DE102012221594A1 - Method for reducing power consumption of electrical loads of e.g. motor vehicle, involves determining energy-efficient onboard network voltage from different onboard network voltages and operating loads based on determined voltage - Google Patents

Method for reducing power consumption of electrical loads of e.g. motor vehicle, involves determining energy-efficient onboard network voltage from different onboard network voltages and operating loads based on determined voltage Download PDF

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Abstract

The method involves determining power consumption of electrical loads (106) e.g. copper spacer, regulated pump, at different onboard network voltages by using a control unit (103), and determining energy-efficient onboard network voltage from the multitude of different onboard network voltages to reduce power consumption of the loads. The loads are operated based on the determined energy-efficient onboard network voltage. The power consumption of the loads is determined by varying onboard network voltage between minimum onboard network voltage and maximum onboard network voltage. Independent claims are also included for the following: (1) a control unit for energy management of electrical loads in an onboard network of a vehicle (2) a vehicle with an energy converter.

Description

Die Erfindung betrifft das Energiemanagement in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur energieeffizienten Einstellung der Bordnetzspannung.The invention relates to energy management in a vehicle. In particular, the invention relates to a method and a device for energy-efficient adjustment of the vehicle electrical system voltage.

Fahrzeuge (z. B. Kraftfahrzeuge wie etwa Automobile) umfassen eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern. Beispiele für solche elektrische Verbraucher sind Schweinwerfer, Sitzheizung, Heizwiderstand der Heckscheibe, Klimaanlage, Infotainmentsystem, etc. Zur Versorgung der elektrischen Verbraucher umfassen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor einen Generator, der eingerichtet ist, aus der mechanischen Energie des Verbrennungsmotors elektrische Energie zu generieren. Außerdem umfassen Fahrzeuge eine Batterie (z. B. eine Bleibatterie oder eine Lithium-Ionen Batterie) um von dem Generator erzeugte elektrische Energie zu speichern und bei Bedarf (z. B. bei Stillstand des Verbrennungsmotors) zu Verfügung zu stellen. Desweiteren umfassen Fahrzeuge Bordnetze zur Verteilung der von dem Generator erzeugten und/oder von der Batterie gespeicherten elektrischen Energie an die Vielzahl von elektrischen Verbrauchern.Vehicles (eg, automobiles such as automobiles) include a variety of electrical consumers. Examples of such electrical consumers are headlights, seat heating, heating resistance of the rear window, air conditioning, infotainment system, etc. To supply the electrical consumers comprise vehicles with internal combustion engine, a generator which is adapted to generate electrical energy from the mechanical energy of the internal combustion engine. In addition, vehicles include a battery (eg, a lead-acid battery or a lithium-ion battery) for storing electrical energy generated by the generator and providing it when needed (eg, when the internal combustion engine is at a standstill). Furthermore, vehicles include electrical systems for distributing the electrical energy generated by the generator and / or stored by the battery to the plurality of electrical consumers.

Die Vielzahl von elektrischen Verbrauchern in einem Fahrzeug ist meist so ausgelegt, dass sie mit Bordnetzspannungen betrieben werden kann, die innerhalb eines vordefinierten, normierten Bereichs liegen (z. B. einem Bereich von 9 V–16 V). Die Bordnetzspannung wird daher typischerweise so gewählt, dass sie in dem vordefinierten, normierten Bereich liegt.The large number of electrical consumers in a vehicle is usually designed so that it can be operated with on-board voltages that lie within a predefined, normalized range (eg a range of 9 V-16 V). The vehicle electrical system voltage is therefore typically chosen to be within the predefined normalized range.

In dem vorliegenden Dokument werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die es ermöglichen, eine Bordnetzspannung zu bestimmen, die einen möglichst energieeffizienten Betrieb der elektrischen Verbraucher eines Fahrzeugs gewährleisten. Insbesondere wird vorgeschlagen, die Wahl der Bordnetzspannung an die unterschiedlichen Verbrauchscharakteristiken der elektrischen Verbraucher im Fahrzeug zu koppeln. Ziel ist es, dadurch die elektrische Verlustleistung der elektrischen Verbraucher im Fahrzeug und damit den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu reduzieren.In the present document, a method and a device are described, which make it possible to determine a vehicle electrical system voltage, which ensure the most energy-efficient operation of the electrical consumers of a vehicle. In particular, it is proposed to couple the choice of the vehicle electrical system voltage to the different consumption characteristics of the electrical consumers in the vehicle. The aim is thereby to reduce the electrical power loss of the electrical consumers in the vehicle and thus the fuel consumption of the vehicle.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern eines Fahrzeugs beschrieben. Bei den Verbrauchern eines Fahrzeugs kann es sich z. B. um die o. g. Verbraucher handeln. Die elektrischen Verbraucher können typischerweise in zwei Gruppen eingeteilt werden, eine erste Gruppe mit einer ohmschen Verbrauchscharakteristik und eine zweite Gruppe mit einer leistungsgeregelten Verbrauchscharakteristik. Die elektrischen Verbraucher sind meist über Leitungen (z. B. Kupferleitungen) mit einem Generator und/oder einer Batterie gekoppelt, die eingerichtet sind, die elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen.In one aspect, a method of reducing the power consumption of a plurality of electrical consumers of a vehicle is described. The consumers of a vehicle may be z. B. to the o. G. Consumers act. The electrical consumers can typically be divided into two groups, a first group with an ohmic consumption characteristic and a second group with a performance-controlled consumption characteristic. The electrical consumers are usually coupled via lines (eg copper lines) to a generator and / or a battery, which are set up to supply the electrical consumers with electrical energy.

Das Verfahren umfasst das Ermitteln einer Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen. Insbesondere kann für jede der Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen eine dazugehörige Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern ermittelt werden. Das Ermitteln der Leistungsaufnahme kann das Variieren der Bordnetzspannung zwischen einer minimalen Bordnetzspannung und einer maximalen Bordnetzspannung umfassen. Beispielsweise kann die Bordnetzspannung von der minimalen zur maximalen Bordnetzspannung (und/oder umgekehrt) verändert werden, und dabei die Leistungsaufnahme der elektrischen Verbraucher ermittelt werden. Die o. g. Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen liegt dabei zwischen der minimalen und der maximalen Bordnetzspannung. Das Variieren der Bordnetzspannung erfolgt typischerweise in einer Messperiode, wobei die Messperiode eine zeitliche Länge von z. B. 10 Sekunden haben kann.The method includes determining a power consumption of the plurality of electrical loads at a plurality of different vehicle electrical system voltages. In particular, an associated power consumption of the plurality of electrical consumers can be determined for each of the plurality of different vehicle electrical system voltages. Determining the power consumption may include varying the vehicle electrical system voltage between a minimum vehicle electrical system voltage and a maximum vehicle electrical system voltage. For example, the vehicle electrical system voltage can be changed from the minimum to the maximum vehicle electrical system voltage (and / or vice versa), and the power consumption of the electrical consumers can be determined. The o. G. Variety of different vehicle electrical system voltages is between the minimum and the maximum vehicle electrical system voltage. The varying of the vehicle electrical system voltage is typically carried out in a measuring period, wherein the measuring period is a time length of z. B. can have 10 seconds.

Das Verfahren kann weiter das Ermitteln der minimalen Bordnetzspannung umfassen. Die minimale Bordnetzspannung kann von einem oder mehreren der folgenden Aspekte abhängen: von einer minimalen Lade-Spannung der Batterie des Fahrzeugs, wobei durch eine Bordnetzspannung oberhalb der minimalen Lade-Spannung ein Entladen der Batterie vermieden wird; und/oder von einer minimal erforderlichen Betriebsspannung der Vielzahl von Verbrauchern (letztere kann z. B. einer Spezifikation der Verbraucher entnommen werden). Das Verfahren kann weiter das Ermitteln der maximalen Bordnetzspannung umfassen. Die maximale Bordnetzspannung kann von einer maximal möglichen Betriebsspannung der Vielzahl von Verbrauchern (die z. B. einer Spezifikation der Verbraucher entnommen werden kann) und/oder von einer maximal möglichen Lade-Spannung der Batterie abhängen.The method may further include determining the minimum vehicle electrical system voltage. The minimum vehicle electrical system voltage may depend on one or more of the following: a minimum charging voltage of the battery of the vehicle, wherein a battery voltage above the minimum charging voltage, a discharge of the battery is avoided; and / or a minimum required operating voltage of the plurality of consumers (the latter can be taken from a consumer specification, for example). The method may further include determining the maximum vehicle electrical system voltage. The maximum vehicle electrical system voltage may depend on a maximum possible operating voltage of the plurality of consumers (which may be taken from a specification of the consumers, for example) and / or on a maximum possible charging voltage of the battery.

Das Ermitteln der Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern bei einer bestimmten Bordnetzspannung kann folgende Schritte umfassen. Zunächst kann der von einem Generator oder Spannungswandler des Fahrzeugs bei der bestimmten Bordnetzspannung gelieferte Gesamtstrom bestimmt werden (z. B. anhand von geeigneten Messvorrichtungen). Außerdem kann ein Ladestrom einer Batterie des Fahrzeugs bei der bestimmten Bordnetzspannung ermittelt werden (z. B. anhand von geeigneten Messvorrichtungen). Die Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (und der dazugehörigen Leitungen) kann dann basierend auf der Differenz zwischen Gesamtstrom und Ladestrom bestimmt werden.The determination of the power consumption of the plurality of electrical consumers at a certain vehicle electrical system voltage may include the following steps. First of all, the total current delivered by a generator or voltage converter of the vehicle at the specific vehicle electrical system voltage can be determined (eg by means of suitable measuring devices). In addition, a charging current of a battery of the vehicle can be determined at the specific vehicle electrical system voltage (eg by means of suitable measuring devices). The power consumption of the plurality of electrical loads (and associated lines) may then be determined based on the difference between total current and charge current.

Das Verfahren kann weiter das Ermitteln einer energieeffizienten Bordnetzspannung umfassen. Die energieeffiziente Bordnetzspannung kann als die Bordnetzspannung aus der Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen ermittelt werden, durch die die ermittelte Leistungsaufnahme reduziert wird. Insbesondere kann die Bordnetzspannung als energieeffiziente Bordnetzspannung bestimmt werden, bei der die ermittelte Leistungsaufnahme unterhalb eines absoluten oder relativen (in Bezug auf alle ermittelten Leistungsaufnahmen) Leistungsschwellwerts liegt. Beispielsweise kann die Bordnetzspannung als energieeffiziente Bordnetzspannung verwendet werden, bei der die minimale Leistungsaufnahme der elektrischen Verbraucher vorliegt. The method may further include determining an energy-efficient vehicle electrical system voltage. The energy-efficient vehicle electrical system voltage can be determined as the vehicle electrical system voltage from the multiplicity of different vehicle electrical system voltages, by means of which the determined power consumption is reduced. In particular, the vehicle electrical system voltage can be determined as an energy-efficient vehicle electrical system voltage, in which the determined power consumption is below an absolute or relative (with respect to all determined power consumption) power threshold. For example, the vehicle electrical system voltage can be used as an energy-efficient vehicle electrical system voltage at which the minimum power consumption of the electrical consumers is present.

Das Verfahren kann weiter das Betreiben der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern mit der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung umfassen. Das Betreiben der elektrischen Verbraucher mit der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung erfolgt in einer Betriebsperiode, welche typischerweise signifikant länger ist als die Messperiode.The method may further include operating the plurality of electrical loads with the determined energy efficient vehicle electrical system voltage. The operation of the electrical load with the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage takes place in an operating period, which is typically significantly longer than the measurement period.

Das Verfahren kann weiter das Bestimmen umfassen, ob eine Bedingung zur Aktualisierung der energieeffizienten Bordnetzspannung vorliegt. Die Bedingung kann beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Aspekte umfassen: den zeitlichen Ablauf eines Timers; und/oder die Änderung einer tatsächlichen Leistungsaufnahme bei der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung gegenüber der ermittelten Leistungsaufnahme bei der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung um mehr als einen vorbestimmten Wert; und/oder das Ein/Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers.The method may further include determining if there is a condition for updating the energy efficient vehicle electrical system voltage. The condition may include, for example, one or more of the following aspects: the timing of a timer; and / or the change of an actual power consumption in the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage with respect to the determined power consumption in the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage by more than a predetermined value; and / or the switching on / off of an electrical consumer.

Durch das beschriebene Verfahren wird erreicht, dass das Bordnetz und die daran angeschlossenen elektrischen Verbraucher mit einer energieoptimierten Bordnetzspannung betrieben werden, wodurch der Verbrauch der elektrischen Verbraucher (und der Leitungen) des Bordnetzes reduziert werden kann.By the method described is achieved that the electrical system and the electrical consumers connected to it are operated with an energy-optimized vehicle electrical system voltage, whereby the consumption of electrical loads (and the lines) of the electrical system can be reduced.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit für das Energiemanagement einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern in einem Bordnetz eines Fahrzeugs beschrieben. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die gesamte Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen zu ermitteln. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, eine energieeffiziente Bordnetzspannung als die Bordnetzspannung aus der Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen zu ermitteln, durch die die ermittelte gesamte Leistungsaufnahme reduziert wird. Außerdem kann die Steuereinheit eingerichtet sein, einen Energiewandler anzuweisen, die ermittelte energieeffiziente Bordnetzspannung in dem Bordnetz bereitzustellen. Bei dem Energiewandler kann es sich z. B. um ein System handeln, welches eingerichtet ist, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln und die elektrische Energie mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen bereitzustellen. Beispielsweise kann das System einen Generator umfassen, der mechanische Energie eines Verbrennungsmotors in elektrische Energie umwandelt, und der einen Spannungsregler umfasst, der eingerichtet ist, die von einem Generator des Fahrzeugs erzeugte elektrische Energie, mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen bereitzustellen.According to a further aspect, a control unit for the energy management of a plurality of electrical consumers in a vehicle electrical system of a vehicle is described. The control unit may be configured to determine the total power consumption of the multiplicity of electrical consumers at a multiplicity of different vehicle electrical system voltages. Furthermore, the control unit may be configured to determine an energy-efficient vehicle electrical system voltage as the vehicle electrical system voltage from the multiplicity of different vehicle electrical system voltages, by means of which the determined total power consumption is reduced. In addition, the control unit may be configured to instruct an energy converter to provide the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage in the vehicle electrical system. In the energy converter may be z. B. to act a system which is adapted to convert mechanical energy into electrical energy and to provide the electrical energy with different electrical system voltages. For example, the system may include a generator that converts mechanical energy of an internal combustion engine into electrical energy, and that includes a voltage regulator configured to provide the electrical energy generated by a generator of the vehicle with different on-board electrical system voltages.

Bei dem Energiewandler kann es sich auch um einen Spannungswandler (z. B. um einen DC-zu-DC Spannungswandler) handeln, der eingerichtet ist, elektrische Energie aus einem ersten Spannungsbereich in elektrische Energie mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen zu wandeln. Derartige Spannungswandler können z. B. in Zusammenhang mit Elektro- oder Hybridfahrzeugen verwendet werden.The energy converter can also be a voltage converter (for example a DC-to-DC voltage converter) which is set up to convert electrical energy from a first voltage range into electrical energy with different on-board voltages. Such voltage converter can, for. B. in connection with electric or hybrid vehicles.

Auf Anweisung durch die Steuereinheit kann der Energiewandler die ermittelte energieeffiziente Bordnetzspannung bereitstellen.Upon instruction by the control unit, the energy converter can provide the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage.

Die Vielzahl von elektrischen Verbrauchern sind typischerweise über eine entsprechende Vielzahl von elektrischen Leitungen mit dem Energiewandler gekoppelt. Außerdem kann die Vielzahl von elektrischen Verbrauchern mindestens einen elektrischen Verbraucher mit einer ohmschen Verbrauchscharakteristik umfassen und/oder mindestens einen elektrischen Verbraucher mit einer leistungsgeregelten Verbrauchscharakteristik umfassen.The plurality of electrical loads are typically coupled to the energy converter via a corresponding plurality of electrical leads. In addition, the plurality of electrical consumers may comprise at least one electrical consumer with an ohmic consumption characteristic and / or at least one electrical consumer with a performance-controlled consumption characteristic.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die energieeffiziente Bordnetzspannung in der Messperiode zu ermitteln und das Bordnetz in der Betriebsperiode mit der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung zu betreiben. Die zeitliche Länge der Messperiode ist typischerweise kleiner als eine zeitliche Länge der Betriebsperiode, so dass das Bordnetz möglichst lang in energieoptimierter Weise betrieben wird. Typischerweise liegt die Länge der Messperiode bei ca. 10 Sekunden, wobei die Länge der Betriebsperiode typischerweise bei mehreren Minuten bzw. Stunden liegt.The control unit can be set up to determine the energy-efficient vehicle electrical system voltage in the measurement period and to operate the vehicle electrical system in the operating period with the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage. The time length of the measurement period is typically less than a time length of the operating period, so that the electrical system is operated as long as possible in an energy-optimized manner. Typically, the length of the measurement period is about 10 seconds, with the length of the operating period typically being several minutes or hours.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein Kraftfahrzeug) beschrieben. Das Fahrzeug umfasst z. B. einen Verbrennungsmotor sowie einen Generator, der eingerichtet ist, aus mechanischer Energie des Verbrennungsmotors elektrische Energie zu erzeugen. Desweiteren kann das Fahrzeug einen Spannungsregler umfassen, der eingerichtet ist, die vom Generator erzeugte elektrische Energie mit einer Bordnetzspannung einem Bordnetz des Fahrzeugs bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann das Fahrzeug eine Batterie umfassen, die eingerichtet ist, elektrische Energie in einem ersten Spannungsbereich bereitstellt (z. B. zum Antrieb eines Elektromotors). In diesem Fall kann das Fahrzeug einen Spannungswandler umfassen, der eingerichtet ist, die elektrische Energie der Batterie mit der Bordnetzspannung bereitzustellen. Der Generator mit Spannungsregler und der Spannungswandler können allgemein als Energiewandler bezeichnet werden, die eingerichtet sind, elektrische Energie mit der Bordnetzspannung bereitzustellen. Das Bordnetz dient dazu, eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern, die über eine Vielzahl von Leitungen mit dem Energiewandler gekoppelt sind, mit elektrischer Energie zu versorgen. Desweiteren umfasst das Fahrzeug eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, den Energiewandler derart zu steuern oder zu regeln, dass der Energiewandler eine energieeffiziente Bordnetzspannung einstellt.In another aspect, a vehicle (eg, a motor vehicle) is described. The vehicle includes z. As an internal combustion engine and a generator which is adapted to generate electrical energy from mechanical energy of the internal combustion engine. Furthermore, the vehicle may include a voltage regulator, which is configured to provide the electrical energy generated by the generator with a vehicle electrical system voltage to a vehicle electrical system of the vehicle. Alternatively or In addition, the vehicle may include a battery configured to provide electrical energy in a first voltage range (eg, to drive an electric motor). In this case, the vehicle may include a voltage converter configured to provide the electrical energy of the battery with the vehicle electrical system voltage. The generator with voltage regulator and the voltage converter can be generally referred to as energy converter, which are adapted to provide electrical energy with the vehicle electrical system voltage. The electrical system serves to supply a large number of electrical consumers, which are coupled to the energy converter via a plurality of lines, with electrical energy. Furthermore, the vehicle comprises a control unit which is set up to control or regulate the energy converter in such a way that the energy converter sets an energy-efficient vehicle electrical system voltage.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, apparatus, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigtFurthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. It shows

1 ein Blockdiagram eines beispielhaften elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs; 1 a block diagram of an exemplary electrical system of a vehicle;

2 beispielhafte Verbrauchscharakteristiken von elektrischen Verbrauchern in einem Fahrzeug; und 2 exemplary consumption characteristics of electrical consumers in a vehicle; and

3 ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens zur Einstellung der Bordnetzspannung. 3 a flow chart of an exemplary method for adjusting the vehicle electrical system voltage.

1 zeigt ein Blockdiagram eines beispielhaften Bordnetzes 100 eines Fahrzeugs. Das Bordnetz 100 umfasst einen Generator 101, der eingerichtet ist, mechanische Energie eines Verbrennungsmotors in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 101 ist meist mit einem Spannungsregler 102 gekoppelt, der eingerichtet ist, eine bestimmte Bordnetzspannung einzustellen, und die vom Generator 101 erzeugte elektrische Energie mit der eingestellten Bordnetzspannung bereitzustellen. Der Spannungsregler 102 kann durch eine Energiemanagement-Steuereinheit 103 gesteuert bzw. geregelt werden. Die Steuereinheit 103 kann eingerichtet sein, die Bordnetzspannung anhand des Spannungsreglers 102 zu verändern. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 103 kann eingerichtet sein, den Spannungsregler 102 derart zu steuern bzw. zu regeln, so dass dieser eine bestimmte Bordnetzspannung einstellt. 1 shows a block diagram of an exemplary electrical system 100 of a vehicle. The electrical system 100 includes a generator 101 , which is adapted to convert mechanical energy of an internal combustion engine into electrical energy. The generator 101 is usually with a voltage regulator 102 coupled, which is set to set a certain vehicle electrical system voltage, and the generator 101 to provide generated electrical energy with the set vehicle electrical system voltage. The voltage regulator 102 can through an energy management control unit 103 be controlled or regulated. The control unit 103 can be set up, the vehicle electrical system voltage based on the voltage regulator 102 to change. In other words, the control unit 103 can be set up the voltage regulator 102 to control or regulate so that this adjusts a certain vehicle electrical system voltage.

1 zeigt das Beispiel eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor. Die Erfindung ist auch auf Fahrzeuge mit Elektromotoren oder auf Fahrzeuge mit Hybridantrieb anwendbar. In diesem Fall kann das Bordnetz 100 einen Spannungswandler umfassen, der eingerichtet ist, elektrische Energie von einer ersten Spannung (z. B. 300 V) in elektrische Energie mit der eingestellten Bordnetzspannung zu wandeln. Die elektrische Energie kann z. B. von einer Hochspannungs-Batterie bereitgestellt werden. Die Steuereinheit 103 kann eingerichtet sein, die Bordnetzspannung anhand des Spannungswandlers zu verändern. 1 shows the example of a vehicle with an internal combustion engine. The invention is also applicable to vehicles with electric motors or to vehicles with hybrid drive. In this case, the electrical system 100 a voltage converter adapted to convert electrical energy from a first voltage (eg 300 V) into electrical energy with the set vehicle electrical system voltage. The electrical energy can z. B. be provided by a high voltage battery. The control unit 103 can be set up to change the vehicle electrical system voltage based on the voltage converter.

Das Bordnetz 100 kann eine Batterie 104 (z. B. eine Bleibasierte Batterie oder eine Lithium-Ionen Batterie) umfassen, die eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und bei Bedarf (z. B. bei Stillstand des Verbrennungsmotors) an die elektrischen Verbraucher 106 im Fahrzeug abzugeben. Die Batterie 104 empfängt typischerweise einen Ladestrom vom Generator 101, wenn die Bordnetzspannung einen bestimmten Lade-Spannungsschwellwert U_L_min überschreitet. Andererseits wird die Batterie 104 typischerweise entladen, wenn die Bordnetzspannung den Lade-Spannungsschwellwert unterschreitet. Der Lade-Spannungsschwellwert hängt typischerweise vom Ladezustand der Batterie 104 ab und liegt beispielsweise bei 12,5 V +/– 0,5 V (je nach Ladezustand der Batterie 104). Außerdem kann der Lade-Spannungsschwellwert U_L_min von der Temperatur der Batterie 104 abhängen. Die Steuereinheit 103 kann eingerichtet sein, den aktuellen Lade-Spannungsschwellwert U_L_min der Batterie 104 zu ermitteln (z. B. anhand von geeigneten Sensoren an der Batterie 104). Die Steuereinheit 103 kann weiter eingerichtet sein, die Bordnetzspannung derart einzustellen, dass der Lade-Spannungsschwellwert U_L_min nicht unterschritten wird, um so ein Entladen der Batterie 104 zu vermeiden.The electrical system 100 can a battery 104 (For example, a lead-based battery or a lithium-ion battery), which is adapted to store electrical energy and, if necessary (eg at standstill of the internal combustion engine) to the electrical consumers 106 in the vehicle. The battery 104 typically receives a charging current from the generator 101 when the vehicle electrical system voltage exceeds a certain charging voltage threshold U_L_min. On the other hand, the battery 104 typically discharged when the vehicle electrical system voltage falls below the charging voltage threshold. The charging voltage threshold typically depends on the state of charge of the battery 104 and is for example at 12.5 V +/- 0.5 V (depending on the state of charge of the battery 104 ). In addition, the charging voltage threshold U_L_min may depend on the temperature of the battery 104 depend. The control unit 103 can be set, the current charging voltage threshold U_L_min of the battery 104 to be determined (eg by means of suitable sensors on the battery 104 ). The control unit 103 can be further set to adjust the vehicle electrical system voltage such that the charging voltage threshold U_L_min is not exceeded, so as to discharge the battery 104 to avoid.

Typischerweise steigt der Ladestrom I_L der Batterie 104 mit steigender Bordnetzspannung (oberhalb des Lade-Spannungsschwellwerts U_L_min) an. Die Batterie 104 kann für einen maximal möglichen Ladestrom I_L_max und/oder eine maximal mögliche Ladespannung U_L_max ausgelegt sein. Die Steuereinheit 103 kann eingerichtet sein, die Bordnetzspannung derart einzustellen, dass eine maximale Ladespannung U_L_max der Batterie 104 nicht überschritten wird, um so eine Beschädigung der Batterie 104 zu vermeiden. Typically, the charging current I_L of the battery increases 104 with rising vehicle electrical system voltage (above the charging voltage threshold U_L_min). The battery 104 can be designed for a maximum possible charging current I_L_max and / or a maximum possible charging voltage U_L_max. The control unit 103 can be set to adjust the vehicle electrical system voltage such that a maximum charging voltage U_L_max of the battery 104 is not exceeded, so as to damage the battery 104 to avoid.

Desweiteren umfasst das Bordnetz 100 ein oder mehrere Verteiler 105, die eingerichtet sind, die elektrische Energie vom Generator 101 und/oder von der Batterie 104 an eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 106 im Fahrzeug zu verteilen. Die einzelnen Verbraucher 106 sind dabei über elektrische Leitungen 107 mit einem Verteiler 105 und/oder mit den Energiequellen Generator 101/Batterie 104 verbunden. Sowohl die einzelnen Verbraucher 106 als auch die Leitungen 107 führen zu einem Verbrauch von elektrischer Energie im Fahrzeug.Furthermore, the electrical system includes 100 one or more distributors 105 that are set up, the electrical energy from the generator 101 and / or from the battery 104 to a variety of electrical consumers 106 to distribute in the vehicle. The individual consumers 106 are doing this via electrical lines 107 with a distributor 105 and / or with the energy generator 101 /Battery 104 connected. Both the individual consumers 106 as well as the wires 107 lead to a consumption of electrical energy in the vehicle.

Wie eingangs dargelegt, wird in diesem Dokument vorgeschlagen, dass die Betriebsstrategie eines Energiemanagement-Systems eines Fahrzeugs eine aus Effizienzsicht optimale Bordnetzspannung ermittelt, und diese bei ggf. weiteren Randbedingungen einstellt. Zur Ermittlung einer energieeffizienten Bordnetzspannung kann das Energiemanagement-System (welches z. B. auf der Steuereinheit 103 implementiert ist) einen Suchvorgang verwenden, bei dem die Bordnetzspannung variiert wird. Die Spannungsvariation kann derart erfolgen, dass die Bordnetzspannung innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls (von z. B. ca. 10 sec) von einer ersten Spannung (z. B. 12 V) auf eine zweite Spannung (z. B. 15 V) angehoben wird und anschließend wieder abgesenkt wird (oder umgekehrt). Parallel zur Variation der Bordnetzspannung wird die Leistungsaufnahme der Verbraucher 106 und der Leitungen 107 im Fahrzeug berechnet und aufgezeichnet.As stated above, it is proposed in this document that the operating strategy of an energy management system of a vehicle determines an optimal vehicle electrical system voltage from the point of view of efficiency, and adjusts it if necessary for further boundary conditions. To determine an energy-efficient vehicle electrical system voltage, the energy management system (which, for example, on the control unit 103 implemented) use a search process in which the vehicle electrical system voltage is varied. The voltage variation may be such that the vehicle electrical system voltage is increased within a predefined time interval (of, for example, approximately 10 seconds) from a first voltage (eg 12 V) to a second voltage (eg 15 V) and then lowered again (or vice versa). Parallel to the variation of the vehicle electrical system voltage is the power consumption of consumers 106 and the wires 107 calculated and recorded in the vehicle.

Die Leistungsaufnahme der elektrischen Verbraucher 106 und Leitungen 107 im Fahrzeug ergibt sich z. B. über die Gleichung P_Last = U_BN·I_BN, wobei U_BN die Bordnetzspannung und I_BN der effektive Bordnetzstrom I_BN ist. Der effektive Bordnetzstrom I_BN umfasst den Strom der von der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 106 und den Leitungen 107 im Fahrzeug gezogen wird. Der effektive Bordnetzstrom umfasst hingegen nicht einen Batterieladestrom I_L, der dazu verwendet wird, die Batterie 104 des Fahrzeugs aufzuladen. Der effektive Bordnetzstrom I_BN kann z. B. aus der Differenz zwischen dem vom Generator 101 bereitgestellten Gesamtstrom I_G und dem Batterieladestrom I_L ermittelt werden, d. h. I_BN = I_G – I_L. Alternativ oder ergänzend könnten auch die Verbraucherströme I_V einzeln oder gebündelt gemessen werden. Der effektive Bordnetzstrom I_BN ergibt sich aus der Summe der Verbraucherströme I_V zu den Verbrauchern 106 im Fahrzeug.The power consumption of the electrical consumers 106 and wires 107 in the vehicle results z. B. on the equation P_Last = U_BN · I_BN, where U_BN is the vehicle electrical system voltage and I_BN the effective electrical system current I_BN. The effective vehicle electrical system current I_BN comprises the current of the plurality of electrical consumers 106 and the wires 107 is pulled in the vehicle. On the other hand, the effective on-board electrical system current does not include a battery charging current I_L that is used to charge the battery 104 of the vehicle. The effective vehicle electrical system current I_BN can z. B. from the difference between that from the generator 101 provided total current I_G and the battery charging current I_L are determined, ie I_BN = I_G - I_L. Alternatively or additionally, the consumer currents I_V could be measured individually or bundled. The effective vehicle electrical system current I_BN results from the sum of the consumer currents I_V to the consumers 106 in the vehicle.

Der Bordnetzstrom I_BN wird für unterschiedliche Bordnetzspannungen U_BN gemessen, und so für unterschiedliche Bordnetzspannungen die Leistungsaufnahme P_Last der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 106 und der Leitungen 107 im Fahrzeug ermittelt. Die optimale Bordnetzspannung U_BN aus Effizienzsicht ist diejenige Bordnetzspannung U_BN mit der geringsten Leistungsaufnahme P_Last der Vielzahl von Verbrauchern 106 und Leitungen 107.The on-board electrical system current I_BN is measured for different vehicle electrical system voltages U_BN, and thus for different vehicle electrical system voltages the power consumption P_load of the large number of electrical consumers 106 and the wires 107 determined in the vehicle. The optimum vehicle electrical system voltage U_BN from the point of view of efficiency is that vehicle electrical system voltage U_BN with the lowest power consumption P_load of the large number of consumers 106 and wires 107 ,

Bedingt durch die ohmsche Charakteristik der Verkabelung 107, d. h. dem Leitungswiderstand der Kupferleitungen 107 zu den elektrischen Verbrauchern 106, steigt mit steigendem Strom I_V zu einem Verbraucher 106 auch die Verlustleistung in der Verkabelung 107. Hat ein Verbraucher 106 auch eine ohmsche Charakteristik (wie z. B. eine Sitzheizung oder ein Heizwiderstand einer Heckscheibe), wird auch die Leistungsaufnahme des ohmschen Verbrauchers 106 mit steigendem Strom I_V steigen. Damit bleibt das Verhältnis von P_Verlust (Leistung an den Leitungen 107) zu P_Verbraucher (Leistung am Verbraucher 106) bei einem ohmschen Verbraucher 106 konstant. Die Leistung P_Verbraucher des Verbrauchers 106 und auch die Verlustleistung P_Verlust in der Verkabelung 107 steigen allerdings mit der Betriebsnetzspannung U_BN quadratisch an, da für ohmsche Verbraucher gilt P_Last = P_Verlust + V_Verbraucher = U_BN·U_BN/R, wobei R der Gesamtwiderstand der Leitung 107 und des ohmschen Verbrauchers 106 ist.Due to the ohmic characteristic of the wiring 107 ie the line resistance of the copper lines 107 to the electrical consumers 106 , rises with increasing current I_V to a consumer 106 also the power loss in the wiring 107 , Has a consumer 106 an ohmic characteristic (such as a seat heating or a heating resistor of a rear window), is also the power consumption of the ohmic consumer 106 rise with increasing current I_V. This leaves the ratio of P_loss (power on the lines 107 ) to P_ consumer (consumer service 106 ) with a resistive consumer 106 constant. The power P_ consumer of the consumer 106 and also the power loss P_Verlust in the wiring 107 however, rise quadratically with the operating system voltage U_BN, since for ohmic consumers, P_load = P_loss + V_consumer = U_BN * U_BN / R, where R is the total resistance of the line 107 and the ohmic consumer 106 is.

Bei einem Verbraucher 106 mit konstanter Leistungsaufnahme (z. B. bei einem Verbraucher mit Leistungsregelung, wie etwa einer geregelten Pumpe) sinkt mit steigender Bordnetzspannung U_BN der benötigte Strom I_V um in diesem leistungsgeregelten Verbraucher 106 die Leistung P_Verbraucher zu erzielen (P_Verbraucher = U_BN·I_V). Damit sinkt auch der Strom I_V durch die Verkabelung 107 zu dem leistungsgeregelten Verbraucher 106 und somit die Verlustleistung P_Verlust in der Verkabelung 107.At a consumer 106 With constant power consumption (eg in the case of a load with power control, such as a regulated pump), the required current I_V decreases as the onboard power supply voltage U_BN increases, in this power-controlled consumer 106 Achieve the performance P_user (P_user = U_BN · I_V). This also reduces the current I_V through the cabling 107 to the regulated consumer 106 and thus the power loss P_Verlust in the wiring 107 ,

2 zeigt die Verlustleistung im Bordnetz 100 von unterschiedlichen Verbrauchern 106 und deren Verkabelung 107 bis zur Batterie 104 bzw. bis zum Generator 101. Die Verbraucher 106 haben in dem dargestellten Beispiel eine leistungsgeregelte Verbrauchscharakteristik mit einer konstanten Leistungsaufnahme von 1000 W (Kurve 204) bzw. eine ohmsche Verbrauchscharakteristik mit einer Leistungsaufnahme von 1000 W bei U_BN = 12 V (Kurve 203). Auf der x-Achse der 2 ist die Bordnetzspannung U_BN 202, gemessen am Pluspol der Batterie 104 aufgetragen. Auf der y-Achse ist die jeweilige gesamte Leistungsaufnahme P_Last 201, mit P_Last = P_Verlust (aufgrund der Verkabelung 107) + P_Verbraucher (aufgrund des Verbrauchers 106), aufgetragen. 2 shows the power loss in the electrical system 100 from different consumers 106 and their wiring 107 to the battery 104 or to the generator 101 , The consumers 106 have in the example shown a power-controlled consumption characteristic with a constant power consumption of 1000 W (curve 204 ) or an ohmic consumption characteristic with a power consumption of 1000 W at U_BN = 12 V (curve 203 ). On the x-axis of the 2 is the vehicle electrical system voltage U_BN 202 , measured at the positive pole of the battery 104 applied. On the y-axis the respective total power consumption is P_load 201 , with P_load = P_loss (due to cabling 107 ) + P_ consumer (due to the consumer 106 ), applied.

Aus 2 ist zu entnehmen, dass bei ohmschen Verbrauchern 106, die gesamte Leistungsaufnahme P_Last 201 mit steigender Bordnetzspannung 202 steigt (Kurve 203). Andererseits sinkt die gesamte Leistungsaufnahme P_Last 201 bei leistungsgeregelten Verbrauchern 106 mit steigender Bordnetzspannung 202 (Kurve 204). Da das Bordnetz 100 eine Vielzahl von Verbrauchern 106 umfasst, wird sich bei Variation der Bordnetzspannung 202 typischerweise für die gesamte Leistungsaufnahme 201 aller Verbraucher 106 (und deren Verkabelung 107) ein Kurvenverlauf ergeben, der zwischen den Kurvenverläufen 203, 204 der rein ohmschen bzw. der rein leistungsgeregelten Verbraucher liegt.Out 2 it can be seen that with ohmic consumers 106 , the total power consumption P_load 201 with rising vehicle electrical system voltage 202 rises (curve 203 ). On the other hand, the total power consumption P_Last decreases 201 with power-regulated consumers 106 with rising vehicle electrical system voltage 202 (Curve 204 ). Because the electrical system 100 a variety of consumers 106 includes, will vary with the vehicle electrical system voltage 202 typically for the total power consumption 201 of all consumers 106 (and their wiring 107 ) give a curve that runs between the curves 203 . 204 the purely ohmic or the purely power-controlled consumer is.

Insbesondere kann sich bei einer Mischung von ohmschen und leistungsgeregelten Verbrauchern im Fahrzeug eine minimale gesamte Leistungsaufnahme 201 bei einer Bordnetzspannung 202 ergeben, die zwischen einer minimal möglichen Bordnetzspannung U_min und einer maximal möglichen Bordnetzspannung U_max liegt. Bei der minimal möglichen Bordnetzspannung U_min kann es sich z. B. um die Untergrenze des vordefinierten, normierten Spannungsbereichs handeln, für den die elektrischen Verbraucher 106 eines Fahrzeugs ausgelegt sein müssen. Alternativ oder ergänzend kann es sich bei der minimal möglichen Bordnetzspannung U_min z. B. um den aktuellen Lade-Spannungsschwellwert U_L_min der Batterie 104 handeln, um sicherzustellen, dass die Batterie 104 nicht belastet wird. Bei der maximal möglichen Bordnetzspannung U_max kann es sich z. B. um die Obergrenze des vordefinierten, normierten Spannungsbereichs handeln, für den die elektrischen Verbraucher 106 eines Fahrzeugs ausgelegt sein müssen. Alternativ oder ergänzend kann es sich bei der maximal möglichen Bordnetzspannung U_max z. B. um die maximal mögliche Ladespannung U_L_max der Batterie 104 handeln, um sicherzustellen, dass die Batterie 104 nicht beschädigt wird.In particular, with a mixture of ohmic and power-controlled consumers in the vehicle a minimum total power consumption 201 at a vehicle electrical system voltage 202 result, which is between a minimum possible vehicle electrical system voltage U_min and a maximum possible vehicle electrical system voltage U_max. At the minimum possible vehicle electrical system voltage U_min, it may be z. B. to act on the lower limit of the predefined, normalized voltage range for which the electrical consumers 106 a vehicle must be designed. Alternatively or additionally, it may be at the minimum possible vehicle electrical system voltage U_min z. B. to the current charging voltage threshold U_L_min of the battery 104 Act to make sure the battery is working 104 is not charged. At the maximum possible vehicle electrical system voltage U_max may be z. B. to act on the upper limit of the predefined, normalized voltage range for which the electrical consumers 106 a vehicle must be designed. Alternatively or additionally, it may be at the maximum possible vehicle electrical system voltage U_max z. B. to the maximum possible charging voltage U_L_max the battery 104 Act to make sure the battery is working 104 not damaged.

Folglich kann entsprechend den weiteren Randbedingungen im Bordnetz 100, welche ein Spannungsband zwischen einer minimal möglichen und einer maximal möglichen Spannung [U_min, U_max] erlauben, unter Hinzunahme der oben ermittelten optimal effizienten Spannung, die Bordnetzspannung ermittelt und eingestellt werden.Consequently, according to the other boundary conditions in the electrical system 100 , which allow a voltage band between a minimum possible and a maximum possible voltage [U_min, U_max], with the addition of the above-determined optimally efficient voltage, the vehicle electrical system voltage can be determined and set.

Es ist zu erwarten, dass, wenn das Bordnetz 100 einen hohen Anteil von leistungsgeregelten Verbrauchern 106 umfasst, eine Bordnetzspannung 202 nahe der maximal möglichen Spannung U_max eingestellt wird, während bei einem Bordnetz 100 mit einem hohen Anteil von ohmschen Verbrauchern 106, eine Spannung nahe der minimal möglichen Spannung U_min eingestellt wird.It is expected that if the electrical system 100 a high proportion of power-regulated consumers 106 includes, a vehicle electrical system voltage 202 is set near the maximum possible voltage U_max, while in a vehicle electrical system 100 with a high proportion of ohmic consumers 106 , a voltage near the minimum possible voltage U_min is set.

Da sich die Eigenschaften der Verbraucher 106 durch Betriebspunkte verändern können und/oder da das Ein-/Ausschalten von Verbrauchern 106 durch den Nutzer die Zusammensetzung der aktiven Verbraucher 106 im Fahrzeug verändert, kann es sinnvoll sein, eine energetisch optimierte Bordnetzspannung 202 wiederholt zu ermitteln. Beispielsweise kann nach Starten des Verbrennungsmotors in einem ersten Suchvorgang eine erste energetisch optimierte Bordnetzspannung 202 ermittelt werden. Dieser Suchvorgang kann dann periodisch wiederholt werden (in einem vordefinierten zeitlichen Abstand von z. B. 10 Min. oder 1 Stunde). Alternativ oder ergänzend kann der Suchvorgang situationsspezifisch wiederholt werden, z. B. wenn sich die Bordnetzlast (d. h. P_Last) signifikant ändert. Beispielsweise kann ein Suchvorgang zur Ermittlung einer energetisch optimierten Bordnetzspannung 202 angestoßen werden, wenn die gesamte Leistungsaufnahme P_Last seit dem letzten Suchvorgang um mehr als einen vordefinierten Wert angestiegen oder gesunken ist.As the characteristics of the consumer 106 can change by operating points and / or because the switching on / off of consumers 106 by the user the composition of active consumers 106 Changed in the vehicle, it may be useful, an energetically optimized vehicle electrical system voltage 202 repeatedly determined. For example, after starting the internal combustion engine in a first search process, a first energetically optimized vehicle electrical system voltage 202 be determined. This search process can then be repeated periodically (at a predefined time interval of, for example, 10 minutes or 1 hour). Alternatively or additionally, the search process can be repeated situation-specific, z. B. when the on-board network load (ie P_Last) changes significantly. For example, a search to determine an energetically optimized vehicle electrical system voltage 202 when the total power consumption P_Last has increased or decreased by more than a predefined value since the last search.

Die Art und der Umfang von Verbrauchern 106 ist typischerweise von der jeweiligen Fahrzeugklasse und deren Ausstattung abhängig. Die Periodizität von Suchvorgängen zur Ermittlung einer energetisch optimierten Bordnetzspannung 202 und/oder der o. g. vordefinierte Wert, der einen erneuten Suchvorgang anstößt, können von der jeweiligen Fahrzeugklasse bzw. vom jeweiligen Fahrzeug und der darin enthaltenden Verbraucher 106 abhängig sein.The type and extent of consumers 106 is typically dependent on the particular vehicle class and its equipment. The periodicity of searches to determine an energetically optimized vehicle electrical system voltage 202 and / or the above-mentioned predefined value, which initiates a new search operation, can be from the respective vehicle class or from the respective vehicle and the consumers contained therein 106 be dependent.

3 zeigt ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Ermittlung einer energetisch effizienten Bordnetzspannung 202 in einem Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 106, die über elektrische Leitungen 107 mit einem Generator 101 und/oder einer Batterie 104 verbunden sind. Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301 einer minimal möglichen Betriebsnetzspannung U_min und/oder das Ermitteln 302 einer maximal möglichen Betriebsnetzspannung U_max. Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 303 der Leistungsaufnahme P_Last der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 106 und der Vielzahl von elektrischen Leitungen 107 für unterschiedliche Betriebsnetzspannungen zwischen U_min und U_max. Anschießend wird die Betriebsnetzspannung 202 ermittelt (Schritt 304), für die die Leistungsaufnahme P_Last reduziert (z. B. im Intervall [U_min, U_max] minimiert) wird. Schließlich wird das Bordnetz 100 mit der ermittelten Betriebsnetzspannung 202 betrieben 305. 3 shows a flowchart of an exemplary method 300 for determining an energy-efficient vehicle electrical system voltage 202 in a vehicle. The vehicle includes a variety of electrical consumers 106 that have electrical wiring 107 with a generator 101 and / or a battery 104 are connected. The procedure 300 includes determining 301 a minimum possible operating system voltage U_min and / or determining 302 a maximum possible operating system voltage U_max. In addition, the process includes 300 the determining 303 the power consumption P_Last of the variety of electrical consumers 106 and the plurality of electrical wires 107 for different operating system voltages between U_min and U_max. Anschießend is the operating voltage 202 determined (step 304 ) for which the power consumption P_load is reduced (eg minimized in the interval [U_min, U_max]). Finally, the wiring system 100 with the determined operating system voltage 202 operated 305 ,

Das Verfahren 300 kann periodisch wiederholt werden. Alternativ oder ergänzend, kann das Verfahren 300 weiter umfassen, Ermitteln 306, ob eine Trigger-Bedingung vorliegt. Wenn eine Trigger-Bedingung vorliegt, wird das Verfahren 300 wiederholt ausgeführt, um eine aktualisierte energetisch optimierte Bordnetzspannung 202 zu ermitteln und bereitzustellen. Bei der Trigger-Bedingung kann es sich z. B. um die Bedingung handeln, dass sich die Leistungsaufnahme P_Last seit der letzten ermittelten Bordnetzspannung 202 um mindestens einen vordefinierten Wert verändert hat. Ein weiteres Beispiel für eine Trigger-Bedingung ist, dass ein Timer für die periodische Wiederholung des Verfahrens 300 abgelaufen ist. Mit dem Timer kann eine periodische Wiederholung des Verfahrens 300 realisiert werden.The procedure 300 can be repeated periodically. Alternatively or additionally, the method may 300 further comprising, determining 306 whether a trigger condition exists. If there is a trigger condition, the procedure becomes 300 Repeatedly executed to an updated energetically optimized vehicle electrical system voltage 202 to identify and provide. The trigger condition can be z. B. act on the condition that the power consumption P_Last since the last determined on-board voltage 202 has changed by at least one predefined value. Another example of a trigger condition is that a timer is used for the periodic repetition of the procedure 300 has expired. With the timer, a periodic repetition of the procedure 300 will be realized.

Das Verfahren 300 kann als Software im Rahmen eines Energiemanagement-Systems eines Fahrzeugs implementiert werden (z. B. auf der Steuereinheit 103) und kann somit kostengünstig realisiert werden.The procedure 300 can be implemented as software within a vehicle's energy management system (eg, on the control unit 103 ) and can thus be realized inexpensively.

Mit dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren kann sich das Energiemanagementsystem an das spezifisch ausgestattete Fahrzeug, dessen Betriebspunkt und dessen Nutzerbedienung adaptieren, um eine effizienzoptimale Bordnetzspannung einzustellen. Dadurch kann die elektrische Verlustleistung im Fahrzeug und somit auch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Wenn beispielsweise durch die Wahl der geeigneten Bordnetzspannung die Verlustleistung um 100 W gesenkt wird, ist näherungsweise mit einer Kraftstoffeinsparung von ca. 0,1 Liter/100 Km zu rechnen. Außerdem kann durch die Ermittlung einer energetisch optimierten Bordnetzspannung die Belastung der Verbraucher 106 und der Leitungen 107 im Fahrzeug reduziert werden, was zu einer reduzierten Fehlerrate der Verbraucher 106 führt.With the method described in this document, the energy management system can adapt to the specific equipped vehicle, its operating point and its user operation in order to set an efficiency-optimal vehicle electrical system voltage. As a result, the electrical power loss in the vehicle and thus also the fuel consumption can be reduced. If, for example, the choice of the appropriate vehicle electrical system voltage, the power loss is reduced by 100 W, approximately a fuel saving of about 0.1 liters / 100 km is expected. In addition, by determining an energetically optimized vehicle electrical system voltage, the load of consumers 106 and the wires 107 be reduced in the vehicle, resulting in a reduced error rate of consumers 106 leads.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims (10)

Ein Verfahren (300) zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren (300) umfasst – Ermitteln (303) einer Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen; – Ermitteln (304) einer energieeffizienten Bordnetzspannung als die Bordnetzspannung aus der Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen, durch die die ermittelte Leistungsaufnahme reduziert wird; und – Betreiben (305) der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) mit der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung.A procedure ( 300 ) for reducing the energy consumption of a plurality of electrical consumers ( 106 ) of a vehicle, the method ( 300 ) - determining ( 303 ) a power consumption of the plurality of electrical consumers ( 106 ) at a variety of different vehicle electrical system voltages; - Determine ( 304 ) an energy-efficient vehicle electrical system voltage as the vehicle electrical system voltage from the plurality of different vehicle electrical system voltages, through which the determined power consumption is reduced; and - operating ( 305 ) of the plurality of electrical consumers ( 106 ) with the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage. Das Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, wobei das Ermitteln (303) der Leistungsaufnahme umfasst: Variieren der Bordnetzspannung zwischen einer minimalen Bordnetzspannung und einer maximalen Bordnetzspannung; wobei die Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen zwischen der minimalen und der maximalen Bordnetzspannung liegen.The procedure ( 300 ) according to claim 1, wherein said determining ( 303 ) of the power consumption includes: varying the vehicle electrical system voltage between a minimum vehicle electrical system voltage and a maximum vehicle electrical system voltage; wherein the plurality of different vehicle electrical system voltages lie between the minimum and the maximum vehicle electrical system voltage. Das Verfahren (300) gemäß Anspruch 2, weiter umfassend – Ermitteln (301) der minimalen Bordnetzspannung; wobei die minimale Bordnetzspannung abhängt von einem oder mehreren von: einer minimalen Lade-Spannung einer Batterie (104) des Fahrzeugs, wobei durch eine Bordnetzspannung oberhalb der minimalen Lade-Spannung ein Entladen der Batterie (104) vermieden wird; eine minimal erforderliche Betriebsspannung der Vielzahl von Verbrauchern (106); und – Ermitteln (302) der maximalen Bordnetzspannung; wobei die maximale Bordnetzspannung abhängt von einer maximal möglichen Betriebsspannung der Vielzahl von Verbrauchern (106) und/oder einer maximal möglichen Lade-Spannung der Batterie (104).The procedure ( 300 ) according to claim 2, further comprising - determining ( 301 ) of the minimum vehicle electrical system voltage; wherein the minimum vehicle electrical system voltage depends on one or more of: a minimum charging voltage of a battery ( 104 ) of the vehicle, wherein by a vehicle electrical system voltage above the minimum charging voltage discharging the battery ( 104 ) is avoided; a minimum required operating voltage of the plurality of consumers ( 106 ); and - determining ( 302 ) of the maximum vehicle electrical system voltage; wherein the maximum vehicle electrical system voltage depends on a maximum possible operating voltage of the plurality of consumers ( 106 ) and / or a maximum possible charging voltage of the battery ( 104 ). Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, weiter umfassend, – Bestimmen (306), ob eine Bedingung zur Aktualisierung der energieeffizienten Bordnetzspannung vorliegt; wobei die Bedingung eines oder mehrere umfasst von: Ablauf eines Timers; und Änderung einer tatsächlichen Leistungsaufnahme bei der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung gegenüber der ermittelten Leistungsaufnahme bei der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung um mehr als einen vorbestimmten Wert.The method according to any preceding claim, further comprising, - determining ( 306 ), whether a condition for updating the energy-efficient vehicle electrical system voltage is present; wherein the condition includes one or more of: expiration of a timer; and change of an actual power consumption in the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage compared to the determined power consumption in the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage by more than a predetermined value. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei das Ermitteln (303) der Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) bei einer bestimmten Bordnetzspannung umfasst: – Ermitteln des von einem Generator (101) des Fahrzeugs bei der bestimmten Bordnetzspannung gelieferten Gesamtstroms; – Ermitteln eines Ladestroms einer Batterie (104) des Fahrzeugs bei der bestimmten Bordnetzspannung; und – Bestimmen (303) der Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) basierend auf der Differenz zwischen Gesamtstrom und Ladestrom.The method of any preceding claim, wherein said determining ( 303 ) the power consumption of the plurality of electrical consumers ( 106 ) at a certain vehicle electrical system voltage comprises: 101 ) of the vehicle at the particular vehicle electrical system voltage supplied total current; Determining a charging current of a battery ( 104 ) of the vehicle at the particular vehicle electrical system voltage; and - determining ( 303 ) the power consumption of the plurality of electrical consumers ( 106 ) based on the difference between total current and charging current. Eine Steuereinheit (103) für das Energiemanagement einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) in einem Bordnetz (100) eines Fahrzeugs, wobei die Steuereinheit (103) eingerichtet ist, – die gesamte Leistungsaufnahme der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen zu ermitteln; – eine energieeffiziente Bordnetzspannung als die Bordnetzspannung aus der Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzspannungen zu ermitteln, durch die die ermittelte gesamte Leistungsaufnahme reduziert wird; und – einen Energiewandler (101, 102) anzuweisen, die ermittelte energieeffiziente Bordnetzspannung in dem Bordnetz (100) bereitzustellen. A control unit ( 103 ) for the energy management of a large number of electrical consumers ( 106 ) in a vehicle electrical system ( 100 ) of a vehicle, the control unit ( 103 ), - the total power consumption of the plurality of electrical consumers ( 106 ) to determine at a variety of different vehicle electrical system voltages; - To determine an energy-efficient vehicle electrical system voltage as the vehicle electrical system voltage from the plurality of different vehicle electrical system voltages, through which the determined total power consumption is reduced; and - an energy converter ( 101 . 102 ), the determined energy-efficient on-board voltage in the on-board network ( 100 ). Die Steuereinheit (103) gemäß Anspruch 6, wobei die Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106) – über eine entsprechende Vielzahl von elektrischen Leitungen (107) mit dem Energiewandler (101, 102) gekoppelt sind; und/oder – mindestens einen elektrischen Verbraucher (106) mit einer ohmschen Verbrauchscharakteristik umfassen; und/oder – mindestens einen elektrischen Verbraucher (106) mit einer leistungsgeregelten Verbrauchscharakteristik umfassen.The control unit ( 103 ) according to claim 6, wherein the plurality of electrical consumers ( 106 ) - via a corresponding plurality of electrical lines ( 107 ) with the energy converter ( 101 . 102 ) are coupled; and / or - at least one electrical consumer ( 106 ) with an ohmic consumption characteristic; and / or - at least one electrical consumer ( 106 ) with a performance-controlled consumption characteristic. Die Steuereinheit (103) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 7, wobei der Energiewandler (101, 102) – einen Generator (101) und einen Spannungsregler (102) umfasst, die eingerichtet sind, mechanische Energie in elektrische Energie zu wandeln, und mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen bereitzustellen; oder – einen Spannungswandler umfasst, der eingerichtet ist, elektrische Energie mit einer ersten Spannung in elektrische Energie mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen zu wandeln und bereitzustellen.The control unit ( 103 ) according to any one of claims 6 to 7, wherein the energy converter ( 101 . 102 ) - a generator ( 101 ) and a voltage regulator ( 102 ), which are adapted to convert mechanical energy into electrical energy, and to provide with different vehicle electrical system voltages; or - a voltage converter, which is configured to convert electrical energy with a first voltage into electrical energy with different on-board voltages and provide. Die Steuereinheit (103) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Steuereinheit (103) eingerichtet ist, – in einer Messperiode, die energieeffiziente Bordnetzspannung zu ermitteln; und – in einer Betriebsperiode, das Bordnetz (100) mit der ermittelten energieeffizienten Bordnetzspannung zu betreiben; wobei eine zeitliche Länge der Messperiode kleiner ist als eine zeitliche Länge der Betriebsperiode.The control unit ( 103 ) according to any one of claims 6 to 8, wherein the control unit ( 103 ) is set up: - to determine the energy-efficient vehicle electrical system voltage in a measuring period; and - in one operating period, the electrical system ( 100 ) to operate with the determined energy-efficient vehicle electrical system voltage; wherein a time length of the measurement period is smaller than a time length of the operation period. Ein Fahrzeug, welches umfasst – einen Energiewandler (101, 102), der eingerichtet ist, elektrische Energie mit einer Bordnetzspannung bereitzustellen; – eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern (106), die über eine Vielzahl von Leitungen (107) mit dem Energiewandler (101, 102) gekoppelt sind; und – eine Steuereinheit (103) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, die eingerichtet ist, den Energiewandler (101, 102) anzuweisen, eine energieeffiziente Bordnetzspannung bereitzustellen.A vehicle that includes - an energy converter ( 101 . 102 ) configured to provide electrical power with a vehicle electrical system voltage; A large number of electrical consumers ( 106 ), which are connected via a multitude of lines ( 107 ) with the energy converter ( 101 . 102 ) are coupled; and a control unit ( 103 ) according to any one of claims 6 to 9, which is arranged to control the energy converter ( 101 . 102 ) to provide an energy-efficient vehicle electrical system voltage.
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