

Abstract

Wiring system comprises using a control program in a control device (9) for the energy management of the system. Energy is supplied with a capacitor (5) or with an auxiliary power unit (1, 3, 4). Preferred Features: The energy management effects the start of the auxiliary power unit when the vehicle is idle and when the lowest possible charge of the capacitor is exceeded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug. Mit einer sogenannten APU (Auxiliary Power Unit) und einer die APU steuernden Bordnetzelektronik wird die Spannungsversorgung des Bordnetzes während Stillstand und Betriebs des Fahrzeugs sichergestellt. Die APU verfügt über einen eigenen Verbrennungsmotorischen Antrieb, der einen Generator antreibt. Für den Start des Fahrzeugsmotors werden Superkondensatoren aufgeladen, aus denen der Starter für den Motorstart seine Leistung entnimmt. Die APU kann über eine kleine Starterbatterie verfügen und verfügt über einen manuellen Reversierstarter.The The invention relates to a vehicle electrical system for a motor vehicle. With a so-called APU (Auxiliary Power Unit) and one controlling the APU On-board electrical system is the power supply of the electrical system during standstill and operation of the vehicle ensured. The APU has one own internal combustion engine drive, which drives a generator. For the Start of the vehicle engine superchargers are charged, from which the starter for the engine start takes its power. The APU can have one have small starter battery and has one manual reversing starter.

Bordnetze mit zusätzlichen motorgetriebenen Generatoren sind bekannt.Bordnetze with additional Motor-driven generators are known.

Aus der US 4,611,466 ist ein Bordnetz mit APU bekannt, bei dem der Kühlkreislauf der APU mit dem Kühlkreislauf des Fahrzeugmotors verbunden ist. Dies ermöglicht die Nutzung der Abwärme der APU in der Fahrzeugheizung.From the US 4,611,466 is a wiring system with APU known in which the cooling circuit of the APU is connected to the cooling circuit of the vehicle engine. This allows the use of the waste heat of the APU in the vehicle heating.

Aus der US2003/0104899 A1 ist ein Bordnetz für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bekannt. Mehrere APU bilden die Stromversorgung für den elektrischen Fahrzeugmotor. Je nach Leistungsbedarf des elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs werden eine unterschiedliche Anzahl von APU dem Bordnetz zugeschaltet oder abgeschaltet. Die Leistungssteuerung wird von einem Bordnetzmanagement übernommen. An das Bordnetz und an das Bordnetzmanagement sind auch Energiespeicher in Form von Batterien oder in Form von Supercaps angeschlossen. Die Energiespeicher dienen dem Zwischenspeichern elektrischer Energie und der Energierückgewinnung durch regeneratives Bremsen.From the US2003 / 0104899 A1 is known an electrical system for an electrically powered vehicle. Several APUs provide the power supply for the vehicle electric motor. Depending on the power requirement of the electric drive motor of the vehicle, a different number of APU are connected to the vehicle electrical system or switched off. The power control is taken over by a vehicle electrical system management. Energy storage in the form of batteries or in the form of supercaps are also connected to the vehicle electrical system and to the vehicle electrical system management. The energy storage serve the intermediate storage of electrical energy and the energy recovery by regenerative braking.

Aus der US 5,119,010 ist ein Bordnetz für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem ein Bordnetzgenerator oder eine Bordnetzbatterie dazu benutzt wird, um eine Reihenschaltung aus Kondensatoren mit hoher Kapazität aufzuladen. Die Spannungsversorgung für den Starter des Verbrennungsmotors erfolgt dann während des Startvorgangs über die Kondensatoren. Das Bordnetz ist gedacht für Zubringer Fahrzeuge, die häufig und in kurzen Intervallen gestartet und gestoppt werden. In solchen Fällen erweisen sich die zur Verfügung stehenden Ladezeiten für das Aufladen der Batterie oft als zu kurz. Kondensatoren sind hier dann besser geeignet. Auch haben Kondensatoren im Vergleich zu Bordnetzbatterien auf der Basis von Bleiakkumulatoren eine wesentlich bessere Zyklenfestigkeit bei andauernden Start und Stopp Vorgängen. Eine separate APU zur Spannungsversorgung ist nicht offenbart.From the US 5,119,010 is a motor vehicle electrical system is known in which a vehicle electrical system generator or a vehicle electrical system battery is used to charge a series circuit of capacitors with high capacity. The power supply for the starter of the internal combustion engine then takes place during the starting process via the capacitors. The electrical system is intended for feeder vehicles that are started and stopped frequently and at short intervals. In such cases, the available charging times for charging the battery often prove too short. Capacitors are then better suited here. In addition to lead-acid batteries based on lead-acid batteries, capacitors also have significantly better cycle stability with continuous start and stop processes. A separate APU for power supply is not disclosed.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ergibt sich die folgende Situation.outgoing from the aforementioned prior art, the following results Situation.

Die Verwendung von APU zur Unterstützung der Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeugbordnetz ist bekannt. Ebenso bekannt ist die Verwendung von Kondensatoren oder Supercaps als Energieversorgung für den Startvorgang eines Verbrennungsmotors. Bisher nicht bekannt geworden sind Bordnetze, deren Energiemanagement für die elektrische Energieversorgung alleine auf einer APU baut und die auf eine Batterie als Energiespeicher für den Startvorgang des Verbrennungsmotors verzichten.The Use of APU to support the Power supply in a motor vehicle electrical system is known. Also known is the use of capacitors or supercaps as an energy supply for the starting process of an internal combustion engine. Not known yet have become electrical systems, their energy management for the electrical Power alone builds on an APU and builds on a battery as energy storage for abandon the starting process of the internal combustion engine.

Erfindungsgemäße Aufgabe war es daher, ein Bordnetz anzugeben, dessen Energiemanagement sowohl während des Betriebs des Fahrzeugmotors als auch bei Stillstand des Fahrzeugmotors ohne Speicherbatterie auskommt.Task according to the invention It was therefore to specify an electrical system whose energy management both while the operation of the vehicle engine as well as at standstill of the vehicle engine without Storage battery manages.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Bordnetz nach Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen und in der folgenden Beschreibung offenbart.The Task is solved with a vehicle electrical system according to claim 1. Further embodiments and embodiments are in the dependent claims and disclosed in the following description.

Die Aufgabe wird hauptsächlich mit einem Bordnetz gelöst, dessen Bordnetzgenerator durch einen von dem Fahrzeugmotor unabhängigen Hilfsverbrennungsmotor angetrieben wird. Bordnetzgenerator und Hilfsverbrennungsmotor bilden eine so genannte APU. Die für den Startvorgang des Fahrzeugmotors benötigte Energie wird in Kondensatoren, vorzugsweise in Supercorps, gespeichert. Ein Energiemanagement sorgt dafür, dass eine Ladungsüberwachung der Supercorps erfolgt und im Falle des Unterschreitens einer für einen zukünftigen Startvorgang notwendigen Mindestladung, ein Nachladen durch die APU erfolgt.The Task becomes mainly solved with a vehicle electrical system, the electrical system generator by an independent of the vehicle engine auxiliary combustion engine is driven. Electrical system generator and auxiliary combustion engine form a so-called APU. The for the starting process of the vehicle engine required energy is in capacitors, preferably in Supercorps, saved. An energy management ensures that a charge monitoring the supercorps takes place and in case of falling below one for one future Boot process necessary minimum charge, a reload by the APU takes place.

Ist die APU beim Unterschreiten der Mindestladung in den Supercorps außer Betrieb, wird vom Energiemanagement ein Start des Hilfsverbrennungsmotors der APU veranlasst und die Supercorps werden wieder aufgeladen.is the APU falls below the minimum charge in the Supercorps except Operation, the energy management is a start of the auxiliary combustion engine The APU arranges and the Supercorps are recharged.

Als Rückfallebene, falls das Energiemanagement einmal versagen sollte, verfügt der Hilfsverbrennungsmotor der APU über einen manuellen Reversierstarter. Nach manuellem Start des Hilfsverbrennungsmotors können dann die Supercaps vorrangig aufgeladen werden. Nach einer Ladedauer von etwa 10 Sekunden sind dann die Supercaps soweit aufgeladen, dass der Fahrzeugmotor gestartet werden kann.When Fallback if the energy management should fail once, has the auxiliary combustion engine the APU over a manual recoil starter. After manual start of the auxiliary combustion engine can then the supercaps are charged with priority. After a charging time of about 10 seconds are then the supercaps charged so far that the vehicle engine can be started.

Mit der Erfindung werden hauptsächlich folgende Vorteile erzielt:
Viele LKW Fahrer lassen bisher den Fahrzeugmotor bei einer Übernachtung durchlaufen (Idling over night), um elektrische Komfortverbraucher während dieser Zeit problemlos betreiben zu können. Ohne Idling over night würden sie sonst Gefahr laufen am nächsten Morgen die Antriebsmaschine nicht mehr starten zu können, weil die Starterbatterie leer ist. Mit einem erfindungsgemäßen Bordnetz kann hierfür die APU eingesetzt werden. Das spart Treibstoff und Abgasemissionen.With the invention mainly the following advantages are achieved:
Many truck drivers have previously run the vehicle engine during an overnight stay (idling over night) to electric comfort consumers during to be able to operate this time without any problems. Without idling over night, they would otherwise run the risk of being unable to start the prime mover the next morning because the starter battery is dead. With an electrical system according to the invention, the APU can be used for this purpose. This saves fuel and exhaust emissions.

Eine APU kann mittels ihres 1-Zylinder Verbrennungsmotors als Hilfsverbrennungsmaschine und dem damit angetriebenen Generator über Nacht genügend elektrische Energie für das Bordnetz eines LKW erzeugen.A APU can by means of its 1-cylinder internal combustion engine as auxiliary combustion engine and the alternator is powered by enough electrical power overnight Energy for generate the electrical system of a truck.

Der Einsatz von Supercaps an Stelle einer Starterbatterie erhöht auch die Zyklenfestigkeit des Energiespeichers für den Startvorgang der Antriebsmaschine. Herkömmliche Bleiakkumulatoren haben hier in Bezug auf Zyklenfestigkeit deutliche Nachteile.Of the Use of supercaps in place of a starter battery also increases the cycle stability of the energy storage for the starting process of the prime mover. conventional Lead-acid batteries have clear advantages in terms of cycle stability Disadvantage.

Ein Energiemanagement übernimmt je nach Ladezustand der Supercaps den Selbststart oder den Nachlauf der APU zum Nachladen der Superkondensatoren.One Energy management takes over depending on the state of charge of the supercaps the self-start or the caster the APU to recharge the supercapacitors.

Bei dem erfindungsgemäßen Bordnetz können somit Starterbatterien mit großer Kapazität und von der Antriebsmaschine angetriebene Bordnetzgeneratoren entfallen.at the electrical system according to the invention can thus starter batteries with great capacity and driven by the engine power supply generators omitted.

Die APU ermöglicht eine energetisch optimierte Erzeugung der elektrischen Energie für das Bordnetz, da die APU stets bei wirkungsoptimaler Drehzahl betrieben werden kann.The APU enabled an energetically optimized generation of electrical energy for the electrical system, because the APU are always operated at optimal speed can.

Das Bordnetz ermöglicht eine hohe Startverfügbarkeit des Fahrzeugs, durch die zyklenfesten Supercaps und durch die manuelle Revisierstartmöglichkeit der APU und anschließendem Aufladen der Supercaps im Sekundenbereich.The Wiring system allows a high startup availability of the vehicle, through the deep-cycle supercaps and through the manual Revisierstartmöglichkeit the APU and then Charging the supercaps in seconds.

Das erfindungsgemäße Bordnetz kann sowohl im LKW Bereich als auch im PKW Bereich eingesetzt werden.The Inventive electrical system can be used both in the truck area as well as in the car area.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Bordnetz anhand einer zeichnerischen Darstellung erläutert.in the The following is the wiring system according to the invention illustrated by a graphical representation.

Dabei zeigt:there shows:

1: einen schematischen Bordnetzschaltplan gemäß der Erfindung. 1 : A schematic wiring system diagram according to the invention.

Ein erfindungsgemäßes Bordnetz verfügt über eine APU, die aus einem Generator 1 mit Spannungsregelung 2 und einem Verbrennungsmotor Hilfsantrieb 3 besteht. Der Hilfsantrieb wird vorzugsweise von einem 1 Zylinder Motor mit einer Leistung zwischen 1 kW bis 10kw gebildet. Im PKW werden hier eher Leistungen im Bereich von 1 kW benötigt, während im LKW Bereich auch größere Leistungen benötigt werden. Der Hilfsantrieb der APU verfügt noch über eine manuelle Revisierstartmöglichkeit 4, die als Seilzugstarter oder Kurbelstarter ausgebildet sein kann.An electrical system according to the invention has an APU, which consists of a generator 1 with voltage regulation 2 and an internal combustion engine auxiliary drive 3 consists. The auxiliary drive is preferably formed by a 1-cylinder engine with a power between 1 kW to 10kw. In the car, more power is needed here in the range of 1 kW, while in the truck area also larger services are needed. The auxiliary drive of the APU still has a manual override start option 4 , which may be designed as pull starter or crank starter.

Mit dem Generator wird die Spannungsversorgung des Bordnetzes betrieben. Im Bordnetz sind mindestens Kondensator 5, vorzugsweise ein Supercap, mit Spannungsüberwachung 6, ein elektromotorischer Starter 7 und ein oder mehrere Verbraucher 8 angeschlossen. Ein Steuergerät 9 übernimmt das Energiemanagement und den Selbststart bzw. Nachlauf der APU. Hierfür ist das Steuergerät vorzugsweise über Kommunikationsbusse mit dem Hilfsantrieb, der Spannungsregelung des Generators, der Spannungsüberwachung des oder der Supercaps und dem Startermotor verbunden.With the generator, the power supply of the electrical system is operated. In the electrical system are at least capacitor 5 , preferably a supercap, with voltage monitoring 6 , an electromotive starter 7 and one or more consumers 8th connected. A control unit 9 takes over the energy management and the self-start or follow-up of the APU. For this purpose, the control unit is preferably connected via communication buses to the auxiliary drive, the voltage regulation of the generator, the voltage monitoring of the supercaps or the starter motor.

Claims

On-board network for a motor vehicle with an APU ( 1 . 3 . 4 ), at least one capacitor ( 5 ), a starter ( 7 ), one or more consumers ( 8th ) and at least one control device ( 9 ), characterized in that the energy management for the electrical system by a control program in the control unit ( 9 ) is taken over, and that both when driving and at standstill of the motor vehicle, the power supply to the capacitor ( 5 ) or with the APU ( 1 . 3 . 4 ) he follows.

Vehicle electrical system according to claim 1, characterized in that the energy management at standstill of the motor vehicle and falls below a minimum charge of the capacitor or capacitors ( 5 ) start the APU ( 1 . 3 . 4 ) until the capacitor (s) ( 5 ) are charged again.

Vehicle electrical system according to claim 1 or 2, characterized in that the APU via a manual Revisierstartmöglichkeit ( 4 ).