DE102007002272A1 - Method for operating a variable voltage motor vehicle generator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines in einem elektrischen Bordnetz (1) eines Fahrzeugs angeschlossenen Zusatz-Energiespeichers (15), insbesondere eines Super-Caps. Die Zuverlässigkeit des Bordnetzes (1) kann wesentlich verbessert werden, wenn der Zusatz-Energiespeicher (15) in einem ersten Fahrzustand in einer ersten Betriebsart und in einem zweiten Fahrzustand in einer zweiten Betriebsart betrieben wird.The invention relates to a method for operating an additional energy store (15), in particular a super-cap, connected in an electrical vehicle electrical system (1) of a vehicle. The reliability of the vehicle electrical system (1) can be substantially improved if the additional energy store (15) is operated in a first driving state in a first operating mode and in a second driving state in a second operating mode.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kfz-Generators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for operating a motor vehicle generator according to the generic term of claim 1
Generatoren, wie sie in heutigen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, umfassen im Wesentlichen eine mehrphasige elektrische Maschine mit einem Gleichrichter zum Gleichrichten der von der Maschine erzeugten Wechselspannung. Die Generatorausgangsspannung wird mittels eines Generatorreglers geregelt. Die Stellgröße der Regelung ist dabei i. d. R. der durch eine Erregerwicklung fließende Erregerstrom.generators as used in today's motor vehicles include essentially a multiphase electric machine with a Rectifier for rectifying the AC voltage generated by the machine. The generator output voltage is by means of a generator regulator regulated. The manipulated variable of the control is i. d. R. The current flowing through a field winding exciting current.
Bekannte Kfz-Generatoren werden üblicherweise mittels eines Riemens (Keilrippenriemen) vom Verbrennungsmotor angetrieben. Während des Betriebs erzeugt der Generator ein Generatormoment (Schleppmoment), das je nach Höhe der elektrischen Last mehr oder weniger bremsend auf den Verbrennungsmotor wirkt. Der Betriebszustand des Kfz-Generators beeinflusst daher das Antriebsmoment und den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors.Known Car generators are usually by means of a belt (V-ribbed belt) driven by the internal combustion engine. While of operation, the generator generates a generator torque (drag torque), depending on the height the electric load more or less braking on the internal combustion engine acts. The operating state of the vehicle generator therefore influences the drive torque and the fuel consumption of the internal combustion engine.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes zu schaffen, mittels dessen die Zuverlässigkeit der Energieversorgung und gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann.It Now is the object of the present invention, a method for To operate an electrical system to create, by means of which the reliability the energy supply while reducing fuel consumption can be.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Is solved this task according to the invention by the features specified in claim 1. Further embodiments The invention are the subject of subclaims.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, einen im Bordnetz angeschlossenen Zusatz-Energiespeicher, insbesondere einen Super-Cap, in unterschiedlichen Fahrzuständen in verschiedenen Betriebsarten zu betreiben. Durch den fahrzustandsabhängigen Wechsel zwischen wenigstens zwei Betriebsarten kann die Energiebilanz und die Zuverlässigkeit des Bordnetzes insgesamt optimiert werden.One essential aspect of the invention is one in the electrical system connected additional energy storage, in particular a super-cap, in different driving conditions operate in different modes. Due to the driving condition-dependent change between at least two modes, the energy balance and the reliability of the vehicle electrical system to be optimized.
In der ersten Betriebsart wird der Zusatz-Energiespeicher möglichst stark geladen und im weiteren Fahrbetrieb (der Verbrennungsmotor ist eingeschaltet) auf einem hohen Ladungs- bzw. Spannungsniveau gehalten. Das Aufladen des Zusatz-Energiespeichers erfolgt vorzugsweise im Schubbetrieb (sog. Rekuperation), wenn das Fahrzeug z. B. ausrollt oder der Fahrer bzw. ein Fahrzeugsystem bremst. Im Fahrbetrieb entlädt sich der Zusatzspeicher vorzugsweise nicht oder nur geringfügig und behält eine hohe Spannung bei. Bei Fahrzeugen, die für den Start-Stop-Betrieb ausgelegt sind, wird der Zusatz-Energiespeicher in den Stop-Phasen (der Verbrennungsmotor ist ausgeschaltet) genutzt, um die elektrischen Verbraucher mit elektrischer Leistung zu versorgen. Der Zusatz-Energiespeicher entlädt sich dann zunehmend. Nach dem Neustart des Fahrzeugs wird der Zusatz-Energiespeicher wieder aufgeladen. Die am Zusatz-Energiespeicher abfallende Spannung ist daher während des Fahrbetriebs im Mittel relativ hoch und schwankt nur gering. Außerdem wird die Fahrzeugbatterie geschont, da es zu keinen nennenswerten zyklischen Lade- und Entladevorgängen kommt.In the first mode, the additional energy storage is possible heavily charged and in the further driving operation (the internal combustion engine is on) at a high charge or voltage level held. The charging of the additional energy storage is preferably carried out in overrun mode (so-called recuperation) when the vehicle z. B. rolls out or the driver or a vehicle system brakes. When driving unloads the additional memory preferably not or only slightly and reserves a high voltage at. For vehicles designed for start-stop operation are, the additional energy storage in the stop phases (the internal combustion engine is off) used to power the electrical consumers to provide electrical power. The additional energy storage then discharges increasingly. After restarting the vehicle, the additional energy storage is restored charged. The voltage dropping at the additional energy storage is therefore during the driving on average relatively high and fluctuates only slightly. Furthermore the vehicle battery is spared, as it is not worth mentioning cyclic loading and unloading operations comes.
In der zweiten Betriebsart wird der Zusatz-Energiespeicher derart betrieben, dass die elektrischen Verbraucher bereits im Fahrbetrieb aus dem Zusatz-Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgt werden. Dadurch sinkt die Ladung bzw. Spannung am Energiespeicher. Der Zusatz-Energiespeicher wird dann vorzugsweise in der nächsten Schubphase neu aufgeladen (Rekuperation). Die Spannung am Zusatz-Energiespeicher ist somit während des Fahrbetriebs im Mittel niedriger und zeigt stärkere Schwankungen als in der ersten Betriebsart. Dadurch werden der Kfz-Generator und der Verbrennungsmotor entlastet, so dass der Kraftstoffverbrauch verringert werden kann.In the second mode of operation of the additional energy storage is operated such that the electrical consumers already in driving from the additional energy storage with electrical power to be supplied. This reduces the charge or voltage at the energy storage. The additional energy storage is then preferably in the next boost phase recharged (recuperation). The voltage at the additional energy storage is thus during driving average is lower and shows greater fluctuations as in the first mode. This will be the car generator and the internal combustion engine relieves, allowing fuel consumption can be reduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Zusatz-Energiespeicher über eine Schalteinrichtung mit dem Generator und den elektrischen Verbrauchern verbunden. Die Schalteinrichtung kann einen oder mehrere Schalter umfassen, mittels dessen bzw. derer der Energiespeicher zu- bzw. weggeschaltet werden kann. Die Schalteinrichtung kann auch eine oder mehrere Dioden umfassen.According to one preferred embodiment of Invention is the additional energy storage via a Switching device with the generator and the electrical consumers connected. The switching device may have one or more switches include, by means of which or the energy storage connected or disconnected can be. The switching device may also include one or more diodes include.
Die erste Betriebsart wird vorzugsweise in einem Fahrzustand gewählt, der einer typischen Fahrt in einem innerstädtischen Bereich entspricht. Die erste Betriebsart wird vorzugsweise in einem Fahrzustand gewählt, der einem Fahrverhalten bei einer typischen Fahrt in einem außerstädtischen Bereich entspricht.The first mode is preferably selected in a driving state, the corresponds to a typical trip in an inner-city area. The first mode is preferably selected in a driving state, the a driving behavior in a typical trip in a non-urban Range corresponds.
Der jeweilige Fahrzustand kann sensorisch erfasst und durch Auswertung einer oder mehrerer charakteristischer Daten bestimmt werden. Umfang und Grenzen der Fahrzustände "Stadtfahrt" bzw. "Überlandfahrt" können nach Wunsch, z. B. durch Vorgabe bestimmter Wertebereiche für die charakteristischen Daten, festgelegt werden.Of the respective driving condition can be detected by sensors and by evaluation one or more characteristic data. Extent and Limits of the driving conditions "City trip" or "Overland journey" can after Desire, z. B. by specifying certain ranges of values for the characteristic Data to be determined.
Zum Erkennen der einzelnen Fahrzustände werden vorzugsweise Positionsdaten eines Navigationssystem und/oder Geschwindigkeitsdaten von Geschwindigkeitssensoren, z. B. Rad-Drehzahlsensoren, und/oder Daten, die den Fahrerwunsch beschreiben, wie z. B. die Gaspedalstellung oder Bremsbetätigung, ausgewertet. Aus diesen Daten lassen sich ohne weiteres z. B. die Fahrzustände "Stadtfahrt" bzw. "Überlandfahrt" ermitteln.For recognizing the individual driving conditions, position data of a navigation system and / or speed data of Ge speed sensors, eg. B. wheel speed sensors, and / or data that describe the driver's request, such. B. the accelerator pedal position or brake actuation, evaluated. From these data can be readily z. B. determine the driving conditions "city driving" or "overland travel".
Neben den vorstehend beschriebenen Betriebsarten ist vorzugsweise auch eine dritte Betriebsart vorgesehen. Die dritte Betriebsart wird eingestellt, wenn ein Beschleunigungswunsch (des Fahrers oder eines Fahrzeugsystems) erkannt wird, der eine vorgegebene Schwelle, z. B. 80% der Maximalbeschleunigung, überschreitet. In diesem Fall wird der Generator automatisch auf eine niedrigere Spannung geregelt. Dadurch sinkt das auf dem Verbrennungsmotor rückwirkende Schleppmoment, so dass das Fahrzeug schneller beschleunigen kann. Das Bordnetz wird dann vorübergehend aus dem Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgt.Next the above-described modes is also preferable provided a third mode. The third mode will be set when an acceleration request (of the driver or a Vehicle system) is detected, a predetermined threshold, z. B. 80% of the maximum acceleration exceeds. In this case The generator is automatically regulated to a lower voltage. As a result, the drag torque acting on the internal combustion engine decreases, so that the vehicle can accelerate faster. The electrical system is then temporarily supplied from the energy store with electrical power.
Der Kfz-Generator ist vorzugsweise ein Generator, der auf eine variable Ausgangsspannung regelbar ist. Die Bandbreite der Regelung liegt vorzugsweise wenigstens zwischen 12 V und 24 V, oder zwischen 12 V und 42 V.Of the Car generator is preferably a generator that operates on a variable Output voltage is adjustable. The bandwidth of the scheme is preferably at least between 12V and 24V, or between 12 V and 42 V.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be exemplified below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die
beiden Teilnetze
Das
erste Teilnetz
Das
Mehrspannungsbordnetz
Um
die Leistungsfähigkeit
des Bordnetzes
Im
Zustand „Stadtfahrt" wird der Super-Cap
In
der zweiten Betriebsart (Überlandbetrieb) wird
der Super-Cap
Der
Generator
Der
aktuelle Fahrzustand wird mittels einer geeigneten Sensorik erfasst,
die vorzugsweise ein Positionserkennungssystem umfasst, das auf
Navigationsdaten zurückgreift.
Anhand der aktuellen geographischen Position und der Navigationsdaten
kann jederzeit festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug innerhalb
eines Stadtgebiets oder außerhalb
einer Stadt bewegt. Der Fahrzustand des Fahrzeugs kann aber auch
anhand von fahrdynamischen Größen, wie z.
B. der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Beschleunigung, bestimmt werden.
Der Betriebszustand "Stadtbetrieb" des Generators
Im
Betrieb sendet das Navigationssystem
Der
Generatorregler
Claims (10)
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2008
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130715 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140801 |