DE102009009619A1 - Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz - Google Patents

Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz Download PDF

Info

Publication number
DE102009009619A1
DE102009009619A1 DE102009009619A DE102009009619A DE102009009619A1 DE 102009009619 A1 DE102009009619 A1 DE 102009009619A1 DE 102009009619 A DE102009009619 A DE 102009009619A DE 102009009619 A DE102009009619 A DE 102009009619A DE 102009009619 A1 DE102009009619 A1 DE 102009009619A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy
voltage
energy storage
management system
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102009009619A
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Jochum
Wolfgang Schulter
Jochen Zwick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102009009619A priority Critical patent/DE102009009619A1/de
Publication of DE102009009619A1 publication Critical patent/DE102009009619A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementsystem (1) eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz. Dazu weist das Energiemanagementsystem (1) mindestens zwei Bordnetzkreise (2, 3) mit einem Niedervoltenergiespeicher (4) und einem Hochvoltenergiespeicher (5) auf, wobei der Niedervoltenergiespeicher (4) ein niedrigeres Spannungsniveau als der Hochvoltenergiespeicher (5) besitzt. Ein Generator (6) stellt eine Gleichspannung bereit. Ein Steuergerät (7) mit Schaltvorrichtungen (8, 9) kann die Bordnetze (2, 3) von Energieentnahme auf Energiespeicherung und umgekehrt schalten. Dazu weist das Energiemanagementsystem (1) einen einzigen Generator (6) auf, der beide Bordnetze (2, 3) versorgt. Eine erste Schaltvorrichtung (8) ist an ein Kondensatormodul (13) als Hochvoltung (9) an einen Akkumulator (14) als Niedervoltenergiespeicher (4) angeschlossen. Der Generator (6) speist direkt den Hochvoltenergiespeicher (5) und über einen DC/DC-Wandler (15) den Niedervoltenergiespeicher (4).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz. Dazu weist das Energiemanagementsystem mindestens zwei Bordnetzkreise mit einem Niedervoltenergiespeicher und einem Hochvoltenergiespeicher auf, wobei der Niedervoltenergiespeicher ein niedrigeres Spannungsniveau als der Hochvoltenergiespeicher besitzt. Ein Generator stellt eine Gleichspannung bereit. Ein Steuergerät mit Schaltvorrichtungen kann die Bordnetze von Energieentnahme auf Energiespeicherung und umgekehrt schalten.
  • Heutige Energiebordnetze in Personenkraftfahrzeugen sind auf 12 V ausgelegt. Alle elektrischen Verbraucher und Sensoren sind für diese Spannung konzipiert. Dieser Spannungsbereich stellt bei der Mehrzahl der Systeme ein Optimum zwischen Preis und Leistung dar. Für die Energieversorgung sind als Hauptkomponenten der Generator und die Bleisäurebatterie in Form eines Akkumulators zu nennen. Nachteilig ist jedoch die Begrenzung der Spannung auf 12 V für die Generatorleistung, die bei größeren Spannungen wesentlich besser ausgelastet wäre. Weiter wird durch die aktuelle CO2-Problematik über Möglichkeiten diskutiert, Kraftstoff einzusparen.
  • Funktionen wie eine Start/Stopp-Automatik im Stadtverkehr vor Ampeln, Kreuzungen und Schienenfahrzeugen sowie ein Laden der Batterie bei Schubbetrieb sowie Wirkungsgradverbesserungen der elektrischen Energieversorgungskette im Fahrzeug werden vermehrt in der technischen Entwicklung vorangetrieben. Darüber hinaus besteht der Wunsch nach einer zusätzlichen Span nungsversorgung mit einem höheren Spannungswert, um hochohmige Verbraucher mit genügend Energie zu versorgen.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2005 039 045 A1 ist ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs bekannt. Dazu weist das Bordnetz für das Kraftfahrzeug einen ersten Generator und einen zweiten Generator auf, wobei am Ausgang des ersten Generators eine erste Spannung bereitgestellt und am Ausgang des zweiten Generators eine zweite Spannung bereitgestellt werden kann. Die zweite Spannung ist mindestens so groß wie die erste Spannung, wobei die Amplitude der zweiten Spannung über eine Steuervorrichtung, welche über eine Regelvorrichtung mit dem zweiten Generator elektrisch verbunden ist, steuerbar ist.
  • Der Ausgang des zweiten Generators ist zum Anschluss eines DC/DC-Wandlers einer Rekuperationsvorrichtung und eines einzigen Verbrauchers ausgelegt. Der einzige Verbraucher zur Energieversorgung durch den zweiten Generator ist mit dem Ausgang des zweiten Generators elektrisch koppelbar. Dieses bedeutet einen beträchtlichen Kostenaufwand und einen großen Raumbedarf, um zwei relativ schwere elektrische Generatoren im Motorraum eines Fahrzeugs unterzubringen. Während der DC/DC-Gleichspannungswandler aus Raum sparenden Leistungshalbleitern darstellbar ist, somit weder vom Gewicht noch vom Raumbedarf die Fahrzeugkosten in die Höhe treibt, ist es bei elektrischen Generatoren nicht möglich, diese auf engstem Raum und Gewicht sparend im Motorraum eines Fahrzeugs unterzubringen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz zu schaffen, mit dem die Nachteile im Stand der Technik überwunden werden können und eine deutlich höhere Spannung in einem zweiten Bordnetzkreis zur Verfügung gestellt wird, um hochohmige Verbraucher mit genügend Energie zu versorgen. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz mit mindestens zwei Bordnetzkreisen anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz geschaffen. Dazu weist das Energiemanagementsystem mindestens zwei Bordnetzkreise mit einem Niedervoltenergiespeicher und einem Hochvoltenergiespeicher auf, wobei der Niedervoltenergiespeicher ein niedrigeres Spannungsniveau als der Hochvoltenergiespeicher besitzt. Ein Generator stellt eine Gleichspannung bereit. Ein Steuergerät mit Schaltvorrichtungen kann die Bordnetze von Energieentnahme auf Energiespeicherung und umgekehrt schalten. Dazu weist das Energiemanagementsystem einen einzigen Generator auf, der beide Bordnetze versorgt. Eine erste Schaltvorrichtung ist an ein Kondensatormodul als Hochvoltenergiespeicher und eine zweite Schaltvorrichtung an einen Akkumulator als Niedervoltenergiespeicher angeschlossen. Der Generator speist direkt den Hochvoltenergiespeicher und über einen DC/DC-Wandler den Niedervoltenergiespeicher.
  • Dieses erfindungsgemäße Energiemanagementsystem hat den Vorteil einer besseren Nutzung des Generators durch erhöhte Generatorspannung. Ein Start/Stopp-Automatikbetrieb wird durch das Kondensatormodul realisierbar, ohne den Bleisäureakkumulator durch den häufigen Start/Stopp-Betrieb im Verkehr zu belasten. Darüber hinaus hat dieses Energiemanagementsystem den Vorteil, dass ein Niedervoltbordnetz beispielsweise von 12 V für Pkw und 24 V für Lkw beibehalten wird, so dass auf dem Markt vorhandene Komponenten weiterhin eingesetzt werden können.
  • Darüber hinaus werden Störungen in dem Niedervoltbordnetzkreis durch den DC/DC-Wandler reduziert. Außerdem wird die Verfügbarkeit des Akkumulators durch Reduktion der Lade- und Entladezyklen erhöht. Ferner wird eine höhere Spannung durch den Hochvoltnetzkreis mit dem zyklenfesten Kondensatormodul für Kurzzeitverbraucher und für Anwendungen mit höherem Spannungsniveau bereitgestellt. Diese Vorteile werden mit dem oben zitierten Stand der Technik nicht erreicht, zumal der zweite Generator lediglich der Rekuperation dient und nicht für hohe Strombelastungen ausgelegt ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Starter des Fahrzeugs und der Generator Hochvoltkomponenten sind. Dieses ermöglicht, die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs insbesondere beim Starten zu erhöhen, zumal die Startvorrichtung mit Startschloss und nachfolgenden Komponenten für höhere Spannungen ausgelegt werden können. Als Hochvoltenergiespeicher wird vorzugsweise ein Doppelschichtkondensator eingesetzt, der eine hohe Speicherkapazität bei gleichzeitig hoher Spannungsfestigkeit aufweist. Vorzugsweise wird der DC/DC-Wandler für ein Transferieren der Energie von dem Hochspannungsniveau des Hochvoltenergiespeichers in das Niederspannungsniveau des Niedervoltenergiespeichers ausgelegt. Jedoch kann der DC/DC-Wandler auch als bidirektionale Komponente eingerichtet werden und überschüssige Energie im Niedervoltbordnetz zusätzlich auf Hochspannungsniveau dann transferieren.
  • Außerdem ist es in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der DC/DC-Wandler zur Restenergienutzung des Hochvoltkondensatormoduls einen Hochsetzsteller aufweist.
  • Das Steuergerät wirkt vorzugsweise mit unterschiedlichen Schaltelementen zur Steuerung der Energieflüsse zwischen den Fahrzeugkomponenten zusammen. Dabei können die Schaltelemente Leistungshalbleiterschaltungen aufweisen, die eine Miniaturisierung in Gewicht und Raumbedarf gegenüber mechanischen Relaisschaltelementen ermöglichen. Schließlich ist es vorgesehen, den Hochvoltenergiespeicher als Rekuperator zu betreiben, indem der Hochvoltenergiespeicher über den Generator zusätzlich aufgeladen wird, wenn Energie aus verkehrsbedingten Bremsvorgängen, verkehrsbedingten Geschwindigkeitsreduzierungen, Leer- und Ausrollvorgängen, Gefällefahrten und/oder Kühlvorgängen unter Antrieb des Generators für den Hochvoltbordnetzkreis zur Speicherung zurück gewonnen wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird über die zwei oben erwähnten Schaltvorrichtungen eine dritte Schaltvorrichtung vorgesehen, über die das Steuergerät mit dem DC/DC-Wandler elektrisch in Verbindung steht. Schließlich ist es vorgesehen, dass das Energiemanagementsystem eine vierte Schaltvorrichtung aufweist, über die das Steuergerät mit dem Generator elektrisch in Verbindung steht. Außerdem ist es vorgesehen, dass das Energiemanagementsystem eine fünfte Schaltvorrichtung aufweist, über die das Steuergerät mit dem Starter elektrisch in Verbindung steht.
  • Weiterhin weist das Energiemanagementsystem Stromsensoren auf, um den Ladezustand der Energiespeicher dem Steuergerät zu signalisieren. Der Ladezustand wird üblicherweise durch eine Kombination aus Strommessung und Spannungsmessung ermit telt. Über die Strommessung mit Hilfe der Stromsensoren wird die genutzte und wieder geladene Ladungsmenge aus einer Strom-Zeit-Kurve ermittelt. Als Referenz bzw. zum Rekalibrieren des Hochvoltenergiespeichers und des Niedervoltenergiespeichers kann der aus der Stromintegration berechnete Wert mit der Ladezustands-Spannungs-Relation der Batterie bzw. des Kondensatormoduls verglichen werden. Da die Ladungsbestimmung integrativ erfolgt, ist das Verfahren durch die lange Zeit der Messung, in der gemessen wird, doch mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet. Deshalb kann zusätzlich eine charakteristische Ladezustands-Spannungs-Kurve im Auswertealgorithmus des Steuergerätes hinterlegt werden. Durch den Vergleich der Werte kann der Ladezustand für die einzelnen Speichersysteme auf der Hochvoltseite und auf der Niedervoltseite mit einer zufrieden stellenden Genauigkeit bestimmt werden.
  • Ein Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz, das mindestens zwei Bordnetzkreise mit einem Niedervoltenergiespeicher und einem Hochvoltenergiespeicher aufweist, wird durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet. Zunächst wird mittels eines Steuergerätes der Energiefluss so optimiert, dass ein hoher Anteil an Verlustenergie beim Betreiben eines Fahrzeugs zurück gewonnen wird. Darüber hinaus werden zunächst Neustarts mit Hilfe des Niedervoltenergiespeichers und eines Niedervoltanlassers durchgeführt. Schließlich wird das Versorgen von sonstigen Verbrauchern des Fahrzeugs aus dem Hochvoltbordnetzkreis sichergestellt.
  • Darüber hinaus erfolgt eine Rekuperation von Energie aus verkehrsbedingten Bremsvorgängen, verkehrsbedingten Geschwindigkeitsreduzierungen, Leer- und Ausrollvorgängen, Gefällefahrten und/oder Kühlvorgängen unter Antrieb des Generators für einen Hochvoltbordnetzkreis und unter Speicherung der gewonnenen Energiereserven in dem Hochvoltenergiespeicher in Form eines Kondensatormoduls. Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass die gespeicherte Energie des Hochvoltenergiespeichers für verkehrsbedingte Kurzstartvorgänge im Rahmen von verkehrsbedingten Start/Stopp-Prozessen eingesetzt wird. Deshalb ist es von Vorteil, den Generator für ein direktes Einspeisen in den Hochvoltbordnetzkreis auszulegen und nur bei Bedarf über den DC/DC-Wandler im Bleisäureakkumulator mit dem Niedervoltbordnetzkreis aufzuladen. Dazu wird der Ladezustand der beiden Energiespeicher über Stromsensoren erfasst und korrigiert, so dass das Steuergerät möglichst die volle Ladekapazität des Niedervoltenergiespeichers vorrangig auffüllt, um für einen Neustart genügend Energie gespeichert zu haben.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Energiemanagementsystems eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt eine Tabelle 1 mit Beispielen der Zuordnung von Fahrzeugzuständen zu damit verbundenen Schaltzuständen des Energiemanagementsystems gemäß 1.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Energiemanagementsystems 1 eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dieses Energiemanagementsystem 1 wird mit Hilfe eines Steuergerätes 7 gesteuert bzw. geregelt. Das Energiemanagementsystem weist zwei Bordnetzkreise 2 und 3 auf, wovon der Bordnetzkreis 2 ein Niedervoltbordnetzkreis ist und der Bordnetzkreis 3 einen Hochvoltbordnetzkreis darstellt. Dabei ist die Spannung des Niedervoltbordnetzkreises 2 deutlich geringer als die Spannung im Hochvoltbordnetzkreis 3.
  • Der Niedervoltbordnetzkreis 2 arbeitet in dieser Ausführungsform der Erfindung mit den herkömmlichen 12 V für Pkw und verfügt über einen Akkumulator 14 als Niedervoltenergiespeicher 4. Der Ladezustand des Akkumulators 14, der ein standardmäßiger Blei-Schwefelsäureakkumulator sein kann, wird über einen Stromsensor dem Steuergerät 7 signalisiert, so dass bei Bedarf der Akkumulator 14 des Niedervoltbordnetzkreises aufgeladen wird. Beide Bordnetzkreise 2 und 3 werden von einem einzigen Generator 6 gespeist, der direkt einen Hochvoltenergiespeicher 5 in Form eines Kondensatormoduls 13 versorgt und über einen DC/DC-Wandler 15 den Niederdruckbordnetzkreis 2 versorgen kann.
  • Dabei ist das Steuergerät 7 derart eingestellt, dass bei vermindertem Ladezustand der beiden Energiespeicher 4 und 5 der Niedervoltenergiespeicher 4 bevorzugt aufgeladen wird, um die Batterie für einen Neustart in einem vollen Ladezustand zu halten. Andererseits ist das Kondensatormodul 13 derart konzipiert, dass es auch als Rekuperator dienen kann, wenn über den Generator zusätzliche Energiereserven aus Verlustleistungen des Fahrzeugs regeneriert werden. Dies gilt besonders für den Schubbetrieb des Fahrzeugs, der beim Bremsen oder bei Geschwindigkeitsreduzierung auftritt und für den Start/Stopp-Fall im städtischen Straßenverkehr. Der Generator sorgt dafür, dass eine hohe kurzfristig abrufbare Energie in dem Kondensatormodul gespeichert ist, so dass bei Stopp/Start-Automatiken vor Ampeln oder Vorfahrtsstraßen oder Schienenfahrzeugen das erneute Hochfahren des Motors von der in dem Kondensatormodul 13 gespeicherten Energie möglich ist, so dass dieses häufige Start/Stopp-Verhalten nicht die Lebensdauer des Bleiakkumulators 14 belastet. Die Lebensdauer dieses Akkumulators kann dadurch deutlich verbessert werden.
  • Auch der Ladezustand des Kondensatormoduls 13 wird durch einen Stromsensor 17 überwacht und dem Steuergerät 7 signalisiert, so dass auf einen absinkenden Ladezustand des Kondensatormoduls 13 kurzfristig durch das Steuergerät 7 reagiert werden kann. Während über die Signalleitungen 19 und 20 dem Steuergerät 7 die Ladezustände des Kondensatormoduls 13 bzw. des Akkumulators 14 signalisiert werden, kann das Steuergerät 7 über die Steuerleitungen 21, 22, 23 und 24 auf entsprechende Schaltvorrichtungen 8 bis 12 einwirken, um optimal die Schaltzustände der Schaltvorrichtungen 8 bis 12 auf die Fahrzeugbetriebszustände abzustimmen. Dieses Zusammenwirken wird mit 2 näher erläutert.
  • 2 zeigt eine Tabelle 1 mit Beispielen der Zuordnung von Fahrzeugbetriebszuständen zu damit verbundenen Schaltzuständen des Energiemanagementsystems gemäß 1. In der äußerst rechten Spalte sind dazu beispielhaft sechs Fahrzeugzustände aufgelistet und in den ersten fünf Spalten sind die Schaltzustände der Schaltvorrichtungen S1 bis S5 mit den Bezugszeichen 8 bis 12 näher gekennzeichnet. Dabei bedeutet eine 0, dass die Schaltvorrichtung in einer Offenstellung ist, und die Ziffer 1, dass die Schaltvorrichtung in einer Schließstellung ist.
  • Für einen ersten Neustart des Fahrzeugs, der von dem Niedervoltschaltkreis 2 mit 12 V des Bleiakkumulators 14 versorgt wird, sind lediglich die zweite Schaltvorrichtung S2 bzw. 9 und die fünfte Schaltvorrichtung, die mit dem Starter zusammenwirkt, geschlossen. Die Steuersignale für das Schließen dieser beiden Schaltvorrichtungen erfolgt über die Steuerleitungen 22 und 25 in 1. Dabei wird dem Bleiakkumulator 14 im Niedervoltbordnetzkreis 2 Energie entzogen, so dass als Folge ein Laden des Bleisäureakkus erforderlich wird.
  • Dieses Erfordernis wird über die Signalleitung 20 von dem Stromsensor 18 der Steuereinrichtung 7 signalisiert. Daraufhin erfolgt das Laden des Bleisäureakkus über den DC/DC-Wandler 15, wofür die Schaltvorrichtungen S3 und S4 in eine Schließposition verfahren werden, während die übrigen Schaltvorrichtungen eine Offenstellung einnehmen. Die Steuersignale des Steuergerätes 7 werden dazu über die Steuerleitungen 23 und 24 an die Schaltvorrichtung 10 des DC/DC-Wandlers 15 und über die Steuerleitung 24 an die Schaltvorrichtung 11 des Generators 6 übertragen. Ist das Laden des Bleisäureakkumulators abgeschlossen und der volle Ladezustand des Bleisäureakkumulators wieder erreicht, kann nun bei laufendem Motor oder bei Rekuperationsvorgängen der Generator das Kondensatormodul 13, das vorzugsweise aus Doppelschichtkondensatoren besteht, aufladen, indem die Schaltvorrichtungen S1 und S4 eine Schließstellung einnehmen. Damit ist der Generator 6 über S1 und S4 direkt mit dem Kondensatormodul elektrisch verbunden. Die übrigen Schließvorrichtungen verharren bei diesem Fahrzeugzustand in einer Offenstellung.
  • Soll erneut das Niedervoltbordnetz bei etwa 12 V (Volt) versorgt werden, um den Niedervoltenergiespeicher nachzuladen, so kann dieses mit Hilfe des durch den Motor angetriebenen Generators 6 erfolgen, indem die Schaltvorrichtung S4 des Generators in eine Schließstellung übergeht und dazu die Schaltvorrichtung S3 des DC/DC-Wandlers 15 eine Schließstellung aufweist und schließlich die Schaltvorrichtung S1 des Hochvoltenergiespeichers eine Schließstellung einnimmt, da aus diesem Energievorrat der 12 V Bordnetzkreis über den DC/DC-Wandler versorgt werden kann.
  • Bei einem Stopp werden die Schaltvorrichtungen S2 bis S5 in eine Offenposition verfahren und es wird lediglich über die Steuerleitung 21 die erste Schaltvorrichtung S1 in eine Schließposition gebracht. Schließlich werden zum wieder Starten, dem in der Tabelle 1 gezeigten sechsten Fahrzustand, sowohl die Schaltvorrichtung S1 des Kondensatormoduls 13 als auch die Schaltvorrichtung S5 des Starters für einen Kurzstart in eine Schließposition gebracht, während die übrigen Schaltvorrichtungen S2, S3 und S4 in einer Offenposition verharren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005039045 A1 [0004]

Claims (16)

  1. Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs aufweisend: – mindestens zwei Bordnetzkreise (2, 3) mit einem Niedervoltenergiespeicher (4) und einem Hochvoltenergiespeicher (5), wobei der Niedervoltenergiespeicher (4) ein niedrigeres Spannungsniveau als der Hochvoltenergiespeicher (5) aufweist, – einem Generator (6) zur Bereitstellung einer Gleichspannung; – ein Steuergerät (7) mit Schaltvorrichtungen (8, 9), welches die Bordnetze (2, 3) von Energieentnahme auf Energiespeicherung und umgekehrt schalten kann, wobei ein einziger Generator (6) beide Bordnetze (2, 3) versorgt, und wobei eine erste Schaltvorrichtung (8) an ein Kondensatormodul (13) als Hochvoltenergiespeicher (5) und eine zweite Schaltvorrichtung (9) an einen Akkumulator (14) als Niedervoltenergiespeicher (4) angeschlossen sind, und wobei der Generator (6) direkt in den Hochvoltenergiespeicher (5) und über einen DC/DC-Wandler (15) in den Niedervoltenergiespeicher (4) einspeist.
  2. Energiemanagementsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Starter (16) des Fahrzeugs und der Generator (6) Hochvoltkomponenten sind.
  3. Energiemanagementsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochvoltenergiespeicher (5) ein Doppelschichtkondensator ist.
  4. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC- Wandler (15) ein Transferieren der Energie von dem Hochspannungsniveau des Hochvoltenergiespeichers (5) in das Niederspannungsniveau des Niedervoltenergiespeicher (4) ausgelegt ist.
  5. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (15) bidirektional eingerichtet ist und überschüssige Energie im Niedervoltbordnetz (2) zusätzlich auf Hochspannungsniveau transferiert.
  6. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (15) zur Restenergienutzung des Hochvoltkondensatormoduls (13) einen Hochsetzsteller aufweist.
  7. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (7) mit unterschiedlichen Schaltelementen (8 bis 12) zur Steuerung der Energieflüsse zwischen Fahrzeugkomponenten zusammenwirkt.
  8. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (8 bis 12) Leistungshalbleiterschaltungen aufweisen.
  9. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochvoltenergiespeicher (5) als Rekuperator betreibbar ist.
  10. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagementsystem (1) eine dritte Schaltvorrichtung (10) auf weist, über die das Steuergerät (7) mit dem DC/DC-Wandler (15) elektrisch in Verbindung steht.
  11. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagementsystem (1) eine vierte Schaltvorrichtung (11) aufweist, über die das Steuergerät (7) mit dem Generator (6) elektrisch in Verbindung steht.
  12. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagementsystem (1) eine fünfte Schaltvorrichtung (12) aufweist, über die das Steuergerät (7) mit dem Starter (16) elektrisch in Verbindung steht.
  13. Energiemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsensoren (17, 18) den Ladezustand der Energiespeicher (4, 5) dem Steuergerät (7) signalisieren.
  14. Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz, das mindestens zwei Bordnetzkreise (2, 3) mit einem Niedervoltenergiespeicher (4) und einem Hochvoltenergiespeicher (5) aufweist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Optimieren des Energieflusses mittels eines Steuergerätes (7), so dass ein hoher Anteil an Verlustenergie beim Betreiben eines Fahrzeugs zurück gewonnen wird; – Durchführen von Neustarts mit Hilfe des Niedervoltenergiespeichers (4) und eines Niedervoltanlassers; – Versorgen von sonstigen Verbrauchern des Fahrzeugs aus dem Hochvoltbordnetzkreis (3); – Rekuperation von Energie aus verkehrsbedingten Bremsvorgängen, verkehrsbedingten Geschwindigkeitsreduzierungen, Leer- und Ausrollvorgängen, Gefällefahrten und/oder Kühlvorgängen unter Antrieb eines Generators (6) für einen Hochvoltbordnetzkreis (3) und Speicherung der gewonnenen Energiereserven in dem Hochvoltenergiespeicher (5).
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherte Energie des Hochvoltenergiespeichers (5) für verkehrsbedingte Kurzstartvorgänge im Rahmen von verkehrsbedingten Start/Stopp-Prozessen eingesetzt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladezustand der beiden Energiespeicher (4, 5) erfasst und korrigiert wird, so dass das Steuergerät (7) die volle Ladekapazität des Niedervoltenergiespeichers (4) vorrangig auffüllt.
DE102009009619A 2009-02-19 2009-02-19 Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz Ceased DE102009009619A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009009619A DE102009009619A1 (de) 2009-02-19 2009-02-19 Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009009619A DE102009009619A1 (de) 2009-02-19 2009-02-19 Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009009619A1 true DE102009009619A1 (de) 2010-09-02

Family

ID=42371626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009009619A Ceased DE102009009619A1 (de) 2009-02-19 2009-02-19 Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009009619A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012008977A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Audi Ag Kraftfahrzeug mit Hochspannungskomponenten und Verfahren zum Betrieb eines Hochspannungsnetzes eines Kraftfahrzeugs
DE102012106510A1 (de) * 2012-07-18 2014-01-23 Hella Kgaa Hueck & Co. Verfahren zur Optimierung eines Systems
CN109980762A (zh) * 2019-04-03 2019-07-05 苏州阿福机器人有限公司 电动车辆的升压式刹车能量回收电路和回收方法
DE102012208336B4 (de) 2011-05-23 2022-05-12 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einesantriebsstrangsystems, welches eine elektrische maschinemit einer nicht verbundenen hochspannungsbatterie enthält
DE102020100018B4 (de) 2019-04-02 2023-07-06 BE-Power GmbH Elektrisches Energiespeichersystem und Steuerungsverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem sowie elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeichersystem
US11749476B2 (en) 2021-08-05 2023-09-05 Lear Corporation Electrical unit with turn-off switch and system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10262000A1 (de) * 2002-07-12 2004-02-26 Audi Ag Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
DE10251589A1 (de) * 2002-11-06 2004-05-19 Robert Bosch Gmbh Bordnetz zur Versorgung mindestens eines Verbrauchers mit erhöhten Anforderungen an die Verfügbarkeit des Bordnetzes
DE102005039045A1 (de) 2005-02-15 2006-08-24 Audi Ag Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
DE102005051433A1 (de) * 2005-10-27 2007-05-03 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Generators in einem Zwei-Spannungs-Bordnetz eines Kraftfahrzeuges
WO2008087103A1 (de) * 2007-01-16 2008-07-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben eines kfz-generators mit variabler spannung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10262000A1 (de) * 2002-07-12 2004-02-26 Audi Ag Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
DE10251589A1 (de) * 2002-11-06 2004-05-19 Robert Bosch Gmbh Bordnetz zur Versorgung mindestens eines Verbrauchers mit erhöhten Anforderungen an die Verfügbarkeit des Bordnetzes
DE102005039045A1 (de) 2005-02-15 2006-08-24 Audi Ag Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
DE102005051433A1 (de) * 2005-10-27 2007-05-03 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Generators in einem Zwei-Spannungs-Bordnetz eines Kraftfahrzeuges
WO2008087103A1 (de) * 2007-01-16 2008-07-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben eines kfz-generators mit variabler spannung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012208336B4 (de) 2011-05-23 2022-05-12 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einesantriebsstrangsystems, welches eine elektrische maschinemit einer nicht verbundenen hochspannungsbatterie enthält
DE102012008977A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Audi Ag Kraftfahrzeug mit Hochspannungskomponenten und Verfahren zum Betrieb eines Hochspannungsnetzes eines Kraftfahrzeugs
DE102012106510A1 (de) * 2012-07-18 2014-01-23 Hella Kgaa Hueck & Co. Verfahren zur Optimierung eines Systems
DE102020100018B4 (de) 2019-04-02 2023-07-06 BE-Power GmbH Elektrisches Energiespeichersystem und Steuerungsverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem sowie elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeichersystem
CN109980762A (zh) * 2019-04-03 2019-07-05 苏州阿福机器人有限公司 电动车辆的升压式刹车能量回收电路和回收方法
US11749476B2 (en) 2021-08-05 2023-09-05 Lear Corporation Electrical unit with turn-off switch and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10305357B4 (de) Vorrichtung zur Energieversorgung eines mit sicherheitsrelevanten Komponenten ausgestatteten Zweispannungs-Bordnetzes
DE10305058B3 (de) Energieversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeug-Bordnetz
EP2670630B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum stabilisieren einer an einem in einem bordnetz eines fahrzeugs angeordneten ersten elektrischen verbraucher anliegenden spannung
WO2009127451A2 (de) Notenergieversorgungsvorrichtung für ein hybridfahrzeug
DE102007004279A1 (de) Mehrspannungsbordnetz für ein Kraftfahrzeug
DE102014203030A1 (de) Verfahren zum gesteuerten Verbinden mehrerer Bordnetzzweige eines Fahrzeugs, Steuereinheit zur Ausführung des Verfahrens sowie Fahrzeugbordnetz
DE102012200804A1 (de) Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes
DE102007026164A1 (de) Elektrisches Versorgungssystem für ein Kraftfahrzeug
EP2386135A1 (de) Bordnetz für ein fahrzeug mit start-stopp-system
DE102009009619A1 (de) Energiemanagementsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Energieverteilung in einem Bordnetz
DE102011109709A1 (de) Verfahren und System zur Spannungsversorgung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs
DE102010013569A1 (de) Versorgungsschaltung für die elektrische Versorgung eines Fahrzeugs
EP3720733B1 (de) Verfahren zum steuern einer elektrischen anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs mit mehreren batterien sowie elektrische anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs
DE102007014383A1 (de) Mehrspannungsbordnetz für ein Kraftfahrzeug
DE102014215615A1 (de) Bordnetz zum Versorgen eines Startermotors für ein Fahrzeug mit einem hybriden Antrieb
EP3067240B1 (de) Verfahren zur spannungsversorgung eines bordnetzes eines kraftfahrzeugs
WO2011032749A2 (de) Steuerung für ein bordnetz für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben der steuerung
WO2011092090A1 (de) Batteriesystem für mikro-hybridfahrzeuge mit hochleistungsverbrauchern
DE102017212320A1 (de) Elektrisches Bordnetzsystem für Kraftfahrzeuge mit einem Konverter und einem Hochlastverbraucher
DE112017000360T5 (de) Fahrzeugeigenes energieversorgungssystem und ein zustandserfassungsverfahren für batterie, die in fahrzeugeigenem energieversorgungssystem enthalten ist
DE102013112678A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Ladezustandes einer Batterie eines Bordnetzes
DE102004044469B4 (de) Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
DE102019125068A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
WO2011045188A2 (de) Energiespeicher-system zur elektrischen energieversorgung von verbrauchern in einem fahrzeug
DE102009000083A1 (de) Vorrichtung zur elektrischen Versorgung elektrischer Verbraucher in einem Fahrzeug, insbesondere einem Hybridfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20130718