DE102007035061A1 - Power supply system for motor vehicle, has controller controlling switching conditions of switching units of change-over switch and switches, and on-board power supply units operated with different high voltages and loads - Google Patents

Power supply system for motor vehicle, has controller controlling switching conditions of switching units of change-over switch and switches, and on-board power supply units operated with different high voltages and loads Download PDF

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels

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Abstract

The system (30) has batteries (2, 3) and a generator (4). On-board power supply units are operated with different high voltages and loads (6.1, 6.2). A device connects the loads provided for the low on-board voltage alternately with one of the batteries in such a manner that a uniform load of the batteries is obtained. A change-over switch (10.1), switches (10.2, 10.3) and a controller (9) are provided. The controller controls the switching conditions of switching units of the change-over switch and the switches. An independent claim is also included for a method for controlling a power supply system for a motor vehicle.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren für dessen Steuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Ein Energieversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst in der Regel mindestens eine Batterie für die Speicherung von elektrischer Energie. Die Batterie wird von einem häufig auch als Lichtmaschine bezeichneten Generator geladen, der von dem Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben wird und mechanische Energie in elektrische Energie für die Versorgung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs umwandelt. Während früher für Kraftfahrzeuganwendungen Bordnetze mit 6 V und später mit 12 V Gleichspannung gebräuchlich waren, werden in Zukunft auch Bordnetze mit höherer Spannung, insbesondere 24 V oder auch 48 Volt zum Einsatz kommen, da die zahlreichen elektrischen Verbraucher in modernen Fahrzeugen immer mehr Energie benötigen. Aus Kostengründen kann es dabei sinnvoll sein, herkömmliche bewährte und für eine niedrige Bordnetzspannung entwickelte Verbraucher weiterhin an einer niedrigen Spannung und andere Verbraucher mit einer höheren Spannung zu betreiben. Das Energieversorgungssystem des Kraftfahrzeugs kann dazu beispielsweise 2 in Serie geschaltete 12 V Batterien umfassen, die von einem für 24 V Ladespannung ausgelegten Generator geladen werden.The The invention relates to a power supply system for a Motor vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for its control according to the preamble of the claim 12. An energy supply system for a motor vehicle comprises usually at least one battery for storage of electrical energy. The battery is being used by one frequently Also called alternator loaded, the of the Motor of the motor vehicle is driven and mechanical energy in electrical energy for the supply of the electrical system of the motor vehicle converts. While earlier for Automotive applications Bordnetze with 6 V and later with 12 V DC were in use in the future also Bordnetze with higher voltage, in particular 24 V or also 48 volts are used, since the numerous electrical Consumers in modern vehicles need more and more energy. For cost reasons, it may be useful, conventional proven and for a low vehicle electrical system developed consumer continue to be at a low voltage and other consumers with to operate at a higher voltage. The energy supply system of the motor vehicle, for example, 2 connected in series 12V batteries include one for 24V charging voltage designed generator to be loaded.

Aus DE 100 14 243 A1 ist ein Zwei-Batteriesystem bekannt, das eine Starterbatterie und eine Bordnetzbatterie umfasst, wobei die elektrischen Verbraucher in startrelevante Verbraucher und Bordnetzverbraucher eingeteilt sind, wobei zwischen der Starterbatterie und den startrelevanten Verbrauchern und der Bordnetzbatterie und den startrelevanten Verbrauchern jeweils ein Schaltelement angeordnet ist, mittels derer wechselseitig die startrelevanten Verbraucher durch ein Batterie-Steuergerät einer Batterie zuordenbar sind, wobei das Batterie-Steuergerät zwischen der Starterbatterie und den startrelevanten Verbrauchern angeordnet ist und je nach Betriebszustand einen Stromfluss von der Bordnetzbatterie zur Starterbatterie oder von der Starterbatterien zu den startrelevanten Verbrauchern erlaubt.Out DE 100 14 243 A1 a two-battery system is known which comprises a starter battery and a vehicle electrical system battery, wherein the electrical consumers are divided into star-relevant consumers and electrical system consumers, wherein between the starter battery and the star-relevant consumers and the electrical system battery and the star-relevant consumers each have a switching element is arranged by means of which alternately the start-relevant consumers are assigned by a battery control unit of a battery, wherein the battery control unit between the starter battery and the start-relevant consumers is arranged and depending on the operating state allows a current flow from the electrical system battery to the starter battery or from the starter batteries to the star-relevant consumers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug mit verbesserten Eigenschaften und geringeren Herstellungskosten anzugeben.Of the Invention is based on the object, a power supply system for a motor vehicle with improved properties and specify lower production costs.

Technische LösungTechnical solution

Ausgehend von einem Energieversorgungssystem der gattungsgemäßen Art wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Eine Verbesserung der Eigenschaften des Energieversorgungssystems ergibt sich erfindungsgemäß insbesondere dadurch, dass die in dem mindestens zwei Bordnetze mit unterschiedlich hohen Spannungswerten aufweisenden Energieversorgungssystem vorgesehenen mindestens zwei Batterien möglichst gleichmäßig belastet werden. Durch die gleichmäßigere Belastung kann die Betriebssicherheit des Fahrzeugs erhöht werden. Eine Kosteneinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen ergibt sich insbesondere dadurch, dass für die wechselweise Verbindung eines Verbrauchers oder einer Verbrauchergruppe mit einer der Batterien vergleichsweise preiswerte Schaltmittel vorgesehen sind.outgoing from an energy supply system of the generic type This object is achieved by the features mentioned in claim 1 solved. An improvement of the characteristics of the power supply system results according to the invention in particular by that in the at least two electrical systems with different levels Provided with voltage supply having energy supply system at least two batteries as evenly as possible be charged. Due to the more uniform load the operational safety of the vehicle can be increased. A cost saving compared to conventional solutions arises in particular by the fact that for the alternate connection a consumer or consumer group with one of the batteries comparatively inexpensive switching means are provided.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen.Further Benefits result from the description, the drawing and the Dependent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:embodiments The invention will be described in more detail below with reference to the drawing explained. Showing:

1 ein Blockschaltbild eines bekannten Energieversorgungssystems; 1 a block diagram of a known power supply system;

2 ein Blockschaltbild eines bekannten Energieversorgungssystems; 2 a block diagram of a known power supply system;

3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgestalteten Energieversorgungssystems; 3 a block diagram of an inventively designed power supply system;

4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß ausgestalteten Energieversorgungssystems. 4 a block diagram of an embodiment of an inventively designed power supply system.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Zunächst werden kurz aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen beschrieben, ehe auf die erfindungsgemäße Lösung eingegangen wird. Es wurden schon Schaltungsanordnungen vorgeschlagen, um einen für eine Bordnetzspannung von 12 V ausgelegten Verbraucher, zum Beispiel die Heizung eines Tanks für die Aufnahme eines für eine selektive katalytische Reaktion (SCR) vorgesehenen Zusatzmittels, in einem Bordnetz mit 24 V Spannung zu betreiben. Eine solche bekannte Schaltungsanordnung eines Energieversorgungssystems 1 ist in 1 dargestellt. Sie umfasst einen Gleichspannungswandler 5, der die hohe Betriebsspannung des Bordnetzes von 24 V auf 12 V herabsetzt. Das dort dargestellte Energieversorgungssystem 1 eines Kraftfahrzeugs umfasst zwei in Serie geschaltete Batterien 2, 3, die jeweils für eine Spannung von 12 V ausgelegt sind. Für die Versorgung des 24 V Bordnetzes und die Ladung der Batterien 2, 3 ist ein Generator 4 vorgesehen. Mit Bezugsziffer 6 ist ein Verbraucher bezeichnet, beispielsweise die vorstehend genannte Heizung eines Tanks. Die Energieversorgung des Verbrauchers 6 erfolgt mittels des Gleichspannungswandlers 5, der die für den Verbraucher 6 erforderliche Betriebsspannung von 12 V durch Spannungswandlung aus der 24 V Bordnetzspannung erzeugt. Optional kann eine dritte Batterie 7 vorgesehen sein, deren Spannungswert der Betriebsspannung des Verbrauchers 6 entspricht und die über den Spannungswandler 5 geladen wird.First, solutions known from the prior art will be briefly described before discussing the solution according to the invention. Circuit arrangements have already been proposed in order to operate a load designed for a vehicle electrical system voltage of 12 V, for example the heating of a tank for receiving an additive intended for a selective catalytic reaction (SCR), in a vehicle electrical system with 24 V voltage. Such a known circuit arrangement of a power supply system 1 is in 1 shown. It includes a DC-DC converter 5 , which reduces the high operating voltage of the electrical system from 24 V to 12 V. The energy supply system shown there 1 of a motor vehicle includes two batteries connected in series 2 . 3 , each designed for a voltage of 12V. For the supply of the 24 V electrical system and the charging of the batteries 2 . 3 is a generator 4 intended. With reference number 6 is a consumer called, for example, the above heating a tank. The energy supply of the consumer 6 takes place by means of the DC-DC converter 5 that's for the consumer 6 required operating voltage of 12 V generated by voltage conversion from the 24 V vehicle electrical system voltage. Optionally, a third battery 7 be provided, the voltage value of the operating voltage of the consumer 6 corresponds and that over the voltage transformer 5 is loaded.

Bei einer in 2 dargestellten bekannten Alternativlösung wird der Verbraucher 6 ausschließlich von einer der beiden in dem Energieversorgungssystem 1 vorgesehenen Batterien 2, 3, hier von der Batterie 3, versorgt. Um eine unterschiedliche Belastung der Batterien 2, 3 zu vermeiden, ist eine Ausgleichsschaltung (Schaltungsanordnung 8) vorgesehen.At an in 2 illustrated known alternative solution is the consumer 6 exclusively from one of the two in the energy supply system 1 provided batteries 2 . 3 , here from the battery 3 , provided. To a different load on the batteries 2 . 3 to avoid is a compensation circuit (circuit arrangement 8th ) intended.

Beide bekannten Lösungen verwenden fehleranfällige Bauelemente der Leistungselektronik. Bei typischen Anwendungen in einem Fahrzeug entstehen vergleichsweise hohe Zusatzkosten.Both known solutions use error-prone components the power electronics. In typical applications in a vehicle arise comparatively high additional costs.

Anhand des in 3 dargestellten Blockschaltbilds wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Energieversorgungssystems 30 beschrieben. Dabei sind, abgesehen von dem die hohe Betriebsspannung für das erste Bordnetz liefernden Generator 4 und die für diese Betriebsspannung in Serie geschalteten Batterien 2, 3 nur diejenigen Komponenten des für zwei Spannungen ausgelegten Bordnetzes dargestellt, die sich auf den Betrieb von Verbrauchern mit einer niedrigen Betriebsspannung und damit die Erfindung beziehen. Die Spannung des Bordnetzes beträgt beispielsweise 24 V. Für die Speicherung elektrischer Energie sind wiederum zwei in Serie geschaltete 12 V Batterien 2, 3 vorgesehen. Für die Versorgung des Bordnetzes und die Ladung der Batterien 2, 3 ist ein 24 V Generator 4 vorgesehen. Der Masseanschluss der Batterie 3 ist mit einem ersten Eingang eines Umschalters 10.1 verbunden. Der positive Anschluss der Batterie 2 ist mit einem zweiten Eingang des Umschalters 10.1 verbunden. Der Ausgang des Umschalters 10.1 ist mit einem ersten Pol eines Schalters 10.2 verbunden. Der zweite Pol des Schalters 10.2 ist mit einem ersten Anschluss eines ersten Verbrauchers 6.1 verbunden. Hierbei kann es sich um einen einzelnen Verbraucher oder auch um mehrere, zu einer Gruppe zusammen gefassten Verbrauchern handeln. Im Folgenden wird immer nur von einem Verbraucher gesprochen. Ein zweiter Anschluss des Verbrauchers 6.1 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Batterien 2, 3 verbunden. Der Ausgang des Umschalters 10.1 ist weiterhin mit einem ersten Pol eines Schalters 10.3 verbunden. Der zweite Pol des Schalters 10.3 ist mit einem ersten Anschluss eines zweiten Verbrauchers 6.2 verbunden. Hierbei kann es sich um einen einzelnen Verbraucher oder auch um mehrere, zu einer Gruppe zusammen gefassten Verbrauchern handeln. Im Folgenden wird wiederum immer nur von einem Verbraucher gesprochen. Ein zweiter Anschluss des Verbrauchers 6.2 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Batterien 2, 3 verbunden. Der Ausgang des Umschalters 10.1 ist über die Leitung 11 weiterhin mit einem Steuergerät 9 verbunden. Auch die zweiten Anschlüsse der Verbraucher 6.1, 6.2 sind mit dem Steuergerät 9 verbunden. Über Steuerleitungen 9.1, 9.2, 9.3, die das Steuergerät 9 mit dem Umschalter 10.1 und den Schaltern 10.2, 10.3 verbinden, werden die Schaltlagen des Umschalters 10.1 und der Schalter 10.2, 10.3 gesteuert.Based on the in 3 In the following, an exemplary embodiment of a power supply system designed according to the invention is shown 30 described. These are, apart from the high operating voltage for the first electrical system supplying generator 4 and the batteries connected in series for this operating voltage 2 . 3 only those components of the two-voltage on-board electrical system are shown, which relate to the operation of consumers with a low operating voltage and thus the invention. The voltage of the electrical system, for example, 24 V. For storage of electrical energy are in turn two series-connected 12 V batteries 2 . 3 intended. For the supply of the electrical system and the charge of the batteries 2 . 3 is a 24 V generator 4 intended. The earth connection of the battery 3 is with a first input of a changeover switch 10.1 connected. The positive connection of the battery 2 is with a second input of the switch 10.1 connected. The output of the switch 10.1 is with a first pole of a switch 10.2 connected. The second pole of the switch 10.2 is with a first connection of a first consumer 6.1 connected. This can be a single consumer or multiple consumers grouped together. In the following, only one consumer is talked about. A second connection of the consumer 6.1 is with the connection point of the two batteries 2 . 3 connected. The output of the switch 10.1 is still with a first pole of a switch 10.3 connected. The second pole of the switch 10.3 is with a first connection of a second consumer 6.2 connected. This can be a single consumer or multiple consumers grouped together. In the following, again, only one consumer is spoken. A second connection of the consumer 6.2 is with the connection point of the two batteries 2 . 3 connected. The output of the switch 10.1 is over the line 11 continue with a control unit 9 connected. Also the second connections of the consumers 6.1 . 6.2 are with the control unit 9 connected. Via control lines 9.1 . 9.2 . 9.3 that the control unit 9 with the switch 10.1 and the switches 10.2 . 10.3 connect, the switching positions of the switch 10.1 and the switch 10.2 . 10.3 controlled.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des in 3 schematisch dargestellten Energieversorgungssystems 30 beschrieben. Kern der erfinderischen Lösung ist es, die Verbraucher 6.1, 6.2 abwechselnd durch beide Batterien 2, 3 derart zu versorgen, dass die Belastung beider Batterien 2, 3 möglichst gleich ist. Dazu wird die Schaltlage des Umschalters 10.1 über die Steuerleitung derart gesteuert, dass die über die Schalter 10.2, 10.3 mit dem Ausgang des Umschalters 10.1 verbindbaren Verbraucher 6.1, 6.2 abwechselnd mit der negativen oder der positiven Spannung von 12 V, jeweils bezogen auf den Mittelabgriff der beiden Batterien 2, 3, verbunden werden. Die vorerwähnte Steuerung wird durch das Steuergerät 9 bewirkt. Um diese Steuerung zweckentsprechend zu ermöglichen, wird aus der bekannten, bzw. messtechnisch erfassten Leistungsaufnahme der Verbraucher 6.1, 6.2, durch Integration über die Zeit, eine elektrische Arbeit W2 für die Batterie 2 und eine elektrische Arbeit W3 für die Batterie 3 nach den folgenden Beziehungen ermittelt:

Figure 00060001
bzw. diskret
Figure 00070001
für Zeiten t, in der die Batterie 2 auf die Verbraucher 6.1, 6.2 geschaltet ist.The following is the operation of the in 3 schematically illustrated power supply system 30 described. The core of the inventive solution is the consumers 6.1 . 6.2 alternately through both batteries 2 . 3 so that the load on both batteries 2 . 3 as equal as possible. For this purpose, the switching position of the switch 10.1 controlled via the control line so that the via the switch 10.2 . 10.3 with the output of the switch 10.1 connectable consumer 6.1 . 6.2 alternately with the negative or the positive voltage of 12 V, in each case related to the center tap of the two batteries 2 . 3 , get connected. The aforementioned control is performed by the controller 9 causes. To enable this control appropriately, is from the known, or metrologically detected power consumption of consumers 6.1 . 6.2 by integration over time, an electrical work W2 for the battery 2 and an electrical work W3 for the battery 3 determined according to the following relationships:
Figure 00060001
or discreetly
Figure 00070001
for times t, in which the battery 2 to the consumers 6.1 . 6.2 is switched.

Beziehungsweise

Figure 00070002
bzw. diskret
Figure 00070003
für die Zeit t, in der die Batterie 3 mit den Verbrauchern 6.1, 6.2 verbunden ist. Das Steuergerät 9 überwacht die Größen W2 und W3 und bildet die Mittelwerte W 1 und W 3. Eine im Wesentlichen gleichmäßige Belastung der Batterien 2, 3 ist gegeben, wenn die Beziehung W 2 = W 3 (5) erfüllt ist.respectively
Figure 00070002
or discreetly
Figure 00070003
for the time t, in which the battery 3 with the consumers 6.1 . 6.2 connected is. The control unit 9 monitors the quantities W2 and W3 and forms the mean values W 1 and W 3 . A substantially uniform load on the batteries 2 . 3 is given when the relationship W 2 = W 3 (5) is satisfied.

Dafür, dass diese Beziehung erfüllt ist, sorgt das Steuergerät 9 durch entsprechende Steuerung des Umschalters 10.1 und der Schalter 10.2 und 10.3. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Verbraucher 6.1, 6.2 kann die Steuerung zweckmäßig während des normalen Betriebs des Energieversorgungssystems 30 durch entsprechende Steuerung der Schalter 10.2 und 10.3 und anschließende Steuerung des Umschalters 10.1 erfolgen. Beispielsweise könnte eine Heizung ohne weiteres umgeschaltet werden, wobei auch eine kurzzeitige Stromunterbrechung in Kauf genommen werden kann. Ein Radio dagegen sollte besser unterbrechungsfrei mit Strom versorgt werden. Sofern ein unterbrechungsfreier Betrieb erforderlich ist, kann, im Rahmen eines alternativen Steuervorgangs, zu Beginn eines Fahrzyklus, der Umschalter 10.1 durch Vorwahl in die gewünschte Schaltlage gesteuert werden. Anschließend können dann mit den Schaltern 10.2, 10.3 die Verbraucher 6.1, 6.2 eingeschaltet werden. Durch diese Steuerungsvariante ist es möglich, dass der Umschalter 10.1 lastfrei umgeschaltet werden kann, so dass er entsprechend nur für eine niedrige Belastung ausgelegt werden kann. Bei entsprechender Dimensionierung für eine hohe Belastung ist es jedoch alternativ auch möglich den Umschalter 1 unter Last zu betätigen. Für den Fall, dass ein Verbraucher mit einer vorgegebenen Polarität der Versorgungsspannung und/oder mit einer bestimmten Flussrichtung des durch ihn fließenden Stroms betrieben werden muss, kann in einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung (4), auch noch ein die Polarität oder die Stromrichtung sicherndes Ventil, zum Beispiel in Gestalt eines Gleichrichters 12, vor einen Verbraucher 6.3 geschaltet sein. Vorteilhaft ermöglicht das Steuergerät 9 eine ständige Überwachung oder Diagnose des Energieversorgungssystems. Dazu ist das Steuergerät 9 über die mit 11.1 bezeichnete Leitung mit dem Ausgang des Umschalters 10.1 und über die Leitung 11.2 mit dem Verbindungspunkt der beiden Batterien 2, 3 verbunden. Durch Vergleich der an dem Ausgang des Umschalters 10.1 anliegenden Ausgangsspannung mit der Schalterstellung des Umschalters 10.1 und der an dem Verbindungspunkt der beiden Batterien 2, 3 anliegenden Spannung können sowohl der Zustand des Umschalters 10.1 als auch der Zustand der Batterien 2, 3 diagnostiziert werden.The controller ensures that this relationship is fulfilled 9 by appropriate control of the switch 10.1 and the switch 10.2 and 10.3 , Depending on the characteristics of the consumer 6.1 . 6.2 The controller may be useful during normal operation of the power system 30 by appropriate control of the switch 10.2 and 10.3 and subsequent control of the switch 10.1 respectively. For example, a heater could be easily switched, with a short-term power interruption can be accepted. A radio, on the other hand, should be better supplied with power without interruption. If uninterrupted operation is required, as part of an alternative control procedure, at the beginning of a drive cycle, the switch 10.1 be controlled by preselection in the desired switching position. Then you can then use the switches 10.2 . 10.3 the consumers 6.1 . 6.2 be turned on. Through this control variant, it is possible that the switch 10.1 can be switched without load, so that it can be designed accordingly only for a low load. With appropriate dimensioning for a high load, however, it is also possible alternatively the changeover switch 1 to operate under load. In the event that a consumer with a predetermined polarity of the supply voltage and / or with a particular flow direction of the current flowing through it must be operated, can in an advantageous embodiment of the invention ( 4 ), also a polarity or the current direction securing valve, for example in the form of a rectifier 12 , in front of a consumer 6.3 be switched. Advantageously, the controller allows 9 Constant monitoring or diagnosis of the energy supply system. This is the control unit 9 about the with 11.1 designated line to the output of the switch 10.1 and over the line 11.2 with the connection point of the two batteries 2 . 3 connected. By comparing the at the output of the switch 10.1 applied output voltage with the switch position of the switch 10.1 and at the junction of the two batteries 2 . 3 applied voltage can both the state of the switch 10.1 as well as the condition of the batteries 2 . 3 be diagnosed.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird die Restkapazität der Batterien 2, 3 bei Abschaltung des Fahrzeugs erfasst und gespeichert. Bei einem erneuten Start des Fahrzeugs wird die Schaltlage des Umschalters 10.1 derart gesteuert, dass Verbraucher 6.1, 6.2 mit der bei dem Start leistungsfähigeren Batterie 2, 3 verbunden sind.In an advantageous embodiment of the invention, the residual capacity of the batteries 2 . 3 recorded and stored when the vehicle is switched off. When restarting the vehicle, the switching position of the switch 10.1 so controlled that consumers 6.1 . 6.2 with the more powerful battery at startup 2 . 3 are connected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10014243 A1 [0002] - DE 10014243 A1 [0002]

Claims (17)

Energieversorgungssystem (30) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Batterien (2, 3), mit einem Generator (4), sowie mit mindestens zwei mit unterschiedlich hohen Spannungen betriebenen Bordnetzen und Verbrauchern (6.1, 6.2), gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die für eine erste, niedrigere Bordnetzspannung vorgesehene Verbraucher (6.1, 6.2) wechselweise derart mit einer der beiden Batterien (2, 3) verbindet, dass sich eine gleichmäßige Belastung der Batterien (2, 3) ergibt.Energy supply system ( 30 ) for a motor vehicle with at least two batteries ( 2 . 3 ), with a generator ( 4 ), as well as with at least two on-board networks and consumers ( 6.1 . 6.2 ), characterized by a device intended for a first, lower vehicle electrical system voltage consumers ( 6.1 . 6.2 ) alternately with one of the two batteries ( 2 . 3 ) connects that a uniform load of the batteries ( 2 . 3 ). Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Umschalter (10.1) und Schalter (10.2, 10.3) und ein Steuergerät (9) umfasst, wobei die Schaltlagen der Schaltelemente des Umschalters (10.1) und der Schalter (10.2, 10.3) durch das Steuergerät (9) steuerbar sind.Power supply system according to claim 1, characterized in that it comprises a switch ( 10.1 ) and switches ( 10.2 . 10.3 ) and a control unit ( 9 ), wherein the switching positions of the switching elements of the switch ( 10.1 ) and the switch ( 10.2 . 10.3 ) by the control unit ( 9 ) are controllable. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterien (2, 3) in Serie geschaltet sind, dass ein erster Eingang des Umschalters (10.1) mit dem Masseanschluss der in Serie geschalteten Batterien (2, 3) und ein zweiter Eingang des Umschalters (10.1) mit dem positiven Pol der in Serie geschalteten Batterien (2, 3) verbunden sind.Power supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the batteries ( 2 . 3 ) are connected in series, that a first input of the switch ( 10.1 ) to the ground terminal of the series-connected batteries ( 2 . 3 ) and a second input of the switch ( 10.1 ) with the positive pole of the series-connected batteries ( 2 . 3 ) are connected. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsanschluss des Umschalters (10.1) mit jeweils einem Pol der Schalter (10.2, 10.3) verbunden ist.Power supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the output terminal of the switch ( 10.1 ) with one pole each of the switches ( 10.2 . 10.3 ) connected is. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils andere Pol der Schalter (10.2, 10.3) mit einem ersten Anschluss der des dem jeweiligen Schalter (10.2, 10.3) zugeordneten Verbrauchers (6.1, 6.2) verbunden ist.Power supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the respective other pole of the switch ( 10.2 . 10.3 ) with a first connection that of the respective switch ( 10.2 . 10.3 ) associated consumer ( 6.1 . 6.2 ) connected is. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem jeweiligen Schalter (10.2, 10.3) abgewandte Anschluss des Verbrauchers (6.1, 6.2) mit dem Verbindungspunkt der Batterien (2, 3) verbunden ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the respective switch ( 10.2 . 10.3 ) remote connection of the consumer ( 6.1 . 6.2 ) with the connection point of the batteries ( 2 . 3 ) connected is. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente der Schalter (10.1, 10.2, 10.3) über Steuerleitungen (9.1, 9.2, 9.3) mit dem Steuergerät (9) verbunden sind und über diese Steuerleitungen (9.1, 9.2, 9.3) von dem Steuergerät (9) steuerbar sind.Power supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the switching elements of the switches ( 10.1 . 10.2 . 10.3 ) via control lines ( 9.1 . 9.2 . 9.3 ) with the control unit ( 9 ) and via these control lines ( 9.1 . 9.2 . 9.3 ) from the controller ( 9 ) are controllable. Energieversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Verbraucher (6.3) ein Gleichrichter (12) geschaltet ist.Power supply device according to one of the preceding claims, characterized in that before the consumer ( 6.3 ) a rectifier ( 12 ) is switched. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Überwachung des Energieversorgungssystems (30) eine Diagnoseeinrichtung (9.4) vorgesehen ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that for the monitoring of the energy supply system ( 30 ) a diagnostic device ( 9.4 ) is provided. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (9.4) in das Steuergerät (9) integriert ist.Power supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the diagnostic device ( 9.4 ) in the control unit ( 9 ) is integrated. Energieversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (9.4) mindestens mit dem Ausgang des Umschalters (10.1) und dem Verbindungspunkt der Batterien (2, 3) verbunden ist.Power supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the diagnostic device ( 9.4 ) at least with the output of the switch ( 10.1 ) and the connection point of the batteries ( 2 . 3 ) connected is. Verfahren für die Steuerung eines Energieversorgungssystems (30) für ein Kraftfahrzeug, das ein Bordnetz mit einer hohen Spannung und ein Bordnetz mit einer niedrigen Spannung umfasst, bei dem für die Energiespeicherung zwei in Serie geschaltete Batterien (2, 3) vorgesehen sind, die jeweils für die niedrigere Spannung ausgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bordnetz für die niedrigere Spannung vorgesehene Verbraucher (6.1, 6.2) zeitweise mit der ersten der zwei Batterien (2, 3) und zeitweise mit der zweiten der beiden Batterien verbunden werden, um eine gleichmäßige Belastung der Batterien (2, 3) zu ermöglichen.Method for controlling a power supply system ( 30 ) for a motor vehicle comprising a vehicle electrical system with a high voltage and a vehicle electrical system with a low voltage, in which for the energy storage two series-connected batteries ( 2 . 3 ) are provided, which are each designed for the lower voltage, characterized in that provided in the electrical system for the lower voltage consumers ( 6.1 . 6.2 ) temporarily with the first of the two batteries ( 2 . 3 ) and temporarily connected to the second of the two batteries to ensure even loading of the batteries ( 2 . 3 ). Verfahren für die Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der bekannten oder gemessenen Leistungsaufnahme der Verbraucher (6.1, 6.2) die elektrische Arbeit (W2, W3) ermittelt wird, die der jeweils mit dem Verbraucher (6.1, 6.2) verbundenen Batterie (2, 3) während der Zeit (t) entnommen wird, und dass die Verbindung der Verbraucher mit den Batterien (2, 3) derart gesteuert wird, dass die Batterien (2, 3) im Wesentlichen gleichmäßig belastet werden.Method for the control according to one of the preceding claims, characterized in that from the known or measured power consumption of the consumer ( 6.1 . 6.2 ) the electrical work (W 2 , W 3 ) is determined, which in each case with the consumer ( 6.1 . 6.2 ) connected battery ( 2 . 3 ) is taken during the time (t), and that the connection of the consumers with the batteries ( 2 . 3 ) is controlled in such a way that the batteries ( 2 . 3 ) are loaded substantially evenly. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert der Arbeit (W 2, W 3) gebildet wird und dass die Steuerung des Energieversorgungssystems (30) derart durchgeführt wird, dass gilt W 2 = W 3.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mean value of the work ( W 2 , W 3 ) and that the control of the power supply system ( 30 ) is performed in such a way that applies W 2 = W 3 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (10.1) bereits vor Beginn eines Fahrzyklus ohne Last in eine gewünschte Schaltlage gesteuert wird und dass Verbraucher (6.1, 6.2) erst nach Start des Motors des Fahrzeugs zugeschaltet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the switch ( 10.1 ) is already controlled to a desired switching position without load before the beginning of a driving cycle, and that consumers ( 6.1 . 6.2 ) are switched on after starting the engine of the vehicle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Diagnosezwecke die Schaltlage des Umschalters (10.1), ggf. die Schaltlagen der Schalter (10.2., 10.3), die Spannung an dem Ausgang des Umschalters (10.1) und die Spannung an dem Verbindungspunkt der Batterien (2, 3) erfasst und ausgewertet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for diagnostic purposes, the switching position of the switch ( 10.1 ) if necessary, the switching positions of the switches ( 10.2 ., 10.3 ), the voltage at the output of the switch ( 10.1 ) and the voltage at the connection point of the batteries ( 2 . 3 ) are recorded and evaluated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Restkapazität der Batterien (2, 3) bei Abschaltung des Fahrzeugs erfasst und gespeichert wird und dass bei einem erneutem Start des Fahrzeugs die Schaltlage des Umschalters (10.1) derart gesteuert wird, dass Verbraucher (6.1, 6.2) mit der bei dem Start leistungsfähigeren Batterie (2, 3) verbunden sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the residual capacity of the batteries ( 2 . 3 ) is detected and stored when the vehicle is switched off and that, when the vehicle is restarted, the switching position of the changeover switch ( 10.1 ) is controlled in such a way that consumers ( 6.1 . 6.2 ) with the more powerful battery at startup ( 2 . 3 ) are connected.
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