DE102009048614A1

DE102009048614A1 - Two-voltage on-board electrical system operating method for e.g. hybrid vehicle, involves limiting current threshold in low level such that voltage loads are switched off, so that low voltage current in system drops below threshold

Info

Publication number: DE102009048614A1
Application number: DE200910048614
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Ing. Cierullies; Dieter Dr. Grohmann; Klaus Hildenbrand
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2010-07-01

Abstract

The method involves controlling a direct current voltage converter (7) depending on a driving condition of a vehicle (1) and/or an electric voltage and/or electric current of low and high voltage on two board electrical systems (3, 5). The converter is switched off when the low voltage electric current in the first electrical system drops below a pre-determined standby current threshold. The current threshold is limited in a low level such that low voltage loads are switched off, so that the low voltage current in the first electrical system drops below the current threshold.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Zweispannungsbordnetzes in einem Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug oder Brennstoffzellenfahrzeug oder Elektrofahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 2.The The present invention relates to a method for operating a Two-voltage on-board electrical system in a vehicle, in particular hybrid vehicle or Fuel cell vehicle or electric vehicle, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the present invention relates to Invention, a vehicle, in particular a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle or an electric vehicle, with the characteristics of the generic term of the Claim 2.

Aus der DE 10 2007 038 587 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Gleichstromspannungswandlers in einem Zweispannungsbordnetz eines Fahrzeugs bekannt. Das Zweispannungsbordnetz umfasst dabei ein Niedervoltbordnetz zur Versorgung wenigstens eines Niedervoltverbrauchers mit elektrischer Energie sowie ein Hochvoltbordnetz zur Versorgung wenigstens eines Hochvoltverbrauchers mit elektrischer Energie. Zwischen den beiden Bordnetzen ist ein Gleichstromspannungswandler geschaltet. Dabei kann der Gleichstromspannungswandler unidirektional aufgebaut sein, so dass der Leistungsfluss nur vom Hochvoltbordnetz in das Niedervoltbordnetz erfolgt, oder bidirektional ausgestaltet sein. Beim bekannten Verfahren erfolgt die Ansteuerung des Gleichstromspannungswandlers in Abhängigkeit eines Fahrzustands des Fahrzeugs und/oder einer Spannung eines der Bordnetze. Insbesondere kann beim bekannten Verfahren vorgesehen sein, den Gleichstromspannungswandler immer dann einzuschalten, wenn das Niedervoltbordnetz eine zu niedrige Spannung hat, wodurch die elektrische Versorgung der Niedervoltverbraucher sichergestellt wird. Dies kann bei einem Hybridfahrzeug auch bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine erfolgen.From the DE 10 2007 038 587 A1 For example, a method for operating a DC-DC converter in a two-voltage on-board network of a vehicle is known. The two-voltage on-board network comprises a low-voltage on-board electrical system for supplying at least one low-voltage consumer with electrical energy, and a high-voltage onboard power supply for supplying at least one high-voltage consumer with electrical energy. Between the two on-board networks, a DC-DC converter is connected. In this case, the DC-DC converter can be constructed unidirectionally, so that the power flow takes place only from the high-voltage vehicle electrical system to the low-voltage on-board electrical system, or be configured bidirectionally. In the known method, the control of the DC-DC converter takes place as a function of a driving state of the vehicle and / or a voltage of the vehicle electrical system. In particular, it can be provided in the known method, always turn on the DC-DC converter when the low-voltage electrical system has too low a voltage, whereby the electrical supply of low-voltage consumers is ensured. This can be done in a hybrid vehicle even with the internal combustion engine off.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art bzw. für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen reduzierten Energieverbrauch auszeichnet.The The present invention addresses the problem of for a method of operation of the type mentioned or for a vehicle of the type mentioned an improved Specify embodiment, in particular by characterized by reduced energy consumption.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the objects of the independent claims. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Gleichstromspannungswandler erst dann auszuschalten, wenn ein elektrischer Strom im Niedervoltbordnetz unter eine vorbestimmte Ruhestromschwelle absinkt. Diese Ruhestromschwelle ist dabei so niedrig bemessen, dass zumindest einer der Niedervoltverbraucher ausgeschaltet sein muss, damit der Strom im Niedervoltbordnetz unter die Ruhestromschwelle absinken kann. Mit anderen Worten, das Niedervoltbordnetz ist hinsichtlich seines Niedervoltenergiespeichers, insbesondere eine Niedervoltbatterie, so ausgelegt, dass es nicht alle üblichen Niedervoltverbraucher (gleichzeitig) betreiben kann. Der Betrieb aller Niedervoltverbraucher ist nur bei eingeschaltetem Gleichstromspannungswandler und somit durch Unterstützung durch das Hochvoltbordnetz bzw. dessen Hochvoltenergiespeichers, insbesondere eine Hochvoltbatterie, möglich. Durch diese Bauweise kann der Niedervoltenergiespeicher signifikant kleiner dimensioniert werden als dies bislang der Fall ist. In der Folge kann der Niedervoltenergiespeicher auch deutlich leichter realisiert werden. Eine derartige Gewichtseinsparung führt im Fahrbetrieb automatisch zu einem reduzierten Energieverbrauch. Durch die permanente Unterstützung des Niedervoltbordnetzes durch das Hochvoltbordnetz, solange der Strom im Niedervoltbordnetz oberhalb der Ruhestromschwelle liegt, führt somit zu einer Energieeinsparung im Gesamtsystem des Fahrzeugs.The The invention is based on the general idea of the DC-DC voltage converter only switch off when an electric current in the low-voltage electrical system falls below a predetermined quiescent current threshold. This quiescent current threshold is dimensioned so low that at least one of the low-voltage consumers must be switched off, so that the power in the low-voltage electrical system under the quiescent current threshold can drop. In other words, the low-voltage on-board electrical system is in terms of its low energy storage, in particular a low-voltage battery, designed so that it is not all the usual low-voltage consumers (simultaneously) can operate. The operation of all low-voltage consumers is only when the DC-DC converter is switched on and thus by support by the high-voltage vehicle electrical system or its High Voltenergiespeichers, especially a high-voltage battery, possible. By this construction, the low-energy storage can significantly be dimensioned smaller than is the case so far. In the Consequence, the low-energy storage can also be much easier will be realized. Such a weight saving leads when driving automatically to a reduced energy consumption. By the permanent support of the low-voltage on-board electrical system the high-voltage vehicle electrical system, as long as the electricity in the low-voltage electrical system above the quiescent current threshold, thus resulting in energy savings in the overall system of the vehicle.

Beispielsweise lassen sich die an das Niedervoltbordnetz angeschlossenen Niedervoltverbraucher in zwei Gruppen unterteilen, nämlich in Komfortverbraucher und Ruheverbraucher. Komfortverbraucher sind beispielsweise Licht, Radio, Navigationseinrichtung, Sitzverstelleinrichtungen. Ruheverbraucher sind beispielsweise eine Bordnetzsteuereinrichtung, eine Alarmanlage und eine Entriegelungseinrichtung. Die Ruhestromschwelle lässt sich dann beispielsweise so auslegen, dass der Strom im Niedervoltbordnetz die Ruhestromschwelle nicht übersteigt, wenn alle Ruheverbraucher eingeschaltet sind. Sobald jedoch einer der Komfortverbraucher hinzugeschaltet wird, übersteigt der Strom im Niedervoltbordnetz die Ruhestromschwelle. Durch diese Bauweise wird der Energiebedarf des Niedervoltbordnetzes während eines Ruhebetriebs, während dem ausschließlich Ruheverbraucher eingeschaltet sein können, erheblich reduziert. Dementsprechend lässt sich der Niedervoltenergiespeicher deutlich kleiner dimensionieren.For example can be connected to the low-voltage electrical system low-voltage consumers divide into two groups, namely in comfort consumers and resting. Comfort consumers are, for example, light, Radio, navigation device, seat adjustment devices. calm consumers For example, an on-board network control device, an alarm system and an unlocking device. The quiescent current threshold leaves then, for example, interpret so that the electricity in the low-voltage on-board electrical system the quiescent current threshold does not exceed, if all rest consumers are turned on. However, as soon as one of the comfort consumers switched on is the power in the low-voltage electrical system exceeds the quiescent current threshold. Due to this construction, the energy requirement of the low-voltage vehicle electrical system during a resting operation during which excluding Quiet consumers can be switched on, considerably reduced. Accordingly, the low-voltage energy storage can be much smaller dimensions.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann ferner vorgesehen sein, den Gleichstromspannungswandler auch dann einzuschalten, wenn der Strom im Niedervoltbordnetz unterhalb der Ruhestromschwelle liegt, nämlich dann, wenn ein Ladezustand der Niedervoltbatterie unter einen vorbestimmten Ladeschwellwert absinkt. Für lange Ruhephasen kann dadurch der Niedervoltenergiespeicher aus dem Hochvoltenergiespeicher bedarfsabhängig nachgeladen werden. Auf diese Weise kann die Standzeit des Fahrzeugs auch bei kleindimensionierten Niedervoltenergiespeichern auf die gewünschte Länge vergrößert werden.Corresponding a particularly advantageous development may further provided be to turn on the DC-DC converter, even if the current in the low-voltage on-board network below the quiescent current threshold is, namely, if a state of charge of the low-voltage battery falls below a predetermined charging threshold. For long Rest periods can thereby low-energy storage from the high-voltage energy storage be recharged depending on demand. This way you can the service life of the vehicle even with small-sized low-energy storage enlarged to the desired length become.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the accompanying Figu description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematischIt show, each schematically

1 bis 4 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs während unterschiedlicher Betriebsphasen, 1 to 4 in each case a greatly simplified schematic diagram of a vehicle during different operating phases,

5 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs während einer langen Ruhephase. 5 a diagram illustrating an operation during a long rest period.

In den 1 bis 4 ist ein Fahrzeug 1 stark vereinfacht dargestellt. Beim Fahrzeug 1 handelt es sich bevorzugt um ein Hybridfahrzeug, also um ein Fahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine und mit wenigstens einem Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs 1. Alternativ kann es sich beim Fahrzeug 1 beispielsweise auch um ein Brennstoffzellenfahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug handeln, jeweils ohne Brennkraftmaschine.In the 1 to 4 is a vehicle 1 shown greatly simplified. At the vehicle 1 it is preferably a hybrid vehicle, so a vehicle 1 with an internal combustion engine and with at least one electric motor for driving the vehicle 1 , Alternatively, it may be the vehicle 1 For example, also be a fuel cell vehicle or an electric vehicle, each without internal combustion engine.

In jedem Fall umfasst das Fahrzeug 1 ein hier vereinfacht dargestelltes Zweispannungsbordnetz 2. Dieses umfasst ein Niedervoltbordnetz 3 zur Versorgung wenigstens eines Niedervoltverbrauchers 4 mit elektrischer Energie sowie ein Hochvoltbordnetz 5 zur Versorgung wenigstens eines Hochvoltverbrauchers 6 mit elektrischer Energie. Ferner umfasst das Zweispannungsbordnetz 2 einen Gleichstromspannungswandler 7, der zwischen die Bordnetze 3, 5 geschaltet ist. Die beiden Bordnetze 3, 5 sind über den Gleichstromspannungswandler 7 miteinander gekoppelt. Beim Gleichstromspannungswandler 7 kann es sich um einen bidirektionalen oder um einen unidirektionalen Gleichstromspannungswandler 7 handeln. Sofern ein unidirektionaler Gleichstromspannungswandler 7 vorgesehen ist, ermöglicht er einen Leistungsfluss vom Hochvoltbordnetz 5 in das Niedervoltbordnetz 3.In any case, the vehicle includes 1 a simplified two-voltage on-board network 2 , This includes a low-voltage electrical system 3 to supply at least one low-voltage consumer 4 with electrical energy as well as a high-voltage on-board electrical system 5 to supply at least one high-voltage consumer 6 with electrical energy. Furthermore, the two-voltage on-board network comprises 2 a DC-DC voltage converter 7 that's between the electrical systems 3 . 5 is switched. The two electrical systems 3 . 5 are via the DC-DC converter 7 coupled together. For DC-DC voltage converter 7 it can be a bidirectional or a unidirectional DC-DC converter 7 act. Unless a unidirectional DC-DC voltage converter 7 is provided, it allows a power flow from the high-voltage vehicle electrical system 5 in the low-voltage on-board network 3 ,

Die Begriffe „Niedervolt” und „Hochvolt” deuten an, dass die beiden Bordnetze 3, 5 auf unterschiedlichen Spannungsniveaus arbeiten. Typisch sind derzeit für Kraftfahrzeuge für das Niedervoltbordnetz 3 Spannungen von 12 Volt bei Personenkraftwagen und von 24 Volt bei Nutzfahrzeugen. Im Unterschied dazu arbeitet das Hochvoltbordnetz beispielsweise bei mehr als 100 Volt.The terms "low voltage" and "high voltage" indicate that the two electrical systems 3 . 5 work at different voltage levels. Typical are currently for motor vehicles for the low-voltage vehicle electrical system 3 Voltages of 12 volts for passenger cars and 24 volts for commercial vehicles. In contrast, the high-voltage on-board electrical system works, for example, at more than 100 volts.

Das Niedervoltbordnetz 3 enthält zumindest einen Niedervoltenergiespeicher 8, insbesondere eine Niedervoltbatterie. Beim Niedervoltenergiespeicher 8 kann es sich beispielsweise auch um einen sogenannten Ultracap handeln. Im Beispiel ist außerdem ein Batteriesensor 9 vorgesehen. Das Hochvoltbordnetz 5 beinhaltet zumindest einen Hochvoltenergiespeicher 10, insbesondere eine Hochvoltbatterie. Ferner ist in das Hochvoltbordnetz 5 eine Elektromaschine 11 eingebunden, bei der es sich beispielsweise um einen elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs 1 handeln kann, der aus dem Hochvoltbordnetz 5 mit elektrischer Energie versorgt wird. In diesem Fall ist die Elektromaschine 11 ebenfalls ein Verbraucher des Hochvoltbordnetzes 5, also ein Hochvoltverbraucher. Die Elektromaschine 11 kann jedoch auch als Generator ausgestaltet sein, der im Schubbetrieb des Fahrzeugs 1 oder bei einem Hybridfahrzeug bei eingeschalteter Brennkraftmaschine elektrische Energie in das Hochvoltbordnetz 5 einspeist. Zweckmäßig vereint die Elektromaschine 11 die Funktionen Elektromotor und Generator in einem Bauteil.The low-voltage on-board network 3 contains at least one low-energy storage 8th , in particular a low-voltage battery. At the low energy energy storage 8th For example, it can also be a so-called Ultracap. The example also includes a battery sensor 9 intended. The high voltage on-board network 5 includes at least one high-voltage energy storage 10 , in particular a high-voltage battery. Furthermore, in the high-voltage vehicle electrical system 5 an electric machine 11 integrated, which is for example an electric drive motor of the vehicle 1 can act, from the high-voltage electrical system 5 is supplied with electrical energy. In this case, the electric machine 11 also a consumer of the high voltage vehicle electrical system 5 So a high-voltage consumer. The electric machine 11 However, it can also be configured as a generator which is in the overrun mode of the vehicle 1 or in a hybrid vehicle with the internal combustion engine switched on electrical energy in the high-voltage vehicle electrical system 5 feeds. Conveniently combines the electric machine 11 the functions electric motor and generator in one component.

Typische Hochvoltverbraucher 6 sind beispielsweise eine Klimaanlage sowie eine elektrische Heizung, zum Beispiel Sitzheizung. Die Niedervoltverbraucher 4 lassen sich beispielsweise in Komfortverbraucher 4a und Ruheverbraucher 4b untergliedern. Komfortverbraucher 4a sind Verbraucher, die in einem Ruhebetrieb des Fahrzeugs 1 nicht unbedingt eingeschaltet sein müssen. Beispielsweise sind typische Komfortverbraucher 4a Licht- bzw. Beleuchtungseinrichtungen, Radio, Navigationseinrichtungen, Sitzverstelleinrichtungen. Im Unterschied dazu sind Ruheverbraucher 4b solche Niedervoltverbraucher 4, die auch in einem Ruhebetrieb des Fahrzeugs 1 eingeschaltet sein können oder müssen. Typische Ruheverbraucher 4b sind beispielsweise eine Bordnetzsteuereinrichtung 12, eine Alarmanlage und eine Entriegelungseinrichtung.Typical high-voltage consumers 6 For example, air conditioning and electric heating, for example heated seats. The low-voltage consumers 4 can be used, for example, in comfort consumers 4a and resting 4b subdivide. comfort consumers 4a are consumers who are in a rest mode of the vehicle 1 not necessarily be turned on. For example, typical comfort consumers 4a Lighting or lighting equipment, radio, navigation equipment, Sitzverstelleinrichtungen. In contrast, are resting 4b such low-voltage consumers 4 that also in a resting mode of the vehicle 1 can or must be switched on. Typical resting consumers 4b For example, an on-board network control device 12 , an alarm system and an unlocking device.

Die Bordnetzsteuereinrichtung 12 ist beispielsweise mit dem Batteriesensor 9 gekoppelt und kennt dadurch den Beladungszustand des Niedervoltenergiespeichers 8. Ferner ist die Bordnetzsteuereinrichtung 12 mit dem Gleichstromspannungswandler 7 gekoppelt, um diesen einschalten und ausschalten zu können. Dabei kann die Bordnetzsteuereinrichtung 12 den Gleichstromspannungswandler 7 in Abhängigkeit eines Fahrzustands des Fahrzeugs 1 und/oder in Abhängigkeit einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms eines der Bordnetze 3, 5 ansteuern, also einschalten und ausschalten. Dabei ist die Bordnetzsteuereinrichtung 12 so ausgestaltet bzw. programmiert, dass sie den Gleichstromspannungswandler 7 dann ausschaltet, wenn ein elektrischer Strom im Niedervoltbordnetz 3 unter eine vorbestimmte Ruhestromschwelle absinkt. Diese Ruhestromschwelle ist dabei so niedrig bemessen, dass sie nur dann unterschritten werden kann, wenn zumindest einer Niedervoltverbraucher 4 ausgeschaltet ist. Zweckmäßig kann die Ruhestromschwelle so gewählt sein, dass sie unterschritten wird, wenn alle Komfortverbraucher 4a ausgeschaltet sind. Mit anderen Worten, die Ruhestromschwelle wird nicht überschritten, wenn alle Ruheverbraucher 4b eingeschaltet sind. Ein zusätzliches Kriterium zum Ausschalten des Gleichstromspannungswandlers 7 kann bei einem Hybridfahrzeug darin bestehen, dass der Gleichstromspannungswandler 7 nur dann ausgeschaltet wird, wenn auch die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist. Bei eingeschalteter Brennkraftmaschine steht über die als Generator arbeitende Elektromaschine 11 ausreichend elektrische Energie zur Verfügung, um auch beide Bordnetze 3, 4 mit der von der Elektromaschine 11 generierten elektrischen Energie zu betreiben.The on-board network control device 12 is for example with the battery sensor 9 coupled and thus knows the loading state of the low-energy storage 8th , Furthermore, the on-board network control device 12 with the DC-DC converter 7 coupled to turn it on and off. In this case, the electrical system control device 12 the DC-DC converter 7 depending on a driving state of the vehicle 1 and / or in dependence on an electrical voltage and / or an electrical current of the vehicle electrical system 3 . 5 control, so switch on and off. In this case, the on-board network control device 12 designed or programmed so that they DC voltage converter 7 then turns off when an electric current in the low-voltage electrical system 3 falls below a predetermined quiescent current threshold. This quiescent current threshold is dimensioned so low that it can only be reached if at least one low-voltage consumer 4 is off. Suitably, the quiescent current threshold can be selected so that it is exceeded, if all comfort consumers 4a are turned off. In other words, the quiescent current threshold is not exceeded when all resting consumers 4b are turned on. An additional criterion for turning off the DC-DC converter 7 may be in a hybrid vehicle that the DC-DC converter 7 is switched off only when the internal combustion engine is switched off. When the internal combustion engine is switched on the working as a generator electric machine 11 sufficient electrical energy available to both Bordnetze 3 . 4 with that of the electric machine 11 operate generated electrical energy.

In 1 ist mit Pfeilen 13 ein Energiefluss oder Stromfluss angedeutet, der dann auftritt, wenn das als Hybridfahrzeug ausgestaltete Fahrzeug 1 mit eingeschalteter Brennkraftmaschine betrieben wird und/oder wenn sich das Fahrzeug 1 in einem Schubbetrieb oder Rekuperationsbetrieb befindet. Jedenfalls erzeugt die Elektromaschine 11 in diesem Betriebszustand elektrische Energie, die entsprechend den Pfeilen 13 zur Versorgung der Niedervoltverbraucher 4 im Niedervoltbordnetz 3 verwendet wird. Entsprechend einem Pfeil 14 können dabei auch die Hochvoltverbraucher 6 mit Energie versorgt werden. Außerdem ist es entsprechend einem Pfeil 15 möglich, den Niedervoltenergiespeicher 15 aufzuladen. Auch ist es entsprechend einem Pfeil 16 möglich, den Hochvoltenergiespeicher 10 aufzuladen.In 1 is with arrows 13 an energy flow or current flow is indicated, which occurs when the designed as a hybrid vehicle vehicle 1 operated with the internal combustion engine and / or when the vehicle 1 is in a pushing operation or recuperation operation. Anyhow, the electric machine generates 11 in this operating state electrical energy corresponding to the arrows 13 for the supply of low-voltage consumers 4 in the low-voltage electrical system 3 is used. According to an arrow 14 can also be the high-voltage consumers 6 be energized. Besides, it is according to an arrow 15 possible, the low energy energy storage 15 charge. Also it is according to an arrow 16 possible, the high-voltage energy storage 10 charge.

In 2 ist ein Zustand angedeutet, bei dem die Elektromaschine 11 keine elektrische Energie einspeist. Dabei kann das Fahrzeug 1 stehen. In diesem Standbetrieb kann das Hochvoltbordnetz 5 entsprechend Pfeilen 17 die elektrische Versorgung der Niedervoltverbraucher 4 übernehmen. Die Pfeile 17 deuten dabei den Stromfluss bzw. Energiefluss vom Hochvoltenergiespeicher 10 über den Gleichstromspannungswandler 7 zu den Niederstromverbrauchern 4 an. Entsprechend einem Pfeil 18 kann dabei gleichzeitig auch ein Aufladen des Niedervoltenergiespeichers 8 durchgeführt werden. Außerdem können Hochvoltverbraucher 6 entsprechend einem Pfeil 19 betrieben werden. Falls das Fahrzeug 1 bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine außerdem fahren soll, kann beispielsweise die Elektromaschine 11 als Elektromotor arbeiten und entsprechend Pfeilen 20 aus dem Hochvoltenergiespeicher 10 mit elektrischer Energie versorgt werden.In 2 is a condition indicated where the electric machine 11 does not feed any electrical energy. The vehicle can 1 stand. In this stand mode, the high-voltage electrical system 5 according to arrows 17 the electrical supply of low-voltage consumers 4 take. The arrows 17 indicate the current flow or energy flow from the high-voltage energy storage 10 via the DC-DC converter 7 to the low-power consumers 4 at. According to an arrow 18 At the same time it can also charge the low energy energy storage 8th be performed. In addition, high-voltage consumers can 6 according to an arrow 19 operate. If the vehicle 1 when the engine is switched off should also drive, for example, the electric machine 11 work as an electric motor and according to arrows 20 from the Hochvoltenergiespeicher 10 be supplied with electrical energy.

Im Standbetrieb des Fahrzeugs 1, also ggf. bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine und bei ausgeschalteter Elektromaschine 11 treten die Ströme 17, 18 und 19 auf. Der Gleichstromspannungswandler 7 ist eingeschaltet. Beim Übergang vom Standbetrieb in den in 3 gezeigten Ruhebetrieb werden zunächst die Hochvoltverbraucher 6 ausgeschaltet. Außerdem werden nach und nach auch die Niedervoltverbraucher 4 ausgeschaltet. Dabei wird nur ein Teil der Niedervoltverbraucher 4 ausgeschaltet, nämlich die Komfortverbraucher 4a. Durch das Ausschalten der Niedervoltverbraucher 4 reduziert sich der im Niedervoltbordnetz 3 fließende Strom. Die Bordnetzsteuereinrichtung 12 überwacht mittels einer entsprechenden Sensorik den im Niedervoltbordnetz 3 fließenden Strom. Dabei wird der im Niedervoltbordnetz 3 fließende Strom mit der Ruhestromschwelle verglichen. Solange der Strom im Niedervoltbordnetz 3 oberhalb der Ruhestromschwelle liegt, bleibt der Gleichstromspannungswandler 7 eingeschaltet, so dass die Niedervoltverbraucher 4 noch aus dem Hochvoltbordnetz 5 gespeist werden. Sobald jedoch der Strom im Niedervoltbordnetz 3 unter die Ruhestromschwelle sinkt, wird der Gleichstromspannungswandler 7 gemäß 3 ausgeschaltet. In diesem Zustand, nämlich dem Ruhezustand, erfolgt die Stromversorgung der verbleibenden Niedervoltverbraucher 4, also insbesondere der Ruheverbraucher 4b, durch den Niedervoltenergiespeicher 8. Ein entsprechender Energiefluss bzw. Stromfluss ist in 3 durch Pfeile 21 angedeutet. Wird während dieses Ruhebetriebs beispielsweise ein Komfortverbraucher 4a eingeschaltet, kann der Strom im Niedervoltbordnetz 3 wieder die Ruhestromschwelle übersteigen, so dass die Bordnetzsteuereinrichtung 12 den Gleichstromspannungswandler 7 wieder einschaltet, um die elektrische Versorgung der Niedervoltverbraucher 4 wieder über das Hochvoltbordnetz 5 zu realisieren.In the stationary mode of the vehicle 1 , so if necessary when the engine is switched off and switched off the electric machine 11 kick the streams 17 . 18 and 19 on. The DC-DC converter 7 is on. In the transition from stand mode to in 3 shown idle operation are initially the high-voltage consumers 6 switched off. In addition, gradually become the low-voltage consumers 4 switched off. Only a part of the low-voltage consumers will be involved 4 switched off, namely the comfort consumers 4a , By switching off the low-voltage consumers 4 is reduced in the low-voltage electrical system 3 flowing electricity. The on-board network control device 12 monitors by means of a corresponding sensor in the low-voltage on-board electrical system 3 flowing electricity. It will be in the low-voltage electrical system 3 flowing current compared with the quiescent current threshold. As long as the electricity in the low-voltage electrical system 3 is above the quiescent current threshold, remains the DC-DC converter 7 switched on, so that the low-voltage consumer 4 still from the high-voltage electrical system 5 be fed. However, as soon as the electricity in the low-voltage electrical system 3 falls below the quiescent current threshold, the DC-DC converter 7 according to 3 switched off. In this state, namely the idle state, the power supply of the remaining low-voltage consumers 4 , ie in particular the resting consumer 4b , by the low energy energy storage 8th , A corresponding energy flow or current flow is in 3 through arrows 21 indicated. If, for example, a comfort consumer during this idle operation 4a switched on, the electricity in the low-voltage on-board electrical system 3 again exceed the quiescent current threshold, so that the on-board network control device 12 the DC-DC converter 7 turns back on, to the electrical supply of low-voltage consumers 4 again via the high-voltage on-board electrical system 5 to realize.

Bleibt jedoch das Fahrzeug 1 für längere Zeit im Ruhebetriebszustand, kann es je nach Auslegung des Niedervoltenergiespeichers 8 dazu kommen, dass sich dieser soweit entlädt, dass eine weitere ordnungsgemäße Versorgung der auch im Ruhebetrieb weiterhin aktiven Ruheverbraucher 4b nicht mehr gewährleistet werden kann. Diesen Zustand erkennt die Bordnetzsteuereinrichtung 12, indem sie mit dem Batteriesensor 9 den Beladungszustand des Niedervoltenergiespeichers 8 überwacht. Fällt der Ladezustand des Niedervoltenergiespeichers 8 unter einen vorbestimmten Ladeschwellwert, schaltet die Bordnetzsteuereinrichtung 12 entsprechend 4 den Gleichstromspannungswandler 7 wieder ein. Auf diese Weise kann über das Hochvoltbordnetz 5 der Niedervoltenergiespeicher 8 des Niedervoltbordnetzes 3 wieder aufgeladen werden. Dementsprechend deuten Pfeile 22 den Stromfluss bzw. Energiefluss vom Hochvoltenergiespeicher 10 über den Gleichstromspannungswandler 7 bis zum Niedervoltenergiespeicher 8 an. Die Pfeile 21 deuten dabei weiterhin die Energieversorgung der Niedervoltverbraucher 4 aus dem Niedervoltenergiespeicher 8 an. Während des Nachladevorgangs kann es auch zweckmäßig sein, Niedervoltverbraucher 4 mit der Energie des dem Hochvoltbordnetz 5 zu speisen. Falls der Niedervoltenergiespeicher 8 wieder aufgeladen ist, schaltet die Bordnetzsteuereinrichtung 12 den Gleichstromspannungswandler 7 wieder aus, so dass dann wieder der Zustand gemäß 3 vorliegt.However, the vehicle remains 1 for a long time in idle mode, it may, depending on the design of the low-voltage energy storage 8th In addition, the latter will be discharged to such an extent that a further proper supply of the resting consumer, who is still active during rest periods, will be discharged 4b can no longer be guaranteed. This condition is recognized by the on-board network control device 12 by using the battery sensor 9 the loading condition of the low-energy energy storage 8th supervised. Falls the state of charge of the low energy storage 8th below a predetermined charging threshold, the on-board network control device switches 12 corresponding 4 the DC-DC converter 7 again. In this way can over the high-voltage electrical system 5 the low energy energy storage 8th of the low-voltage on-board electrical system 3 be recharged. Accordingly, arrows indicate 22 the current flow or energy flow from the high-voltage energy storage 10 via the DC-DC converter 7 to the Niedervoltener giespeicher 8th at. The arrows 21 continue to suggest the energy supply of low-voltage consumers 4 from the Niedervoltenergiespeicher 8th at. During the reloading process, it may also be expedient to low-voltage consumers 4 with the power of the high-voltage on-board electrical system 5 to dine. If the low-energy storage 8th is recharged, the on-board network control device switches 12 the DC-DC converter 7 back out, so then again the state according to 3 is present.

Im Diagramm der 5 ist auf der Ordinate der Beladungszustand des Niedervoltenergiespeichers 8 angedeutet. Die Abszisse dient als Zeitachse, wobei die eingetragenen Zahlenwerte 1–6 rein exemplarisch für Wochen stehen können. Beispielsweise soll der in den 3 und 4 wiedergegebene Ruhezustand des Fahrzeugs 1 für mindestens 6 Wochen aufrechterhalten werden können. Der Niedervoltenergiespeicher 8 kann jedoch extrem klein dimensioniert werden, so dass er beispielsweise für nur etwa 1 Woche ausreichend Energie zur Verfügung stellt, um alle während des Ruhezustands aktiven Ruheverbraucher 4b mit Strom versorgen zu können. Gerade Linien 23 deuten im Diagramm der 5 eine gleichförmige Entladung des Niedervoltenergiespeichers 8 im Ruhezustand des Fahrzeugs 1 an. Eine parallel zur Abszisse verlaufende, mit unterbrochener Linie angedeutete Gerade repräsentiert den zuvor genannten Ladeschwellwert 24. Hierdurch werden Zeiträume 25 realisiert, in denen der in 3 gezeigte Ruhezustand mit ausgeschaltetem Gleichstromspannungswandler 7 vorherrscht.In the diagram of 5 is on the ordinate the loading state of the low energy storage energy 8th indicated. The abscissa serves as a time axis, with the registered numerical values 1 - 6 can be purely exemplary for weeks. For example, should the in the 3 and 4 reproduced idle state of the vehicle 1 for at least 6 weeks. The low energy energy storage 8th However, it can be extremely small in size so that, for example, it provides enough energy for only about 1 week to keep all sleepers active during sleep 4b be able to supply electricity. Straight lines 23 indicate in the diagram of 5 a uniform discharge of the low-voltage energy storage 8th at rest of the vehicle 1 at. A line running parallel to the abscissa and indicated by a broken line represents the aforementioned charging threshold value 24 , This will be time periods 25 realized in which the in 3 shown idle state with switched off DC-DC converter 7 prevails.

Sobald jedoch der Beladungszustand des Niedervoltenergiespeichers 8 den Ladeschwellwert 24 erreicht bzw. unterschreitet, wird von der Bordnetzsteuereinrichtung 12 eine vergleichsweise kurze Beladungsphase 26 herbeigeführt, in der gemäß 4 über das Hochvoltbordnetz 5 der Niedervoltenergiespeicher 8 entsprechend Geraden 27 wieder aufgeladen wird. Diese Beladungsphasen 26 sind zeitlich deutlich kürzer als die Ruhephasen 25. Insbesondere sind sie mindestens zehnmal kürzer.However, as soon as the loading state of the low energy storage 8th the charging threshold 24 reaches or falls below, is the on-board network control device 12 a comparatively short loading phase 26 brought about, in accordance with 4 via the high-voltage on-board electrical system 5 the low energy energy storage 8th according to straights 27 is recharged. These loading phases 26 are significantly shorter in time than the resting phases 25 , In particular, they are at least ten times shorter.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102007038587 A1 [0002]

Claims

Method for operating a two-voltage on-board network ( 2 ) in a vehicle ( 1 ), in particular hybrid vehicle or fuel cell vehicle or electric vehicle, - the two-voltage on-board electrical system ( 2 ) a low-voltage on-board electrical system ( 3 ) for supplying at least one low-voltage consumer ( 4 ) with electrical energy and a high-voltage electrical system ( 5 ) for supplying at least one high-voltage consumer ( 6 ) with electrical energy and between the on-board networks ( 3 . 5 ) switched DC voltage converter ( 7 ), in which the DC-DC voltage converter ( 7 ) depending on a driving state of the vehicle ( 1 ) and / or an electrical voltage and / or an electrical current of the vehicle electrical system ( 3 . 5 ), characterized in that the DC-DC voltage converter ( 7 ) is switched off when an electric current in the low-voltage on-board electrical system ( 3 ) below a predetermined quiescent current threshold ( 24 ), which is so low that at least one of the low-voltage consumers ( 4 ) must be switched off so that the electricity in the low-voltage on-board electrical system ( 3 ) below the quiescent current threshold ( 24 ) can drop.

Vehicle, in particular hybrid vehicle of the fuel cell vehicle or electric vehicle, - with a two-voltage electrical system ( 2 ), which is a low-voltage onboard ( 3 ) for supplying at least one low-voltage consumer ( 4 ) with electrical energy and a high-voltage electrical system ( 5 ) for supplying at least one high-voltage consumer ( 6 ) with electrical energy and between the on-board networks ( 3 . 5 ) switched DC voltage converter ( 7 ), - with an on-board network control device ( 12 ) configured and / or programmed to receive the DC-to-DC voltage converter ( 7 ) as a function of a driving state and / or an electrical voltage and / or an electric current of the vehicle electrical system ( 3 . 5 ), characterized in that the on-board network control device ( 12 ) is also configured and / or programmed to accept the DC to DC voltage converter ( 7 ) switches off when an electric current in the low-voltage on-board electrical system ( 3 ) below a predetermined quiescent current threshold ( 24 ), which is so low that at least one of the low-voltage consumers ( 4 ) must be switched off so that the electricity in the low-voltage on-board electrical system ( 3 ) below the quiescent current threshold ( 24 ) can drop.