DE102008024415A1 - Energy management system for use in motor vehicle, has inverter connected with bus system over interface for transmitting received power of inverter to control device over bus system - Google Patents

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Abstract

The system (1) has a control device (2) e.g. engine control device, determining an energetic system condition of a motor vehicle from energetic input parameters and generating a control parameter to change the condition. An inverter (8) is connected with a direct current on-board power supply at an input side to deliver an alternating voltage at an output side. The inverter is connected with a bus system (3) e.g. Flex-Ray(RTM: deterministic, fault-tolerant and high-speed bus system)-bus, over an interface to transmit received power of the inverter to the device over the bus system. An independent claim is also included for a method for operating an energy management system in a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementsystem in einem Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Energiemanagementsystems.The The invention relates to an energy management system in a motor vehicle and a method of operating such an energy management system.

Energiemanagementsysteme für Kraftfahrzeuge sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Dabei ist ein häufiger Aufbau, dass in einem oder mehreren Steuergeräten verteilt eine Auswerte- und Steuersoftware implementiert ist, die beispielsweise Auslastungsgrade des Generators und Ladezustände einer Batterie auswertet und daraus Steuerbefehle generiert, um die Energieverteilung im Kraftfahrzeug zu steuern.Energy Management Systems for motor vehicles are in varied configurations known. It is a common structure that in one or more ECUs distributed an evaluation and control software is implemented, for example, the utilization rates of the generator and evaluates the charge states of a battery and from it control commands generated to control the energy distribution in the motor vehicle.

Aus der DE 200 09 246 U1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt mit einem Wechselstromerzeuger, der eine den Haushaltsnetzen entsprechende Ausgangsspannung erzeugt, sowie mit mindestens einer, vorzugsweise im Innern des Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs zugänglichen elektrischen Steckvorrichtung, die mit dem Wechselstromerzeuger verbunden ist und zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers dient. Der Wechselstromerzeuger besteht aus einer elektronischen Wandlereinheit, die mit dem Gleichstrombordnetz des Kraftfahrzeuges gekoppelt ist und zur Erzeugung einer stabilisierten Ausgangsspannung einen Spannungswandler sowie einen Wechselrichter aufweist. Die elektronische Wandlereinheit enthält eine Leistungsbegrenzungseinrichtung, mit der die maximale Abgabeleistung an die angeschlossenen Verbraucher auf einen einstellbaren Wert begrenzbar ist.From the DE 200 09 246 U1 a motor vehicle is known with an alternator, which generates an output voltage corresponding to the household networks, as well as with at least one, preferably accessible in the interior of the passenger compartment of the motor vehicle electrical plug device, which is connected to the alternator and is used to connect an electrical load. The alternator consists of an electronic converter unit which is coupled to the DC electrical system of the motor vehicle and has a voltage converter and an inverter for generating a stabilized output voltage. The electronic converter unit contains a power limiting device with which the maximum output power to the connected loads can be limited to an adjustable value.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Energiemanagementsystem in einem Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Energiemanagementsystems zu schaffen, das besser auf die aktuelle und zukünftige Belastung des Bordnetzes eingestellt ist.Of the The invention is based on the technical problem of an energy management system in a motor vehicle and a method of operating such Energy management system to better serve the current and future load of the electrical system is set.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Solution of the technical problem results from the objects with the features of claims 1 and 6. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Dependent claims.

Hierzu umfasst das Energiemanagementsystem in einem Kraftfahrzeug mindestens ein Steuergerät, in dem eine Auswerte- und Steuersoftware implementiert ist, wobei das Steuergerät aus energetischen Eingangsgrößen einen energetischen Systemzustand des Kraftfahrzeuges ermittelt und Steuerparameter generiert, um den energetischen Systemzustand zu verändern, wobei ein Wechselrichter vorgesehen ist, der eingangsseitig mit einem Gleichspannungsbordnetz verbunden ist und ausgangsseitig eine Wechselspannung liefert, wobei der Wechselrichter über eine Schnittstelle mit einem Bussystem verbunden ist, wobei über das Bussystem der Wechselrichter seine Leistungsaufnahme an das mindestens eine Steuergerät mit der Auswerte- und Steuersoftware liefert. Die Auswerte- und Steuersoftware kann dabei entweder in einem übergeordneten Steuergerät implementiert sein oder aber auf mehrere Steuergeräte verteilt sein, beispielsweise das Motorsteuergerät, ein Bordnetzsteuergerät und ein Getriebesteuergerät. Die Eingangsgrößen sind beispielsweise die Motordrehzahl eines Verbrennungsmotors, eine Generatorauslastung, die Batteriespannung, der Batteriestrom, der SOC und/oder SOH der Batterie und/oder die Bordnetzspannung. Anhand dieser Größen kann dann ein energetischer Systemzustand ermittelt werden und mindestens ein Steuerparameter generiert werden, um den energetischen Systemzustand zu verändern, beispielsweise die Motorleerlaufdrehzahl zu verändern. Dabei sei angemerkt, dass Verändern allgemein zu verstehen ist und auch gleich bleibende Parameter umfassen soll, weil beispielsweise aufgrund des erfassten energetischen Zustands gegenwärtig keine Änderung notwendig ist. Durch die Übermittlung der Leistungsaufnahme des Wechselrichters, die sehr stark von der angeschlossenen Last abhängig ist, kann das Energiemanagement den zukünftigen Energiebedarf des Systems besser prognostizieren und in seiner Steuerstrategie berücksichtigen.For this includes the energy management system in a motor vehicle at least a control unit in which an evaluation and control software is implemented is, wherein the control unit of energetic input variables determines an energetic system state of the motor vehicle and control parameters generated to the energetic system state to change, wherein an inverter is provided, the input side is connected to a DC electrical system and the output side provides an AC voltage, the inverter via an interface is connected to a bus system, wherein via the bus system of the inverter its power consumption at least a control unit with the evaluation and control software supplies. The evaluation and control software can either be in a higher-level control unit be implemented or distributed to multiple ECUs be, for example, the engine control unit, a vehicle electrical system control unit and a transmission control unit. The input variables are, for example, the engine speed of an internal combustion engine, a generator load, the battery voltage, the battery current, the SOC and / or SOH of the battery and / or the vehicle electrical system voltage. Based on these quantities can then be an energetic System state are determined and at least one control parameter generated in order to change the energetic system state, For example, to change the engine idling speed. It should be noted that change to understand in general is and should include constant parameters, for example because present due to the detected energetic state no change is necessary. By the transmission the power consumption of the inverter, which is very much dependent on the connected Depending on load, energy management can be the future Predict energy needs of the system better and in its tax strategy consider.

Die Leistungsaufnahme des Wechselrichters wird vorzugsweise durch Strom- und Spannungsmessungen an internen Transistoren des Wechselrichters bestimmt.The Power consumption of the inverter is preferably determined by current and voltage measurements on internal transistors of the inverter certainly.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist durch das Steuergerät ein Start-Stopp-Betrieb veranlassbar. Dabei wird beispielsweise beim Halt an einer roten Ampel automatisch der Verbrennungsmotor abgeschaltet.In a preferred embodiment is by the controller a start-stop operation veranlassbar. This is for example When stopped at a red light, the internal combustion engine automatically off.

Vorzugsweise wird nun in Abhängigkeit der übermittelten Leistungsaufnahme des Wechselrichters der Start-Stopp-Betrieb durchgeführt, zeitlich beschränkt oder nicht durchgeführt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise der SOC alleine nicht geeignet ist abzuschätzen, ob ein Start-Stopp-Betrieb sinnvoll ist. Ist beispielsweise am Wechselrichter ein Verbraucher mit hoher Leistungsaufnahme angeschaltet, so könnte ein Start-Stopp-Betrieb dazu führen, dass während der Stopp-Phase die Batterie so stark entladen wird, dass die Wiederstartfähigkeit des Kraftfahrzeuges gefährdet wäre.Preferably will now depend on the transmitted power consumption of the inverter the start-stop operation is performed limited in time or not performed. the is based on the knowledge that, for example, the SOC alone not suitable to estimate whether a start-stop operation makes sense. For example, if the inverter is a consumer With high power consumption on, so could a start-stop operation cause during the stop phase the Battery is discharged so heavily that the restartability of the motor vehicle would be at risk.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Leistungsaufnahme bzw. Energieaufnahme des Wechselrichters durch das Energiemanagementsystem beschränkbar. Soll beispielsweise der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden, so kann das Energiemanagement berechnen, wie viel Energie der Wechselrichter noch abgeben darf, ohne die Wiederstartfähigkeit des Kraftfahrzeuges zu beschränken. Ist diese Energiemenge entnommen, schaltet das Steuergerät den Wechselrichter ab.In a further preferred embodiment, the power consumption or energy consumption of the inverter can be limited by the energy management system. If, for example, the internal combustion engine is switched off, it can The energy management calculate how much energy the inverter is allowed to deliver without restricting the restartability of the motor vehicle. Once this amount of energy has been removed, the control unit switches off the inverter.

Weiter vorzugsweise wird mittels einer Anzeigeeinheit die Leistungsaufnahme des Wechselrichters und/oder die verbleibende Betriebszeit des Wechselrichters dargestellt, damit sich der Nutzer entsprechend einstellen kann.Further Preferably, by means of a display unit, the power consumption of the inverter and / or the remaining operating time of the inverter displayed so that the user can adjust accordingly.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Energiemanagementsystems in einem Kraftfahrzeug.The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail. The single figure shows a schematic Block diagram of an energy management system in a motor vehicle.

Das Energiemanagementsystem 1 umfasst ein Steuergerät 2, in dem eine Auswerte- und Steuersoftware implementiert ist. Das Steuergerät 2 ist über ein Bussystem 3, beispielsweise ein CAN- oder FlexRay-Bus, mit anderen Steuergeräten datentechnisch verbunden, wobei aus Übersichtsgründen nur das Motorsteuergerät 4 dargestellt ist. Ein Kraftfahrzeugbordnetz umfasst einen Generator 5, eine Batterie 6, elektrische Verbraucher 7 und einen elektrischen Wechselrichter 8, an deren Ausgang beispielsweise eine Ausgangsspannung von 220 V bei 50 Hz anliegt. Der Generator 5 wird dabei von einem Verbrennungsmotor 9 angetrieben, wobei angemerkt sei, dass das Bordnetz bzw. der Antriebsstrang als Hybrid-Antrieb, insbesondere Parallel-Hybridantrieb, ausgebildet sein kann. Weiter sei angemerkt, dass die Versorgungsspannung der Steuergeräte 2, 4 über das Bordnetz erfolgt. Der Wechselrichter 8 ist nun datentechnisch über eine Schnittstelle mit dem Bussystem 3 verbunden und überträgt seine Leistungsaufnahme an das Steuergerät 2, das dann bei seinen Steuerstrategien die übermittelte Leistungsaufnahme berücksichtigt, die stark von einer angeschlossenen Last am Wechselrichter 8 variiert. Ist beispielsweise die Leistungsaufnahme relativ niedrig und ein ermittelter SOC der Batterie 6 hoch, so wird situationsabhängig ein Start-Stopp-Betrieb veranlasst, indem dem Motorsteuergerät 4 entsprechende Steuerbefehle übermittelt werden, das dann den Verbrennungsmotor 9 entsprechend ansteuert. Ist hingegen die Leistungsaufnahme des Wechselrichters 8 relativ hoch, so wird der Start-Stopp-Modus nicht durchgeführt oder zeitlich beschränkt. Es versteht sich, dass neben dem Start-Stopp-Modus weitere Betriebsarten, wie beispielsweise reiner Elektrobetrieb beim Hybridantrieb, von der Leistungsaufnahme des Wechselrichters abhängig sein können.The energy management system 1 includes a controller 2 , in which an evaluation and control software is implemented. The control unit 2 is via a bus system 3 , For example, a CAN or FlexRay bus, data-technically connected to other control devices, for reasons of clarity, only the engine control unit 4 is shown. A motor vehicle electrical system comprises a generator 5 , a battery 6 , electrical consumer 7 and an electrical inverter 8th , at the output, for example, an output voltage of 220 V at 50 Hz is applied. The generator 5 is doing by an internal combustion engine 9 driven, it should be noted that the electrical system or the drive train as a hybrid drive, in particular parallel hybrid drive, may be formed. It should also be noted that the supply voltage of the control units 2 . 4 via the electrical system. The inverter 8th is now technically via an interface with the bus system 3 connected and transmits its power to the controller 2 , which then takes into account in its control strategies the transmitted power consumption, which depends heavily on a connected load on the inverter 8th varied. For example, is the power consumption relatively low and a determined SOC of the battery 6 high, so depending on the situation, a start-stop operation is initiated by the engine control unit 4 corresponding control commands are transmitted, which then the internal combustion engine 9 controls accordingly. Is, however, the power consumption of the inverter 8th relatively high, the start-stop mode is not performed or limited in time. It is understood that in addition to the start-stop mode other modes, such as pure electric operation in hybrid drive, can be dependent on the power consumption of the inverter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 20009246 U1 [0003] - DE 20009246 U1 [0003]

Claims (10)

Energiemanagementsystem in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Steuergerät, in dem eine Auswerte- und Steuersoftware implementiert ist, wobei das Steuergerät aus energetischen Eingangsgrößen einen energetischen Systemzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt und Steuerparameter generiert, um den energetischen Systemzustand zu verändern, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselrichter (8) vorgesehen ist, der eingangsseitig mit einem Gleichspannungsbordnetz verbunden ist und ausgangsseitig eine Wechselspannung liefert, wobei der Wechselrichter (8) über eine Schnittstelle mit einem Bussystem (3) verbunden ist, wobei über das Bussystem (3) der Wechselrichter (8) seine Leistungsaufnahme an das mindestens eine Steuergerät (2) mit der Auswerte- und Steuersoftware übermittelt.Energy management system in a motor vehicle, comprising at least one control unit, in which an evaluation and control software is implemented, wherein the control unit from energetic input variables determines an energetic system state of the motor vehicle and generates control parameters to change the energetic system state, characterized in that an inverter ( 8th ) is provided, which is connected on the input side to a DC electrical system and on the output side supplies an AC voltage, wherein the inverter ( 8th ) via an interface with a bus system ( 3 ), whereby via the bus system ( 3 ) the inverter ( 8th ) its power consumption to the at least one control unit ( 2 ) with the evaluation and control software. Energiemanagementsystem in einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (2) ein Start-Stopp-Betrieb veranlassbar ist.Energy management system in a motor vehicle according to claim 1, characterized in that by the control unit ( 2 ) a start-stop operation is veranlassbar. Energiemanagementsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der übermittelten Leistungsaufnahme des Wechselrichters (8) der Start-Stopp-Betrieb durchgeführt wird, zeitlich beschränkt durchgeführt wird oder nicht durchgeführt wird.Energy management system according to claim 2, characterized in that depending on the transmitted power consumption of the inverter ( 8th ) the start-stop operation is performed, is performed for a limited time or is not performed. Energiemanagementsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme des Wechselrichters (8) durch das Energiemanagementsystem (1) beschränkbar ist.Energy management system according to one of the preceding claims, characterized in that the power consumption of the inverter ( 8th ) by the energy management system ( 1 ) is limited. Energiemanagementsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Anzeigeeinheit die Leistungsaufnahme des Wechselrichters (8) und/oder die verbleibende Betriebszeit des Wechselrichters (8) darstellbar ist.Energy management system according to claim 4, characterized in that by means of a display unit, the power consumption of the inverter ( 8th ) and / or the remaining operating time of the inverter ( 8th ) can be displayed. Verfahren zum Betrieb eines Energiemanagementsystems in einem Kraftfahrzeug, mittels mindestens einem Steuergerät, in dem eine Auswerte- und Steuersoftware implementiert ist, wobei das Steuergerät aus energetischen Eingangsgrößen einen energetischen Systemzustand des Kraftfahrzeuges ermittelt und Steuerparameter generiert, um den energetischen Systemzustand zu verändern, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselrichter (8) vorgesehen ist, der eingangsseitig mit einem Gleichspannungsbordnetz verbunden ist und ausgangsseitig eine Wechselspannung liefert, wobei der Wechselrichter (8) über eine Schnittstelle mit einem Bussystem (3) verbunden ist, wobei über das Bussystem (3) der Wechselrichter (8) seine Leistungsaufnahme an das mindestens eine Steuergerät (2) mit der Auswerte- und Steuersoftware übermittelt.Method for operating an energy management system in a motor vehicle, by means of at least one control unit in which an evaluation and control software is implemented, the control unit from energetic input variables determines an energetic system state of the motor vehicle and generates control parameters to change the energetic system state, characterized that an inverter ( 8th ) is provided, which is connected on the input side to a DC electrical system and on the output side supplies an AC voltage, wherein the inverter ( 8th ) via an interface with a bus system ( 3 ), whereby via the bus system ( 3 ) the inverter ( 8th ) its power consumption to the at least one control unit ( 2 ) with the evaluation and control software. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (2) ein Start-Stopp-Betrieb veranlasst wird.Method according to claim 6, characterized in that by the control unit ( 2 ) a start-stop operation is caused. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der übermittelten Leistungsaufnahme des Wechselrichters (8) der Start-Stopp-Betrieb durchgeführt wird, zeitlich beschränkt durchgeführt wird oder nicht durchgeführt wird.A method according to claim 7, characterized in that depending on the transmitted power consumption of the inverter ( 8th ) the start-stop operation is performed, is performed for a limited time or is not performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme des Wechselrichters (8) durch das Energiemanagement (1) beschränkt wird.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the power consumption of the inverter ( 8th ) by the energy management ( 1 ) is limited. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Anzeigeeinheit die Leistungsaufnahme des Wechselrichters (8) und/oder die verbleibende Betriebszeit des Wechselrichters (8) dargestellt wird.A method according to claim 9, characterized in that by means of a display unit, the power consumption of the inverter ( 8th ) and / or the remaining operating time of the inverter ( 8th ) is pictured.
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