DE102011006433A1 - Method for regeneration of lead acid battery in motor vehicle, involves determining suitable opportunity to regenerate lead acid battery based on ahead-lying traveling route information - Google Patents

Method for regeneration of lead acid battery in motor vehicle, involves determining suitable opportunity to regenerate lead acid battery based on ahead-lying traveling route information

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DE102011006433A1
DE102011006433A1 DE201110006433 DE102011006433A DE102011006433A1 DE 102011006433 A1 DE102011006433 A1 DE 102011006433A1 DE 201110006433 DE201110006433 DE 201110006433 DE 102011006433 A DE102011006433 A DE 102011006433A DE 102011006433 A1 DE102011006433 A1 DE 102011006433A1
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electrical energy
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ahead
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DE201110006433
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Joachim Fröschl
Martin Hattenkofer
Christian Pichler
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing

Abstract

The method involves determining current or future state of electrical system in a vehicle. The suitable opportunity to regenerate a lead acid battery (4) is determined based on ahead-lying traveling route information (6,7) which is provided by a navigation system (5) and based on the determined condition of electrical system in the vehicle. The uninterrupted regeneration of the lead acid battery is enabled based on the determined suitable opportunity. An independent claim is included for control device for controlling regeneration of lead acid battery in motor vehicle.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Bleibatterie, in einem Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Steuergerät zur Steuerung der Regeneration des Energiespeichers. The invention relates to a method for regenerating an electrical energy accumulator, in particular a lead battery, in a motor vehicle and to a corresponding control unit for controlling the regeneration of the energy store.
  • Bei Bleibatterien können sich an der Oberfläche der Elektroden Bleisulfat-Kristalle (sogenannte Dendriten) anlagern. In lead acid batteries (so-called dendrites) can attach to the surface of the electrode lead sulfate crystals. Dies verringert die aktive Oberfläche der Bleielektroden, wodurch die Reaktionsfähigkeit und damit die Kapazität der Batterie verringert werden. This reduces the active surface of the lead electrodes, whereby the responsiveness and thus the capacity of the battery can be reduced. Außerdem kann durch die Bleikristalle ein Kurzschluss verursacht werden, der die Batterie zerstört. In addition, a short circuit can be caused by the lead crystals, which destroys the battery. Ferner kann es zu einer Säureschichtung in dem Elektrolyten kommen. Further, there may be an acid stratification in the electrolyte.
  • Zur Vermeidung einer Degradation der Batterie kann im Kraftfahrzeug eine Regeneration der Bleibatterie durchgeführt werden. To avoid degradation of the battery in the motor vehicle, a regeneration of the lead battery can be performed. Hierbei wird die Ladespannung der Batterie für eine gewisse Zeit (beispielsweise für 5 Minuten) erhöht, um durch eine Überlastsituation die Elektroden und den Elektrolyten neu zu strukturieren. Here, the charging voltage of the battery is increased for a certain period of time (for example, for 5 minutes) to restructure the electrodes and the electrolyte by an overload situation. An den Elektroden kommt es zu einem Abbau der Dendriten, im Elektrolyt kommt es zu einer Durchmischung und damit zu einem Abbau der Säureschichtung. At the electrodes there is a reduction of dendrite in the electrolyte, there is a mixing and thus to a reduction in acid stratification. Die Ladespannung kann dabei insbesondere soweit erhöht werden, dass die Batterie kurzzeitig zu gasen beginnt. The charging voltage can be particularly increased so that the battery starts briefly to gas. Ein deutliches Gasen der Batterie setzt bei Überschreiten der Gasungsspannung an, die zwischen 14.4 und 14.7 V liegt. A clear gases of the battery starts with exceeding the gassing voltage, which lies between 14.4 and 14.7 V.
  • Die Regeneration der Bleibatterie durch Erhöhung der Ladespannung erfolgt in konventionellen Systemen auf Anforderung durch eine Batteriezustandserkennung. The regeneration of lead battery by increasing the charging voltage is carried out in conventional systems at the request of a battery state detection. Hierzu wird beispielsweise die Entnahme einer bestimmten Ladungsmenge (beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl der Batterienennladungskapazität) oder das Verstreichen einer bestimmten Betriebsdauer oder Standdauer geprüft. For this purpose, the removal of a certain amount of charge is checked, for example (for example, after a certain number of the nominal battery charge capacity) or the lapse of a certain period of time or stand.
  • Das Bereitstellen einer erhöhten Ladespannung zur Regeneration der Batterie ist jedoch nicht in allen Betriebssituationen möglich, beispielweise bei einer Motor-Stopp-Phase eines Motor-Start-Stopp-Systems oder im Motorleerlauf bei vielen eingeschalteten Verbrauchern. However, providing an increased charging voltage for the regeneration of the battery is not possible in all operating situations, such as at an engine-stop phase of a motor start-stop system or in the engine idling at many consumers are switched.
  • Wenn vom Steuergerät eine Regenerationsphase der Batterie ausgelöst wird und die erhöhte Ladespannung jedoch aufgrund einer ungünstigen Betriebssituation des Kraftfahrzeugs nicht während der gesamten Dauer (beispielsweise 5 Minuten) der Regenerationsphase bereitgestellt werden kann, kommt es zu einer Unterbrechung der Regeneration und die Regeneration muss wiederholt werden. When a regeneration phase of the battery is triggered by the control unit and the increased charging voltage, however, due to an unfavorable operating situation of the motor vehicle, not during the entire period (e.g., 5 minutes), the regeneration phase may be provided, there will be repeated at an interruption of the regeneration and the regeneration must. Bei Unterschreiten der Gasungsspannung endet nämlich die Gasung und damit der Regenerationsprozess. When falling below the gassing voltage namely the gassing and thus the regeneration process ends. Die Regeneration muss daher erneut aufgesetzt werden, um eine ausreichende Durchmischung des Elektrolyten zu gewährleisten. The regeneration must therefore be placed again in order to ensure sufficient mixing of the electrolyte. Da bei Unterbrechung der Regeneration eine erneute Regenerationsphase mit erhöhter Ladespannung durchlaufen werden muss, ergibt sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch. Since interruption of the regeneration a new regeneration phase must be run at increased charging voltage, there is an increased fuel consumption.
  • Ferner hat die Erhöhung der Ladespannung in dem Bordnetz die Folge, dass während der Regenerationsphase aktive Verbraucher mit einer Überspannung und damit energetisch ineffizient betrieben werden, wodurch sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch ergibt. Further, the increase in the charging voltage in the electrical system, the result is that consumers are active during the regeneration phase with an overvoltage and thus operated energetically inefficient, resulting in increased fuel consumption.
  • Außerdem besteht die Gefahr einer Destabilisierung des Bordnetzes durch die hohe Ladespannung. There is also the danger of destabilization of the supply system by the high charging voltage. Die Destabilisierung bedeutet, dass das Bordnetz bei einer sehr hohen Spannung nicht mehr ausreichend in der Lage ist, zusätzliche Energiemengen aus weiteren Energiequellen, wie beispielsweise ein rekuperierendes Fahrwerkssystem, ohne Überschreitung der maximal zulässigen Bordnetzspannung zu gewährleisten. The destabilization means that the electrical system is at a very high voltage is no longer sufficient in a position to provide additional amounts of energy from other energy sources, such as a rekuperierendes chassis system without exceeding the maximum allowable vehicle electrical system voltage. Die zusätzlichen Energiemengen führen zu einer weiteren Überhöhung der Bordnetzspannung, was im Extremfall zu einer Komponentenzerstörung durch Überspannung führen kann. The additional amounts of energy lead to further elevation of the vehicle electrical system voltage, which can lead to a component destruction by surge in extreme cases.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Bleibatterie, in einem Kraftfahrzeug anzugeben, welches die energetische Effizienz beim Regenerieren eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Bleibatterie, verbessert. It is an object of the invention to provide a method for regenerating an electrical energy accumulator, in particular a lead battery to provide in a motor vehicle, which improves the energy efficiency during the regeneration of an electrical energy store, in particular a lead battery. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Steuergerät bereitzustellen. Further, it is an object of the invention to provide a corresponding control device.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. The object is solved by the features of the independent claims.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug, insbesondere ein Verfahren zur Regeneration einer Bleibatterie, welche durch Erhöhen der Ladespannung regeneriert wird. A first aspect of the invention relates to a method for regenerating an electrical energy accumulator in a motor vehicle, in particular a process for the regeneration of lead battery, which is regenerated by increasing the charging voltage.
  • Das Verfahren verwendet Informationen über die vorausliegende Fahrtroute, um hierdurch eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers auf der vorausliegenden Fahrtroute festzustellen. The method uses information about the lying ahead route, to thereby determine a suitable opportunity to regenerate the electrical energy store on the ahead route. In Abhängigkeit hiervon erfolgt dann die Regeneration. In response thereto, the regeneration is carried out then. Bei dem Verfahren wird die Regeneration also streckenbezogen ausgeführt. In the method, the regeneration is thus carried out a route basis.
  • Durch die Verwendung von Information über die vorausliegende Fahrroute kann die Regeneration auf einen günstigen Zeitraum oder eine günstige Strecke auf der vorausliegenden Fahrtroute verschoben werden, beispielsweise wo keine Unterbrechung der Regeneration zu erwarten ist. By using information about the route lying ahead driving the regeneration of a favorable period or a favorable route on ahead the route can not be moved, for example, is where there is no interruption of the regeneration can be expected. Eine Batterie lässt sich beispielsweise dann unterbrechungsfrei regenerieren, wenn die Ladespannung über einer veranschlagten Regenerationszeitdauer (z. B. 5 Minuten) auf einem bestimmten geforderten Niveau gehalten werden kann (beispielsweise oberhalb der Gasungsspannung, z. B. auf 14.5 V). A battery can be, for example, then regenerate without interruption when the charging voltage across an estimated recovery time period (eg., 5 minutes) can be maintained at a certain required level (for example, above the gassing voltage, z. B. to 14.5 V).
  • Es kann beispielsweise vorgesehen sein, die Regeneration nicht im Stadtverkehr zu aktivieren, da hier mit Motorstopp-Phasen und/oder Leerlaufphasen gerechnet werden kann, in denen die Ladespannung nicht auf dem für die Regeneration erforderlichen Niveau gehalten wird. It may be provided, for example, do not enable regeneration in urban traffic, as can be expected engine stop phases and / or idling here in which the charging voltage is not maintained to the required level for regeneration. Stattdessen wird die Regeneration auf einen Streckenabschnitt außerhalb einer geschlossenen Ortschaft, beispielsweise auf einer Autobahn oder Überlandfahrt, verschoben. Instead, the regeneration of a stretch outside a built-up area, for example, on a motorway or urban driving, moved.
  • Es kann weiterhin beispielsweise vorgesehen sein, die Regeneration nicht im dynamischen Fahrbetrieb, wie einer kurvigen Landstraße, zu aktivieren, da hier das Risiko einer zusätzlichen Leistungsbeaufschlagung des Bordnetzes durch rekuperierende Fahrwerkssysteme und einer dadurch bedingten Überhöhung der Bordnetzspannung besteht. It may further be provided, for example, the regeneration does not, as there is the risk of additional energization of the electrical system by recuperating suspension systems and a consequent elevation of the vehicle electrical system voltage in the dynamic driving as to enable a curved road.
  • Vorzugsweise geht es bei dem Verfahren um eine Regeneration einer Bleibatterie durch Erhöhen der Ladespannung. Preferably it is in the process about a regeneration of a lead battery by increasing the charging voltage. Es wäre aber auch denkbar, mit dem Verfahren andere elektrische Energiespeicher, beispielsweise Li-Ionen-Zellen, Nickel-Metallhydrid-Zellen oder Doppelschichtkondensatoren, zu regenerieren. However, it would also be possible to regenerate by the process other electrical energy storage device, for example, Li-ion cells, nickel metal hydride cells or double layer capacitors. Hierbei erfolgt die Regeneration nicht zwingend durch eine Überspannung, beispielsweise kann auch eine Regeneration mit einer konstanten Spannung erfolgen. Here, the regeneration is not necessarily by an overvoltage, for example, a regeneration with a constant voltage can be done. Ein Beispiel zur Durchführung einer Regeneration von Doppelschichtkondensatoren ist beispielsweise in der Druckschrift An example for carrying out a regeneration of double-layer capacitors, for example, in the publication WO 2007/104325 A1 WO 2007/104325 A1 beschrieben. described.
  • In Abhängigkeit der Information über die vorausliegende Fahrroute kann die Regeneration auf einen solchen Abschnitt der Fahrtroute gelegt werden, in dem zumindest teilweise oder gar vollständig ein Rekuperationsbetrieb (Schubrekuperation oder Bremsrekuperation) möglich ist, beispielsweise bei einer Bergabfahrt. Depending on the information about the travel route lying ahead regeneration may be set to such a portion of the route, in which it is possible at least partially or even completely a recuperation (Schubrekuperation or Bremsrekuperation), for example when traveling downhill. Im Rekuperationsbetrieb wandelt der über den Antriebsstrang angetriebene Generator beim Abbremsen des Fahrzeugs kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie um, die in der Batterie gespeichert wird. In the recuperation mode of the driven via the drive train generator converts when braking the vehicle to kinetic energy of the vehicle into electrical energy which is stored in the battery. Durch Ausnutzen einer Rekuperationsphase zur Regeneration der Batterie kann der Kraftstoffverbrauch verringert werden, da der bei der Regeneration auftretende erhöhte Energiebedarf aus der rekuperierten Energie gedeckt werden kann. By utilizing a recuperation phase for the regeneration of the battery of fuel consumption can be reduced because the regeneration occurs with increased energy requirements can be met from the energy recuperated.
  • Eine Gelegenheit zur Regeneration kann dadurch bestimmt werden, indem ein geeignetes Zeit- oder Streckenfenster auf der vorausliegenden Fahrroute zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtroute gesucht wird. An opportunity for regeneration can be determined by using a suitable time or distance window of the forward driving route for the regeneration of the electrical energy store is searched based on information about the lying ahead route. Es kann beispielsweise ein Zeit- oder Streckenfenster gesucht werden, welches eine unterbrechungsfreie Regeneration des Energiespeichers ermöglicht, also beispielsweise ein Zeit- oder Streckenfenster, in welchem davon auszugehen ist, dass eine zur Regeneration verwendete (typischerweise) erhöhte Ladespannung (beispielsweise eine Spannung oberhalb der Gasungsspannung der Batterie) kontinuierlich über eine veranschlagten Regenerationsdauer aufrecht gehalten werden kann. It may, for example, a time or distance window are searched, which allows an uninterrupted regeneration of the energy accumulator, that is for example, a time or distance window, in which assumed that used for regeneration (typically) increased charging voltage (for example, a voltage above the gassing voltage the battery) can be maintained continuously over a estimated regeneration period upright. Hierzu kann beispielsweise ein Fenster gesucht werden, welches außerhalb einer geschlossenen Ortschaft liegt oder welches einen Rekuperationsbetrieb ermöglicht. To this end, a window can be searched, for example, which lies outside a built-up area or which allows a recuperation.
  • Es kann ein Fenster irgendwo auf der vorausliegenden Fahrtroute gesucht werden. It can be anywhere on the searched ahead route a window. Die vorausliegende Fahrtroute kann jedoch je nach Auslegung des Systems nicht bis zum Zielpunkt, sondern nur bis zu einem sogenannten elektronischen Horizont überblickt werden (beispielsweise die nächsten 10 km), so dass die Suche auf die vorausliegende Fahrtroute bis zum elektronischen Horizont beschränkt ist. However, the forward-lying route can not be overlooked to the destination point, but only up to a so-called electronic horizon (for example, the next 10 km), so the search is limited to the lying ahead route to the electronic horizon depending on the design of the system.
  • Es kann geprüft werden, ob der unmittelbar vorausliegende Streckenabschnitt der Fahrroute (beispielsweise die nächsten 5 Minuten der Fahrt) sich zur Regeneration der Batterie eignet. It can be checked whether the direct route ahead portion of the travel route (for example, the next 5 minutes of driving) is suitable for regeneration of the battery. Die kann kontinuierlich geprüft werden. Which can be continuously tested. Die Regeneration wird dann vorzugsweise solange verzögert, bis sich der jeweils unmittelbar vorausliegende Streckenabschnitt zur Regeneration eignet. The regeneration is then preferably delayed until the respective immediately route ahead section is suitable for regeneration.
  • Als Information über die vorausliegende Fahrroute kann statische Routeninformation aus einer digitalen Karte verwendet werden, beispielsweise Information über den Straßentyp der Streckensegmente, die Länge der Streckensegmente, die Position von Kreuzungen oder Höheninformation. As information on the traveling route lying ahead static route information can be used from a digital map, for example, information on the road type of the line segments, the length of the line segments, the position of intersections or altitude information.
  • Außerdem kann aber auch dynamische Routeninformation über dynamische Verkehrsbeeinträchtigungen auf der vorausliegenden Fahrroute verwendet werden, beispielsweise Information über die Position vorausliegender Baustellen, Staus oder Verkehrsunfälle sowie auch meteorologische Einflüsse. In addition, but also dynamic route information can be used via dynamic traffic delays on the route ahead driving, for example, information about the position ahead of lying construction sites, traffic jams or accidents, as well as meteorological influences.
  • Die Routeninformationen werden vorzugsweise von einem Navigationssystem geliefert, beispielsweise durch Auslesen von Informationen aus einer digitalen Karte oder durch Radioempfang (z. B. mittels TMC – Traffic Message Channel), wobei die Routeninformationen dann beispielsweise über eine ADAS-Schnittstelle der Batterieregenerations-Steuerung bereitgestellt werden. The route information is preferably delivered by a navigation system, for example by reading information from a digital map or by radio reception (for example, by means of TMC -. Traffic Message Channel), wherein the route information is then provided for example via an ADAS interface of the battery regeneration control ,
  • Routeninformation können auch über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation bereitgestellt werden, beispielsweise auch über eine ADAS-Schnittstelle zum Navigationssystem. Route information can be provided via a vehicle-to-vehicle communication or vehicle-to-infrastructure communication, for example, a ADAS interface for navigation system.
  • Neben der Information über die vorausliegende Fahrtroute kann auch Information über den momentanen oder einen zukünftigen Zustand des Fahrzeugs, insbesondere der Zustand des Bordnetzes, berücksichtigt werden. In addition to the information about the route lying ahead may also include information about the current or future state of a vehicle, in particular the state of the electrical system are taken into account. Die Regeneration der Batterie kann also sowohl streckenbezogen als auch zustandsbezogen ausgeführt sein. The regeneration of the battery can thus both a route basis as also be implemented state-related.
  • Beispielsweise kann das momentane oder zukünftig erwartete Energieangebot des elektrischen Generators des Bordnetzes berücksichtigt werden. For example, the current or expected future energy supply of the electric generator of the electrical system can be considered. Wenn nur ein geringes Energieangebot seitens des Generators besteht (beispielsweise im Stadtverkehr), wird die Regeneration der Batterie vermieden und auf ein Zeitfenster mit erhöhtem Energieangebot verschoben. If only a small supply of energy on the part of the generator is (for example, in town traffic), the regeneration of the battery is avoided and moved to a time frame with an increased energy supply.
  • Beispielsweise kann die momentane oder zukünftig erwartete Verbraucherlast des Bordnetzes berücksichtigt werden und insbesondere im Fall einer höheren Last eine Regeneration der Batterie vermieden und auf ein Zeitfenster mit geringerer Verbraucherlast verschoben werden. For example, the current or expected future load requirements of the electrical system can be considered and in particular in the case of a higher load avoided a regeneration of the battery and moved to a time window of lower load requirements. Dadurch wird verhindert, dass bei einer Erhöhung der Ladespannung zur Regeneration einer Bleibatterie und damit Erhöhung der verbraucherseitigen Leistungsaufnahme die absolute Leistungszunahme gering ausfällt. This prevents that the absolute increase in performance modest in the case of an increase of the charging voltage for the regeneration of a lead battery and thus increasing the load-side power consumption. Dies wirkt sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch aus. This has a positive effect on fuel consumption.
  • Außerdem kann der Kraftstoffverbrauch dadurch weiter gesenkt werden, dass bei einer Erhöhung der Ladespannung zur Batterieregeneration eine Verbraucherdegradation stattfindet, so dass das Bordnetz entlastet wird. In addition, the fuel consumption can be further lowered, that an increase in the charging voltage to the battery regeneration a Verbraucherdegradation takes place, so that the electrical system is relieved. Eine Degradation eines elektrischen Verbrauchers bedeutet, dass durch Änderung eines oder mehrerer Funktionsparameter (beispielsweise die pulsweitenmodulierte Ansteuerung eines Heizverbrauchers) die Leistungsaufnahme des Verbrauchers sinken würde, wenn angenommen wird, dass die Ladespannung gleich bliebe (was diese jedoch bei Erhöhung der Ladespannung zur Batterieregeneration typischerweise nicht bleibt). A degradation of an electrical load means that by changing one or more operating parameters (e.g., pulse-width-modulated driving of a Heizverbrauchers) would decrease the power consumption of the consumer when it is assumed that the charging voltage is equal to remain, however (which does this by increasing the charging voltage to the battery regeneration typically remains). Eine Verbraucherdegradation bietet sich insbesondere dann an, wenn aufgrund eines dringenden Bedarfs nach einer Batterieregeneration zwangsweise eine Batterieregeneration ausgelöst wird. A Verbraucherdegradation is particularly appropriate when forced to a battery regeneration is triggered due to an urgent need for a battery regeneration.
  • Ferner kann zur Auswahl des Regenerationszeitfensters berücksichtigt werden, in welchem Zustand sich die Batterie befindet. It can also be considered for selection of the regeneration time window, in which state the battery is located. So kann es beispielsweise bei einer leeren Batterie (beispielsweise aufgrund einer langen Standzeit) von Vorteil sein, zunächst ein sanftes, strombegrenztes Laden mit geringer Ladespannung durchzuführen. Thus, it may, for example, if the battery (e.g., because of a long standing time) be beneficial to first perform a gentle current-limited charging of low charging voltage. Eine Batterieregeneration sollte vorzugsweise dann erst nach Abschluss des Ladevorgangs stattfinden. A battery regeneration should preferably take place only after completion of charging.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf ein Steuergerät zur Steuerung der Regeneration eines elektrischen Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug gerichtet. A second aspect of the invention is directed to a control device for controlling the regeneration of electrical energy accumulator in a motor vehicle. Das Steuergerät umfasst ein erstes Mittel zum Feststellen einer geeigneten Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers auf der vorausliegenden Fahrtroute basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtroute. The control device comprises a first means for determining a suitable opportunity to regenerate the electrical energy store on the ahead travel route based on information about the lying ahead route. Ferner ist ein zweites Mittel zum Auslösen einer Regeneration des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von Information des ersten Mittels vorgesehen. Furthermore, a second means for triggering a regeneration of the electrical energy storage device in dependence on information of the first means is provided.
  • Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Steuergerät nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. The above explanations for the process of this invention according to the first aspect of the invention apply in a corresponding manner for the inventive control device according to the second aspect of the invention.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. The invention is described below with the aid of the accompanying drawings based on an embodiment. In diesen zeigen: In which:
  • 1 1 ein Energiemanagementsystem für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs; an energy management system for an electrical system of a motor vehicle;
  • 2 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren einer Batterie; An embodiment of the method for regenerating a battery; und and
  • 3 3 ein Beispiel für die vorausliegenden Fahrtroute über der Zeit t. t an example ahead route over time.
  • 1 1 zeigt ein Energiemanagementsystem shows an energy management system 1 1 zur Steuerung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. for controlling a vehicle electrical system of a motor vehicle. Das Bordnetz selbst umfasst einen elektrischen Generator The vehicle electrical system itself comprises an electric generator 2 2 zum Erzeugen einer Spannung, mehrere Verbraucher for generating a voltage, a plurality of loads 3 3 , die von dem Generator That from the generator 2 2 mit Spannung versorgt werden, und eine Bleibatterie be supplied with power, and a lead battery 4 4 , die zur Batterieregeneration und zum Laden der Batterie von dem Generator That the battery regeneration and for charging the battery from the generator 2 2 mit einer Spannung versorgt werden. be supplied with a voltage. Bei der Bleibatterie handelt es sich beispielsweise um eine konventionelle Bleibatterie mit ungebundenem Elektrolyt, eine AGM-Bleibatterie (AGM – Absorbent Glass Mat), bei dem der Elektrolyt in einem Vlies aus Glasfaser gebunden ist, oder um eine Gel-Bleibatterie, bei der der Elektrolyt durch Beigabe von Kieselsäure gebunden ist. In the lead-acid battery is, for example, be a conventional lead-acid battery with unbound electrolyte, an AGM lead battery (AGM - Absorbent Glass Mat), in which the electrolyte is bound in a non-woven of glass fiber, or a gel lead-acid battery, wherein the electrolyte is bound by the addition of silica.
  • Das Energiemanagementsystem The energy management system 1 1 steuert die Regeneration der Bleibatterie controls the regeneration of lead battery 4 4 . , Die Regeneration der Batterie The regeneration of the battery 4 4 wird streckenbezogen ausgeführt. is executed route basis. Dazu ist das Energiemanagementsystem mit einem Navigationssystem For this purpose, the energy management system with a navigation system 5 5 zum Empfang von Information über die vorausliegende Fahrroute verbunden. connected to receive information about the travel route lying ahead. Die Bestimmung der vorausliegenden Fahrtroute anhand einer Zielangabe oder die Schätzung einer vorausliegenden Fahrroute wird von dem Navigationssystem The determination of the forward route with a target indication or estimate a travel route ahead is by the navigation system 5 5 durchgeführt. carried out.
  • Bei der Information über die vorausliegende Fahrtroute handelt es sich vorzugsweise sowohl um statische Information In the information about the route lying ahead are preferably both static information 6 6 über die vorausliegende Fahrroute als auch um dynamische Information about lying ahead driving route and to dynamic information 7 7 hinsichtlich zu erwartender Beeinträchtigungen auf der vorausliegenden Fahrtroute. in terms of expected adverse effects on ahead route. Die Information The information 6 6 und and 7 7 kann beispielsweise über eine ADAS-Schnittstelle vom Navigationssystem example, a ADAS Interface from the navigation system 5 5 an das Energiemanagementsystem to the energy management system 1 1 übertragen werden. be transmitted. Die statische Information The static information 6 6 wird vorzugsweise aus einer digitalen Karte abgerufen, die dynamischen Information is preferably retrieved from a digital map, the dynamic information 6 6 stammt vorzugsweise von einem Datenserver und wird beispielsweise per Radioempfang (beispielsweise per TMC) oder aus dem Internet abgerufen. preferably originates from a data server and is, for example, by radio reception (for example, by TMC) or retrieved from the Internet.
  • 2 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren der Bleibatterie shows an embodiment of the inventive method of regenerating lead battery 4 4 . , Nach Start des Verfahrens (s. Verfahrensstart After starting the method (s. Process Start 100 100 ) erfolgt zu einer bestimmten Zeit eine Anforderung einer Batterieregeneration (Schritt ) Takes place at a certain time a request for a battery regeneration (step 110 110 ). ). Die Regeneration wird beispielsweise nach Entnahme einer bestimmten Ladungsmenge (beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl der Batterieladungskapazität) oder nach einer bestimmten Betriebsdauer seit der letzten Regeneration (oder seit der Erstinbetriebnahme der Batterie The regeneration is for example after removal of a certain amount of charge (for example, after a certain number of the battery charge capacity) or after a certain operating time since the last regeneration (or since the initial startup of the battery 4 4 ) angefordert. ) requested.
  • In Schritt in step 120 120 erfolgt eine Auswertung von statischer Information an evaluation is made of static information 6 6 und vorzugsweise auch dynamischer Information and preferably also dynamic information 7 7 über die vorausliegende Fahrtroute, um eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration der Batterie about lying ahead route to an appropriate opportunity for the regeneration of the battery 4 4 auf der vorausliegenden Fahrtroute zu finden. available on the ahead route. Es kann beispielsweise geprüft werden, ob ein unmittelbar vorausliegender Streckenabschnitt der Fahrroute zur Regeneration der Batterie It can for example be checked whether a lying immediately preceding track section of the travel route for the regeneration of the battery 4 4 geeignet ist. suitable is. Alternativ kann auch ein geeignetes Zeit- oder Streckenfenster irgendwo auf der Fahrtroute gesucht werden. Alternatively, a suitable time or distance window can be anywhere searched on the route. Bei der Auswertung wird vorzugsweise eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration unter der Prämisse gesucht, dass eine unterbrechungsfreie Regeneration der Batterie When evaluating an appropriate opportunity for regeneration under the premise is preferably sought that an uninterrupted regeneration of the battery 4 4 möglich ist. is possible. Dazu wird beispielsweise gefordert, dass eine erhöhte Ladespannung (beispielsweise eine Ladespannung oberhalb der Gasungsspannung der Batterie For this purpose, for example, required that an increased charge voltage (for example, a charging voltage above the gassing voltage of the battery 4 4 ) zur Batterieregeneration für eine bestimmte Regenerationszeitdauer unterbrechungsfrei vom Generator ) To the battery regeneration for a certain regeneration time without interruption from the generator 2 2 bereitgestellt werden kann. can be provided. Wenn beispielsweise anhand der Information über die vorausliegende Fahrtroute festgestellt wird, dass mit einer oder mehreren Fahrzeug-Stopp-Phasen innerhalb der für die Batterieregeneration vorgesehenen Regenerationszeitdauer zu rechnen ist, bei denen das Spannungsangebot des Generators If it is determined, for example, on the basis of information about the route lying ahead, that is with one or more expected vehicle stop phases within the prescribed for the battery Regeneration Regeneration time period in which the voltage supply of the generator 2 2 auf Null (Motor aus) oder sehr gering (bei Leerlaufbetrieb) ist, ist keine unterbrechungsfreie Regeneration möglich und die Regeneration wird auf den betrachteten Routenabschnitt gelegt. is set to zero (engine off) or very low (in idle mode), no uninterrupted regeneration is possible, and the regeneration is sent to the contemplated route section. Stopp-Phasen werden beispielsweise generell innerhalb geschlossener Ortschaften, an Ampeln und bei einem Unfall oder einem Stau angenommen. Stop phases, for example, generally accepted within built-up areas, at traffic lights or an accident or a traffic jam. Ferner kann die Entscheidung über die Eignung des betrachten Routenabschnitts für die Regeneration auch von weiteren Faktoren abhängig gemacht werden, beispielsweise, ob die Regeneration während eines betrachteten Fensters im Rekuperationsbetrieb durchgeführt werden kann. Furthermore, the determination of the suitability of the view route section for regeneration and other factors can be made dependent, for example, whether the regeneration during a window of consideration can be performed in recuperation.
  • Wenn keine geeignete Gelegenheit zur Regeneration festgestellt wird (Entscheidung If no suitable opportunity for regeneration is determined (decision 130 130 ), wird der Auswertungsschritt ), The evaluation step 120 120 wiederholt. repeated.
  • Wenn hingegen eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration festgestellt wird (Entscheidung however, if a suitable opportunity for regeneration is determined (decision 130 130 ), wird die Gelegenheit genutzt und die Regeneration durchgeführt (Schritt ) Is utilized the opportunity and the regeneration is performed (step 140 140 ). ). Je nach Implementierung des Verfahrens wird die Regeneration entweder sofort durchgeführt (wenn kontinuierlich der unmittelbar vorausliegende Streckenabschnitt auf eine Eignung zur Regeneration geprüft) oder später durchgeführt (wenn ein geeignetes Fenster irgendwo auf der Fahrtroute gesucht wird). Depending on the implementation of the process of regeneration is either carried out immediately (if the immediately continuously route ahead portion tested for suitability for regeneration) or later is performed (when a suitable window somewhere on the searched route).
  • Zur Regeneration der Batterie To regenerate the battery 4 4 wird die seitens des Generators is the part of the generator 2 2 bereitgestellte Ladespannung der Batterie provided charging voltage of the battery 4 4 für eine gewisse Zeitdauer (beispielsweise 5 Minuten) auf einem erhöhten Niveau gehalten, beispielsweise auf einem Niveau größer der Gasungsspannung der Batterie for a certain period of time (for example, 5 minutes) maintained at an elevated level, for example at a level greater than the gassing voltage of the battery 4 4 . ,
  • Nach Durchführung der Regeneration endet das Verfahren (s. Verfahrensende After carrying out the regeneration process, the process ends late (s. 150 150 ). ).
  • 3 3 zeigt ein Beispiel für die vorausliegenden Fahrtroute, anhand derer eine geeignete Gelegenheit zum Regenerieren der Batterie shows an example of the route ahead, the basis of which an appropriate opportunity to regenerate the battery 4 4 festgestellt wird. is detected. Hierbei ist in Here in 3 3 das Streckenprofil der vorausliegenden Fahrtroute über der Zeit t dargestellt. the route profile of the forward driving route on the time t.
  • Zum Finden einer geeigneten Gelegenheit zur Batterieregeneration kann je nach Ausführungsform entweder die unmittelbar vorausliegende Fahrtroute auf ihre Eignung zur Batterieregeneration hin kontinuierlich überprüft werden oder alternativ ein Fenster irgendwo auf der vorausliegenden Fahrtroute gesucht werden. To find a suitable opportunity for battery regeneration can be checked for their suitability for battery regeneration out continuously or alternatively a window somewhere looking at ahead route, depending on the embodiment, either the immediately preceding lying route.
  • Anhand statischer Routeninformation Using static route information 6 6 ergibt sich, dass bis zum Zeitpunkt t 1 der vorausliegenden Fahrtroute eine geschlossene Ortschaft vorliegt; shows that until time t 1 of the forward route a closed location exists; die Fahrtroute bis zum Zeitpunkt t 1 wird daher beispielsweise nicht für eine Batterieregeneration berücksichtigt, da hier mit Fahrzeugstopps und dadurch mit einer Unterbrechung der überhöhten Ladespannung zu rechnen ist. the route up to the time t 1 is thus taken into account, for example, not for a battery regeneration, as there is with vehicle stop and thereby can be expected to interrupt the excessive charging voltage. Beim Zeitpunkt t 2 taucht eine Ampel auf, bei der mit einem Fahrzeugstopp gerechnet werden muss. At time t 2 appears a traffic light, when is to be expected with a vehicle stop. Die Zeitdauer zwischen Zeitpunkt t 1 und Zeitpunkt t 2 ist kürzer als die veranschlagte Zeitdauer zur Batterieregeneration, so dass auch innerhalb des Zeitintervalls von t 1 und t 2 keine Batterieregeneration vorgenommen wird. The period between time t 1 and time t 2 is shorter than the estimated time duration to the battery regeneration, so that also carried out within the time interval of t 1 and t 2, no battery regeneration. Aus dynamischer Routeninformation From a dynamic route information 7 7 ergibt sich, dass zwischen den Zeitpunkten t 3 und t 4 mit einem Stau zu rechnen ist. result, between times t 3 and t 4 is expected to jam. Die Zeitdauer zwischen Zeitpunkt t 2 und Zeitpunkt t 3 ist kürzer als die veranschlagte Zeitdauer zur Batterieregeneration, so dass auch innerhalb des Zeitintervalls von t 2 und t 3 keine Batterieregeneration vorgenommen wird. The period between time t 2 and time t 3 is shorter than the estimated time duration to the battery regeneration, so that also carried out within the time interval of t 2 and t 3, no battery regeneration. Die Fahrt im Stau zwischen den Zeitpunkten t 3 und t 4 eignet sich auch nicht zur Batterieregeneration, da davon auszugehen ist, dass hier die erhöhte Ladespannung nicht unterbrechungsfrei aufrecht erhalten werden kann. The ride in traffic between times t3 and t4 also not suitable for battery regeneration, since it can be assumed that the increased charge voltage can not be obtained without interruption upright here. Anhand statischer Routeninformation Using static route information 6 6 kann festgestellt werden, dass innerhalb des Zeitintervalls zwischen t 5 und t 6 mit einem Rekuperationsbetrieb des Fahrzeugs zu rechnen ist. can be determined that is expected to recuperation of the vehicle within the time interval between t 5 and t. 6 Dieser Bereich eignet sich besonders für die Batterieregeneration, da in diesem Zeitfenster benötigte elektrische Energie aus der Bewegungsenergie des Fahrzeugs gewonnen werden kann. This area is particularly suitable for battery regeneration, since in this time window required electrical energy from the kinetic energy of the vehicle can be obtained. Die Batterieregeneration erfolgt also in dem Beispiel nach The battery regeneration is thus in the example of 3 3 während des Zeitintervalls zwischen t 5 und t 6 (die Regeneration dauert gemäß (during the time interval between t 5 and t 6, the regeneration takes pursuant 3 3 noch etwas länger als das Zeitintervall zwischen t 5 und t 6 ). a little longer than the time interval between t 5 and t 6). Eine Regeneration ab dem Zeitpunkt t 7 ist nicht zweckmäßig, da ab dem Zeitpunkt t 7 eine geschlossene Ortschaft beginnt, in der mit Fahrzeugstopps zu rechnen ist. Regeneration from the time t 7 is not practical, since from the time t 7 is a built-up area starts is to be expected in the vehicle stop.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA is not liable for any errors or omissions.
  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • WO 2007/104325 A1 [0016] WO 2007/104325 A1 [0016]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers ( A process for the regeneration of an electrical energy accumulator ( 4 4 ) in einem Kraftfahrzeug, mit den Schritten: – Feststellen einer geeignete Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( ) In a motor vehicle, comprising the steps of: - (determining a suitable opportunity to regenerate the electrical energy accumulator 4 4 ) auf der vorausliegenden Fahrtroute basierend auf Information ( ) On the ahead driving route based (on information 6 6 , . 7 7 ) über die vorausliegende Fahrtroute; ) Over the lying ahead travel route; und – in Abhängigkeit hiervon, Regenerieren des elektrischen Energiespeichers ( and - in response thereto, the regeneration of the electrical energy accumulator ( 4 4 ). ).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geeignete Gelegenheit eine unterbrechungsfreie Regeneration des elektrischen Energiespeichers ermöglicht. The method of claim 1, wherein the suitable opportunity allows an uninterrupted regeneration of the electrical energy store.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei – zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( The method of claim 2, wherein - (for regeneration of the electrical energy accumulator 4 4 ) der elektrische Energiespeicher mit einer erhöhten Ladespannung betrieben wird, und – zum Feststellen einer Gelegenheit zur unterbrechungsfreien Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( ) Of the electrical energy storage device is operated at an increased charge voltage, and - (for determining a chance of uninterrupted regeneration of the electrical energy accumulator 4 4 ) geprüft wird, ob eine derartige, erhöhte Ladespannung für eine bestimmte Zeitdauer unterbrechungsfrei aufrechterhalten werden kann. ) Checks whether such an increased charging voltage for a certain time period can be maintained without interruption.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Schritt des Feststellens einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( Method according to one of the preceding claims, wherein - the step of determining a chance to regenerate the electrical energy store ( 4 4 ) umfasst: – Bestimmen eines geeigneten Zeit- oder Streckenfensters auf der vorausliegenden Fahrtroute zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers basierend auf Information ( ) Comprises: - determining an appropriate time or distance ahead window on the travel route for the regeneration of the electrical energy storage device based (on Information 6 6 , . 7 7 ) über die vorausliegende Fahrtroute, und – der elektrische Energiespeicher in diesem Fenster regeneriert wird. ) Over the lying ahead travel route, and - regenerating the electrical energy store in this window.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Feststellens einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( Method according to one of the preceding claims, wherein the step of determining a chance to regenerate the electrical energy store ( 4 4 ) umfasst: – Prüfen, ob ein unmittelbar vorausliegender Streckenabschnitt der Fahrroute zur Regeneration des Energiespeichers ( ) Includes: - checking whether a lying immediately preceding track section of the travel route for the regeneration of the energy store ( 4 4 ) geeignet ist. ) suitable is.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information über die vorausliegende Fahrtroute statische Information ( Method according to one of the preceding claims, wherein the information about the route lying ahead (static information 6 6 ) über die vorausliegende Fahrtroute umfasst. ) Over the lying ahead route.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information über die vorausliegende Fahrtroute dynamische Information ( Method according to one of the preceding claims, wherein the information about the route lying ahead (dynamic information 7 7 ) über dynamische Verkehrsbeeinträchtigungen auf der vorausliegenden Fahrtroute umfasst. ) Over dynamic traffic delays on the route ahead.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anhand der Information ( Method according to one of the preceding claims, wherein (based on the information 6 6 , . 7 7 ) über die vorausliegende Fahrtroute das Vorliegen von Fahrzeugstopp- oder Motorstopp-Phasen prognostiziert wird. ) Is predicted the presence of Fahrzeugstopp- or engine stop phases over the lying ahead route.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Feststellen einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers davon abhängig ist, ob die Regeneration zumindest teilweise während eines angenommenen Rekuperationsbetriebs des Kraftfahrzeugs erfolgen würde. Method according to one of the preceding claims, wherein determining a chance to regenerate the electrical energy store is dependent upon whether the regeneration would at least partially effected during an assumed recuperation of the motor vehicle.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Feststellen einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers davon abhängig ist, ob die Regeneration zumindest teilweise während einer Überlandfahrt, einer Autobahnfahrt oder innerhalb einer geschlossenen Ortschaft erfolgen würde. Method according to one of the preceding claims, wherein determining a chance to regenerate the electrical energy store is dependent upon whether the regeneration would at least partially effected during an extra-urban driving, highway driving, or within a built-up area.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information ( Method according to one of the preceding claims, wherein the information ( 6 6 , . 7 7 ) über die vorausliegende Fahrtroute von einem Navigationssystem ( ) Over the lying ahead travel route (from a navigation system 5 5 ) geliefert wird. ) Is supplied.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Energiespeicher ( Method according to one of the preceding claims, wherein the electrical energy store ( 4 4 ) eine Bleibatterie ist. ) Is a lead battery.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Feststellen einer geeigneten Gelegenheit zur unterbrechungsfreien Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( Method according to one of the preceding claims, wherein (for determining a suitable opportunity for uninterrupted regeneration of the electrical energy accumulator 4 4 ) der aktuelle oder zukünftige Zustand des Fahrzeugs, insbesondere der Zustand des Bordnetzes, berücksichtigt wird. ), The current or future state of the vehicle, in particular the state of the electrical system into account.
  14. Steuergerät zur Steuerung der Regeneration eines elektrischen Energiespeichers ( Control unit for controlling the regeneration of electrical energy accumulator ( 4 4 ) in einem Kraftfahrzeug, umfassend – ein erstes Mittel zum Feststellen einer geeigneten Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( ) In a motor vehicle, comprising - a first means for determining a suitable opportunity to regenerate the electrical energy store ( 4 4 ) auf der vorausliegenden Fahrtroute basierend auf Information ( ) On the ahead driving route based (on information 6 6 , . 7 7 ) über die vorausliegende Fahrtroute; ) Over the lying ahead travel route; und – ein zweites Mittel zum Auslösen einer Regeneration des elektrischen Energiespeichers ( and - second means for triggering a regeneration of the electrical energy accumulator ( 4 4 ) in Abhängigkeit von Information des ersten Mittels. ) In response to information of the first agent.
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