DE102013220529A1

DE102013220529A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrauchers an einem Kraftfahrzeug-Bordnetz

Info

Publication number: DE102013220529A1
Application number: DE201310220529
Authority: DE
Inventors: Tobias Schuhmacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-04-16
Also published as: KR102469591B1; WO2015051971A1; CN105637747A; KR20160068918A; CN105637747B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrauchers (12) an einem Kraftfahrzeug-Bordnetz (18) mittels eines Hochsetzstellers (14) beschrieben. Eine Eingangsspannung (Ue) des Hochsetzstellers (14) wird ermittelt. Ein von einem Ausgangskondensator (42) und einem Ventil (36) des Hochsetzstellers (14) abfließender Strom (I) wird ermittelt. Das Ventil (36) wird in Abhängigkeit von dem Strom (I) und in Abhängigkeit von der Eingangsspannung (Ue) geöffnet oder geschlossen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrauchers an einem Kraftfahrzeug-Bordnetz mittels eines Hochsetzstellers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hochsetzsteller sind allgemein bekannt und dienen zum Hochsetzen ihrer Eingangsspannung auf ein gewünschtes Ausgangsspannungsendniveau.
Aus der DE 103 53 835 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hochsetzstellers bekannt, bei dem das Ein- und Ausschalten eines Schaltelements des Hochsetzstellers nach Maßgabe einer vorbestimmten Einschaltdauer erfolgt, deren Größe im Ansprechen auf die Betriebssituation von mindestens einer der Komponenten des Hochsetzstellers während des aktuellen Betriebsmodus eingestellt oder variiert wird.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Ein Ventil des Hochsetzstellers wird in Abhängigkeit von einem ersten und einem zweiten Stromschwellwert geschlossen oder geöffnet. Dadurch, dass zumindest einer der beiden Stromschwellwerte in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung des Hochsetzstellers bestimmt wird, wird die Eingangsspannung als Führungsgröße verwendet. Damit wird es ermöglicht, gegenüber fest voreingestellten Stromschwellwerten größere Ausgangsleistungen bei verminderter Eingangsspannung zu erzielen. Darüber hinaus kann bei einer erhöhten Eingangsspannung die Verlustleistung begrenzt werden.
Dadurch, dass ein Abstand zwischen einem ersten und zweiten Stromschwellwert gleich bleibt oder verringert wird, wenn die Eingangsspannung sinkt, muss insbesondere bei niedriger Eingangsspannung kein hoher Einschaltstrom durchfahren werden, das insbesondere die EMV-Emissionen wesentlich verbessert (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit).
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von Ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von Ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellungen der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung. Es werden für funktionsäquivalente Größen und Merkmalen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Schaltbild für eine Schaltung zur Ansteuerung eines Verbrauchers;
2 in schematischer Ansicht ein Steuergerät eines Hochsetzstellers; und
3 bis 6 jeweils ein schematisches Strom-/Eingangsspannungs-Zeit-Diagramm.
1 zeigt ein Schaltbild für eine Schaltung 10 zur Ansteuerung eines Verbrauchers 12, insbesondere einer Magnetspule (weiter nicht dargestellt), und insbesondere (weiter nicht dargestellten) elektromagnetischen Betätigungseinrichtung für ein Einspritzventil (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt).
Ein Gleichspannungswandler 14 ("stromgesteuerter Hochsetzsteller", "boost converter") wird an einem Eingang 16 von einer Gleichspannungsquelle 18 mit einer Eingangsspannung Ue gespeist und erzeugt daraus an einem Ausgang 20 eine Ausgangsspannung Ua, welches zumindest zeitweise höher als die Eingangsspannung Ue ist. Die Gleichspannungsquelle 18 stellt ein Kraftfahrzeug-Bordnetz dar. Die Eingangsspannung Ue wird mittels einer Spannungsmesseinrichtung 19 gemessen, die ihr Messsignal an den Anschluss 21 abgibt.
Weiterhin weist der Gleichspannungswandler 14 in einem in der Zeichnung unteren Bereich einen Basisanschluss 24 auf, welcher vorliegend über einen Strommesswiderstand 26 an ein Bezugspotenzial 28 geschaltet ist. Vorliegend ist das zweite Bezugspotenzial 28 ein Massepotenzial, GND. Parallel zu dem Strommesswiderstand 26 ist eine Spannungsmesseinrichtung 30a geschaltet, die ihr Messsignal an den Anschluss 31 abgibt. Über den Anschluss 31 ist ein Strom I, der durch den Strommesswiderstand 26 fließt, oder ein äquivalentes Maß bestimmbar.
An dem Eingang 16 des Gleichspannungswandlers 14 ist ein Siebkondensator 32 gegen das zweite Bezugspotenzial 28 geschaltet. Weiterhin ist der Eingang 16 mit einem ersten Anschluss (ohne Bezugszeichen) einer Wandlerinduktivität 34 verbunden. Ein zweiter Anschluss (ohne Bezugszeichen) der Wandlerinduktivität 34 ist mit einem D-Anschluss ("drain") eines Schalttransistors 36 und dem Anodenanschluss einer Diode 38 verbunden. Vorliegend ist der Schalttransistor 36 als MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, englisch "metal-oxide-semiconductor field-effect transistor") ausgeführt. Der Schalttransistor 36 wird allgemein als Ventil bezeichnet.
Ein S-Anschluss ("source") des Schalttransistors 36 ist mit dem Basisanschluss 24 des Gleichspannungswandlers 14 verbunden. Ein G-Anschluss 40 ("gate") des Schalttransistors 36 ist mit einem in der 1 nicht dargestellten Steuergerät zur Steuerung des Gleichspannungswandlers 14 verbunden. Ein Katodenanschluss der Diode 38 ist mit dem Ausgang 20 sowie einem ersten Anschluss eines Ausgangskondensators 42 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Kondensators 42 ist mit dem Basisanschluss 24 verbunden. Der Strom I durch den Widerstand 26 fließt von dem Ausgangskondensator 42 und dem Ventil 36 ab.
Eine Differenz der Ausgangsspannung Ua und des Bezugspotenzials 28 entspricht vorliegend einer mittels des Gleichspannungswandlers 14 erzeugten Betriebsspannung zur Ansteuerung des Verbrauchers 12.
2 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild das Steuergerät 44 zum Anschluss an die Anschlüsse 21, 31 und 40 aus 1. Mittels des Anschlusses 21 kann das Steuergerät 44 die Eingangsspannungen Ue erfassen. Mittels des Anschlusses 31 kann das Steuergerät 44 den von dem Ventil 36 und dem Ausgangskondensator 42 abfließenden Strom I erfassen. In Abhängigkeit von dem Strom I und der Eingangsspannungen Ue wird das Ventil 36 über den Anschluss 40 geöffnet oder geschlossen. Selbstverständlich können die hier gezeigten und ausgeführten Verfahren durch eine nicht näher erläuterte Spannungsregelung, also eine Regelung der Ausgangsspannung Ua, überlagert werden.
3 zeigt ein schematisches Strom-/Eingangsspanungs-Zeit-Diagramm 46. Es sind drei unterschiedliche Zeiträume T1 bis T3 gezeigt. In schematischer Form ist ein Spannungsverlauf 48 gezeigt. In den Zeiträumen T1 bis T3 befinden sich zugehörige Stromverläufe 50, 52 und 54. Die in den 3 bis 6 gezeigten Strom- und Spannungsverläufe sind lediglich schematisch und beispielhaft und sind insbesondere nicht auf den gezeigten Zeitablauf beschränkt. Vielmehr wird in Abhängigkeit von dem Wert der Eingangsspannung Ue zumindest ein Stromschwellwert Ia, Ib verändert.
Ausgehend vom Stromverlauf 52 hin zu dem Stromverlauf 50 wird der erste Stromschwellwert Ia1 auf den ersten Stromschwellwert Ia2 heraufgesetzt und der zweite Stromschwellwert Ib2 auf den zweiten Stromschwellwert Ib3 heraufgesetzt, wenn die Eingangsspannung Ue unter einen ersten Spannungsschwellwert Uea sinkt.
Ausgehend von dem Stromverlauf 52 hin zu dem Stromverlauf 54 wird der erste Stromschwellwert Ia1 auf den ersten Stromschwellwert Ia2 heraufgesetzt und der zweite Stromschwellwert Ib2 auf den zweiten Stromschwellwert Ib1 herabgesetzt, wenn die Eingangsspannung Ue einen zweiten Spannungsschwellwert Ueb übersteigt.
4 zeigt ein weiteres schematisches Diagramm 56 mit Stromverläufen 58, 60 und 62. Im Unterschied zur 3 bleibt der zweite Stromschwellwert Ib über der Eingangsspannung Ue konstant. Ausgehend von dem Stromverlauf 60 hin zu dem Strom verlauf 58 wird der erste Stromschwellwert Ia2 auf den ersten Stromschwellwert Ia3 heraufgesetzt, wenn die Eingangsspannung Ue unter den ersten Spannungsschwellwert Uea sinkt. Ausgehend von dem Stromverlauf 60 hin zum Stromverlauf 62 wird der erste Stromschwellwert Ia2 auf den ersten Stromschwellwert Ia3 herabgesetzt, wenn die Eingangsspannungen Ue den zweiten Spannungsschwellwert Ueb übersteigt.
5 zeigt ein schematisches Diagramm 64 mit Stromverläufen 66, 68 und 70. Der erste Stromschwellwert Ia bleibt über der Eingangsspannung Ue konstant. Der zweite Stromschwellwert Ib2 wird ausgehend von dem Stromverlauf 68 hin zu dem Stromverlauf 66 auf den zweiten Stromschwellwert Ib3 heraufgesetzt, wenn die Eingangsspannung Ue unter den ersten Spannungsschwellwert Uea sinkt.
Ausgehend von dem Stromverlauf 68 hin zu dem Stromverlauf 70 wird der zweite Stromschwellwert Ib2 auf den zweiten Stromschwellwert Ib1 herabgesetzt, wenn die Eingangsspannung Ue den zweiten Spannungsschwellwert Ueb übersteigt.
6 zeigt ein weiteres schematisches Diagramm 72 mit Stromverläufen 74, 76 und 78. Ausgehend von dem Stromverlauf 76 hin zu dem Stromverlauf 74 bleibt der zweite Stromschwellwert Ib2 über der Eingangsspannung Ue konstant und der erste Stromschwellwert Ia1 wird auf den ersten Stromschwellwert Ia2 heraufgesetzt, wenn die Eingangsspannung Ue unter den ersten Spannungsschwellwert Uea sinkt.
Ausgehend von dem Stromverlauf 76 hin zu dem Stromverlauf 78 bleibt der erste Stromschwellwert Ia1 über der Eingangsspannung Ue konstant und der zweite Stromschwellwert Ib2 wird auf den zweiten Stromschwellwert Ib1 herabgesetzt, wenn die Eingangsspannung Ue den zweiten Spannungsschwellwert Ueb übersteigt.
Die Veränderung der Stromschwellwerte Ia und Ib wurde zu den vorangehenden 4 bis 6 ausgehend von dem Zeitbereich T2 beschrieben. Selbstverständlich lässt sich die Veränderung der Stromschwellwerte Ia und Ib auch ausgehend von den Zeitbereichen T1 und T3 jeweils hin zu dem Zeitbereich T2 beschreiben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10353835 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrauchers (12) an einem Kraftfahrzeug- Bordnetz (18) mittels eines Hochsetzstellers (14), wobei eine Eingangsspannung (Ue) des Hochsetzstellers (14) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem Ausgangskondensator (42) und einem Ventil (36) des Hochsetzstellers (14) abfließender Strom (I) ermittelt wird, und dass das Ventil (36) in Abhängigkeit von dem Strom (I) und in Abhängigkeit von der Eingangsspannung (Ue) geöffnet oder geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ventil (36) geschlossen wird, wenn der Strom (I) einen ersten Stromschwellwert (Ia) erreicht oder unterschreitet, wobei das Ventil (36) geöffnet wird, wenn der Strom (I) einen zweiten Stromschwellwert (Ib) erreicht oder überschreitet, und wobei der erste Stromschwellwert (Ia) und/oder der zweite Stromschwellwert (Ib) in Abhängigkeit von der Eingangsspannung (Ue) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Stromschwellwert (Ia) und/oder der zweite Stromschwellwert (Ib) heraufgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) sinkt, und/oder wobei der erste Stromschwellwert (Ia) und/oder der zweite Stromschwellwert (Ib) herabgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) steigt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Stromschwellwert (Ia, Ib) gleich bleibt oder verringert wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) sinkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der erste Stromschwellwert (Ia) ein unterer Stromschwellwert ist, und wobei der zweite Stromschwellwert (Ib) ein oberer Stromschwellwert ist, der größer ist als der erste Stromschwellwert (Ia).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Stromschwellwert (Ia1, Ia2) heraufgesetzt wird und der zweite Stromschwellwert (Ib2, Ib3) heraufgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) unter einen ersten Spannungsschwellwert (Uea) sinkt, und wobei der erste Stromschwellwert (Ia1, Ia2) heraufgesetzt wird und der zweite Stromschwellwert (Ib2, Ib1) herabgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) einen zweiten Spannungsschwellwert (Ueb) übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Stromschwellwert (Ia) und der zweite Stromschwellwert (Ib) derart heraufgesetzt werden, wenn die Eingangsspannung (Ue) unter den ersten Spannungsschwellwert (Uea) sinkt, dass der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Stromschwellwert (Ia1, Ib2; Ia2, Ib3) im Wesentlichen gleich bleibt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der erste Stromschwellwert (Ia) derart heraufgesetzt wird und der zweite Stromschwellwert (Ib) derart herabgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) einen zweiten Spannungsschwellwert (Ueb) übersteigt, dass der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Stromschwellwert (Ia1, Ib2; Ia2; Ib1) verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der zweite Stromschwellwert (Ib) über der Eingangsspannung (Ue) konstant bleibt und der erste Stromschwellwert (Ia2, Ia3) heraufgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) unter einen ersten Spannungsschwellwert (Uea) sinkt, und wobei der zweite Stromschwellwert (Ib) über der Eingangsspannung (Ue) konstant bleibt und der erste Stromschwellwert (Ia2, Ia1) herabgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) einen zweiten Spannungsschwellwert (Ueb) übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Stromschwellwert (Ia) über der Eingangsspannung (Ue) konstant bleibt und der zweite Stromschwellwert (Ib2, Ib3) heraufgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) unter einen ersten Spannungsschwellwert (Uea) sinkt, und wobei der erste Stromschwellwert (Ia) über der Eingangsspannung (Ue) konstant bleibt und der zweite Stromschwellwert (Ib2, Ib1) herabgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) einen zweiten Spannungsschwellwert (Ueb) übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der zweite Stromschwellwert (Ib2) über der Eingangsspannung (Ue) konstant bleibt und der erste Stromschwellwert (Ia1, Ia2) heraufgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) unter einen ersten Spannungsschwellwert (Uea) sinkt, und wobei der erste Stromwellwert (Ia1) über der Eingangsspannung (Ue) konstant bleibt und der zweite Stromschwellwert (Ib2, Ib1) herabgesetzt wird, wenn die Eingangsspannung (Ue) einen zweiten Stromschwellwert (Ueb) übersteigt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbraucher (12) eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung für ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine ist.
Computerprogramm für ein digitales Rechengerät, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
Steuergerät (44) zum Betrieb eines Hochsetzstellers (14), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, das mit einem digitalen Rechengerät insbesondere einem Mikroprozessor versehen ist, auf dem ein Computerprogramm nach dem Anspruch 13 lauffähig ist.
Speichermedium für ein Steuergerät (44) nach Anspruch 14, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 13 abgespeichert ist.