DE102013006092A1

DE102013006092A1 - Steuergerät und Verfahren zur Reduktion eines Anwendererlebnisses von Koppeleffekten innerhalb eines elektrischen Netzes

Info

Publication number: DE102013006092A1
Application number: DE201310006092
Authority: DE
Inventors: Tobias Carsten Müller; Christian Junge
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2014-10-09

Abstract

Es wird ein Steuergerät sowie ein Verfahren zur Reduktion eines Anwendererlebnisses von Koppeleffekten innerhalb eines elektrischen Netzes vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird zunächst eine neue Anforderung einer veränderten elektrischen Leistungsaufnahme für einen ersten Verbraucher innerhalb des Netzes ausgewertet. Anschließend wird ermittelt, ob eine für einen Anwender wahrnehmbare Auswirkung auf die Funktionsweise eines zweiten Verbrauchers für den Fall eines Erfüllens der Anforderung zu befürchten ist. Sofern dies der Fall ist, wird das Anwendererlebnis durch ein allmähliches Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers oder durch Verändern der Leistungsaufnahme eines weiteren Verbrauchers reduziert.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen innerhalb eines elektrischen Netzes, insbesondere eines Bordnetzes eines Fortbewegungsmittels, innerhalb dessen durch eine veränderte Leistungsaufnahme eines Verbrauchers Auswirkungen auf die Leistungsabgabe eines weiteren Verbrauchers möglich sind.
Mit zunehmender Anzahl an Funktionen im Bordnetz von Fortbewegungsmitteln, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, steigt nicht nur die Anzahl der Steuergeräte bzw. die Anzahl elektrischer Einheiten, sondern zwangsläufig auch die Anzahl der elektrischen Leitungen und somit die Masse des gesamten Leitungsstrangs („Kabelbaums”). Um Gewicht zu sparen, werden bereits teilweise Funktionen in externe intelligente Module ausgelagert und diese über einen Bus (z. B. CAN) angebunden. Im Idealfall benötigt ein solches Modul nur noch zwei elektrische Leitungen für die Energieversorgung und zwei weitere für die Kommunikation. Werden durch ein solches Modul jedoch für den Kunden direkt wahrnehmbare Funktionen, wie zum Beispiel Beleuchtung, zusammen mit weiteren Funktionen realisiert, kann es aufgrund der in der Realität immer limitierten Energieversorgungsleitung zum Modul zu gegenseitigen Beeinflussungen kommen, was sich zum Beispiel in einer flackernden oder dunkler und heller werdenden Beleuchtung äußern kann. Beispielsweise kann der Betrieb eines durch das Modul geschalteten Scheibenwischers dazu führen, dass die Versorgungsspannung für ein weiteres, durch das Modul mit elektrischer Energie versorgtes, Beleuchtungselement eine unregelmäßige Leistungsaufnahme und entsprechend eine unregelmäßige Leistungsabgabe aufweist. Zusammen mit dem Bestreben, auch Energieversorgungsleitungen immer knapper zu dimensionieren, um Gewicht und Leitungskosten zu sparen, entsteht an dieser Stelle eine Herausforderung, die im Stand der Technik nicht zufrieden stellend gelöst wird. In der Praxis wird deshalb zur Verhinderung der vorgenannten gegenseitigen Beeinflussung unterschiedlicher Verbraucher weiterhin eine großzügige Dimensionierung der Versorgungsleitung mit entsprechenden Reserven verwendet. Insbesondere ungünstige zeitliche Zusammenhänge zwischen angeforderten Leistungen der vom Modul geschalteten Verbraucher führen jedoch zu Beeinflussungen abgegebener Leistungen, die durch den Kunden wahrnehmbar sind.
Zur Veranschaulichung des vorliegenden Problems wird zunächst auf 1 verwiesen, in welchem ein Personenkraftwagen 10 mit einem herkömmlichen elektrischen Teilbordnetz 1 dargestellt ist. Eine Batterie 7 ist als Energieversorgungsquelle mit einer Sicherungsbox 11 verbunden. Mit der Sicherungsbox 11 ist ein Body Control-Modul (BCM) 9 verbunden, welches als elektrisches Steuergerät zur Steuerung unterschiedlicher elektrischer Verbraucher 2, 3, 13, 14, 16 im Fahrzeugheck vorgesehen ist. Separate elektrische Leitungen 4a bis 4e führen elektrische Energie vom BCM 9 an den jeweiligen elektrischen Verbraucher 2, 3, 13, 14, 16. Beispielhaft sind die elektrischen Verbraucher 2, 3, 13, 14, 16 hinter einer Tülle 12 einer Heckklappe des Fahrzeugs 10 angeordnet. Entsprechend ergeben sich viele redundante Meter elektrischer Leitungen, welche bevorzugt eingespart werden sollen, wie nachfolgend in Verbindung mit 2 gezeigt.
2 zeigt das in 1 dargestellte Teilbordnetz 1 nach einer Umgestaltung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Die Energieversorgung wird durch eine elektrische Leitung 4 zwischen der Sicherungsbox 11 und einem im Fahrzeugheck angeordneten Heckklappenmodul 15 vorgenommen. Das BCM 9 ist lediglich über eine CAN-Bus-Leitung 8 mit dem Heckklappenmodul 15 verbunden. Anstatt jeden der im Fahrzeugheck angeordneten elektrischen Verbraucher 2, 3, 13, 14, 16 direkt mit elektrischer Energie zu versorgen, sobald ein Einschaltbefehl hierfür vorliegt, leitet das BCM 9 lediglich die Befehle an das Heckklappenmodul 15 weiter, welches die Schaltvorgänge vornimmt und die Energie verteilt. Da im Idealfall davon ausgegangen werden kann, dass die elektrischen Verbraucher 2, 3, 13, 14, 16 im Fahrzeugheck nicht alle zeitgleich ihre maximale elektrische Leistung entfalten, kann die Energieversorgungsleitung 4 gegenüber der Summe der Energieversorgungsleitungen 4a bis 4e schwächer dimensioniert werden. Die lange elektrische Leitung 4 führt jedoch bei nicht zu vernachlässigendem elektrischem Widerstand mit ansteigendem Strom in zunehmendem Maße dazu, dass ein bereits arbeitender Verbraucher (z. B. Heckwischermotor 14) beim Einschalten eines weiteren Verbrauchers (z. B. der Heckscheibenheizung 2) mit merklich weniger elektrischer Energie versorgt wird, was bei Überschreiten eines Perzeptionsschwelle zu einem minderwertigen Eindruck für den Anwender des Fahrzeugs 10 führt.
DE 198 38 248 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung elektrischer Verbraucher in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, wobei das Bordnetz für kurzzeitige Überlastungsfälle ausgelegt ist. Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit gewisser Verbraucher im Bordnetz wird dabei vorgeschlagen, die elektrischen Verbraucher des Systems in Strategiegruppen und anhand von Prioritäten zu klassifizieren und anhand dieser den Leistungsbedarf z. B. durch Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) situations- und bedarfsgerecht zu steuern.
EP 1 053 129 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung elektrischer Verbraucher in einem Fahrzeug. Die elektrischen Verbraucher des Netzes sind Prioritätsstufen zugeteilt, wobei die höchste Priorität für sicherheitsrelevante Verbraucher, eine mittlere Priorität für vom Anwender schnell wahrnehmbare Funktionen und eine niedrigste Prioritätsklasse für Verbraucher mit großen Zeitkonstanten, wie z. B. Heizungen, vorgesehen sind. Neben einem ”harten”, also plötzlichen Zu- bzw. Abschalten von Verbrauchern wird eine Ansteuerung der elektrischen Verbraucher mittels Pulsweitenmodulation vorgeschlagen. Die verfügbare elektrische Leistung des Bordnetzes wird dabei anhand der Prioritäten auf die anfordernden Verbraucher aufgeteilt. Dabei wird die Randbedingung vorgeschlagen, dass die zulässige maximale Spitzenleistung im Netz nicht überschritten werden darf.
Den bekannten Lösungen ist dabei gemeinsam, dass eine für einen Anwender erlebbare Auswirkung einer veränderten Leistungsanforderung durch einen Verbraucher des Netzes weder adressiert noch vermieden wird.
Offenbarung der Erfindung
Der vorstehend geschilderte Verbesserungsbedarf wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie ein Steuergerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 gelöst.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert ein Anwendererlebnis durch Koppeleffekte innerhalb eines elektrischen Netzes, insbesondere eines Bordnetzes eines Fortbewegungsmittels (z. B. Automobil, Flugzeug, Schiff), mit Hilfe der folgenden Schritte: Zunächst wird eine Anforderung einer veränderten elektrischen Leistungsaufnahme für einen ersten Verbraucher innerhalb des Netzes ausgewertet. Die veränderte elektrische Leistungsaufnahme kann im einfachsten Fall ein Zu- bzw. Abschalten des ersten Verbrauchers sein. Mit anderen Worten wird beispielsweise ein Schaltsignal von einem erfindungsgemäß eingerichteten Steuergerät (electronic control unit, ECU) ausgewertet und die Anforderung nach zusätzlicher oder verringerter elektrischer Leistung untersucht. Dies kann nach dem Ändern der Leistungsaufnahme des ersten Verbrauchers oder bereits vor dem Ändern der Leistungsaufnahme, beispielsweise im Ansprechen auf dem Empfang einer Anforderung zum Ein-/Ausschalten des Verbrauches, erfolgen. Während eine nachfolgende Untersuchung eine einfachere Steuerung ermöglicht, bietet eine vorherige Auswertung/Untersuchung die Möglichkeit, besonders zeitkritische Vorgänge zu behandeln. Während z. B. ein Flackern einer Glühbirne aufgrund ihrer thermischen Trägheit weniger problematisch ist, ist ein Schalten einer LED-basierten Beleuchtung oder ein „Knackser” des Audio-Systems mit geringerem Zeitverzug erfahrbar. Daher wird erfindungsgemäß ermittelt, ob für den Fall eines (sofortigen) Erfüllens der Anforderung eine für einen Anwender wahrnehmbare Auswirkung auf die Funktionsweise eines zweiten Verbrauchers, der bereits im Betrieb ist, innerhalb des Netzes zu erwarten ist. Eine solche Ermittlung kann beispielsweise Schritte umfassen, die eine bisherige Leistungsaufnahme durch die übrigen elektrischen Verbraucher ermittelt. Zudem kann untersucht werden, welche der derzeit arbeitenden Verbraucher in ihrer Funktion kritisch hinsichtlich einer Wahrnehmung durch den Anwender sind. Mit anderen Worten kann ermittelt werden, welche Anwendererlebnisse zu erwarten sind, wenn die verfügbare elektrische Spannung für einen jeweiligen Verbraucher unverzüglich verändert wird. Beispielsweise können für jeden Verbraucher im Netz Spannungsänderungsschwellwerte in einem Speicher des Fahrzeugs abgelegt sein, beim Erreichen welcher eine für einen Anwender wahrnehmbare Auswirkung zu erwarten ist. Unter einem ”(sofortigen) Erfüllen der Anforderung” sei im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass ein Schaltvorgang in herkömmlicher Weise den ersten Verbraucher hinzuschaltet bzw. vom Netz nimmt, wodurch eine plötzliche Veränderung der aus dem Netz entzogenen elektrischen Leistung erfolgt. Erfindungsgemäß wird das zu erwartende Anwendererlebnis alternativ (z. B. in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Fahrzeugs und/oder der Leistungsaufnahmeeigenschaften der betroffenen Verbraucher) auf zwei Weisen reduziert. Die erste Alternative besteht darin, dass die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers allmählich herbeigeführt wird. Dies kann im Falle einer zusätzlichen Energieaufnahme durch den ersten Verbraucher dadurch geschehen, dass der erste Verbraucher sukzessive an das elektrische Netz geschaltet wird bzw. seine elektrische Leistungsaufnahme sukzessive gesteigert wird. Werden bei einem solchen Vorgang bestimmte Zeitkonstanten eingehalten, wird die Auswirkung zwar zwangsläufig letztendlich dieselbe sein. Jedoch wird der Anwender die Änderung nicht oder nur stark abgeschwächt wahrnehmen, da er keinen direkten Vergleich (A-B-Vergleich) erfährt. Mit anderen Worten wird eine gewisse „Unschärfe” für die Wahrnehmbarkeit der Funktionsänderung erzeugt. Entsprechend kann beim Abschalten des ersten Verbrauchers bzw. Reduzieren dessen elektrischer Energieaufnahme die nun in höherem Maße über das elektrische Netz zur Verfügung stehende elektrische Leistung dadurch in ihrer Auswirkung auf das Anwendererlebnis reduziert werden, dass die elektrische Leistungsaufnahme des ersten Verbrauchers nur allmählich reduziert wird. Die zweite Alternative besteht darin, dass die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers im Ansprechen auf das Ermittlungsergebnis durch eine veränderte Leistungsaufnahme (z. B. einen Schaltvorgang) eines weiteren Verbrauchers vermindert/verhindert wird. Beispielsweise kann der weitere Verbraucher zum Freigeben von Leistungsreserven in dem Moment in seiner Leistung reduziert werden, in welchem der erste Verbraucher zusätzliche Leistung anfordert/erhält. Umgekehrt könnte der weitere Verbraucher zur Aufnahme zusätzlicher Leitung angesteuert werden, wenn der erste Verbraucher in einem Moment weniger elektrische Leistung aufnimmt. In Kombination mit der ersten Alternative könnte der weitere Verbraucher auch verwendet werden, um die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers zu unterstützen oder gänzlich allmählich herbeizuführen (z. B. durch eine entsprechend kontinuierliche Leistungsaufnahmeveränderung des weiteren Verbrauchers). Wird nun der erste Verbraucher plötzlich hinzugeschaltet oder abgeschaltet, so kann die Leistungsaufnahmecharakteristik des weiteren Verbrauchers entsprechend plötzlich verändert werden. Dies bietet die Möglichkeit, Funktionen hinsichtlich der Leistungsaufnahmesteuerung (z. B. Dimm-Vorgänge bzw. rampenartige Leistungsaufnahmeveränderungen) der Verbraucher aufgrund von Koppeleffekten innerhalb des elektrischen Netzes flexibel auch zur Beeinflussung weiterer Verbraucher zu nutzen.
Alternativ oder zusätzlich könnte eine Leistungssteuerung des zweiten und/oder des weiteren Verbrauchers (z. B. Pulsweitenmodulation, PWM) dazu verwendet werden, beim Abschalten des ersten Verbrauchers die dem zweiten Verbraucher zugeteilte elektrische Energie schlagartig herunter zu regeln und durch allmähliche Anpassung des Tastverhältnisses den zweiten Verbraucher sukzessive zu seiner Nennleistungsaufnahme zurückzuführen, ohne dass der Anwender eine Auswirkung durch das Abschalten des ersten Verbrauchers erfährt. Auf diese Weise wird es möglich, bei ökonomisch ausgelegten Leitungsquerschnitten zwangsläufig auftretende Rückwirkungen veränderter Leistungsaufnahmen unterschiedlicher Verbraucher nicht oder nur in abgeschwächtem Maße für den Anwender erlebbar zu machen.
Bevorzugt kann das Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsaufnahme des ersten Verbrauchers und/oder des weiteren Verbrauchers umfassen. Dabei ist die Zeitkonstante so zu wählen, dass in Abhängigkeit der Funktion des zweiten Verbrauchers ein Anwender die Auswirkung nicht, nur unwahrscheinlich oder stark abgeschwächt wahrnehmen kann. Beispielsweise kann, wenn es sich bei dem zweiten Verbraucher um eine Beleuchtungseinheit im Innenraum des Fortbewegungsmittels handelt, eine Zeitkonstante von 5 Sekunden bis 15 Sekunden, bevorzugt 8 bis 12 Sekunden, verwendet werden. Mit anderen Worten wird die Leistungsaufnahme des zweiten Verbrauchers über die genannten Zeiträume kontinuierlich verändert.
Alternativ oder zusätzlich kann das Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsabgabe des zweiten Verbrauchers umfassen. Da die Leistungsabgabe des zweiten Verbrauchers ganz wesentlich für eine Wahrnehmung der Funktionsveränderung durch den Anwender ist, kann eine Beeinflussung der Leistungsabgabe des zweiten Verbrauchers dazu führen, dass die Veränderung nicht vom Anwender wahrgenommen wird, wenn sie kontinuierlich und über einen Zeitraum mit einer vorgegebenen Mindestlänge vorgenommen wird. Sofern das elektrische Netz kurzfristig elektrische Leistung oberhalb seiner Nennleistung bereitstellen kann, kann bei einem Hinzuschalten des ersten Verbrauchers zunächst schlagartig ein Pulsweitenverhältnis für die Leistungsaufnahme des zweiten Verbrauchers erhöht werden, wobei die Gesamtleistungsabgabe des elektrischen Netzes oberhalb der Nennleistung des elektrischen Netzes liegt und anschließend die kontinuierliche Veränderung der Leistungsabgabe des zweiten Verbrauchers durch allmähliche Veränderung der Pulsweiten angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Leistungsaufnahme des ersten Verbrauchers und/oder des weiteren Verbrauchers durch Pulsweitenmodulation kontinuierlich verändert werden und/oder ohnehin für den ersten Verbraucher vorgesehene Leistungsstufen (z. B. Gebläse, Scheibenwischer, Sitzheizung) zeitverzögert durchgeschaltet werden, wobei bei jedem Schaltvorgang ein Anwenderergebnis von Koppeleffekten unterbleibt. Dies bietet eine geeignete Vielzahl von Möglichkeiten zur Bereitstellung des erfindungsgemäßen Effektes.
Weiter bevorzugt kann eine Temperatur einer elektrischen Leitung bestimmt werden, um die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers zu ermitteln. Mit anderen Worten kann ein Messvorgang oder eine Vorhersage einer Temperatur einer elektrischen Leitung des elektrischen Netzes vorgenommen werden, um auf einen aktuellen (temperaturabhängigen) elektrischen Widerstand der elektrischen Leitung zu schließen. Hierzu können entsprechende Widerstandswerte aus einem Speicher des Fortbewegungsmittels ausgelesen werden. In Abhängigkeit des ermittelten Leitungswiderstandes kann (ebenfalls aus den Speichermitteln) ein zugehöriger Schwellwert ausgelesen werden, der bei einer veränderten elektrischen Leistungsaufnahme für einen ersten Verbraucher zu einem Anwendererlebnis durch Koppeleffekte führt. Ein gestiegener elektrischer Widerstand kann daher berücksichtigt werden, ob eine erfindungsgemäße kontinuierliche Veränderung der elektrischen Leistungsaufnahme für den ersten Verbraucher erforderlich ist, oder ob ein Anwendererlebnis auch beim plötzlichen Verändern der Leistungsaufnahme gemäß dem Stand der Technik nicht zu erwarten ist. Auf diese Weise können erforderliche Regelvorgänge nur im Bedarfsfalle ausgeführt und dennoch die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers mit hoher Sicherheit vorhergesagt werden.
Bevorzugt ist der zweite Verbraucher eingerichtet, eine Komfort-Funktion auszuführen. Dies kann bevorzugt eine Beleuchtungsfunktion und/oder eine Schallwiedergabefunktion sein. Die Beleuchtungsfunktion kann beispielsweise eine Innenraumbeleuchtungseinheit sein, deren plötzliche Helligkeitsveränderung für den Anwender leicht wahrnehmbar ist, wenn sie eine bestimmte Stufenhöhe aufweist. Auch akustische Darbietungen eines Infotainmentsystems sind anfällig für Spannungsschwankungen, welche zu unvorteilhaften Anwendererlebnissen führen können. Eine allmähliche Veränderung der Leistung ist jedoch in beiden Fällen für einen Anwender nicht gut wahrnehmbar, wenn die Veränderung ein bestimmtes Maß pro Zeiteinheit sowie ein bestimmtes absolutes Maß nicht überschreitet. Auf diese Weise kann eine wirtschaftliche Auslegung der elektrischen Leitungen eines Netzes eines Fortbewegungsmittels erfolgen, ohne dass für einen Anwender erlebbare Funktionsveränderungen zu erwarten sind.
Weiter bevorzugt führt der erste und/oder der weitere Verbraucher eine nur allmählich für den Anwender erlebbare Funktion, insbesondere eine Heizfunktion, aus. Die Heizfunktion kann beispielsweise eine Lenkradheizung, eine Sitzheizung, eine Scheibenheizung, eine Wischwasserdüsenheizung o. Ä. sein. Hinsichtlich des weiteren Verbrauchers kann ein für den Anwender erlebbarer Effekt auch dadurch vermieden werden, indem eine Sitzheizung eines nicht belegten Sitzes kurzfristig als weiterer Verbraucher eingeschaltet wird. Beim plötzlichen Einschalten einer Heizung wird zwar unverzüglich eine hohe elektrische Leistung umgesetzt, während jedoch der Effekt aufgrund thermischer Trägheit der jeweiligen Heizsysteme erst zeitverzögert für einen Anwender in Erscheinung tritt. Auch im Falle, dass die elektrische Leistung einer Heizfunktion nur allmählich gesteigert wird, kann ein Anwender nicht ohne weiteres feststellen, dass der gewünschte Effekt zeitverzögert eintritt. Daher kann als erster Verbraucher bevorzugt ein Heizelement bzw. eine Heizfunktion des Fortbewegungsmittels vorgesehen werden. Auf diese Weise können Reserven zur Reduktion eines Anwendererlebnisses beim Hinzuschalten eines Heizelements genutzt werden, indem die aufgenommene bzw. abgegebene Leistung eines zweiten Verbrauchers beim Einschalten des Heizelements allmählich verändert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät für ein elektrisches Netz, insbesondere ein Bordnetz eines Fortbewegungsmittels, vorgeschlagen. Dieses umfasst Kommunikationsleitungsanschlüsse und eine Verarbeitungseinheit. Als Kommunikationsleitungsanschlüsse können beispielsweise CAN-Anschlüsse (verdrillte Zweidrahtleitung) vorgesehen sein. Die Verarbeitungseinheit kann als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgestaltet sein, durch welchen auch weitere Funktionen des Steuergerätes ausgeführt werden können. Erfindungsgemäß ist das Steuergerät eingerichtet, über die Kommunikationsleitungsanschlüsse eine Anforderung einer veränderten elektrischen Leistungsaufnahme für einen ersten Verbraucher innerhalb des Netzes zu empfangen. Wie in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführt, kann dies ein Hinzuschalten oder Abschalten des ersten Verbrauchers von der Energieversorgung durch das Netz umfassen. Die Verarbeitungseinheit ist erfindungsgemäß eingerichtet, eine für einen Anwender wahrnehmbare Auswirkung für den Fall eines sofortigen Erfüllens der Anforderung auf die Funktionsweise eines zweiten Verbrauchers zu ermitteln bzw. vorherzusagen. Mit anderen Worten kann die Verarbeitungseinheit die Anforderung dahingehend untersuchen, ob die zu erwartende Rückwirkung auf das elektrische Netz eine veränderte Spannung am Eingang des zweiten Verbrauchers vermuten lässt, welche zu einer für einen Anwender wahrnehmbaren Änderung der Funktionsweise führen kann. Hierbei kann die Verarbeitungseinheit auf z. B. empirisch ermittelte Speicherwerte zugreifen, in welchen die unterschiedlichen Verbraucher in Form von Leistungsdaten repräsentiert sind. Zudem kann in dem Speichermittel hinterlegt sein, ab welchem Spannungshub eine plötzlich veränderte Eingangsspannung eines jeweiligen Verbrauchers zu einem für einen Anwender wahrnehmbaren Erlebnis führt. Diese Daten können in Abhängigkeit weiterer Umstände abgelegt sein oder im Zuge eines Abrufens der Werte durch die Verarbeitungseinheit an aktuelle Betriebsbedingungen (z. B. aktueller Strom auf einer elektrischen Leitung, eine Leitungstemperatur, Umgebungstemperatur) angepasst werden. Beispielsweise kann das Signal eines Helligkeitssensors ausgewertet werden, um festzustellen, dass die Veränderung eines zur Innenbeleuchtung verwendeten Verbrauchers unter den gegebenen Bedingungen für einen Anwender erlebbar bzw. nicht erlebbar ist. Schließlich ist das Steuergerät weiter eingerichtet, das Anwendererlebnis durch allmähliches Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers zu reduzieren. Mit in anderen Worten wird, analog dem erstgenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung, vorgeschlagen, dass das Steuergerät die Auswirkung auf die Funktionsweise in einer ersten Funktionsweise letztendlich nicht verhindert, jedoch die Wahrnehmbarkeit für den Anwender durch Anwendung einer vordefinierten Zeitkonstante auf den Vorgang reduziert.. Auch das Steuergerät ist in Analogie zum erstgenannten Erfindungsaspekt eingerichtet, die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers im Ansprechen auf das Ermittlungsergebnis durch eine veränderte Leistungsaufnahme (z. B. einen Schaltvorgang) eines weiteren Verbrauchers zu vermindern oder zu verhindern. Dies bietet den Vorteil, dass auch bei einer wirtschaftlich günstigen Auslegung des Netzes hinsichtlich der Leitungsquerschnitte die Wertanmutung für den Anwender nicht leidet.
Bevorzugt ist das Steuergerät eingerichtet, die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers durch eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsaufnahme des ersten Verbrauchers herbeizuführen. Mit anderen Worten wird der neu an das Netz geschaltete bzw. vom Netz genommene Verbraucher erst allmählich in seiner Leistungsaufnahme beeinflusst, so dass auch die Rückwirkung auf übrige im Netz vorgesehene Verbraucher erst allmählich eintritt. Die Wahrnehmbarkeit für den Anwender wird auf diese Weise erheblich reduziert. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers durch eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsabgabe des zweiten Verbrauchers herbeigeführt werden. Mit anderen Worten können z. B. Reserven im elektrischen Netz verwendet werden, um für die Dauer der allmählichen Veränderung den zweiten Verbraucher zu Beginn mit einer höheren Leistung als am Ende des erfindungsgemäßen Vorgangs zu versorgen. Alternativ kann bei einem plötzlichen Bereitstehen einer höheren Versorgungsspannung (z. B. nach einem plötzlichen Abschalten des ersten Verbrauchers) die Leistungsaufnahme des zweiten Verbrauchers zunächst künstlich geringer gehalten werden (z. B. durch Anpassung eines Tastverhältnisses einer PWM), die im Laufe der Zeit an eine später dauerhaft zur Verfügung gestellte elektrische Leistung angepasst wird.
Weiter bevorzugt kann das Steuergerät Speichermittel umfassen oder eingerichtet sein, auf Speichermittel innerhalb des Fortbewegungsmittels zuzugreifen, in welchen Schwellwerte bereitgehalten werden, aufgrund welcher das Steuergerät ermitteln kann, ob eine angeforderte veränderte Leistung eines ersten Verbrauchers für den Fall eines sofortigen Erfüllens der Anforderung eine für einen Anwender wahrnehmbare Auswirkung hätte. Mit anderen Worten können Datensätze verfügbar gehalten werden, mittels welcher ein jeweiliger Betriebszustand in Anbetracht einer Anforderung einer veränderten Leistung eines weiteren Verbrauchers dahingehend beurteilt werden kann, ob einer der im Betrieb befindlichen Verbraucher in einer für einen Anwender erfahrbaren Weise in seiner Funktionsweise verändert wird. Auf diese Weise können vielfältige Auswirkungen und Abhängigkeiten zwischen einzelnen Verbrauchern eines Energieversorgungsnetzes eines Fortbewegungsmittels berücksichtigt werden, so dass die erfindungsgemäße Anpassung nur im Bedarfsfall durchgeführt wird.
Weiter bevorzugt ist das Steuergerät eingerichtet, über eine elektrische Leitung mit Energie eines elektrischen Energiespeichers des Fortbewegungsmittels versorgt zu werden, über welche auch der erste Verbraucher und der zweite Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden. Mit anderen Worten tritt das erfindungsgemäße Steuergerät als Verteiler elektrischer Energie zum Betrieb einzelner Verbraucher auf. Dabei ist das Steuergerät erfindungsgemäß weiter eingerichtet, eine Temperatur der Energieleitung zum Energiespeicher zu bestimmen, um ein Ausmaß der möglichen Auswirkung einer veränderten elektrischen Leistung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers zu ermitteln. Mit anderen Worten kann das Steuergerät eine Temperatur der Energieleitung entweder errechnen und/oder messen, im Ansprechen worauf ein aktueller elektrischer Widerstand der Energieleitung ermittelt werden kann, welcher die Anfälligkeit eines zweiten Verbrauchers beeinflusst, im Ansprechen auf eine veränderte Leistungsaufnahme durch einen weiteren vom Steuergerät mit elektrischer Energie versorgten Verbraucher eine für einen Anwender erfahrbare Änderung seiner Funktionsweise an den Tag zu legen. Auf diese Weise kann sehr exakt bestimmt werden, ob unter den gegebenen Betriebs- und Umgebungsbedingungen eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens angezeigt erscheint oder ob auf diesen verzichtet werden kann.
Der erstgenannte Erfindungsaspekt und der zweitgenannte Erfindungsaspekt gehen derart Hand in Hand, dass die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemachten Ausführungen und Vorteile analog für das erfindungsgemäße Steuergerät gelten und anders herum. Zur Vermeidung von Wiederholungen ist daher auf wortidentische Ausführungen zum zweitgenannten Erfindungsaspekt ohne Auswirkungen auf den Offenbarungsgehalt verzichtet worden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Teilbordnetz gemäß dem Stand der Technik;
2 ein verbessertes Teilbordnetz;
3 ein Zeitdiagramm zu Spannungen und Strömen im Heckklappenmodul eines Fortbewegungsmittels;
4 ein Zeitdiagramm zur prinzipiellen Verwendung von Pulsweitenmodulation bei der Energieversorgung innerhalb eines Bordnetzes;
5 ein Zeitdiagramm zu erfindungsgemäß verarbeiteten elektrischen Größen innerhalb eines Heckklappenmoduls;
6 ein Zeitdiagramm, veranschaulichend Zusammenhänge zwischen Stromaufnahme und Temperatur einer elektrischen Leitung;
7 ein Zeitdiagramm, veranschaulichend unterschiedliche Betriebszustände eines elektrischen Bordnetzes in Zusammenschau mit einer resultierenden Leitungstemperatur;
8 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steuergerätes; und
9 ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
3 zeigt ein Zeitdiagramm des Verlaufes von Strom (I_HM) und Spannung (U_HM) innerhalb eines Heckklappenmoduls. Zur Orientierung ist eine Leerlaufspannung U₀ eingetragen. Zu Beginn des dargestellten Betriebsablaufes befindet sich das System im Leerlauf 20. Die Leerlaufspannung U₀ hat ihren Maximalwert, da in Ermangelung eines Stromes auf den elektrischen Leitungen keine Spannungsabfälle bis zum Heckklappenmodul zu verzeichnen sind. In einem zweiten Zeitabschnitt 21 wird das Rücklicht mit elektrischer Energie versorgt, im Ansprechen worauf der Strom im Heckklappenmodul ansteigt und die Spannung innerhalb des Heckklappenmoduls gegenüber der Leerlaufspannung U₀ leicht einbricht. Im Intervall 22 sind zusätzlich zum Rücklicht Fahrtrichtungsanzeiger als Verbraucher im Heckbereich des Fahrzeugs hinzugekommen. Die intervallmäßige Stromaufnahme findet sich analog in der Spannung des Heckklappenmoduls wieder. Im Intervall 23 werden zusätzlich zum Rücklicht die Bremslichter aktiviert, deren Leistungsaufnahme höher als die der Fahrtrichtungsanzeiger sind, so dass ein entsprechend stärkerer Abfall der Spannung im Heckklappenmodul zu verzeichnen ist. Im Intervall 24 kommen zum Rücklicht intervallmäßig geschaltete Heckscheibenwischer hinzu, die sich als starke Erhöhungen im Stromverlauf wiederfinden. Die Spannung im Heckklappenmodul bricht zu den Zeitpunkten der Strommaxima entsprechend stark ein. Mit Zeitintervall 25 wird zusätzlich zum Rücklicht die Heckscheibenheizung des Fahrzeugs aktiviert, wodurch sich ein Dauerstrom einstellt, der in etwa zwei Drittel des maximal zulässigen Heckklappenmodulstromes I_max beträgt. Im Intervall 26 wird zusätzlich zum Rücklicht und zur Heckscheibenheizung der Heckscheibenwischer aktiviert, wodurch die maximal zulässige Stromstärke I_max im Bereich der Maxima der Stromaufnahme erreicht wird. An den korrespondierenden Stellen des Spannungsverlaufes des Heckklappenmoduls touchiert der Spannungsverlauf die minimal zulässige Spannung U_min. Mit anderen Worten sind im Zeitintervall 26 zumindest im Bereich des Heckklappenmoduls keine weiteren Verbraucher zuschaltbar, ohne dass die zulässigen Maximalströme bzw. Minimalspannungen eingehalten werden können.
4 zeigt ein Zeitdiagramm zu ausgewählten Beschaltungskonfigurationen, wie sie in 3 dargestellt worden sind. Zusätzlich zu Strom und Spannung im Heckklappenmodul ist oben in der 4 das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation gezeigt, wie sie für die Heckscheibenheizung Verwendung finden kann. In Zeitabschnitt 20 befindet sich das Heckklappenmodul im Leerlauf. Der Strom I_HM weist ein Minimum auf, während die Spannung im Heckklappenmodul der Nennspannung U₀ gleicht. In Zeitabschnitt 21 wird das Rücklicht als Beispiel für einen zweiten Verbraucher im Sinne der Erfindung hinzugeschaltet, im Ansprechen worauf der Strom im Heckklappenmodul ansteigt und die Spannung auf einen Wert unterhalb der Nennspannung U₀ abfällt. Das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation wird von 0% auf ca. 70% erhöht, um die elektrische Leistung für das Rücklicht trotz Spannungseinbruch gewährleisten zu können. In Zeitabschnitt 24 sorgt ein zusätzlicher Intervallwischvorgang für abschnittsweise stark erhöhte Ströme und entsprechend höhere Spannungsabfälle im Heckklappenmodul. Der Heckwischer ist dabei ein Beispiel für einen ersten Verbraucher im Sinne der Erfindung. Das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation wird zu den Zeitpunkten 17 der Wischvorgänge weiter erhöht, um den Spannungseinbruch durch den Wischvorgang für die Rücklichter zu kompensieren. Auf diese Weise kann die Helligkeit der Rücklichter beibehalten werden, obwohl die Spannung im Heckklappenmodul aufgrund der Energieaufnahme des Heckwischers deutliche Einbrüche zu verzeichnen hat. Im Zeitabschnitt 26' wird zusätzlich zum Rücklicht und zum Heckwischer die Heckscheibenheizung betrieben. Im Gegensatz zum in 3 gezeigten Zeitabschnitt 26 bestehen aufgrund der ökonomischeren Auslegung der elektrischen Leitungen keine Reserven mehr, um alle drei Funktionen parallel zu betreiben und die Spannung im Heckklappenmodul oberhalb U_min zu halten. Deswegen wird die Heckscheibenheizung als Beispiel für einen weiteren Verbraucher im Sinne der Erfindung mittels Pulsweitenmodulation in ihrer Leistung (unten im Bild gestrichelt für die Heckscheibenheizung eingezeichnet) immer dann beschränkt, wenn die Leistungsaufnahme des Heckscheibenwischers einsetzt. Auf diese Weise wird die Spannung U_HM stabil bei U_min gehalten.
5 zeigt ein Zeitdiagramm von Spannung und Strom im Heckklappenmodul für unterschiedliche Zeitabschnitte. Zeitabschnitt 20 repräsentiert, wie oben diskutiert, den Leerlauf des Systems. In Zeitabschnitt 21 wird das Rücklicht hinzugeschaltet. Im Folgenden soll zusätzlich die Heckscheibenheizung betrieben werden. Um jedoch ein schlagartiges Verdunkeln der Rückleuchte zu verhindern, wird erfindungsgemäß ein rampenartiger Anstieg 27 der elektrischen Eingangsleistung der Heckscheibenheizung angewendet, um die zwangsläufige Verdunklung der Rückleuchte allmählich durchzuführen. Während der von der Heckscheibenheizung aufgenommene Strom stark ansteigt, sinkt die Spannung im Heckklappenmodul entsprechend auf einen niedrigeren Spannungswert. Dieser Zustand wird im Zeitintervall 25 beibehalten. Zwar ist das Rücklicht im Zeitintervall 25 dunkler gegenüber dem im Zeitintervall 21 gezeigten Zustand, jedoch führt die erfindungsgemäße Hinzuschaltung der Heckscheibenheizung zu keinem negativen Anwendererlebnis. Würde im Anschluss an Zeitintervall 25 die Heckscheibenheizung schlagartig ausgeschaltet werden, würde die erhöhte zur Verfügung stehende elektrische Spannung eine schlagartig höhere Leistungsaufnahme des Rücklichtes mit entsprechender Auswirkung auf dessen Leuchtkraft zur Folge haben. Obwohl der sich einstellende Zustand dem ”Normalzustand” entspricht, führt der gemäß dem Stand der Technik zu Tage getretene Koppeleffekt zwischen den Verbrauchern des Heckklappenmoduls zu einem minderwertigen bzw. weniger robusten Gesamteindruck für den Anwender. Deswegen wird in Zeitintervall 28 die Leistung der Heckscheibenheizung allmählich reduziert, so dass auch die Helligkeit der Rücklichter nur allmählich zunimmt. Es schließt sich ein Zeitintervall 21 an, wie es weiter oben beschrieben worden ist.
6 zeigt ein Zeitdiagramm, visualisierend die Verläufe eines aufgrund eines Heckwischers erzeugten Stroms I_HM und der Leitungstemperatur θ. Der Heckwischer ist im Intervallmodus, so dass etwa alle 9 Sekunden ein Wischvorgang zu Stromspitzen führt. Diese Stromspitzen führen zu einer Erwärmung der Leitung, welche entweder gemessen oder von einer Verarbeitungseinheit, beispielsweise eines erfindungsgemäßen Steuergerätes, abgeschätzt werden kann. Da die erhöhte Temperatur auch zur Erhöhung des Ohmschen Widerstandes der elektrischen Leitungen zum Heckklappenmodul führt, wird die Anforderung elektrischer Leistung vom Heckklappenmodul durch einen Verbraucher zu einem erhöhten Spannungseinbruch am Heckklappenmodul führen. Bei Kenntnis der Temperatur der elektrischen Leitung kann ein solcher Effekt beispielsweise bei der Wahl des Tastverhältnisses einer Pulsweitenmodulation oder bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen rampenförmigen Leistungsverlaufes berücksichtigt werden.
7 zeigt ein Zeitdiagramm eines Leitungsstroms (unteres Diagramm) und einer zugehörigen Leitungstemperatur (oberes Diagramm). Im Zeitintervall 30 wird das Rücklicht des Fahrzeugs eingeschaltet, im Ansprechen worauf ein leichter Temperaturanstieg der Leitungstemperatur zu erkennen ist. Im Zeitintervall 31 überlagert sich das in 6 dargestellte Szenario dem in Zeitabschnitt 30 dargestellten Szenario, wobei die Stromaufnahme des Wischermotors wie in Verbindung mit den 3 und 4 lediglich prinzipiell dargestellt ist. In Zeitabschnitt 32 wird zusätzlich die Heckscheibenheizung betrieben, wodurch die Temperatur sich abermals erhöht, aber stabil um einen unproblematischen Bereich „pendelt”. In etwa ab der Mitte des Zeitintervalls 32 wird der Heckwischer von ”Intervall” auf ”kontinuierlich” umgeschaltet. Die Folge ist eine stetige Temperaturerhöhung der Leitungstemperatur, welche gegen Ende des Zeitintervalls 32 zum Erreichen der maximal zulässigen Leitungstemperatur T_{ltg max} führt. Daher wird in Zeitintervall 33 die Heckscheibenheizung ausgeschaltet, um die Leitung zu kühlen. Auch wenn in der Darstellung von 7 die Heckscheibenheizung im Wesentlichen ohne kontinuierliche Veränderung der Leistungsaufnahme ausgeschaltet wird, ist für den Fachmann ersichtlich, dass auch das in 5 dargestellte Szenario für die Leistungsreduktion im Zeitintervall 33 der 7 verwendet werden könnte. Am Ende des Zeitintervalls 33 ist die Leitungstemperatur so weit abgekühlt, dass die Heckscheibenheizung wieder hinzugeschaltet werden kann. Dies führt aufgrund des dauerhaften Einsatzes des Heckwischers in Verbindung mit den Rücklichtern zu einem erneuten Erreichen der maximal zulässigen Leitungstemperatur T_{ltg max}. Die Vorgänge der Zeitintervalle 33 und 34 wiederholen sich in den nachfolgenden Zeitintervallen 35 und 36, wobei die vorstehenden Ausführungen entsprechend gelten. Die Temperatur kann ebenso wie in Verbindung mit 6 eine geschätzte Worst-Case-Leitungstemperatur sein. Alternativ können im Fahrzeug verbaute Temperatursensoren zur Ermittlung einer Umgebungstemperatur für die elektrische Leitung herangezogen werden und/oder thermisch mit der elektrischen Leitung gekoppelte Temperatursensoren für eine exakte Ermittlung der Leitungstemperatur verwendet werden. Dabei kann eine Umgebungstemperatur der Leitung beispielsweise im schlechtesten Falle mit 85°C angenommen werden. Es lässt sich jedoch vermuten, dass die Heckscheibenheizung meist nur dann eingesetzt wird, wenn nicht die maximal mögliche Umgebungstemperatur herrscht. Wird dies berücksichtigt, kann die Zuleitung nochmals weiter reduziert werden. Falls entgegen der vorstehenden Annahme dennoch die Maximaltemperatur für die Umgebung der elektrischen Leitung herrscht, würde über das Energiemanagement eine Klasse von Verbrauchern, die beispielsweise die Heckscheibenheizung umfasst, wie in 7 dargestellt ein- und ausgeschaltet. Auf diese Weise kann ein Überschreiten der maximal zulässigen Leitungstemperatur wirksam verhindert werden. Eine Herausforderung bei der Regelung ist in der Praxis jedoch die Schätzung der realen Umgebungstemperatur. Hierfür existiert eine Vielzahl möglicher Varianten. Eine davon ist es, die ohnehin in jedem Mikrocontroller integrierte Temperaturmessung zu verwenden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das den Mikrocontroller umfassende Modul (z. B. erfindungsgemäßes Steuergerät) an einem für die Umgebungstemperatur repräsentativen Ort verbaut ist. Dies kann beispielsweise ein Volumen in der Heckklappe des Fortbewegungsmittels sein. Zusätzlich kann vom Klimasystem des Fortbewegungsmittels eine gemessene Außentemperatur berücksichtigt werden, wenn die realen Umgebungsbedingungen für die elektrische Leitung ermittelt werden.
8 zeigt einen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steuergerätes in Form eines Moduls 100. Kern des Moduls 100 bildet ein Mikrocontroller 42 mit integriertem Speicher und weiterer Peripherie, wie z. B. I/O-Einheiten, A/D-Wandler, Ausgangstreiber, etc., wie sie heute üblicherweise in Steuergeräten eingesetzt werden. Auf der Eingangsseite existiert ein Buscontroller 40 zur Kommunikation via einen Bus 8. Der Bus 8 kann beispielsweise ein CAN, LIN oder ein anderes Kommunikationsbussystem repräsentieren. Zusätzlich ist für weitere Steuerungsaufgaben ein I/O-Interface 41 vorgesehen, welches Eingaben und Ausgaben 49 als Steuersignale erhält bzw. sendet. Die Ausgangsseite des Steuergerätes 100 bildet eine intelligente Treiberstufe 44. Mit dem Mikrocontroller 42 ist hierzu ein erster intelligenter Feldeffekttransistor (FET, z. B. PROFET) 45 verbunden. Dieser umfasst neben einer integrierten Kurzschluss- und Übertemperaturabschaltung auch eine Über- bzw. Unterspannungsabschaltung sowie eine Stromsensierung. Ein weiterer intelligenter FET 46 ohne Stromsensierung ist als weitere intelligente Treiberstufe vorgesehen. Da der intelligente FET 46 keine interne Stromsensierung umfasst, ist eine externe Stromsensierung 50 ausgangsseitig vorgesehen. Eine weitere Treiberstufe ist in Form eines (nicht intelligenten) FET 47 mit dem Mikrocontroller 42 verbunden. Zusätzlich zu einer externen Stromsensierung 50 ist daher eine externe Schutzschaltung 51 vorgesehen, mittels welcher Kurzschluss- und Übertemperaturabschaltung, Über- bzw. Unterspannungsabschaltung etc. durchgeführt werden. Die Ausgangsstufe in Form der Treiberstufe 44 versorgt die in Verbindung mit den vorstehenden Figuren beschriebenen Verbraucher bzw. Last bzw. Komponenten 48 mit elektrischer Energie. Hierzu wird über die Klemme 30 die Treiberstufe 44 ebenso wie eine Spannungsversorgung 43 innerhalb des Steuergerätes 100 mit elektrischer Energie versorgt, wobei die Spannungsversorgung 43 wiederum den Mikrocontroller 42 sowie dessen Speicher und Peripherie mit elektrischer Energie versorgt.
9 zeigt ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt S100 wird die Anforderung eines ersten Verbrauchers nach einer veränderten elektrischen Leistung ausgewertet. In Schritt S200 wird anschließend eine mögliche Auswirkung auf die Funktionsweise eines zweiten elektrischen Verbrauchers im Verbund sowie eine Wahrscheinlichkeit für ein nachteiliges Anwendererlebnis beim plötzlichen Erfüllen der Anforderung abgeschätzt. Hierzu kann eine Leitungstemperatur bzw. ein aktueller elektrischer Widerstand der Energieleitung zum Modul 100 ermittelt und korrespondierende Schwellwerte für durch einen Anwender erlebbare Funktionsänderungen eines Verbrauchers ausgelesen werden. In Schritt S300 wird entschieden, ob die aktuelle Betriebssituation es wahrscheinlich erscheinen lässt, dass der Anwender den Koppeleffekt wahrnehmen wird. Ist dies nicht der Fall („N”), wird in Schritt S400 der erste Verbraucher ohne eine erfindungsgemäße allmähliche Herbeiführung der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers verändert. Wird in Schritt S300 jedoch ermittelt, dass eine Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers für den Anwender wahrnehmbar ist („Y”), wird in Schritt S500 die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers erfindungsgemäß entweder allmählich herbeigeführt oder die Leistungsaufnahme eines weiteren Verbrauchers im elektrischen Netz entsprechend geändert, um das unter anderen Umständen zu erwartende Anwendererlebnis zu reduzieren oder ganz zu vermeiden.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die vorliegende Erfindung zwar in Verbindung mit einem Heckmodul erläutert worden ist, dass jedoch die erfindungsgemäße allmähliche Herbeiführung der Auswirkung auf die Funktionsweise eines bereits im Betrieb befindlichen Verbrauchers durch das Hinzu- oder Abschalten eines weiteren Verbrauchers auch für andere Netzabschnitte und andere als die diskutierten Netztopologien vorteilhaft verwendbar ist.
Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19838248 A1 [0005]
EP 1053129 B1 [0006]

Claims

Verfahren zur Reduktion eines Anwendererlebnisses von Koppeleffekten innerhalb eines elektrischen Netzes (1), insbesondere eines Bordnetzes eines Fortbewegungsmittels (10), mit den Schritten – Feststellen (100) einer Anforderung einer veränderten elektrischen Leistungsaufnahme für einen ersten Verbraucher (2) innerhalb des Netzes (1), – Ermitteln (200) einer für einen Anwender wahrnehmbaren Auswirkung auf die Funktionsweise eines zweiten Verbrauchers (3) für den Fall eines Erfüllens der Anforderung, und im Ansprechen auf das Ermittlungsergebnis – Reduzieren (500) des Anwendererlebnisses durch – allmähliches Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) und/oder – Verändern der Leistungsaufnahme eines weiteren Verbrauchers (2).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsaufnahme des ersten Verbrauchers (2) und/oder des weiteren Verbrauchers (2) umfasst, und/oder wobei das Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsabgabe des zweiten Verbrauchers (3) umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Temperatur einer elektrischen Leitung (4) bestimmt, insbesondere errechnet und/oder gemessen, wird, um die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Verbraucher (3) eine Komfort-Funktion, bevorzugt eine Beleuchtungsfunktion und/oder eine Schallwiedergabefunktion, ausführt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Verbraucher (2) und/oder der weitere Verbraucher (2) eine nur allmählich für den Anwender erlebbare Funktion, insbesondere eine Heizfunktion, ausführt.
Steuergerät (100) für ein elektrisches Netz (1), insbesondere ein Bordnetz eines Fortbewegungsmittels (10), umfassend – Kommunikationsleitungsanschlüsse (8, 49) und – eine Verarbeitungseinheit (42), wobei – das Steuergerät (100) eingerichtet ist, eine Anforderung einer veränderten elektrischen Leistungsaufnahme für einen ersten Verbraucher (2) innerhalb des Netzes (1) festzustellen, – die Verarbeitungseinheit (42) eingerichtet ist, eine für einen Anwender wahrnehmbare Auswirkung für den Fall eines Erfüllens der Anforderung auf die Funktionsweise eines zweiten Verbrauchers (3) zu ermitteln, und – das Steuergerät (100) weiter eingerichtet ist, im Ansprechen auf das Ermittlungsergebnis – das Anwendererlebnis durch allmähliches Herbeiführen der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) zu reduzieren, und/oder – die Leistungsaufnahme eines weiteren Verbrauchers (2) zu verändern.
Steuergerät (100) nach Anspruch 6, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) durch eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsaufnahme des ersten Verbrauchers (2) und/oder des weiteren Verbrauchers (2) herbeizuführen, und/oder die Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) durch eine im Wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Leistungsabgabe des zweiten Verbrauchers (3) herbeizuführen.
Steuergerät (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Steuergerät (100) weiter Speichermittel (6) umfasst, welche Schwellwerte oder einen Berechnungsalgorithmus bereithalten, aufgrund welcher das Steuergerät (100) ermitteln kann, ob ein vom Steuergerät (100) angeforderte veränderte Leistung des ersten Verbrauchers (2) für den Fall eines Erfüllens der Anforderung eine für einen Anwender wahrnehmbare Auswirkung auf die Funktionsweise eines zweiten Verbrauchers (3) hätte.
Steuergerät (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei – das Bordnetz (1) eine Energieleitung (4) umfasst, über welche der erste Verbraucher (2) und der zweite Verbraucher (3), insbesondere auch der weitere Verbraucher (2), von einer elektrischen Energieversorgung (7) mit elektrischer Energie versorgt werden können, wobei – das Steuergerät (100) weiter eingerichtet ist, eine Temperatur der Energieleitung (4) zu bestimmen, insbesondere zu errechnen und/oder zu messen, um ein Ausmaß der Auswirkung auf die Funktionsweise des zweiten Verbrauchers (3) zu ermitteln.
Steuergerät (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der zweite Verbraucher (3) eine Komfort-Funktion, bevorzugt eine Beleuchtungsfunktion und/oder eine Schallwiedergabefunktion, übernimmt.
Steuergerät (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der erste Verbraucher (2) und/oder der weitere Verbraucher (2) eine nur allmählich für den Anwender erlebbare Funktion, insbesondere eine Heizfunktion, ausführt.