DE102010029788B4 - Vehicle electrical system and method and device for operating the vehicle electrical system - Google Patents
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Abstract
Bordnetz für ein Kraftfahrzeug umfassend- einen ersten Bordnetzzweig (BN1), der aufweist:- einen ersten Energiespeicher (ES1) mit einem ersten Anschluss (KN1_BN1) und einem zweiten Anschluss (KN2_BN1), wobei der zweite Anschluss (KN2_BN1) mit einem Bezugspotential (GND) elektrisch gekoppelt ist,- einen Generator(G), der mit dem ersten Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1) gekoppelt ist,- mindestens einen ersten Verbraucher (V1), der mit dem ersten Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1) elektrisch koppelbar ist, und- zumindest einen zweiten Bordnetzzweig (BN2), der aufweist:- einen zweiten Energiespeicher (ES2) mit einem ersten Anschluss (KN1_BN2) und einem zweiten Anschluss (KN2_BN2), wobei der zweite Anschluss (KN2_BN2) des zweiten Energiespeichers (ES2) mit dem Bezugspotential (GND) elektrisch gekoppelt ist,- zumindest einen zweiten Verbraucher (A), der mit dem ersten Anschluss (KN1_BN2) des zweiten Energiespeichers (ES2) und/oder mit dem ersten Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1) elektrisch koppelbar ist, und- einen Energieflusssteller (DCW) mit einem ersten Anschluss (T1) und einem zweiten Anschluss (T2), wobei der zweite Anschluss (T2) des Energieflussstellers (DCW) elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss (KN1_BN2) des zweiten Energiespeichers (ES2) und der erste Anschluss (T1) des Energieflussstellers (DCW) elektrisch koppelbar ist mit dem ersten Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1)- ein Schaltelement (S2) derart ausgebildet und angeordnet, dass- in einer ersten Schaltstellung des Schaltelements (S2) der erste Anschluss (KN1_BN2) des zweiten Energiespeichers (ES2) und der erste Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1) elektrisch gekoppelt sind und- in einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements (S2) der erste Anschluss (KN1_BN2) des zweiten Energiespeichers (ES2) und der erste Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1) elektrisch entkoppelt sind,- zumindest einen dritten Bordnetzzweig (BN3), der aufweist:- einen dritten Energiespeicher (ES3) mit einem ersten Anschluss (KN1_BN3) und einem zweiten Anschluss (KN2_BN3), wobei der zweite Anschluss (KN2_BN3) des dritten Energiespeichers (ES3) mit dem Bezugspotential (GND) elektrisch gekoppelt ist und der erste Anschluss (KN1_BN3) des dritten Energiespeichers (ES3) elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss (T1) des Energieflussstellers (DCW) und elektrisch koppelbar ist mit dem ersten Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1),- ein weiteres Schaltelement (S3) derart ausgebildet und angeordnet, dass- in einer ersten Schaltstellung des weiteren Schaltelements (S3) der erste Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1) elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss (KN1_BN3) des dritten Energiespeichers (ES3) und dem ersten Anschluss (T1) des Energieflussstellers (DCW) des zweiten Bordnetzes (BN2) und- in einer zweiten Schaltstellung des weiteren Schaltelements (S3) der erste Anschluss (KN1_BN1) des ersten Energiespeichers (ES1) elektrisch entkoppelt ist von dem ersten Anschluss (KN1_BN3) des dritten Energiespeichers (ES3) und der erste Anschluss (KN1_BN3) des dritten Energiespeichers (ES3) elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss (T1) des Energieflussstellers (DCW) des zweiten Bordnetzes (BN2).Vehicle electrical system for a motor vehicle comprising- a first vehicle electrical system branch (BN1), which has:- a first energy store (ES1) with a first connection (KN1_BN1) and a second connection (KN2_BN1), the second connection (KN2_BN1) being connected to a reference potential (GND ) is electrically coupled, - a generator (G), which is coupled to the first connection (KN1_BN1) of the first energy store (ES1), - at least one first consumer (V1), which is connected to the first connection (KN1_BN1) of the first energy store ( ES1) can be electrically coupled, and- at least one second vehicle electrical system branch (BN2), which has:- a second energy store (ES2) with a first connection (KN1_BN2) and a second connection (KN2_BN2), the second connection (KN2_BN2) of the second Energy store (ES2) is electrically coupled to the reference potential (GND),- at least one second consumer (A) connected to the first connection (KN1_BN2) of the second energy store (ES2) and/or to the first connection (KN1_BN1) of the first energy store (ES1) can be electrically coupled, and- an energy flow controller (DCW) with a first connection (T1) and a second connection (T2), the second connection (T2) of the energy flow controller (DCW) being electrically coupled to the first connection (KN1_BN2 ) of the second energy store (ES2) and the first connection (T1) of the energy flow controller (DCW) can be electrically coupled to the first connection (KN1_BN1) of the first energy store (ES1)- a switching element (S2) is designed and arranged in such a way that- in a first switching position of the switching element (S2), the first connection (KN1_BN2) of the second energy storage device (ES2) and the first connection (KN1_BN1) of the first energy storage device (ES1) are electrically coupled and- in a second switching position of the switching element (S2) the first connection ( KN1_BN2) of the second energy store (ES2) and the first connection (KN1_BN1) of the first energy store (ES1) are electrically decoupled,- at least one third vehicle electrical system branch (BN3), which has:- a third energy store (ES3) with a first connection (KN1_BN3 ) and a second connection (KN2_BN3), the second connection (KN2_BN3) of the third energy store (ES3) being electrically coupled to the reference potential (GND) and the first connection (KN1_BN3) of the third energy store (ES3) being electrically coupled to the first Connection (T1) of the energy flow controller (DCW) and can be electrically coupled to the first connection (KN1_BN1) of the first energy store (ES1), - 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Description
Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben des Bordnetzes.The invention relates to an electrical system for a motor vehicle and a method and a device for operating the electrical system.
In modernen Kraftfahrzeugen werden hohe Anforderungen an ein elektrisches Bordnetz mit einem elektrischen Energiespeicher gestellt, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, die beispielsweise eine Start-Stopp-Automatik aufweisen. Ein Starten des Motors erfordert sehr viel Leistung, die von dem Bordnetz bereitgestellt werden muss.In modern motor vehicles, high demands are placed on an on-board electrical system with an electrical energy store, particularly in motor vehicles that have an automatic start-stop system, for example. Starting the engine requires a lot of power, which has to be provided by the vehicle electrical system.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben des Bordnetzes zu schaffen, das bzw. die einen zuverlässigen Betrieb von Verbrauchern ermöglicht.The object on which the invention is based is to create an on-board power supply system of a motor vehicle and a method and a corresponding device for operating the on-board power supply system, which enables consumers to be operated reliably.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent patent claim. Advantageous developments of the invention are characterized in the dependent claims.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, das einen ersten Bordnetzzweig, einen zweiten Bordnetzzweig und zumindest einen dritten Bordnetzzweig umfasst. Der erste Bordnetzzweig weist einen ersten Energiespeicher mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss auf, wobei der zweite Anschluss mit einem Bezugspotential elektrisch gekoppelt ist. Des Weiteren weist der erste Bordnetzzweig einen Generator auf, der mit dem ersten Anschluss des ersten Energiespeichers gekoppelt ist. Ferner weist der erste Bordnetzzweig mindestens einen ersten Verbraucher auf, der mit dem ersten Anschluss des ersten Energiespeichers elektrisch koppelbar ist. Der zweite Bordnetzzweig weist einen zweiten Energiespeicher mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss auf, wobei der zweite Anschluss des zweiten Energiespeichers mit dem Bezugspotential elektrisch gekoppelt ist. Des Weiteren weist der zweite Bordnetzzweig zumindest einen zweiten Verbraucher auf, der mit dem ersten Anschluss des zweiten Energiespeichers und/oder mit dem ersten Anschluss des ersten Energiespeichers elektrisch koppelbar ist. Ferner weist der zweite Bordnetzzweig einen Energieflusssteller mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss auf, wobei der zweite Anschluss des Energieflussstellers elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss des zweiten Energiespeichers und der erste Anschluss des Energieflussstellers elektrisch koppelbar ist mit dem ersten Anschluss des ersten Energiespeichers. Weiterhin weist der zweite Bordnetzzweig ein Schaltelement auf, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltelements der erste Anschluss des zweiten Energiespeichers und der erste Anschluss des ersten Energiespeichers elektrisch gekoppelt sind und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements der erste Anschluss des zweiten Energiespeichers und der erste Anschluss des ersten Energiespeichers elektrisch entkoppelt sind. Der dritte Bordnetzzweig weist einen dritten Energiespeicher mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei der zweite Anschluss des dritten Energiespeichers mit dem Bezugspotential elektrisch gekoppelt ist und der erste Anschluss des dritten Energiespeichers elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss des Energieflussstellers und elektrisch koppelbar ist mit dem ersten Anschluss des ersten Energiespeichers. Ferner weist der dritte Bordnetzzweig ein weiteres Schaltelement auf, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass in einer ersten Schaltstellung des weiteren Schaltelements der erste Anschluss des ersten Energiespeichers elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss des dritten Energiespeichers und dem ersten Anschluss des Energieflussstellers des zweiten Bordnetzes und in einer zweiten Schaltstellung des weiteren Schaltelements der erste Anschluss des ersten Energiespeichers elektrisch entkoppelt ist von dem ersten Anschluss des dritten Energiespeichers und der erste Anschluss des dritten Energiespeichers elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss des Energieflussstellers des zweiten Bordnetzes.According to a first aspect, the invention is characterized by an on-board network for a motor vehicle, which includes a first on-board network branch, a second on-board network branch and at least a third on-board network branch. The first vehicle electrical system branch has a first energy store with a first connection and a second connection, the second connection being electrically coupled to a reference potential. Furthermore, the first vehicle electrical system branch has a generator which is coupled to the first connection of the first energy store. Furthermore, the first vehicle electrical system branch has at least one first consumer, which can be electrically coupled to the first connection of the first energy store. The second vehicle electrical system branch has a second energy store with a first connection and a second connection, the second connection of the second energy store being electrically coupled to the reference potential. Furthermore, the second vehicle electrical system branch on at least one second consumer, which can be electrically coupled to the first connection of the second energy store and/or to the first connection of the first energy store. Furthermore, the second vehicle electrical system branch has an energy flow controller with a first connection and a second connection, the second connection of the energy flow controller being electrically coupled to the first connection of the second energy store and the first connection of the energy flow controller being electrically coupled to the first connection of the first energy store. Furthermore, the second branch of the vehicle electrical system has a switching element which is designed and arranged in such a way that in a first switching position of the switching element the first connection of the second energy store and the first connection of the first energy store are electrically coupled and in a second switching position of the switching element the first connection of the second energy store and the first connection of the first energy store are electrically decoupled. The third branch of the vehicle electrical system has a third energy store with a first connection and a second connection, the second connection of the third energy store being electrically coupled to the reference potential and the first connection of the third energy store being electrically coupled to the first connection of the energy flow controller and being able to be electrically coupled to the first connection of the first energy store. Furthermore, the third branch of the vehicle electrical system has a further switching element, which is designed and arranged in such a way that in a first switching position of the further switching element, the first connection of the first energy storage device is electrically coupled to the first connection of the third energy storage device and the first connection of the energy flow controller of the second vehicle electrical system and in a second switching position of the further switching element, the first connection of the first energy store is electrically decoupled from the first connection of the third energy store and the first connection of the third energy store is electrically coupled to the first connection of the energy flow controller of the second vehicle electrical system.
Der Energieflusssteller kann beispielsweise unmittelbar elektrisch gekoppelt sein mit dem ersten Anschluss des ersten Energiespeichers oder beispielsweise mittels eines Schalters elektrisch koppelbar sein mit dem ersten Anschluss des ersten Energiespeichers. Vorteilhafterweise stehen so mindestens zwei Energiespeicher zur Verfügung, wobei der erste Energiespeicher mit dem zweiten Energiespeicher mittels des Energieflussstellers derart gekoppelt ist, dass je nach Bedarf eine Energieeinspeisung von dem zweiten Bordnetzzweig in den ersten Bordnetzzweig oder von dem ersten Bordnetzzweig in den zweiten Bordnetzzweig möglich ist und zum anderen verhindert wird, dass beispielsweise bei einem hohen Leistungsverbrauch durch einen oder mehrere elektrische Verbraucher in dem zweiten Bordnetzzweig eine vorgegebene Mindestspannung in dem ersten Bordnetzzweig unterschritten wird. Dies kann vorteilhafterweise für ein automatisches Start-Stopp-System genutzt werden.The energy flow controller can, for example, be directly electrically coupled to the first connection of the first energy storage device or can be electrically coupled to the first connection of the first energy storage device, for example by means of a switch. Advantageously, at least two energy storage devices are available, the first energy storage device being coupled to the second energy storage device by means of the energy flow controller in such a way that, depending on requirements, energy can be fed in from the second vehicle electrical system branch into the first vehicle electrical system branch or from the first vehicle electrical system branch into the second vehicle electrical system branch and on the other hand, it is prevented that, for example in the case of high power consumption by one or more electrical consumers in the second branch of the vehicle electrical system, the voltage in the first branch of the vehicle electrical system falls below a predetermined minimum. This can advantageously be used for an automatic start-stop system.
Durch das Schaltelement des zweiten Bordnetzzweiges ist es möglich, den zweiten Bordnetzzweig und den ersten Bordnetzzweig nach Bedarf, beispielsweise abhängig von einem Betriebzustand des Kraftfahrzeugs, elektrisch zu koppeln oder zu entkoppeln. Dies ermöglicht, den ersten und/oder den zweiten Verbraucher mit dem ersten und zweiten Energiespeicher elektrisch zu koppeln, wodurch mehr elektrische Leistung zur Verfügung gestellt werden kann. Dies kann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn beispielsweise Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine sehr geringe Außentemperatur des Kraftfahrzeugs, eine sehr hohe Leistungsaufnahme eines elektrischen Verbrauchers bedingen, beispielsweise bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeugs.The switching element of the second vehicle electrical system branch makes it possible to electrically couple or decouple the second vehicle electrical system branch and the first vehicle electrical system branch as required, for example depending on an operating state of the motor vehicle. This makes it possible to electrically couple the first and/or the second consumer to the first and second energy store, as a result of which more electrical power can be made available. This can be used advantageously when, for example, ambient conditions of the motor vehicle, for example a very low outside temperature of the motor vehicle, require an electrical load to consume a very high amount of power, for example when the motor vehicle is started cold.
Vorteilhafterweise weist das Bordnetz durch den dritten Bordnetzzweig eine zusätzliche Leistungsquelle auf, die zu einer Versorgung beispielsweise von Hochleistungsverbrauchern mit hohem Spitzenverbrauch, beispielsweise einem elektrischem Lenksystem und/oder einem Wanksystem, eingesetzt werden kann. Diese zusätzliche Leistungsquelle kann vorteilhaft für einen automatischen Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden.The vehicle electrical system advantageously has an additional power source through the third vehicle electrical system branch, which can be used to supply, for example, high-power consumers with high peak consumption, for example an electric steering system and/or a rolling system. This additional power source can advantageously be used for automatic start-stop operation of the motor vehicle.
Durch das weitere Schaltelement des dritten Bordnetzzweiges ist es möglich, den dritten Bordnetzzweig und den ersten Bordnetzzweig nach Bedarf, beispielsweise abhängig von dem Betriebzustand des Kraftfahrzeugs, elektrisch zu koppeln oder zu entkoppeln.The further switching element of the third on-board branch makes it possible to electrically couple or decouple the third on-board branch and the first on-board branch as required, for example depending on the operating state of the motor vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energieflusssteller als Gleichspannungswandler ausgebildet.According to an advantageous embodiment, the energy flow controller is designed as a DC voltage converter.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energieflusssteller als bidirektionaler Gleichspannungswandler ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der bidirektionale Gleichspannungswandler geeignet ausgebildet eine Energieeinspeisung von dem zweiten Bordnetzzweig in den ersten Bordnetzzweig und/oder von dem ersten Bordnetzzweig in den zweiten Bordnetzzweig zu ermöglichen und/oder zu verhindern, dass eine vorgegebene Mindestspannung in dem ersten Bordnetzzweig unterschritten wird.According to a further advantageous embodiment, the energy flow controller is designed as a bidirectional DC voltage converter. Advantageously, the bidirectional DC-DC converter is suitably designed to allow energy to be fed in from the second vehicle electrical system branch into the first vehicle electrical system branch and/or from the first vehicle electrical system branch into the second vehicle electrical system branch and/or to prevent a predetermined minimum voltage in the first vehicle electrical system branch being undershot.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Verbraucher ausgebildet als Anlasser für einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs. Durch Separieren des Anlassers in den zweiten Bordnetzzweig kann verhindert werden, dass beim Starten des Verbrennungsmotors eine vorgegebene Mindestspannung in dem ersten Bordnetzzweig unterschritten wird und sicherheitsrelevante Funktionen, beispielsweise ein Lenksystem und/oder ein Wanksystem, soweit sie mit dem ersten Bordnetzzweig elektrisch gekoppelt sind, funktionsfähig bleiben.According to a further advantageous embodiment, the second consumer is designed as a Starter for a motor vehicle internal combustion engine. By separating the starter in the second branch of the vehicle electrical system, it can be prevented that the voltage in the first branch of the vehicle electrical system falls below a predetermined minimum value when the internal combustion engine is started and that safety-related functions, for example a steering system and/or a roll system, are functional if they are electrically coupled to the first branch of the vehicle electrical system remain.
Dies ist insbesondere beim Starten des Verbrennungsmotors bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit wichtig. Dies ermöglicht, dass ein automatisches Start-Stopp-System auch für höhere Geschwindigkeiten genutzt werden kann.This is particularly important when starting the combustion engine at a higher vehicle speed. This enables an automatic start-stop system to also be used for higher speeds.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der dritte Energiespeicher als Doppelschichtkondensator ausgebildet. Doppelschichtkondensatoren weisen im Vergleich zu anderen Kondensatortypen eine sehr hohe Energiedichte auf und sind daher im Vergleich zu den anderen Kondensatortypen besser geeignet ausgebildet, einen Akkumulator und/oder einen elektrischen Generator in dem Kraftfahrzeug zu puffern.According to a further advantageous embodiment, the third energy store is designed as a double-layer capacitor. Compared to other types of capacitors, double-layer capacitors have a very high energy density and are therefore more suitable than other types of capacitors for buffering an accumulator and/or an electric generator in the motor vehicle.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der dritte Bordnetzzweig zumindest einen dritten Verbraucher auf, der mit dem ersten Anschluss des dritten Energiespeichers elektrisch koppelbar ist.According to a further advantageous refinement, the third vehicle electrical system branch has at least one third consumer which can be electrically coupled to the first connection of the third energy store.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten und dritten Aspekt aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben des Bordnetzes gemäß dem ersten Aspekt. Dabei wird ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ermittelt und abhängig von dem ermittelten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs erfolgt eine Steuerung der Schaltstellung des Schaltelements und/oder des weiteren Schaltelements. Dabei beziehen sich vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts auch auf den zweiten und dritten Aspekt. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, abhängig von dem ermittelten Betriebszustand und einer daraus resultierenden Anforderung an einen oder mehrere Energiespeicher die jeweiligen Energiespeicher elektrisch zu koppeln oder zu entkoppeln.According to a second and third aspect, the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating the vehicle electrical system according to the first aspect. An operating state of the motor vehicle is determined and the shift position of the shifting element and/or the further shifting element is controlled depending on the determined operating state of the motor vehicle. Advantageous refinements of the first aspect also relate to the second and third aspect. This advantageously makes it possible to electrically couple or decouple the respective energy stores, depending on the determined operating state and a resulting requirement for one or more energy stores.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt abhängig von einer vorgegebenen Zuordnung zumindest eines vorgegebenen elektrischen Verbrauchers zu einem der Bordnetze die Steuerung der Schaltstellung des Schaltelements und/oder des weiteren Schaltelements.According to an advantageous embodiment, the switching position of the switching element and/or the further switching element is controlled depending on a predefined assignment of at least one predefined electrical load to one of the vehicle electrical systems.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden eine oder mehrer Betriebsgrößen erfasst und abhängig von der erfassten Betriebsgröße oder den erfassten Betriebsgrößen erfolgt die Steuerung der Schaltstellung des Schaltelements und/oder des weiteren Schaltelements. Dies ermöglicht beispielsweise bei einem Deaktivieren des Fahrzeugs den Doppelschichtkondensator bis zu einer vorgegebenen Mindestspannung zu entladen und bei einem Aktivieren des Fahrzeugs den Doppelschichtkondensator auf eine vorgegebene Sollspannung aufzuladen. Die Betriebsgröße kann beispielsweise auch ein Ladezustand eines Energiespeichers sein.According to a further advantageous refinement, one or more operating variables are recorded and the switching position of the switching element and/or the further switching element is controlled as a function of the recorded operating variable or the recorded operating variables. This makes it possible, for example, to discharge the double-layer capacitor down to a predefined minimum voltage when the vehicle is deactivated and to charge the double-layer capacitor to a predefined target voltage when the vehicle is activated. The operating variable can also be a state of charge of an energy store, for example.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt abhängig von zumindest einer vorgegebenen Anforderung
zumindest eines Energiespeichers und/oder zumindest eines Verbrauchers und/oder zumindest einer weiteren Schaltungskomponente des Bordnetzes die Steuerung der Schaltstellung des Schaltelements und/oder des weiteren Schaltelements. Eine vorgegebene Anforderung kann beispielsweise sein, dass ein Energiespeicher, der beispielsweise als Doppelschichtkondensator ausgebildet ist, wenn er nicht genutzt wird, entladen wird, um so die Lebensdauer des Kondensators zu erhöhen.According to a further advantageous refinement, this takes place as a function of at least one specified requirement
at least one energy store and/or at least one consumer and/or at least one further circuit component of the vehicle electrical system controls the switching position of the switching element and/or the further switching element. A specified requirement can be, for example, that an energy store, which is designed as a double-layer capacitor, for example, is discharged when it is not being used in order to increase the service life of the capacitor.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird detektiert, ob das Fahrzeug einen ersten und/oder zweiten und/oder dritten Betriebszustand aufweist, wobei der erste Betriebszustand einen aktiven Betriebszustand des Fahrzeugs repräsentiert, der zweite Betriebszustand ein Deaktivieren des Fahrzeugs repräsentiert, und der dritte Betriebszustand ein Aktivieren des Fahrzeugs repräsentiert. Wird erkannt, dass das Fahrzeug den ersten Betriebszustand aufweist, wird das Schaltelement in die zweite Schaltstellung und das weitere Schaltelement in die erste Schaltstellung gesteuert. Wird erkannt, dass das Fahrzeug den zweiten Betriebszustand aufweist, wird das Schaltelement in die erste und/oder die zweite Schaltstellung und das weitere Schaltelement in die zweite Schaltstellung gesteuert. Wird erkannt, dass das Fahrzeug den dritten Betriebszustand aufweist, wird das Schaltelement in die erste oder die zweite Schaltstellung und das weitere Schaltelement in die zweite Schaltstellung gesteuert. Zusätzlich wird geprüft, ob eine erfasste Spannung des dritten Energiespeichers einen vorgegebene zweiten Spannungswert aufweist, und wenn die erfasste Spannung den vorgegebenen zweiten Spannungswert aufweist, wird das weitere Schaltelement in die erste Schaltstellung gesteuert.According to an advantageous embodiment, it is detected whether the vehicle has a first and/or second and/or third operating state, with the first operating state representing an active operating state of the vehicle, the second operating state representing a deactivation of the vehicle, and the third operating state representing an activation of the vehicle represents. If it is recognized that the vehicle is in the first operating state, the switching element is switched to the second switching position and the further switching element is switched to the first switching position. If it is recognized that the vehicle is in the second operating state, the switching element is moved to the first and/or the second switching position and the further switching element is moved to the second switching position. If it is recognized that the vehicle is in the third operating state, the switching element is switched to the first or the second switching position and the further switching element is switched to the second switching position. In addition, it is checked whether a detected voltage of the third energy store has a predefined second voltage value, and if the detected voltage has the predefined second voltage value, the further switching element is switched to the first switching position.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird, wenn erkannt wird, dass das Fahrzeug den zweiten Betriebszustand aufweist, das Schaltelement in die erste Schaltstellung und das weitere Schaltelement in die zweite Schaltstellung gesteuert. Ferner wird geprüft, ob eine erfasste Spannung des dritten Energiespeichers einen vorgegebenen ersten Spannungswert unterschreitet. Unterschreitet die erfasste Spannung den vorgegebenen ersten Spannungswert wird das Schaltelement in die zweite Schaltstellung gesteuert.According to a further advantageous embodiment, when it is recognized that the vehicle is in the second operating state, the switching element is switched to the first switching position and the further switching element is switched to the second switching position. Furthermore, it is checked whether a detected voltage of the third energy store a predetermined first Voltage falls below. If the detected voltage falls below the predetermined first voltage value, the switching element is switched to the second switching position.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird, wenn erkannt wird, dass das Fahrzeug den dritten Betriebszustand aufweist, geprüft, ob eine erfasste Temperatur, die repräsentativ ist für eine Betriebstemperatur des Fahrzeugs und/oder eine Betriebstemperatur des ersten und/oder des zweiten und/oder des dritten Energiespeichers und/oder eine Umgebungstemperatur des Fahrzeugs, einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet und/oder es wird geprüft, ob eine geschätzte Startzeitdauer einen vorgegebenen Zeitgrenzwert überschreitet. Wenn erkannt wird, dass die erfasste Temperatur den Grenzwert unterschreitet und/oder die geschätzte Startzeitdauer den vorgegebenen Zeitgrenzwert überschreitet wird das Schaltelement in die erste Schaltstellung gesteuert. Wenn erkannt wird, dass die erfasste Temperatur den Grenzwert überschreitet und/oder die geschätzte Startzeitdauer den vorgegebenen Zeitgrenzwert unterschreitet wird das Schaltelement in die zweite Schaltstellung gesteuert.According to a further advantageous embodiment, if it is detected that the vehicle is in the third operating state, it is checked whether a detected temperature that is representative of an operating temperature of the vehicle and/or an operating temperature of the first and/or the second and/or the third energy store and / or an ambient temperature of the vehicle, falls below a predetermined limit and / or it is checked whether an estimated starting time exceeds a predetermined time limit. If it is recognized that the detected temperature falls below the limit value and/or the estimated starting time exceeds the predetermined time limit value, the switching element is switched to the first switching position. If it is recognized that the detected temperature exceeds the limit value and/or the estimated starting time falls below the predetermined time limit value, the switching element is switched to the second switching position.
Die Startzeitdauer charakterisiert eine Zeitdauer beim Starten des Antriebsmotors, beispielsweise bis der Zündvorgang erfolgreich war und/oder eine Mindestdrehzahl des Antriebsmotors erreicht ist. Die geschätzte Startzeitdauer kann beispielsweise abhängig von einem Ladezustand des zweiten Energiespeichers ermittelt werden.The starting time period characterizes a time period when starting the drive motor, for example until the ignition process was successful and/or a minimum speed of the drive motor is reached. The estimated starting time can be determined, for example, as a function of a state of charge of the second energy store.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bordnetzes, -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Bordnetzes, -
3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Bordnetzes, -
4 ein viertes Ausführungsbeispiel des Bordnetzes, -
5 ein Ablaufdiagramm für ein erstes Programm zum Betreiben des Bordnetzes und -
6 ein Ablaufdiagramm für ein zweites Programm zum Betreiben des Bordnetzes.
-
1 a first exemplary embodiment of a vehicle electrical system, -
2 a second embodiment of the electrical system, -
3 a third exemplary embodiment of the vehicle electrical system, -
4 a fourth exemplary embodiment of the vehicle electrical system, -
5 a flowchart for a first program for operating the vehicle electrical system and -
6 a flowchart for a second program for operating the vehicle electrical system.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided with the same reference symbols across the figures.
Der erste Bordnetzzweig BN1 weist einen Generator G auf, der beispielsweise als Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs dient. Der Generator G wird vorzugsweise während eines Betriebes des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise betrieben und ist während seines Betriebes ausgebildet, eine Quellenspannung, so zum Beispiel 12 V, bereitzustellen.The first branch of the vehicle electrical system BN1 has a generator G, which is used, for example, as an alternator in the motor vehicle. The generator G is preferably operated at least partially during operation of the motor vehicle and is designed to provide a source voltage, for example 12 V, during its operation.
Der erste Bordnetzzweig BN1 umfasst ferner einen ersten Energiespeicher ES1, der beispielsweise als Blei-Akkumulator ausgebildet ist. Der erste Energiespeicher ES1 weist einen ersten Anschluss KN1_BN1, so zum Beispiel einen Plus-Pol, und einen zweiten Anschluss KN2_BN1, so zum Beispiel einen Minus-Pol, auf. Der zweite Anschluss KN2_BN1 ist beispielsweise mit einem Bezugspotential GND elektrisch gekoppelt. Der erste Energiespeicher ES1 ist beispielsweise mit seinem ersten Anschluss KN1_BN1 mit dem Generator G elektrisch gekoppelt.The first vehicle electrical system branch BN1 also includes a first energy store ES1, which is embodied as a lead-acid battery, for example. The first energy store ES1 has a first connection KN1_BN1, for example a positive pole, and a second connection KN2_BN1, for example a negative pole. The second connection KN2_BN1 is electrically coupled to a reference potential GND, for example. The first energy store ES1 is electrically coupled to the generator G with its first connection KN1_BN1, for example.
Der erste Bordnetzzweig BN1 umfasst zumindest einen ersten elektrischen Verbraucher V1, der zumindest teilweise ein- und ausschaltbar sein kann. Der erste elektrische Verbraucher V1 ist parallel zu dem ersten Energiespeicher ES1 elektrisch koppelbar angeordnet. Es können auch mehrere erste elektrische Verbraucher V1 vorgesehen sein.The first vehicle electrical system branch BN1 includes at least one first electrical consumer V1, which can be switched on and off at least partially. The first electrical load V1 is arranged in parallel with the first energy store ES1 so that it can be electrically coupled. Several first electrical loads V1 can also be provided.
Der dritte Bordnetzzweig BN3 weist einen dritten Energiespeicher ES3 auf, der beispielsweise als Doppelschichtkondensator ausgebildet ist. Der dritte Energiespeicher ES3 weist einen ersten Anschluss KN1_BN3, so zum Beispiel einen Plus-Pol, und einen zweiten Anschluss KN2_BN3, so zum Beispiel einen Minus-Pol, auf. Der zweite Anschluss KN2_BN3 des dritten Energiespeichers ES3 ist elektrisch mit dem Bezugspotential GND gekoppelt.The third vehicle electrical system branch BN3 has a third energy store ES3, which is embodied as a double-layer capacitor, for example. The third energy store ES3 has a first connection KN1_BN3, for example a positive pole, and a second connection KN2_BN3, for example a negative pole. The second connection KN2_BN3 of the third energy store ES3 is electrically coupled to the reference potential GND.
Des Weiteren weist das dritte Bordnetz BN3 beispielsweise ein weiteres Schaltelement S3 auf. Das weitere Schaltelement S3 ist beispielsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass bei einer ersten Schaltstellung des weiteren Schaltelements S3 der erste Anschluss KN1_BN1 des ersten Energiespeichers ES1 elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss KN1_BN3 des dritten Energiespeichers ES3.Furthermore, the third vehicle electrical system BN3 has, for example, a further switching element S3. The additional switching element S3 is designed and arranged, for example, such that when the additional switching element S3 is in a first switching position, the first connection KN1_BN1 of the first energy storage device ES1 is electrically coupled to the first connection KN1_BN3 of the third energy storage device ES3.
Der zweite Bordnetzzweig BN2 weist einen zweiten Energiespeicher ES2 auf, der beispielsweise als Blei-Akkumulator ausgebildet ist. Der zweite Energiespeicher ES2 weist einen ersten Anschluss KN1_BN2, so zum Beispiel einen Plus-Pol, und einen zweiten Anschluss KN2_BN2, so zum Beispiel einen Minus-Pol, auf. Der zweite Anschluss KN2_BN2 des zweiten Energiespeichers ES2 ist elektrisch mit dem Bezugspotential GND gekoppelt.The second vehicle electrical system branch BN2 has a second energy store ES2, which is embodied as a lead-acid battery, for example. The second energy store ES2 has a first connection KN1_BN2, for example a positive pole, and a second connection KN2_BN2, for example a negative pole. The second connection KN2_BN2 of the second energy store ES2 is electrically coupled to the reference potential GND.
Der zweite Bordnetzzweig BN2 weist ferner einen Energieflusssteller DCW auf, der beispielsweise als Gleichspannungswandler, insbesondere als bidirektionaler Gleichspannungswandler, ausgebildet ist. Der Energieflusssteller DCW weist einen ersten Anschluss T1 und einen zweiten Anschluss T2 auf, wobei der zweite Anschluss T2 des Energieflussstellers DCW elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss KN1_BN2 des zweiten Energiespeichers ES2 und der erste Anschluss T1 des Energieflussstellers DCW elektrisch gekoppelt ist mit dem ersten Anschluss KN1_BN3 des dritten Energiespeichers ES3 und elektrisch koppelbar ist mit dem ersten Anschluss KN1_BN1 des ersten Energiespeichers ES1.The second vehicle electrical system branch BN2 also has an energy flow controller DCW, which is designed, for example, as a DC-DC converter, in particular as a bidirectional DC-DC converter. The energy flow controller DCW has a first connection T1 and a second connection T2, the second connection T2 of the energy flow controller DCW being electrically coupled to the first connection KN1_BN2 of the second energy store ES2 and the first connection T1 of the energy flow controller DCW being electrically coupled to the first connection KN1_BN3 of the third energy store ES3 and can be electrically coupled to the first connection KN1_BN1 of the first energy store ES1.
Ferner weist der zweite Bordnetzzweig BN2 zumindest einen zweiten elektrischen Verbraucher A auf, der beispielsweise als Anlasser für einen Verbrennungsmotor ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass der zweite Bordnetzzweig BN2 weitere zweite elektrische Verbraucher V2 (siehe
Des Weiteren weist der zweite Bordnetzzweig BN2 beispielsweise ein Schaltelement S2 auf. Das Schaltelement S2 ist beispielsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltelements S2 der erste Anschluss KN1_BN2 des zweiten Energiespeichers ES2 und der erste Anschluss KN1_BN1 des ersten Energiespeichers ES1 elektrisch gekoppelt sind und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements S2 der erste Anschluss KN1_BN2 des zweiten Energiespeichers ES2 und der erste Anschluss KN1_BN1 des ersten Energiespeichers ES1 elektrisch entkoppelt sind.Furthermore, the second vehicle electrical system branch BN2 has a switching element S2, for example. The switching element S2 is designed and arranged, for example, such that in a first switching position of the switching element S2 the first connection KN1_BN2 of the second energy storage device ES2 and the first connection KN1_BN1 of the first energy storage device ES1 are electrically coupled and in a second switching position of the switching element S2 the first connection KN1_BN2 of the second energy store ES2 and the first connection KN1_BN1 of the first energy store ES1 are electrically decoupled.
In
Das Programm wird in einem Schritt S_00 gestartet. In einem Schritt S_02 wird ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs derart ermittelt, dass detektiert wird, ob das Kraftfahrzeug einen ersten oder einen zweiten oder einen dritten Betriebszustand aufweist, wobei beispielsweise der erste Betriebszustand einen aktiven Betriebszustand des Fahrzeugs repräsentiert, der zweite Betriebszustand ein Deaktivieren des Fahrzeugs repräsentiert und der dritte Betriebszustand ein Aktivieren des Fahrzeugs repräsentiert. In dem aktiven Betriebszustand wird das Kraftfahrzeug von einem Fahrzeugführer betrieben, der Motor kann dabei sowohl an- als auch ausgeschaltet sein, beispielsweise an einer Ampel. In dem ersten Betriebszustand kann das Fahrzeug sowohl einen fahrenden als auch einen stehenden Betriebszustand aufweisen. Das Deaktivieren des Fahrzeugs kann beispielsweise dadurch charakterisiert werden, dass zu Beginn einer Ruhephase des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug geparkt und der Motor abgestellt wird und der Fahrzeugführer gegebenenfalls das Fahrzeug verlässt. Das Aktivieren des Fahrzeugs kann beispielsweise dadurch charakterisiert werden, dass am Ende einer Ruhephase des Kraftfahrzeugs ein Fahrzeugführer das Kraftfahrzeug betritt.The program is started in a step S_00. In a step S_02, an operating state of the motor vehicle is determined in such a way that it is detected whether the motor vehicle has a first or a second or a third operating state, with the first operating state representing an active operating state of the vehicle, for example, and the second operating state representing a deactivation of the vehicle and the third operating state represents activating the vehicle. In the active operating state, the motor vehicle is operated by a driver; the engine can be switched on or off, for example at traffic lights. In the first operating state, the vehicle can have both a moving and a stationary operating state. The deactivation of the vehicle can be characterized, for example, in that at the beginning of a rest phase of the motor vehicle, the motor vehicle is parked and the engine is switched off and the vehicle driver optionally leaves the vehicle. The activation of the vehicle can be characterized, for example, by a vehicle driver entering the motor vehicle at the end of a rest phase of the motor vehicle.
Wird in dem Schritt S_02 erkannt, dass das Kraftfahrzeug den ersten Betriebszustand aufweist, wird in einem Schritt S_11 das Schaltelement S2 in die zweite Schaltstellung gesteuert und das weitere Schaltelement S3 in die erste Schaltstellung.If it is recognized in step S_02 that the motor vehicle is in the first operating state, in step S_11 the switching element S2 is switched to controlled the second switching position and the other switching element S3 in the first switching position.
Weist beispielsweise der Generator einen aktiven Betriebszustand und das Kraftfahrzeug einen fahrenden Betriebszustand auf, kann, wenn die Leistung des Generators G nicht ausreichend ist für eine Versorgung der vorgegebenen Verbraucher des ersten Bordnetzzweigs BN1, eine Leistungsversorgung mittels des ersten Energiespeichers ES1 und des dritten Energiespeichers ES3 erfolgen.If, for example, the generator is in an active operating state and the motor vehicle is in a moving operating state, if the output of the generator G is not sufficient to supply the specified consumers of the first branch of the vehicle electrical system BN1, power can be supplied by means of the first energy store ES1 and the third energy store ES3 .
Weist das Schaltelement S2 die zweite Schaltstellung auf, wird beispielsweise mittels des Energieflussstellers DCW Energie von dem zweiten Bordnetzzweig BN2 in den ersten Bordnetzzweig BN1 und/oder den dritten Bordnetzzweig BN3 eingespeist. Dadurch wird beispielsweise ein Energiedurchsatz des ersten Energiespeichers ES1 reduziert. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise eine Lebensdauer des ersten Energiespeichers ES1 verlängert werden kann.If the switching element S2 is in the second switching position, energy is fed from the second vehicle electrical system branch BN2 into the first vehicle electrical system branch BN1 and/or the third vehicle electrical system branch BN3, for example by means of the energy flow controller DCW. As a result, an energy throughput of the first energy store ES1 is reduced, for example. This has the advantage that, for example, the service life of the first energy store ES1 can be extended.
In dem Betriebszustand, bei dem der Generator G einen aktiven Betriebszustand und das Kraftfahrzeug einen fahrenden Betriebszustand aufweist, kann, zumindest kurzzeitig, das Schalterelement S2 auch in die erste Schaltstellung gesteuert werden und/oder das weitere Schaltelement S3 in die erste Schaltstellung gesteuert werden. Für den Fall, dass das Bordnetz nur den ersten Bordnetzzweig BN1 und den zweiten Bordnetzzweig BN2 aufweist und das Schaltelement S2 nicht vorhanden ist oder die zweite Schaltstellung aufweist, kann mittels des Energieflussstellers DCW Energie von dem zweiten Bordnetzzweig BN2 in den ersten Bordnetzzweig BN1 eingespeist werden.In the operating state in which the generator G is in an active operating state and the motor vehicle is in a moving operating state, the switch element S2 can also be switched to the first switch position and/or the further switch element S3 can be switched to the first switch position, at least for a short time. In the event that the vehicle electrical system only has the first vehicle electrical system branch BN1 and the second vehicle electrical system branch BN2 and the switching element S2 is not present or has the second switching position, energy can be fed from the second vehicle electrical system branch BN2 into the first vehicle electrical system branch BN1 by means of the energy flow controller DCW.
Weist beispielsweise der Generator G einen inaktiven Betriebszustand auf, kann sowohl beim fahrenden als auch beim stehenden Betriebszustand des Kraftfahrzeugs, wenn das weitere Schaltelement S3 den ersten Schaltzustand aufweist, die Leistungsversorgung der vorgegebenen Verbraucher des ersten Bordnetzzweiges BN1 und des dritten Bordnetzzweiges BN3 mittels des ersten Energiespeichers ES1 und des dritten Energiespeichers ES3 erfolgen. Mittels des dritten Energiespeicher ES3 kann somit beispielsweise eine ausbleibende Generatorleistung kompensiert werden.If, for example, the generator G is in an inactive operating state, the power can be supplied to the specified consumers of the first on-board network branch BN1 and the third on-board network branch BN3 by means of the first energy store both when the motor vehicle is in the driving and stationary operating state and the further switching element S3 is in the first switching state ES1 and the third energy store ES3 take place. A lack of generator output can thus be compensated for, for example, by means of the third energy store ES3.
Wenn das Kraftfahrzeug den ersten Betriebszustand aufweist, kann beim Starten des Motors im fahrenden und/oder im stehenden Betriebszustand des Kraftfahrzeugs die Leistungsversorgung des ersten Verbrauchers V1 oder der ersten Verbraucher V1 und/oder des dritten Verbrauchers V3 oder der dritten Verbraucher V3 mittels des ersten Energiespeichers ES1 und/oder des dritten Energiespeichers ES3 erfolgen. Die Versorgung des zweiten Verbrauchers A, der beispielsweise als Anlasser ausgebildet ist, kann mittels des zweiten Energiespeichers ES2 erfolgen. Der Energieflusssteller DCW kann dabei verhindern, dass bei einem hohen Leistungsverbrauch beispielsweise des Anlassers in dem zweiten Bordnetzzweig BN2 eine vorgegebene Mindestspannung in dem ersten Bordnetzzweig BN1 und/oder dem dritten Bordnetzzweig BN3 unterschritten wird.When the motor vehicle is in the first operating state, when the engine is started while the motor vehicle is moving and/or stationary, the power can be supplied to the first consumer V1 or to the first consumer V1 and/or to the third consumer V3 or to the third consumer V3 by means of the first energy store ES1 and/or the third energy store ES3. The second consumer A, which is designed as a starter, for example, can be supplied by means of the second energy store ES2. The energy flow controller DCW can prevent a predetermined minimum voltage in the first vehicle electrical system branch BN1 and/or the third vehicle electrical system branch BN3 from falling below a predetermined minimum voltage in the second vehicle electrical system branch BN2 when there is high power consumption, for example by the starter.
Wird in dem Schritt S_02 erkannt, dass das Kraftfahrzeug den zweiten Betriebszustand aufweist, wird in einem Schritt S_22 das Schaltelement S2 in die erste Schaltstellung und das weitere Schaltelement S3 in die zweite Schaltstellung gesteuert. Des Weiteren wird in einem Schritt S_24 geprüft, ob eine erfasste Spannung U_ES3 des dritten Energiespeichers ES3 einen vorgegebenen ersten Spannungswert U1 unterschreitet, und wenn die erfasste Spannung U_ES3 den vorgegebenen ersten Spannungswert U1 unterschreitet, wird in einem Schritt S_26 das weitere Schaltelement S3 und das Schaltelement S2 in die zweite Schaltstellung gesteuert. Dies ermöglicht beispielsweise beim Deaktivieren des Fahrzeugs den dritten Energiespeicher ES3, der beispielsweise als Doppelschichtkondensator ausgebildet ist, bis zu einer vorgegebenen Mindestspannung zu entladen. Dabei wird beispielsweise der dritte Energiespeicher ES3 über den Energieflusssteller DCW in den zweiten Energiespeicher ES2 und in den ersten Energiespeicher ES1 entladen. Alternativ ist auch möglich, dass das Schaltelement S2 unabhängig von der erfassten Spannung U_ES3 des dritten Energiespeichers ES3 in die zweite Schaltstellung gesteuert wird. In diesem Fall wird der dritte Energiespeicher ES3 über den Energieflusssteller DCW in den zweiten Energiespeicher ES2 entladen. Nach einer Beendigung des Deaktivierens des Fahrzeugs, wenn das Kraftfahrzeug den Ruhezustand aufweist, weist das Schaltelement S2 und das weitere Schaltelement S3 die zweite Schaltstellung auf.If it is recognized in step S_02 that the motor vehicle is in the second operating state, in step S_22 the switching element S2 is switched to the first switching position and the further switching element S3 is switched to the second switching position. Furthermore, in a step S_24 it is checked whether a detected voltage U_ES3 of the third energy store ES3 falls below a predetermined first voltage value U1, and if the detected voltage U_ES3 falls below the predetermined first voltage value U1, in a step S_26 the further switching element S3 and the switching element S2 controlled in the second switching position. This makes it possible, for example when the vehicle is deactivated, to discharge the third energy store ES3, which is in the form of a double-layer capacitor, for example, down to a predetermined minimum voltage. In this case, for example, the third energy store ES3 is discharged via the energy flow controller DCW into the second energy store ES2 and into the first energy store ES1. Alternatively, it is also possible for the switching element S2 to be controlled into the second switching position independently of the detected voltage U_ES3 of the third energy store ES3. In this case, the third energy store ES3 is discharged into the second energy store ES2 via the energy flow controller DCW. After the deactivation of the vehicle has ended, when the motor vehicle is in the idle state, the switching element S2 and the further switching element S3 are in the second switching position.
Wird in dem Schritt S_02 erkannt, dass das Kraftfahrzeug den dritten Betriebszustand aufweist, wird in einem Schritt S_33 das Schaltelement S2 und das weitere Schaltelement S3 in die zweite Schaltstellung gesteuert. Des Weiteren wird in einem Schritt_S35 geprüft, ob eine erfasste Spannung U_ES3 des dritten Energiespeichers ES3 näherungsweise einen vorgegebenen zweiten Spannungswert U2 aufweist. Wenn die erfasste Spannung U_ES3 den vorgegebenen zweiten Spannungswert U2 näherungsweise aufweist, wird in einem Schritt S_37 das weitere Schaltelement S3 in die erste Schaltstellung gesteuert.If it is recognized in step S_02 that the motor vehicle is in the third operating state, in step S_33 the switching element S2 and the further switching element S3 are moved to the second switching position. Furthermore, in a step S35 it is checked whether a detected voltage U_ES3 of the third energy store ES3 approximately has a predetermined second voltage value U2. If the detected voltage U_ES3 approximately has the predefined second voltage value U2, the further switching element S3 is switched to the first switching position in a step S_37.
Dies ermöglicht beispielsweise, dass beim Aktivieren des Fahrzeugs der zweite Energiespeicher ES2 mittels des Energieflussstellers DCW Energie in das dritte Bordnetz BN3 einspeist. Beim Anlassen des Motors wird der Anlasser beispielsweise nur über den zweiten Energiespeicher ES2 versorgt.This makes it possible, for example, for the second energy store ES2 to feed energy into the third vehicle electrical system BN3 by means of the energy flow controller DCW when the vehicle is activated. At the occasion sen of the engine, the starter is supplied, for example, only via the second energy store ES2.
Abhängig von einer Lastverteilung in dem ersten BN1 und/oder zweiten BN2 und/oder dritten Bordnetz BN3 durch einen Anschluss von einem oder mehreren Verbrauchern und/oder Hochleistungsverbrauchern kann eine präzisere Untergliederung des Betriebszustand des Kraftfahrzeugs vorteilhaft sein, beispielsweise dass der aktive Betriebzustand in mehrere Betriebszustände unterteilt ist, um abhängig von dem ermittelten Betriebszustand das Schaltelement S2 und/oder das weitere Schaltelement S3 und der damit verbunden elektrischen Kopplung des ersten Energiespeichers ES1 und/oder des zweiten Energiespeichers ES2 und/oder des dritten Energiespeichers ES3 zu steuern.Depending on a load distribution in the first BN1 and/or second BN2 and/or third vehicle electrical system BN3 by connecting one or more consumers and/or high-performance consumers, a more precise subdivision of the operating state of the motor vehicle can be advantageous, for example that the active operating state is divided into several operating states is divided in order to control the switching element S2 and/or the further switching element S3 and the associated electrical coupling of the first energy store ES1 and/or the second energy store ES2 and/or the third energy store ES3 depending on the operating state determined.
Dies wird beispielsweise genutzt, um den zweiten Energiespeicher ES2 hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit kleiner ausbilden zu können. Beispielsweise derart, dass für einen Start des Motors bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei einem so genannten Warmstart, die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, jedoch für einen Start des Motors bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise bei einem so genannten Kaltstart, die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist. Aus diesem Grund werden bei dem Kaltstart und/oder einem Erststartproblem beispielsweise alle Energiespeicher des Bordnetzes gekoppelt. Beispielsweise ist auch möglich, dass nur ein Teil der Energiespeicher ES1, ES2, ES3 elektrisch gekoppelt werden, so dass beispielsweise das weitere Schaltelement S3 offen bleibt.This is used, for example, to be able to design the second energy store ES2 to be smaller in terms of its performance. For example, in such a way that the performance is sufficient for starting the engine at higher temperatures, for example with a so-called warm start, but the performance is not sufficient for starting the engine at low temperatures, for example with a so-called cold start. For this reason, in the event of a cold start and/or a first start problem, for example, all of the energy stores in the vehicle electrical system are coupled. For example, it is also possible for only some of the energy stores ES1, ES2, ES3 to be electrically coupled, so that the further switching element S3, for example, remains open.
BezugszeichenlisteReference List
- AA
- zweiter Verbrauchersecond consumer
- BN1BN1
- erster Bordnetzzweigfirst on-board branch
- BN2BN2
- zweiter Bordnetzzweigsecond on-board branch
- BN3BN3
- dritter Bordnetzzweigthird on-board branch
- DCWDCW
- Energieflussstellerenergy flow controller
- ES1ES1
- erster Energiespeicherfirst energy storage
- ES2ES2
- zweiter Energiespeichersecond energy storage
- ES3ES3
- dritter Energiespeicherthird energy storage
- GG
- Generatorgenerator
- GNDGND
- Bezugspotentialreference potential
- KN1_BN1KN1_BN1
- erster Anschluss des ersten Energiespeichersfirst connection of the first energy store
- KN1_BN2KN1_BN2
- erster Anschluss des zweiten Energiespeichersfirst connection of the second energy store
- KN1_BN3KN1_BN3
- erster Anschluss des dritten Energiespeichersfirst connection of the third energy storage device
- KN2_BN1KN2_BN1
- zweiter Anschluss des ersten Energiespeicherssecond connection of the first energy store
- KN2_BN2KN2_BN2
- zweiter Anschluss des zweiten Energiespeicherssecond connection of the second energy storage device
- KN2_BN3KN2_BN3
- zweiter Anschluss des dritten Energiespeicherssecond connection of the third energy storage device
- S2S2
- Schaltelementswitching element
- S3S3
- weiteres Schaltelementanother switching element
- tt
- geschätzte Startzeitdauerestimated boot time
- t_grenzt_limit
- Zeitgrenzwerttime limit
- TT
- erfasste Temperaturdetected temperature
- T_grenzT_limit
- Grenzwertlimit
- T1T1
- erster Anschluss des Energieflussstellersfirst connection of the energy flow controller
- T2T2
- zweiter Anschluss des Energieflussstellerssecond connection of the energy flow controller
- U1U1
- erste Spannungfirst tension
- U2U2
- zweite Spannungsecond tension
- U_ES3U_ES3
- erfasste Spannung des dritten Energiespeichersdetected voltage of the third energy store
- V1V1
- erster Verbraucherfirst consumer
- V2v2
- weiterer zweiter Verbraucheranother second consumer
- V3V3
- dritter Verbraucherthird consumer
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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