DE102010039179A1

DE102010039179A1 - Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher in einem elektrischen Netz

Info

Publication number: DE102010039179A1
Application number: DE201010039179
Authority: DE
Inventors: Dirk Ortlinghaus; Laetitia Brillouet; Laszlo Boros
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-16
Also published as: WO2012019817A3; WO2012019817A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher (V11–V1n, V21–V2n) in einem elektrischen Netz, insbesondere einem Kfz-Bordnetz, das mehrere Verbraucher (V11–V1n, V21–V2n) umfasst. Ein Spannungseinbruch im elektrischen Netz kann wirksam verhindert werden, wenn wenigstens ein erster Verbraucher (V11–V1n) eine Information (I1–In) über seinen zukünftigen Betriebszustand erzeugt und ein Steuergerät (1) wenigstens einen zweiten Verbraucher (V21–V2n) abhängig von der Information (I1–In) ansteuert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher in einem elektrischen Netz, insbesondere einem elektrischen KFZ-Bordnetz, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In modernen Kraftfahrzeugen werden in zunehmendem Maße elektrische Verbraucher, wie zum Bespiel Klimaanlagen, Sitzheizungen, etc. verbaut, die viel Leistung benötigen. Bei voller Last dieser Systeme kann es vorkommen, dass das Bordnetz nicht ausreichend Energie zur Verfügung stellen kann und die Bordnetzspannung einbricht. Vor allem spannungsempfindliche elektrische Verbraucher, wie zum Bespiel Steuergeräte oder Sensoren können dadurch ausfallen. Dies ist gerade bei sicherheitsrelevanten Systemen problematisch.
Eine hohe Belastung des elektrischen Bordnetzes tritt beispielsweise bei Hybridfahrzeugen auf, wenn das Fahrzeug elektrisch fährt und der Verbrennungsmotor zugeschaltet wird. Dadurch kann die Bordnetz-Spannung wegen des hohen Leistungsbedarfs des Startermotors einbrechen. Im ungünstigsten Fall unterschreitet die Bordnetz-Spannung einen Minimalwert, bei dem beispielsweise Steuergeräte ausfallen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher zu schaffen, mit dem die Ausfallsicherheit des elektrischen Netzes verbessert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, einen ersten elektrischen Verbraucher derart auszubilden, dass er eine Information über seinen zukünftigen Betriebszustand ermitteln kann. Mit Kenntnis dieser Information kann ein Steuergerät wenigstens einen zweiten Verbraucher derart ansteuern, dass das Bordnetz nicht überlastet wird, wenn der erste Verbraucher zuschaltet oder seine Leistung erhöht. Bei einem Hybridfahrzeug kann z. B. der elektrische Startermotor des Verbrennungsmotors verzögert eingeschaltet werden, wenn ein sicherheitsrelevanter Verbraucher, wie zum Beispiel ein Fahrdynamikregelungssystem, eine kurz bevorstehende Aktivierung signalisiert hat, weil sich das Fahrzeug in einem kritischen Fahrzustand befindet. Das Bordnetz wird somit vorübergehend entlastet, wodurch die elektrische Energie für den Fahrdynamikregler zur Verfügung steht.
Der erste elektrische Verbraucher kann ein einzelnes elektrisches Bauteil, aber auch ein System mit mehreren Komponenten sein, wie zum Beispiel ein Fahrdynamikregelungssystem mit mehreren Ventilen, Hydraulikpumpen und einem zugehörigen Steuergerät. Im Falle des einzelnen Bauteils wird die Information vorzugsweise von einer zugehörigen Elektronik erzeugt und an ein Steuergerät übertragen, das den zweiten Verbraucher gemäß einem vorgegebenen Algorithmus ansteuert. Im Falle eines Systems mit eigenem Steuergerät kann die Information an ein anderes Steuergerät übertragen werden, das den zweiten elektrischen Verbraucher ansteuert. Das Steuergerät des Systems kann den zweiten Verbraucher aber auch direkt ansteuern.
Gemäß der Erfindung wird die Leistung des zweiten Verbrauchers vorzugsweise reduziert oder dessen Einschaltzeitpunkt verzögert. Dadurch wird das elektrische Bordnetz für einen möglicherweise kurz bevorstehenden Leistungsbedarf des ersten Verbrauchers entlastet.
Die Steuerung des bzw. der zweiten Verbraucher erfolgt vorzugsweise abhängig von der im Bordnetz zur Verfügung stehenden Energie und dem benötigten Energiebedarf für den zukünftigen Betrieb des ersten Verbrauchers. Die zur Verfügung stehende Energie kann in bekannter Weise z. B. aus dem Batterie-Ladezustand und/oder einer anderen Batterie-Kenngröße ermittelt werden.
Sofern mehrere zweite Verbraucher zur Verfügung stehen, kann eine unterschiedliche Priorität für die einzelnen Verbraucher vergeben werden. Das heißt, es können z. B. bestimmte zweite Verbraucher später zugeschaltet werden als andere. Alternativ kann auch die Leistung bestimmter zweiter Verbraucher früher oder in größerem Maße reduziert werden als die Leistung anderer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem ersten elektrischen Verbraucher um ein Fahrdynamikregelungssystem oder ein Anti-Blockier-System. Der zweite Verbraucher ist vorzugsweise ein Startermotor für den Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugs, ein Klimakompressor und/oder eine Sitzheizung.
Die Information über den zukünftigen Betriebszustand des ersten Verbrauchers kann beispielsweise einen Wahrscheinlichkeitswert für das Zuschalten des ersten Verbrauchers umfassen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
2 ein Ausführungsbeispiel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt verschiedene elektrische Komponenten in einem KFZ-Bordnetz. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen V₁₁ ein Fahrdynamikregelungssystem, wie zum Beispiel ESP, das in bekannter Weise aufgebaut ist. Das Fahrdynamikregelungssystem umfasst mehrere Sensoren, wie zum Beispiel Rad-Drehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren und einen Gierratensensor, verschiedene Aktoren, wie zum Bespiel steuerbare 2-Wege-Ventile und Hydraulikpumpen, sowie ein zugehöriges Steuergerät. Sämtliche Komponenten sind hier in einem Block V₁₁ zusammengefasst. Ein im ESP-Steuergerät enthaltener Algorithmus wertet die Sensordaten aus und kann somit eine Information über den zukünftigen Betriebszustand des Fahrdynamikregelungssystems ermitteln. Diese Information kann beispielsweise ein Wahrscheinlichkeitswert sein, der angibt, wie wahrscheinlich eine unmittelbar bevorstehende Aktivierung des Fahrdynamikreglers ist.
Die Information I wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel an ein Motor-Steuergerät 1 übertragen, das das Zu- beziehungsweise Abschalten eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) in einem Hybridfahrzeug steuert. Das Motor-Steuergerät 1 enthält einen Algorithmus 2, der die vom Fahrdynamikregelungssystem gelieferte Information I auswertet und den elektrischen Startermotor V₂₁ des Verbrennungsmotors entsprechend ansteuert. Der Algorithmus 2 entscheidet also abhängig von der Information I, ob und wann der Verbrennungsmotor zugeschaltet wird.
Wenn sich das Fahrzeug z. B. in einer kritischen Fahrsituation befindet, in der ein Aktivieren des Fahrdynamikreglers kurz bevorsteht und somit die Wahrscheinlichkeit für eine Aktivierung des Fahrdynamikreglers größer ist als ein bestimmter Schwellenwert, kann der Algorithmus 2 beispielsweise entscheiden, den Verbrennungsmotor nicht oder erst nach einer vorgegebenen Zeitdauer zu starten. Dadurch wird die im Bordnetz zur Verfügung stehende Energie für eine kurz bevorstehende Aktivierung des Fahrdynamikreglers reserviert und das Bordnetz nicht zusätzlich belastet.
Bei dem zweiten elektrischen Verbraucher V₂₁ kann es sich zum Beispiel auch um einen Klimakompressor, eine Sitzheizung oder einen anderen Komfortverbraucher handeln.
2 zeigt eine Konfiguration mit mehreren ersten Verbrauchern V₁₁–V_1n, die jeweils in der Lage sind, eine Information über ihren zukünftigen Betriebszustand I₁–I_n an ein Steuergerät 1 zu übertragen. Das Steuergerät 1 umfasst wiederum einen Algorithmus 2, der die einzelnen Information I₁–I_n verarbeitet und einen oder mehrere zweite Verbraucher V₂₁–V_2n abhängig von der Information I₁–I_n ansteuert. Bei den zweiten Verbrauchern V₂₁–V_2n kann es sich beispielsweise um einen Startermotor für den Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugs oder verschiedene Komfortverbraucher, wie zum Beispiel den Klimakompressor einer Klimaanlage oder eine Sitzheizung handeln.
Bei einer kurz bevorstehenden Aktivierung oder einem erhöhten Leistungsbedarf eines der ersten Verbraucher V₁₁–V_1n kann die Leistung eines oder mehrerer der zweiten elektrischen Verbraucher V₂₁–V_2n reduziert werden. Wie zuvor beschrieben, kann auch der Einschaltzeitpunkt wenigstens eines der zweiten Verbraucher V₂₁–V_2n verzögert werden. Dadurch steht mehr Energie für die sicherheitsrelevanten Verbraucher V₁₁–V_1n im Bordnetz zur Verfügung, so dass die Netzspannung nicht einbricht, wenn einer der ersten Verbraucher V₁₁–V_1n zuschaltet beziehungsweise mehr Leistung benötigt.

Claims

Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher (V₁₁–V_1n; V₂₁–V_2n) in einem elektrischen Netz, insbesondere einem elektrischen Kfz-Bordnetz, dass mehrere elektrische Verbraucher (V₁₁–V_1n, V₂₁–V_2n) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster Verbraucher (V₁₁–V_1n) eine Information (I₁–I_n) über seinen zukünftigen Betriebszustand erzeugt und ein Steuergerät (1) wenigstens einen zweiten Verbraucher (V₂₁-V_2n) abhängig von der Information (I₁–I_n) ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1) den Leistungsverbrauch wenigstens eines zweiten Verbraucher (V₂₁–V_2n) reduziert oder das Einschalten des wenigstens einen zweiten Verbrauchers (V₂₁–V_2n) verzögert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mehrerer zweiter Verbraucher (V₂₁–V_2n) das Steuergerät (1) die zweiten Verbraucher (V₂₁–V_2n) mit unterschiedlicher Priorität ansteuert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Verbraucher (V₁₁–V_1n) ein Fahrdynamikregelungssystem oder ein Anti-Blockier-System (ABS) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Verbraucher (V₂₁–V_2n) einen oder mehrere Verbraucher aus der Gruppe: Startermotor eines Verbrennungsmotors, Klimakompressor oder Sitzheizung umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Information (I₁–I_n) über den zukünftigen Betriebszustand ein Wahrscheinlichkeitswert für das Zuschalten eines elektrischen Verbrauchers (V₁₁–V_1n) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Verbraucher (V₁₁–V_1n) seinen zukünftigen Betriebszustand basierend auf einer Sensorinformation abschätzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbraucher (V₁₁–V_1n) ein Fahrdynamik-Regelungssystem, und der zweite Verbraucher (V₂₁–V_2n) ein Startermotor für einen Verbrennungsmotor ist.
Steuergerät (1), umfassend Mittel zum Durchführen eines der vorstehend beanspruchten Verfahren.