DE102006033686B3 - Device for maintenance of power supply of current consuming device in motor vehicle, has operating mode control device formed to control operating mode of current consuming device on basis of engine starting signal - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Energieversorgung stromverbrauchender Subsysteme in Kraftfahrzeugen, wobei sich die Erfindung insbesondere auf die Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit von Kraftfahrzeugsubsystemen während des Anlasslassvorgangs bei gleichzeitig verringertem Bauelementeaufwand bezieht.The The invention relates to the power supply of power consuming subsystems in motor vehicles, the invention being particularly concerned with the maintenance the operational safety of motor vehicle subsystems during the Start-up process with reduced component cost refers.
Die hohe Leistungsaufnahme eines Starters beim Anlassen eines Motors in einem Kraftfahrzeug bedingt einen beträchtlichen Abfall der Versorgungsspannung für das aus elektrischen und elektronischen Schaltkreisen bestehende Bordnetz des Kraftfahrzeugs.The high power consumption of a starter when starting a motor in a motor vehicle causes a considerable drop in the supply voltage for the consisting of electrical and electronic circuits electrical system of the motor vehicle.
Während des Anlassvorgangs fällt die Spannung des von einer Fahrzeugbatterie versorgten Bordnetzes UB regelmäßig ab und kann auch unter einen spezifizierten Wert Umin_nom fallen, unterhalb dessen eine korrekte Funktion vieler elektrischer, elektronischer und auch elektromechanischer Komponenten des Bordnetzes nicht mehr gewährleistet ist.During the starting operation, the voltage of the on-board network U B supplied by a vehicle battery drops regularly and can also fall below a specified value U min_nom below which correct functioning of many electrical, electronic and also electromechanical components of the vehicle electrical system is no longer guaranteed.
Bei einer entsprechenden Unterspannung würden, sofern keine kompensierenden Maßnahmen vorgesehen sind, vor allem die elektronischen Steuereinrichtungen des Kraftfahrzeugs einen so genannten Hardware-Reset, d.h. einen Neustart ihrer jeweiligen Systeme, ausführen. Da auch während eines Motorstartvorgangs eine Motorregelung, beispielsweise eine Einstellung der Zündung, erforderlich ist, würde ein Neustart der hierfür erforderlichen Motorregelungseinrichtung zu einer fatalen Unterbrechung des Anlassvorgangs und damit zum Abbruch des Motorstarts führen.at a corresponding undervoltage would, if no compensating Measures provided are, especially the electronic control devices of the motor vehicle a so-called hardware reset, i. a restart of their respective Systems, run. As well as during an engine starting process, an engine control, such as a Setting the ignition, is required a restart of this required motor control device to a fatal interruption of Startup and thus lead to abort the engine start.
Es ist daher notwendig, die Versorgung bestimmter elektrischer, elektronischer und eventuell elektromechanischer Schaltkreise auch während der im Folgenden als th bezeichneten Zeitspanne aufrechtzuerhalten, während der sich die Batteriespannung beim Anlassvorgang unterhalb von Umin_nom befindet.It is therefore necessary to maintain the supply of certain electrical, electronic and possibly electromechanical circuits during the period of time referred to hereinafter as t h , during which the battery voltage during starting is below U min_nom .
In der Regel werden hierzu Pufferkondensatoren verwendet, die zwischen der Batterie zur Versorgung des Bordnetzes und dem Eingang eines oder mehrerer Spannungsumsetzers für stromverbrauchende Subsysteme angeordnet werden. Diese Pufferkondensatoren speichern von der Batterie erhaltene elektrische Energie und geben diese während der Unterspannungsphase an den oder die Spannungsumsetzer ab. Ein zwischen die entsprechende Fahrzeugbatterie und die Pufferkondensatoren oder andere Energiespeicher geschaltetes Diodennetzwerk verhindert dabei ein Abfließen der in den Pufferkondensatoren gespeicherten Energie in nicht zur Spannungsstützung vorgesehene Teile des Bordnetzes.In Usually this buffer capacitors are used, the between the battery for the supply of the electrical system and the input of one or several voltage converter for power consuming subsystems are arranged. These buffer capacitors store electrical energy received from the battery and give this while the undervoltage phase to the or the voltage converter from. One between the corresponding vehicle battery and the buffer capacitors or other energy storage switched diode network prevented while a drain the energy stored in the buffer capacitors in not voltage support provided parts of the electrical system.
Um die Energieversorgung der stromverbrauchenden Subsysteme über den erforderlichen Zeitraum aufrechterhalten zu können, müssen die Pufferkondensatoren eine entsprechend hohe Kapazität aufweisen, die mit einer entsprechenden Baugröße und entsprechend hohen Kosten verbunden ist. Ferner ist die Kapazität der Pufferkondensatoren in der Regel auf eine Batteriekapazität abgestimmt, die bei älteren Batterien im Allgemeinen nicht mehr gegeben ist. In der Folge kann sich die Zeitspanne th beträchtlich verlängern. Ebenso führen Alterungserscheinungen von Anlasser und Motor zu einer Verlängerung der Zeitspanne th. Die mit Pufferkondensatoren in Kraftfahrzeugen realisierte Aufrechterhaltung der Versorgungsspannung stromverbrauchender Subsysteme gewährleistet daher nur eine be grenzte Verbesserung der Funktions- bzw. Betriebssicherheit der Fahrzeugelektronik.In order to maintain the power supply of the power-consuming subsystems over the required period, the buffer capacitors must have a correspondingly high capacity, which is associated with a corresponding size and correspondingly high costs. Furthermore, the capacity of the buffer capacitors is usually tuned to a battery capacity that is no longer given in older batteries in general. As a result, the time t h can be considerably extended. Similarly, aging phenomena of the starter and motor lead to an extension of the time span t h . Therefore, the maintenance of the supply voltage of power-consuming subsystems realized with buffer capacitors in motor vehicles only ensures a limited improvement in the functional or operating safety of the vehicle electronics.
Um
aufwändige
Pufferschaltungen mit Pufferkondensatoren zu vermeiden wird in der
Patentschrift
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden und ein System anzugeben, das eine kostengünstige Verbesserung der Betriebssicherheit von elektrischen, elektronischen und elektromechanischen Subsystemen in Kraftfahrzeugen während des Motorstarts ermöglicht.It is therefore an object of the present invention, the above-described Overcome disadvantages and to provide a system that provides a cost-effective improvement in operational safety of electrical, electronic and electromechanical subsystems in motor vehicles during of the engine start allows.
Diese Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen der Erfindung gelöst.This task is performed according to the independent gen claims of the invention solved.
Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Spannungsversorgung von zumindest einer stromverbrauchenden Einrichtung, wie zum Beispiel einem elektrischen, elektronischen und/oder elektromechanischen Verbraucher, in einem Kraftfahrzeug, mit einer Motorstartsignaleinrichtung zum Bereitstellen eines Motorstartsignals und einer Betriebsmodus-Steuereinrichtung. Die Motorstartsignaleinrichtung ist zur Anzeige eines Motorstartvorgangs ausgebildet und die Betriebsmodus-Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebsmodus der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung in dem Kraftfahrzeug, die außer einem Normalbetriebsmodus wenigstens einen weiteren Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme aufweist. Die Betriebsmodus-Steuereinrichtung ist ferner dazu ausgebildet ist, den Betriebsmodus der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung auf der Grundlage des Motorstartsignals so zu steuern, dass die zumindest eine stromverbrauchende Einrichtung nach Beginn der Anzeige eines Motorstarts durch das Motorstartsignal zumindest zeitweise in den Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme überführt wird.The The invention comprises a device for maintaining the power supply of at least one power consuming device, such as an electrical, electronic and / or electromechanical Consumer, in a motor vehicle, with an engine start signal device for providing a motor start signal and an operation mode control means. The engine start signal means is for displaying an engine startup operation formed and the operation mode control means for controlling the operating mode of the at least one power consuming device in the motor vehicle except a normal operating mode at least one further operating mode having reduced power consumption. The operation mode controller is further adapted to the operating mode of at least a power consuming device based on the engine start signal to control so that the at least one power consuming device after the start of engine start indication by the engine start signal at least temporarily transferred to the operating mode with reduced power consumption.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe "mit", "enthalten" und "umfassen", soweit sie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendet werden, generell das Vorhandensein von Merkmalen, wie z.B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen mehr angeben, jedoch in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen.In In this context it should be noted that the terms "with", "contain" and "include" as used in this Description and claims to the list characteristics are used, in general the presence of features, such as. Procedural steps, facilities, areas, sizes and the like, but in no way the presence other or additional Exclude features or groupings from other or additional features.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Aufrechterhaltung der Spannungsversorgung von zumindest einer stromverbrauchenden Einrichtung, wie zum Beispiel einem elektrischen, elektronischen und/oder elektromechanischen Verbraucher, eines Kraftfahrzeugs, das Schritte umfasst zum Feststellen eines Motorstartvorgangs anhand eines Motorstartsignals, das zur Anzeige eines Motorstartvorgangs ausgebildet ist und zum wenigstens zeitweise Überführen der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung des Kraftfahrzeugs in einen Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme.The The invention further comprises a method for maintaining the Power supply of at least one power consuming device, such as for example, an electrical, electronic and / or electromechanical Consumer, a motor vehicle, which includes steps for detecting a Engine startup based on a motor start signal to display an engine starting operation is formed and for at least temporarily transferring the at least one power-consuming device of the motor vehicle in a mode of operation with reduced power consumption.
Die Erfindung ermöglicht die Reduktion des Energieverbrauchs von stromverbrauchenden Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs während eines Motorstartvorgangs und bietet so eine verbesserte Nutzung des in den Pufferkondensatoren gespeicherten Energievorrats. Damit kann die Funktions- und Betriebssicherheit von stromverbrauchenden Einrichtungen, vor allem von elektronischen Steuereinrichtungen, in Kraftfahrzeugen erhöht werden. Der reduzierte Energieverbrauch gestattet weiterhin die Verwendung von Pufferkondensatoren mit geringerer als der derzeit üblichen Kapazität, wodurch kleinere und vor allem kostengünstigere Pufferspeicher realisiert werden können.The Invention allows the reduction of energy consumption of power consuming facilities of a motor vehicle during an engine startup operation, thus offering improved use of the energy reserve stored in the buffer capacitors. In order to can the functional and operational safety of power consuming Facilities, in particular electronic control devices, increased in motor vehicles become. The reduced energy consumption still allows the Use of buffer capacitors with less than the current standard Capacity, whereby smaller and above all cheaper storage tanks are realized can.
Die Erfindung wird in ihren abhängigen Ansprüchen weitergebildet.The Invention is in their dependent claims further training.
Vorteilhaft wird die zumindest eine stromverbrauchende Einrichtung von einer Motorstart-Kontrolleinrichtung gebildet, da deren Funktionssicherheit für einen erfolgreichen Motorstart entscheidend ist. Da viele stromverbrauchende Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug über einen Energiesparmodus zum Betrieb mit verringerter Leistungsaufnahme verfügen, wird der Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme zweckmäßig von einem Energiesparmodus der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung gebildet.Advantageous is the at least one power consuming device of a Engine start-up control device formed because their reliability for one successful engine start is crucial. As many power-consuming Devices in a motor vehicle via a power saving mode for Operation with reduced power consumption, becomes the operating mode with reduced power consumption appropriate from a power saving mode the at least one power-consuming device is formed.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Vorrichtung eine Unterspannungs-Signaleinrichtung, die zum Bereitstellen eines Unterspannungssignals ausgebildet ist, das einen Abfall der Eingangsspannung für die Spannungsversorgungseinrichtung der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung unterhalb eines vorgegebenen Werts anzeigt. Auf diese Weise kann ein Auslösesignal bereitgestellt werden, das von der Betriebsmodus-Steuereinrichtung dazu verwendet werden kann, die Leistungsaufnahme der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung erst bei einer ernsthaften Unterspannung zu reduzieren.In According to an advantageous development, the device comprises an undervoltage signaling device, which is designed to provide an undervoltage signal, a drop in the input voltage for the power supply of the at least one power-consuming device below a indicated value. In this way, a trigger signal provided by the operating mode controller can be used to at least the power consumption a power consuming device only with a serious To reduce undervoltage.
Vorteilhaft ist die Betriebsmodus-Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung während des Motorstartvorgangs für eine bestimmte Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Damit kann ein zu schnelles Absinken der Versorgungsspannung der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung unterbunden werden.Advantageous the operation mode control means is adapted to the operation mode with reduced power consumption of at least one power-consuming Setup during of the engine starting process for to maintain a certain period of time. This can be one too rapid drop in the supply voltage of at least one power-consuming Device be prevented.
Damit während des Motorstarts z.B. Software- oder Hardwarediagnosen ausgeführt oder andere erforderliche Abläufe zugelassen werden können, ist die Betriebsmodus-Steuereinrichtung zweckmäßig dazu ausgebildet, den Betriebsmodus der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung während des Motorstartvorgangs ein oder mehrmals zwischen dem Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme und einem anderen Betriebsmodus umzuschalten.In order to while the engine start, e.g. Software or hardware diagnostics run or other required procedures can be admitted the operating mode control device is expediently designed to be the operating mode the at least one power consuming device during the Engine start one or more times between the operating mode with reduced power consumption and another mode of operation switch.
Ferner ist die Betriebsmodus-Steuereinrichtung vorteilhaft dazu ausgebildet, den Betriebsmodus der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung regelmäßig bei Eintritt einer Bedingung in den Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme zu überführen, wobei die Bedingung den Ablauf einer Zeitspanne ab einem vorangehenden Überführen der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung in den Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme und/oder einen Wert für den Abfall der Pufferspannung oder der Versorgungsspannung der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung umfasst. Somit kann auch dann, wenn die zumindest eine stromverbrauchende Einrichtung während des Anlassvorgangs wieder in einen Betriebsmodus mit höherer Leistungsaufnahme zurückgekehrt ist, die Verringerung der Leistungsaufnahme gewährleistet werden.Furthermore, the operating mode control device is advantageously designed to change the operating mode of the at least one power-consuming device The condition is the passage of a period of time from a previous transition of the at least one power consuming device in the operating mode with reduced power and / or a value for the decrease of the buffer voltage or the supply voltage the at least one power consuming device comprises. Thus, even when the at least one power-consuming device has returned to a higher-power operating mode during the starting operation, the reduction in power consumption can be ensured.
Das Verfahren zur Aufrechterhaltung der Spannungsversorgung elektrischer, elektronischer und elektromechanischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug prüft bedarfsweise in einem weiteren Schritt anhand eines Signals, das als Kriterium für eine entsprechende Unterspannung ausgebildet ist, den Abfall der Pufferspannung UP bzw. der Bordnetzspannung UB unter einen vorgegebenen Wert, damit die Leistungsaufnahme der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung z.B. erst bei einer ernsthaften Unterspannung reduziert wird. Alternativ er folgt die Überführung der stromverbrauchenden Einrichtung des Kraftfahrzeugs in den Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme mit Beginn des Motorstarts, damit die Energiereserven maximal geschont werden.The method for maintaining the power supply of electrical, electronic and electromechanical load in a motor vehicle checks if necessary in a further step based on a signal which is designed as a criterion for a corresponding undervoltage, the drop in the buffer voltage U P or the vehicle electrical system voltage U B below a predetermined Value, so that the power consumption of at least one power-consuming device is reduced, for example, only at a serious undervoltage. Alternatively, it follows the transfer of the power-consuming device of the motor vehicle in the operating mode with reduced power consumption with the start of the engine start so that the energy reserves are maximized.
Um während des Motorstarts Software- oder Hardwarediagnosen auszuführen oder andere erforderliche Abläufe zuzulassen, kann der Betriebsmodus der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung während des Motorstartvorgangs ein oder mehrmals zwischen dem Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme und einem anderen Betriebsmodus umgeschaltet werden.Around while the engine start software or hardware diagnostics or other required procedures allow the operating mode of at least one power-consuming Setup during of the engine starting operation one or more times between the operating mode with reduced power consumption and another mode of operation be switched.
Für eine situationsabhängige Steuerung des Leistungsverbrauchs kann der Betriebsmodus der zumindest einen stromverbrauchenden Einrichtung regelmäßig bei Eintritt einer Bedingung in den Betriebsmodus mit verringerter Leistungsaufnahme überführt werden.For a situation-dependent control of the power consumption, the operating mode of the at least one power-consuming device regularly when a condition occurs be converted into the operating mode with reduced power consumption.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung je für sich oder zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung der Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denenFurther Features of the invention will become apparent from the following description inventive embodiments in connection with the claims as well as the figures. The individual features may in one embodiment according to the invention ever for be realized or more than one. In the following explanation the embodiments the invention is referred to the attached figures, of which
In
der
Die Batteriespannung kann bis auf einen minimalen Wert US abfallen. Mit geringer werdendem Stromverbrauch der Anlasser- bzw. Motorstarteinrichtung erholt sich die Bordnetzspannung UB und überschreitet schließlich nach einer Zeitspanne th wieder den Wert Umin_nom. Die Motorregelungseinrichtung wird damit wieder mit der erforderlichen minimal zulässigen Versorgungsspannung betrieben und der Betriebszustand der Motorregelungseinrichtung ist, wie von der durchgezogenen Linie KL50 veranschaulicht, wieder stabil. Ohne kompensierende Maßnahme kann das Signal KL50 ab UB > Umin_nom nicht uneingeschränkt in den stabilen Zustand überführt werden.The battery voltage can drop to a minimum value U S. With decreasing power consumption of the starter or engine starting device, the vehicle electrical system voltage U B recovers and finally, after a period of time t h, again exceeds the value U min_nom . The motor control device is thus operated again with the required minimum allowable supply voltage and the The operating state of the engine control device is stable again, as illustrated by the solid line KL50. Without compensating measure, the signal KL50 can not be converted into the stable state unrestricted starting at U B > U min_nom .
Das
Blockschaltbild der
Der
Spannungsumsetzer VR bildet den zentralen
Bestandteil der Spannungsversorgung
Die erforderliche Nominalspannung für VCC kann von dem Spannungsumsetzer VR nur so lange aufrechterhalten werden, als die Spannung UP an dessen Eingang ausreichend hoch ist, d.h. den Wert von Umin_nom nicht unterschreitet. Bei einem Abfall der Bordnetzspannung UB unterhalb dieses Werts fällt VCC unter seinen Nominalwert. Fällt die Versorgungsspannung VCC in der Folge einer zu niedrigen Bordnetzspannung unter den für die korrekte Funktion einer der versorgten stromverbrauchenden Einrichtung erforderlichen Minimalwert, so ist die Funktions- und Betriebssicherheit dieser stromverbrauchenden Einrichtung nicht mehr gewährleistet. Daher befinden sich in der Zuleitung des Spannungsumsetzers VR ein oder mehrere Pufferkondensatoren C1.0, C1.1 bis C1.x, die einen ihrer Gesamtkapazität entsprechenden Energiepufferspeicher bilden.The required nominal voltage for V CC can only be maintained by the voltage converter V R as long as the voltage U P at its input is sufficiently high, ie does not fall below the value of U min_nom . If the vehicle electrical system voltage U B falls below this value, V CC falls below its nominal value. If the supply voltage V CC falls as a result of too low a vehicle electrical system voltage below the minimum value required for the correct functioning of one of the supplied power consuming devices, the functional and operational safety of this power consuming device is no longer guaranteed. Therefore, one or more buffer capacitors C1.0, C1.1 to C1.x, which form an energy buffer memory corresponding to their total capacity, are located in the supply line of the voltage converter V R.
Aufgeladen werden die Pufferkondensatoren C1.0, C1.1 bis C1.x über die Bordnetzspannung UB. Ein Diodennetzwerk D oder ein anderes elektrisches Ventil – im einfachsten Fall eine einzelne Diode – verhindert einen Stromrückfluss von den Pufferkondensatoren zur Batterie bzw. den Komponenten des Bordnetzes, die nicht von dieser Spannungspufferung versorgt werden sollen. Ca stellt eine beispielhafte Eingangsimpedanz einer elektronischen Systemkomponente dar. Auf die Darstellung weiterer, für das Bordnetz erforderlicher oder dessen weiteren Funktionsumfang bestimmender Komponenten wurde im Interesse einer übersichtlichen Darstellung verzichtet. Dennoch sind diese Komponenten als vorhanden angenommen.The buffer capacitors C1.0, C1.1 to C1.x are charged via the vehicle electrical system voltage U B. A diode network D or another electrical valve - in the simplest case a single diode - prevents a backflow of current from the buffer capacitors to the battery or the components of the vehicle electrical system, which are not to be supplied by this voltage buffering. Ca represents an exemplary input impedance of an electronic system component. The representation of further components required for the vehicle electrical system or determining its further functional scope has been dispensed with in the interest of a clear representation. Nevertheless, these components are believed to exist.
Die zur Spannungspufferung erforderliche Kapazität der Pufferkondensatoren hängt vom Energiebedarf der hinter dem Diodennetzwerk D, d.h. auf der Seite mit den Pufferkondensatoren angeschlossenen Stromverbraucher ab. Im Wesentlichen sind dies die von dem Spannungsumsetzer VR versorgten stromverbrauchenden Einrichtungen und der Spannungsumsetzer selbst. Es können jedoch auch zwischen Diodennetzwerk D und Spannungsumsetzer VR stromverbrauchende Verbraucher angeschlossen sein. Die Pufferkapazität der Kondensatoren muss so bemessen sein, dass die für die Funktionssicherheit dieser stromverbrauchenden Verbraucher minimal erforderliche Versorgungsspannung nicht unterschritten wird. Auf der Ausgangsseite des Spannungsumsetzer VR ist dies die Spannung VCC_min, auf der Eingangsseite die Spannung Umin_nom. Unter VCC bzw. Umin_nom wird diejenige Spannung verstanden, bei der alle für die Funktions- und Betriebssicherheit als erforderlich eingestuften stromverbrauchenden Einrichtungen korrekt funktionieren. Darunter fällt auch der Spannungsumsetzer VR.The capacity of the buffer capacitors required for voltage buffering depends on the energy requirement of the power consumers connected behind the diode network D, ie on the side with the buffer capacitors. Essentially these are the power consuming devices powered by the voltage converter V R and the voltage converter itself. However, it is also possible to connect current consuming consumers between the diode network D and the voltage converter V R. The buffer capacity of the capacitors must be dimensioned so that the minimum required for the reliability of these power consuming consumers supply voltage is not exceeded. On the output side of the voltage converter V R this is the voltage V CC_min , on the input side the voltage U min_nom . V CC or U min_nom is understood to be the voltage at which all current-consuming devices classified as required for functional and operational safety function correctly. This includes the voltage converter V R.
In
der
Der Spannungsumsetzer VR hält die Spannung VCC solange auf ihrem Nominalwert VCC_nom, als die eingangsseitige Spannung UP nicht unter den Wert von Umin_nom fällt . Wird Umin_nom jedoch unterschritten, so fällt schließlich auch VCC entsprechend dem Spannungsabfall von UP ab. In einzelnen Fällen kann dabei auch VCC_min unterschritten werden, sodass Fehlfunktionen einiger Schaltungseinrichtungen zu befürchten sind.The voltage converter V R holds the voltage V CC at its nominal value V CC_nom as long as the input-side voltage U P does not fall below the value of U min_nom . However, if U min_nom is undershot, then V CC also drops according to the voltage drop of U P. In some cases, V CC_min can also be undershot so that malfunctions of some circuit devices are to be feared.
Insbesondere
bei zu klein bemessenen Pufferkondensatoren oder aufgrund der oben
beschriebenen Alterungserscheinungen von Fahrzeugbatterie oder einiger
elektrischer, elektronischer oder elektromechanischer Komponenten
des Fahrzeugs können,
wie in der
Überschreitet die an den Pufferkondensatoren anliegende Spannung UP den Schwellwert Umin_nom zum Zeitpunkt t1 + th, so regelt der Spannungsumsetzer VR die Versorgungsspannung Vcc wieder auf den nominalen Wert VCC_nom zurück, sollte Vcc den Wert Vcc_nom unterschritten haben. Die Spannungsdifferenz zwischen der nominalen Versorgungsspannung VCC_nom und der während des Anlassvorgangs erreichten minimalen Versorgungsspannung VCC_min beträgt VD1.If the voltage U P applied to the buffer capacitors exceeds the threshold value U min_nom at the time t 1 + t h , the voltage converter V R regulates the supply voltage V cc back to the nominal value V CC_nom , should V cc have fallen below the value V cc_nom . The voltage difference between the nominal supply voltage V CC_nom and the minimum supply voltage V CC_min achieved during the starting operation is V D1 .
Das
Blockschaltbild der
Das
System
Ein
Blockschaltbild der Vorrichtung
Die
Motorstartsignaleinrichtung
Das
Motorstartsignal wird an die Betriebsmodus-Steuereinrichtung
Motorstartsignaleinrichtung
In
Reaktion auf das eingehende Motorstartsignal erzeugt die Betriebsmodus-Steuereinrichtung
Die Dauer des Energiesparmodus kann die gesamte, für den Anlassvorgang benötigte Zeitspanne umfassen. Im einfachsten Fall wird der Zustand der verringerten Leistungsaufnahme für eine bestimmte Zeitspanne aufrechterhalten, die erfahrungsgemäß oder definitionsgemäß den Zeitraum abdeckt, bis die Bordnetzspannung wieder über den Wert von Umin_nom hinaus angestiegen ist.The duration of the energy-saving mode may include the entire time required for the starting process. In the simplest case, the state of reduced power consumption is maintained for a certain period of time, which according to experience or by definition covers the period until the vehicle electrical system voltage has risen again above the value of U min_nom .
Oftmals müssen jedoch auch während des Motorstarts Software- oder Hardwarediagnosen oder auch andere Vorgänge ausgeführt werden. Daher kann ein Stromverbraucher, der entsprechende Vorgänge während des Motorstarts ausführen muss, jeweils immer nur eine begrenzte Zeit in einen Modus mit verringerter Leistungsaufnahme überführt werden.often have to but also during of the engine start software or Hardware diagnostics or other operations are performed. Therefore, a Electricity consumers who must carry out such operations during engine start, in each case only a limited time in a mode with reduced Power consumption to be transferred.
Um
dies zu ermöglichen
kann die Betriebsmodus-Steuereinrichtung
Dieses
Umschalten des Betriebsmodus kann nach Ablauf der Zeitspanne t2 selbständig
durch die stromverbrauchende Einrichtung erfolgen oder durch ein
weiteres entsprechendes Signal der Betriebsmodus-Steuereinrichtung
Nach
Abschluss der von der stromverbrauchenden Einrichtung durchgeführten Vorgänge schaltet
die Betriebsmodus-Steuereinrichtung
Die
Nach
Ablauf der Zeitspanne t2 geht die stromverbrauchende
Einrichtung oder wechseln die stromverbrauchenden Einrichtungen
für die
Dauer t3 in einen Betriebsmodus mit höherem Energieverbrauch
zurück.
Entsprechend fällt
die Pufferspannung UP, wie durch den Graphen
Die
mit diesem zyklischen Umschalten in den Energiesparmodus erzielte
Energieersparnis bewirkt einen, gegenüber dem Stand der Technik deutlich
geringeren Abfall der Pufferspannung UP.
Die gegenüber
dem Stand der Technik gewonnene und durch UP1 – UP2 charakterisierte Reserve erhöht einerseits die
Zuverlässigkeit
der stromverbrauchenden Einrichtungen während des Motorstarts, andererseits bietet
sie auch ein Potential zur Verringerung der Kapazität der Pufferkondensatoren
und damit zur kostengünstigeren
Fertigung der Vorrichtung
In
einer alternativen Ausführungsform
schaltet die Betriebsmodus-Steuereinrichtung
Ferner
kann die Zeitspanne t2 so lange gewählt werden,
dass die Pufferspannung UP in der für den restlichen
Anlassvorgang verbleibenden Zeit nicht mehr unter den kritischen
Wert von UPmin abfallen kann. Die Betriebsmodus-Steuereinrichtung
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung "wachen" zumindest einzelne
stromverbrauchende Einrichtungen von "selbst", d.h. nicht durch die Betriebsmodus-Steuereinrichtung
In
der
Die vorgestellte Erfindung ermöglicht eine erhebliche Einsparung der Kapazität der Pufferkondensatoren und damit eine Reduktion des Umfangs und auch der Anzahl der verwendeten Bauteile, wobei die Betriebssicherheit der stromverbrauchenden Einrichtungen gleichzeitig verbessert wird. Die Erfindung ist leicht in bestehende Fahrzeugsysteme integrierbar und ermöglicht auch bei nachlassenden Batteriespannungen noch einen zuverlässigen Motorstart.The imagined invention allows a significant saving in the capacity of the buffer capacitors and thus a reduction in the scope and also the number of used Components, the reliability of power consuming facilities is improved at the same time. The invention is easily in existing Vehicle systems can be integrated and made possible even with declining Battery voltages still a reliable engine start.
- 11
- AnlasskurveTempering curve
- UB U B
- BordnetzspannungBoard supply voltage
- th t h
- Dauer des Unterschreitens von Umin_nom Duration of falling below U min_nom
- KL50KL50
- MotorstartsignalspannungEngine start signal voltage
- 22
- Verlauf der Bordnetzspannungcourse the vehicle electrical system voltage
- 2a2a
- Verlauf der Spannung an den Pufferkondensatorencourse the voltage across the buffer capacitors
- 33
- Versorgungsstromverlauf nach Stand der TechnikSupply Current course according to the prior art
- 44
- Versorgungsspannungsverlauf nach dem Stand der TechnikSupply voltage curve after the state of the art
- 55
- erfindungsgemäßer VersorgungsstromverlaufInventive supply current profile
- 66
- erfindungsgemäßer VersorgungsspannungsverlaufSupply voltage profile according to the invention
- 100100
- System zur Stabilisierung der Versorgungsspannung VCC nach dem Stand der TechnikSystem for stabilizing the supply voltage V CC according to the prior art
- μC_1, μC_nμC_1, μC_n
- elektronische Steuereinrichtungenelectronic control devices
- El.LoadEl.Load
- elektronische Schaltkreiseelectronic circuits
- VR V R
- Spannungsreglervoltage regulators
- C1.0, C1.1, C1.xC1.0, C1.1, C1.x
- Pufferkondensatorenbuffer capacitors
- DD
- DiodennetzwerkDiode network
- Ca, Cb, Cc C a , C b , C c
- Siebkondensatoren, Glättungskondensatorenfilter capacitors, smoothing capacitors
- 200200
- erfindungsgemäßes System zur Stabilisierung der Versorgungsspannung VCC System according to the invention for stabilizing the supply voltage V CC
- 210210
- Vorrichtung zur Reduktion des Energieverbrauchscontraption to reduce energy consumption
- 211211
- MotorstartsignaleinrichtungEngine start signal device
- 212212
- Betriebsmodus-SteuereinrichtungOperation mode control means
- Umin_nom U min_nom
- minimale Versorgungsspannung einer elektronischen Einrichtung oder eines Spannungsreglersminimum Supply voltage of an electronic device or a voltage regulator
- t0 t 0
- Zeitpunkt des Beginns des Motorstartstime the beginning of the engine start
- t1 t 1
- Zeitpunkt des Unterschreitens von Umin_nom Time of falling below U min_nom
- t2 t 2
- Dauer des Energiesparmodusduration of the energy-saving mode
- t3 t 3
- Dauer des Normalmodusduration of the normal mode
- VCC V CC
- Versorgungsspannung einer elektronischen Einrichtungsupply voltage an electronic device
- VCC_min V CC_min
- minimal zulässige Versorgungsspannung eminimal allowed Supply voltage e
- lektronischer Einrichtungenlectronic facilities
- UP U P
- Spannung an den Pufferkondensatorentension on the buffer capacitors
- VD1 V D1
- Abfall Versorgungsspannung nach Stand der Technikwaste Supply voltage according to the prior art
- VD1 V D1
- Abfall Versorgungsspannung bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtungwaste Supply voltage in a device according to the invention
- S1 bis S4S1 to S4
- Verfahrensschritte steps
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