DE102010040864A1

DE102010040864A1 - Verfahren und Steuervorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010040864A1
Application number: DE102010040864A
Authority: DE
Inventors: Michaela Ensinger; Wolfgang Mueller; Michael Merkle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz ein erstes Teilnetz (201) und ein zweites Teilnetz (203) umfasst, umfassend die folgenden Schritte: – Umleiten eines elektrischen Stroms von dem ersten Teilnetz (201) in das zweite Teilnetz (203) beim Erkennen einer elektrischen Spannungsspitze in dem ersten Teilnetz (201). Die Erfindung betrifft ferner eine Steuervorrichtung (301) und ein Steuerprogramm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
Das elektrische Bordnetz eines Fahrzeugs umfasst üblicherweise mehrere elektrische Verbraucher, welche mittels eines elektrischen Generators mit elektrischer Energie versorgt werden, wie es beispielsweise in der Druckschrift DE 100 14 243 A1 beschrieben ist. Wenn ein Verbraucher, welcher auch als eine elektrische Last bezeichnet werden kann, abgeschaltet wird, so reduziert eine Generatorregelung einen Erregerstrom des Generators mit dem Ziel, eine gewünschte Sollspannung im Bordnetz beizubehalten und die erzeugte Leistung der verminderten elektrischen Last anzupassen. Die Anpassung des Erregerstroms auf das niedrigere Lastniveau erfordert jedoch Zeit, beispielsweise einige hundert Millisekunden. Während dieser Zeit liefert der Generator mehr elektrische Leistung als von den Verbrauchern benötigt wird. Eine voll funktionsfähige Bordnetzbatterie kann während dieser Zeit die überschüssige Energie speichern und stabilisiert auf diese Weise die Bordnetzspannung. Beim Abschalten hoher Verbraucherlasten bei geschädigter oder funktionsloser Batterie entsteht in dem Bordnetz jedoch eine Spannungsspitze bzw. Spannungsüberhöhung. Das Abschalten großer elektrischer Lasten wird auch als Load-Dump bezeichnet. Ist keine Überspannungsschutzeinrichtung vorhanden oder ist keine funktionsfähige Batterie vorhanden, kann durch die Spannungsüberhöhung die elektrischen Verbraucher beschädigt werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung kann daher darin gesehen werden, ein Verfahren und eine Steuervorrichtung anzugeben, welche eine Beschädigung von elektrischen Verbrauchern in einem Bordnetz eines Fahrzeugs beim Auftreten eines Load-Dumps verhindern.
Die Aufgabe wird mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Ansprüchen.
Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt. Das Bordnetz umfasst ein erstes Teilnetz, welches vorzugsweise einen Generator aufweist, und ein zweites Teilnetz. Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Strom, vorzugsweise ein Generatorstrom, während des Load-Dumps von dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz umgeleitet bzw. kommutiert, wenn in dem ersten Teilnetz ein Load-Dump erkannt wird.
Nach einem weiteren Aspekt wird eine Steuervorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Bordnetz ein erstes und ein zweites Teilnetz aufweist. Erfindungsgemäß weist die Steuervorrichtung ein Steuergerät auf, welches derart gebildet ist, beim Erkennen eines Load-Dumps in dem ersten Teilnetz einen elektrischen Strom, insbesondere einen Generatorstrom, von dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz umzuleiten bzw. zu kommmutieren.
Aufgrund des Umleitens des elektrischen Strom, insbesondere des Generatorstroms, während des Load-Dumps wird insbesondere die Spannungsspitze in dem ersten Teilnetz abgebaut, so dass eine Beschädigung von elektrischen Verbrauchern des ersten Teilnetzes wirksam vermieden wird. Weiterhin wird eine elektrische Spannung in dem ersten Teilnetz in vorteilhafter Weise stabilisiert.
Vorzugsweise umfasst das Bordnetz mehr als zwei Teilnetze. Hierbei kann der Generatorstrom von einem der Teilnetze in ein anderes der Teilnetze umgeleitet werden, wenn in einem Teilnetz ein Load-Dump erkannt wird. Die Umleitung bzw. Kommutierung kann insbesondere abhängig sein, wie stabil das jeweilige Teilnetz ist, in welches umgeleitet wird. Ein stabiles Teilnetz umfasst beispielsweise eine Überspannungsschutzvorrichtung oder eine funktionsfähige Batterie oder beides. Somit kann in vorteilhafter Weise auch ein besonders komplexes Bordnetz mit einer Vielzahl von Teilnetzen stabil betrieben werden, ohne dass elektrische Verbraucher in den Teilnetzen aufgrund von Load-Dump-Vorgängen beschädigt werden.
Der während des Load-Dumps umgeleitete Generatorstrom wird vorzugsweise zumindest teilweise einem elektrischen Energiespeicher zugeführt. Der elektrische Energiespeicher kann beispielsweise eine oder mehrere Batterien und/oder einen oder mehrere Kondensatoren, vorzugsweise Doppelschichtkondensatoren, umfassen. Vorzugsweise umfasst der elektrische Energiespeicher einen Akkumulator. Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher in das zweite Teilnetz integriert sein. Er kann auch beispielsweise extern von dem zweiten Teilnetz angeordnet sein. Die dem elektrischen Speicher während des Load-Dumps zugeführte Energie kann vorzugsweise zu einem späteren Zeitpunkt wieder den Teilnetzen zur Verfügung gestellt werden.
Nach einer anderen Ausführungsform wird eine elektrische Spannung in dem ersten Teilnetz, welcher vorzugsweise einen Generator umfasst, zum Erkennen der elektrischen Spannungsspitze bzw. des Load-Dumps gemessen. Eine Spannungsmessung kann in der Regel einfach und kostengünstig durchgeführt werden, so dass das Erkennen des Load-Dumps besonders einfach und kostengünstig erreicht werden kann. Vorzugsweise wird die elektrische Spannung mittels eines Spannungsdetektors gemessen. Ein elektrischer Strom wird insbesondere mittels eines Stromdetektors gemessen. Vorzugsweise sind der Stromdetektor und/oder der Spannungsdetektor in das Steuergerät integriert. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Stromdetektor bzw. der Spannungsdetektor extern von dem Steuergerät angeordnet ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird das erste Teilnetz mittels eines elektrischen Generators mit elektrischer Energie versorgt. Insbesondere wird beim Erkennen der elektrischen Spannungsspitze eine Ausgangsleistung des Generators reduziert. Dadurch kann die elektrische Spannungsspitze in vorteilhafter Weise besonders schnell abgebaut werden. Vorzugsweise wird auch das zweite Teilnetz oder im Fall von mehr als zwei Teilnetzen die weiteren Teilnetze zumindest teilweise oder alle mittels des Generators versorgt. Vorzugsweise ist zwischen dem Generator und den Teilnetzen jeweils ein Schalter zum Trennen und Verbinden des Generators mit dem jeweiligen Teilnetz angeordnet. Wenn in dem ersten Teilnetz eine Spannungsspitze detektiert wird, so kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Schalter zum ersten Teilnetz geöffnet und der Schalter zum zweiten Teilnetz geschlossen wird, so dass der Generatorstrom vom ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz kommutiert bzw. umgeleitet wird. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Teilnetz mittels eines DC/DC-Wandlers gekoppelt. Der DC/DC-Wandler kann beispielsweise uni- oder bidirektional ausgebildet sein. Der Generator kann beispielsweise ein Klauenpolgenerator oder eine Synchronmaschine sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Steuergerät in einen Generator integrierbar. Somit wird in vorteilhafter Weise ein Raumbedarf reduziert und ein besonders kompakter Aufbau erreicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen
1 eine bekannte Bordnetz-Topologie,
2 eine weitere bekannte Bordnetz-Topologie mit zwei Teilnetzen,
3 die Bordnetz-Topologie aus 2 mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,
4 eine weitere Bordnetz-Topologie mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs.
Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine bekannte Topologie eines elektrischen 14 V-Bordnetzes für ein Fahrzeug (nicht gezeigt). Die elektrische Energieerzeugung erfolgt mittels eines Generators 101, beispielsweise eines Klauenpolgenerators. Ein Generatorregler (nicht gezeigt) zum Regeln einer Ausgangsleistung ist im Generator 101 integriert, kann jedoch insbesondere wahlweise auch in einer vom Generator 101 räumlich getrennten Elektronik eingebaut sein. Die von Generator 101 erzeugte elektrische Energie wird in einer 14 V-Bleibatterie 103 zwischengespeichert und/oder einem elektrischen Verbraucher 105 zur Verfügung gestellt, wobei auch mehrere elektrische Verbraucher vorgesehen sein können. Ferner ist ein Starter 107 vorgesehen, welcher beispielsweise zum Starten eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) des Fahrzeugs verwendet werden kann. Um die Bordnetzspannung auf einen Wert von beispielsweise U = 14 V zu regeln, wird die Ausgangsleistung des Generators 101 mittels des Erregerstroms einer elektrischen Verbraucherlast angepasst.
Wird der Verbraucher 105 abgeschaltet, so reduziert die Generatorregelung den Erregerstrom mit dem Ziel, die gewünschte Sollspannung im Bordnetz beizubehalten und die erzeugte Leistung der verminderten elektrischen Last anzupassen. Die Anpassung des Erregerstroms auf das niedrigere Lastniveau erfordert jedoch Zeit, beispielsweise einige hundert Millisekunden. Während dieser Zeit liefert der Generator mehr elektrische Leistung als von den weiteren nicht gezeigten Verbrauchern benötigt wird. Wenn die 14 V-Bleibatterie 103 voll funktionsfähig ist, kann diese in der Regel während dieser Zeit die überschüssige Energie speichern und stabilisiert auf diese Weise die Bordnetzspannung.
Beim Abschalten hoher elektrischer Lasten kann jedoch die Fähigkeit der 14 V-Bleibatterie 103 Leistung aufzunehmen nicht ausreichen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Bleibatterie 103 nicht mehr funktionsfähig bzw. geschädigt ist. Als Folge davon kann sich die Spannung in dem Bordnetz ohne Überspannungsbegrenzung nach dem Abschalten hoher elektrischer Lasten stark erhöhen, bis der Erregerstrom des Generators 101 sich wieder der elektrischen Last angepasst hat. Ein ähnlicher Fall kann bei einem hohen Ladestrom der Batterie 103 auftreten, wenn die Zuleitung zur Batterie 103 plötzlich unterbrochen wird oder in der Batterie 103 eine Unterbrechung erfolgt. Ist keine Überspannungseinrichtung vorhanden, kann die dann entstehende Spannung abhängig von einer Drehzahl und einem Lastzustand des Generators 101 deutlich über 100 V liegen. Dieser Vorgang der Spannungsüberhöhung bzw. das Auftreten einer Spannungsspitze beim Abschalten von elektrischen Lasten kann auch als ein Load-Dump bezeichnet werden.
Um dies zu verhindern, sind im Generator 101 beispielsweise Gleichrichterdioden (nicht gezeigt), vorzugsweise Leistungszenerdioden, gebildet, mit denen die Ausgangsspannung im 14 V-Bordnetzes während des Load-Dumps auf beispielsweise etwa 28 V bis etwa 34 V begrenzt wird.
Eine weitere Bordnetz-Topologie eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) zeigt 2. Dargestellt ist ein 2-Speicherbordnetz mit zwei elektrischen Teilnetzen 201 und 203, wobei das Teilnetz 201 mit einer Spannung U₁ und das Teilnetz 203 mit einer Spannung U₂ betrieben werden. Beispielsweise beträgt die Spannung U₁ 32 V. Vorzugsweise beträgt die Spannung U₂ 14 V.
Das Teilnetz 201 umfasst einen elektrischen Verbraucher 205, eine Batterie 207 und einen Starter 209 zum Starten eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) des Fahrzeugs.
Das Teilnetz 203 umfasst einen weiteren elektrischen Verbraucher 211 und eine weitere Batterie 213.
Allgemein können die Teilnetze 201 und 203 beispielsweise noch andere Verbraucher aufweisen, beispielsweise Steuerungen oder Aktoren. Diese sind der Übersicht halber nicht eingezeichnet.
Die beiden Teilnetze 201 und 203 sind mittels eines DC/DC-Wandlers 215 miteinander gekoppelt. Vorzugsweise ist der DC/DC-Wandler 215 uni- oder bidirektional gebildet.
Zwischen dem Generator 101 und den Teilnetzen 201 und 203 ist jeweils ein Schalter 217 und 219 angeordnet. Wenn die Schalter 217 und 219 geschlossen sind, so speist der Generator 101 jeweils elektrische Energie, insbesondere einen Generatorstrom, in die Teilnetze 201 und 203. Wenn die Schalter 217 und 219 offen sind, so wird keine elektrische Energie von dem Generator 101 in die Teilnetze 201 und 203 eingespeist. Mittels der Schalter 217 und 219 kann insofern insbesondere der Generatorstrom wahlweise in das Teilnetz 201 oder das Teilnetz 203 eingespeist werden.
Das in 2 gezeigte Bordnetz mit den zwei Teilnetzen 201 und 203 eignet sich vorzugsweise für Start-Stopp Systeme mit Rückgewinnung von Bremsenergie. Der im Zusammenhang mit der Bordnetz-Topologie aus 1 beschriebene Load-Dump kann auch bei der Bordnetz-Topologie aus 2 auftreten, wie im Folgenden näher beschrieben.
Fall 1: Der Generator 101 speist Energie in das Teilnetz 203 ein. Der Schalter 219 ist insofern geschlossen. Der Schalter 217 ist geöffnet und der Generator 101 auf die Spannung U₂, beispielsweise 14 V, geregelt. Während eines Load-Dumps, also beispielsweise wenn der weitere Verbraucher 211 abgeschaltet wird, entsteht eine Überspannung im Teilnetz 203, wenn die Batterie 213 die überschüssige Generatorleistung nicht aufnehmen kann. Diese Überspannung muss durch eine Überspannungsschutzeinrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise Leistungszenerdioden, begrenzt werden.
Fall 2: Der Generator 101 speist Energie in das Teilnetz 201 ein. Der Schalter 217 ist insofern geschlossen. Der Schalter 219 ist geöffnet und der Generator 101 auf die Spannung U₁, beispielsweise 42 V, geregelt. Während eines Load-Dumps entsteht eine Überspannung im Teilnetz 201, wenn die Batterie 207 die überschüssige Generatorleistung nicht aufnehmen kann. Diese Überspannung muss durch eine Überspannungsschutzeinrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise Leistungszenerdioden, begrenzt werden.
Nachteilig an der bekannten Bordnetz-Topologie in 2 ist insbesondere, dass die während des Load-Dumps entstehende Überspannung bei elektrischen Steuerungen, elektrischen Verbrauchern oder Aktoren abhängig von der Höhe der Überspannung zu einer Funktionsbeeinträchtigung führt. Während dieser Zeit stehen entsprechende Systemfunktionen im Fahrzeug nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung. Dies gilt auch dann, wenn Überspannungsschutzeinrichtungen wie beispielsweise Leistungszenerdioden vorhanden sind.
Weiterhin müssen die Steuerungen, Aktoren oder andere elektrische/elektronische Einrichtungen oder Bauelemente hinsichtlich ihrer Spannungsbelastbarkeit auf die Spannungshöhe des Load-Dump-Impulses ausgelegt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Kosten für jedes einzelne vorgenannte Bauelement. Dies gilt auch dann, wenn Überspannungsschutzeinrichtungen wie beispielsweise Leistungszenerdioden vorhanden sind.
Das Vorsehen von Überspannungsschutzeinrichtungen für den Load-Dump führt zu erhöhten Kosten, da jedes Teilnetz eine solche Überspannungsschutzeinrichtung aufweisen muss. Typischerweise treten insbesondere während einer Rekuperation von Bremsenergie hohe Generatorströme auf. Dies führt zu einer weiteren hohen Impulsbelastung der Überspannungsschutzeinrichtungen. Ein dahingehender Schutz führt zu weiteren erheblichen Kosten.
3 zeigt die Bordnetz-Topologie aus 2 mit einer Steuervorrichtung 301 umfassend ein Steuergerät 303. Das Steuergerät 303 ist mittels Steuerleitungen 305, 307 und 309 respektive mit dem Generator 101, dem Schalter 217 und dem Schalter 219 verbunden. Das Steuergerät 303 kann insofern die Schalter 217 und 219 öffnen und schließen. Ferner kann das Steuergerät 303 eine Ausgangsleistung des Generators 101 regeln. Beispielsweise kann das Steuergerät 303 eine Ausgangsspannung bzw. Generatorspannung und/oder ein Ausgangsstrom bzw. Generatorstrom des Generators 101 einstellen.
Die Steuervorrichtung 301 umfasst ferner zwei Spannungssensoren 311a und 311b, welche respektive die Spannungen U₁ und U₂ der beiden Teilnetze 201 und 203 messen. Die Spannungssensoren 311a und 311b können auch als Spannungsdetektoren bezeichnet werden.
Die Spannungssensoren 311a und 311b sind mittels jeweiliger Steuerleitungen 313 und 315 mit dem Steuergerät 303 verbunden, so dass die von den Spannungssensoren 311a und 311b gemessenen Spannungswerte an das Steuergerät 303 übermittelt werden können.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit der in 3 gezeigten Bordnetz-Topologie näher beschrieben.
Das Steuergerät 303 schließt den Schalter 219 und öffnet den Schalter 217, so dass der Generator 101 Energie in das Teilnetz 203 einspeisen kann. Ferner steuert das Steuergerät 303 den Generator 101 auf eine Spannung U₂, beispielsweise auf 14 V. Ist beispielsweise die Batterie 213 geschädigt oder tritt beispielsweise eine Unterbrechung in der Zuleitung zur Batterie 213 auf, so kann beim Abschalten des elektrischen Verbrauchers 211 der Generatorstrom nicht mehr oder nur ungenügend durch die Batterie 213 aufgenommen werden. Derselbe Effekt tritt auf, wenn beispielsweise in der Batterie 213 eine Unterbrechung vorhanden ist. Am Beginn des Load-Dumps bzw. der Spannungsüberhöhung steigt daher die Spannung U₂ im Teilnetz 203 an. Da die Spannung U₂ mittels des Spannungssensors 311b gemessen und die entsprechenden Spannungswerte an das Steuergerät 303 übertragen werden, kann dieses beim Übersteigen der Spannung U₂ über einen vorgegebenen Grenzwert U_2G, beispielsweise 16 V, den Schalter 219 öffnen und gleichzeitig den Schalter 217 schließen. Durch diese gleichzeitige Ansteuerung der beiden Schalter 217 und 219 kommutiert der Generatorstrom dabei vom Teilnetz 203 in das Teilnetz 201. Der Vorgang des Kommutierens kann auch als ein Umleiten bezeichnet werden. Im Teilnetz 201 wird der Generatorstrom dann beispielsweise mittels der Batterie 207 gespeichert. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Spannung U₂ im Teilnetz 203 wirksam verhindert, ohne dass zusätzliche kostenintensive Überspannungsschutzeinrichtungen im Teilnetz 203 vorgesehen werden müssen. Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Steuergerät 303 beim Erkennen des Load-Dumps den Erregerstrom des Generators 101 reduziert, so dass die Ausgangsspannung des Generators 101 der Spannung U₁ im Teilnetz 201 entspricht.
Die eben im Zusammenhang mit dem Teilnetz 203 beschriebenen Verfahrensschritte gelten analog auch für das Teilnetz 201. Das Steuergerät 303 schließt den Schalter 217 und öffnet den Schalter 219, so dass der Generator 101 Energie in das Teilnetz 201 einspeisen kann. Ferner steuert das Steuergerät 303 den Generator 101 auf eine Spannung U₁, beispielsweise 42 V. Ist beispielsweise die Batterie 207 geschädigt oder tritt beispielsweise eine Unterbrechung in der Zuleitung zur Batterie 207 auf, so kann beispielsweise beim Abschalten des elektrischen Verbrauchers 205 der Generatorstrom nicht mehr oder nur ungenügend durch die Batterie 207 aufgenommen werden. Derselbe Effekt tritt auf, wenn beispielsweise in der Batterie 207 eine Unterbrechung vorhanden ist. Am Beginn des Load-Dumps bzw. der Spannungsüberhöhung steigt daher die Spannung U₁ im Teilnetz 201 an. Da die Spannung U₁ mittels des Spannungssensors 311a gemessen und die entsprechenden Spannungswerte an das Steuergerät 303 übertragen werden, kann dieses beim Übersteigen der Spannung U₁ über einen vorgegebenen Grenzwert U_1G, beispielsweise 50 V, den Schalter 217 öffnen und gleichzeitig den Schalter 219 schließen. Durch diese gleichzeitige Ansteuerung der beiden Schalter 217 und 219 kommutiert der Generatorstrom dabei vom Teilnetz 201 in das Teilnetz 203. Der Vorgang des Kommutierens kann auch als ein Umleiten bezeichnet werden. Im Teilnetz 203 wird der Generatorstrom dann beispielsweise mittels der Batterie 213 gespeichert. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Spannung U₁ im Teilnetz 201 wirksam verhindert, ohne dass zusätzliche kostenintensive Überspannungsschutzeinrichtungen im Teilnetz 201 vorgesehen werden müssen. Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Steuergerät 303 beim Erkennen des Load-Dumps den Erregerstrom des Generators 101 reduziert, so dass die Ausgangsspannung des Generators 101 der Spannung U₂ im Teilnetz 203 entspricht.
Die im Zusammenhang mit der in 3 gezeigten Bordnetz-Topologie beschriebenen Art, einen Load-Dump bzw. eine Spannungsüberhöhung oder Spannungsspitze mittels einer Spannungsmessung zu erkennen, ist nur exemplarisch zu verstehen. Der erfindungsgemäße Kern besteht insbesondere darin, dass beim Erkennen eines Load-Dumps der Generatorstrom von dem ersten Teilnetz 201 in das zweite Teilnetz 203 oder umgekehrt mittels entsprechender Ansteuerung der beiden Schalter 217 und 219 umgeleitet und vorzugsweise mittels eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise der Batterien 207 und 213, gespeichert wird. Somit werden in vorteilhafter Weise die beiden Spannungen U₁ und U₂ während des Load-Dumps stabilisiert.
In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform können die beiden Spannungssensoren 311a und 311b auch in dem Steuergerät 303 integriert sein. Es kann gemäß einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Steuergerät 303 in dem Generatorregler oder in dem DC/DC-Wandler 215 integriert ist. Insbesondere kann das Steuergerät auch in einem weiteren Steuergerät beispielsweise des Bordnetzes integriert sein. Vorzugsweise ist eine Steuerung zur Regelung des Erregerstroms, insbesondere während des Load-Dumps, im Generatorregler integriert.
Die obigen beschriebenen Verfahrensschritte bzw. die erfindungsgemäße Steuervorrichtung können auch in weiteren Bordnetz-Topologien verwendet werden. Beispielsweise kann in einer Bordnetz-Topologie das erste Teilnetz 201 keine elektrische Verbraucher umfassen, so dass alle elektrischen Verbraucher bis auf den Starter 209 mittels des Teilnetzes 203 versorgt werden. Vorzugsweise kann in einer weiteren Bordnetz-Topologie das zweite Teilnetz 203 keine elektrischen Verbraucher umfassen, so dass alle elektrischen Verbraucher mittels des Teilnetzes 201 versorgt werden. In noch einer anderen beispielhaften Bordnetz-Topologie kann der Generator als eine Synchronmaschine gebildet sein. Vorzugsweise kann der Starter 209 auch mittels des zweiten Teilnetzes 203 mit der Spannung U₂ versorgt werden. Beispielsweise können auch zwei Starter vorgesehen sein. Insbesondere kann ein Starter in dem ersten Teilnetz 201 und ein weiterer Starter in dem zweiten Teilnetz 203 vorgesehen sein. Das Vorsehen von mehreren Startern bewirkt insbesondere in vorteilhafter Weise einen redundanten Starterkreis, so dass ein Verbrennungsmotor besonders zuverlässig gestartet werden kann. Vorzugsweise kann als elektrischer Energiespeicher auch ein Kondensator, insbesondere ein Doppelschichtkondensator, vorgesehen sein. D. h., dass die Batterien 207 und 213 einzeln oder beide zusammen jeweils durch einen Kondensator, vorzugsweise einen Doppelschichtkondensator, ersetzt werden können. In einer anderen bevorzugten Bordnetz-Topologie können auch mehr als zwei Teilnetze vorgesehen sein. Vorzugsweise können die Teilnetze jeweils mittels eines DC/DC-Wandlers gekoppelt sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass keine Kopplung mittels eines DC/DC-Wandlers vorgesehen ist.
In der in 4 gezeigten beispielhaften Bordnetz-Topologie können der Generator 101 und der Starter 209 aus 3 zu einem Startergenerator 401 zusammengefasst sein. Vorzugsweise kann ein weiterer Starter (nicht gezeigt) für einen Erst-Start bei einem Start-Stopp-Betrieb des Fahrzeugs vorgesehen sein. Dieser weitere Starter kann insbesondere mittels des ersten Teilnetzes 201 und/oder mittels des zweiten Teilnetzes 203 versorgt werden.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem Schritt 501 wird erkannt, ob eine Spannungsspitze bzw. Load-Dump in einem ersten Teilnetz eines Bordnetzes auftritt. Wenn dies der Fall ist, wird in einem folgenden Schritt 503 eine elektrische Größe von dem ersten Teilnetz in ein zweites Teilnetzes des Bordnetzes umgeleitet bzw. kommutiert.
Zusammenfassend ermöglicht es die Erfindung insbesondere, in vorteilhafter Weise einen Load-Dump zu verhindern und zu beherrschen, ohne dass hierfür zusätzliche teure Überspannungsschutzeinrichtungen vorgesehen sein müssen. Insofern können erhebliche Kosten eingespart werden. Weiterhin kann insbesondere die Spannung während der Spannungsspitze so weit begrenzt werden, dass es zu keiner Funktionsbeeinträchtigung von weiteren elektrischen Steuergeräten und/oder Aktoren kommt. Dadurch können beispielsweise Kosten eingespart werden, da eine Spannungsbelastbarkeit der elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente nicht auf Grund der Überspannung während des Load-Dumps erhöht werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10014243 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz ein erstes Teilnetz (201) und ein zweites Teilnetz (203) umfasst, umfassend die folgenden Schritte: – Umleiten eines elektrischen Stroms von dem ersten Teilnetz (201) in das zweite Teilnetz (203) beim Erkennen einer elektrischen Spannungsspitze in dem ersten Teilnetz (201).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der umgeleitete elektrische Strom zumindest teilweise einem elektrischen Energiespeicher (207, 213) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine elektrische Spannung zum Erkennen der elektrischen Spannungsspitze in dem ersten Teilnetz gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Teilnetz (201) mittels eines elektrischen Generators (101) mit elektrischer Energie versorgt wird und beim Erkennen der elektrischen Spannungsspitze eine Ausgangsleistung des Generators (101) reduziert wird.
Steuervorrichtung (301) zum Betreiben eines Bordnetzes eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz ein erstes (201) und ein zweites (203) Teilnetz umfasst, mit: – einem Steuergerät (303), welches derart gebildet ist, beim Erkennen einer elektrischen Spannungsspitze in dem ersten Teilnetz (201) einen elektrischen Strom von dem ersten Teilnetz (201) in das zweite Teilnetz (203) umzuleiten.
Steuervorrichtung (301) nach Anspruch 5, wobei ein Spannungsdetektor (311a, 311b) zum Messen einer elektrischen Spannung in dem ersten Teilnetz (201) und/oder ein Stromdetektor zum Messen eines elektrischen Stroms in dem ersten Teilnetz (201) gebildet ist.
Steuervorrichtung (301) nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein elektrischer Energiespeicher (207, 213) zum teilweise Aufnehmen des umgeleiteten elektrischen Stroms vorgesehen ist.
Steuervorrichtung (301) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Steuergerät (303) in einen Generator (101) integrierbar ist.
Steuerprogramm mit Programmcode zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Steuerprogramm auf einem Steuergerät (303) ausgeführt wird.