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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Ansteuern eines Gleichspannungswandlers nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Aus der
DE 10 2012 208 520 A1 sind bereits gattungsgemäße Vorrichtung und Verfahren bekannt. Ein Gleichspannungswandler koppelt ein erstes Bordnetz mit einem zweiten Bordnetz. Neben dem Gleichspannungswandler ist zumindest ein Lademittel vorgesehen zur Erhöhung der zweiten Bordnetzspannung. Vor dem Zuschalten eines Energiespeichers in dem zweiten Bordnetz wird die Zwischenkreiskapazität des zweiten Bordnetzes auf eine Zwischenspannung aufgeladen. Sobald diese erreicht ist, wird der Gleichspannungswandler zugeschaltet. Wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, wird der Gleichspannungswandler im aktiven Reverse-Betrieb zugeschaltet und erhöht die zweite Bordnetzspannung auf die Ruhespannung des Energiespeichers im zweiten Bordnetz. Sobald Spannungsgleichheit besteht, kann der Energiespeicher durch Schließen eines Schalters dem zweiten Bordnetz zugeschaltet werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit der Anordnung beim Zuschalten eines Energiespeichers zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben dem gegenüber den Vorteil, dass gerade beim Zuschalten des Energiespeichers zum Bordnetz das Fließen zu hoher Ausgangsströme unterbunden werden kann. Dies eröffnet zudem größere Designfreiheiten bei der Auslegung einer Zwischenkreiskapazität des Bordnetzes.
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Das Schaltmittel kann durch seine Konstruktion im maximalen Strom während dem Schalten begrenzt werden. Besteht ein zu hoher Spannungsunterschied zwischen dem Zwischenkreis und dem Energiespeicher, fließt möglicherweise ein Strom größer des maximalen Schaltstromes des Schaltmittels, was zu Beschädigungen führen kann. Auch der Zwischenkreiskondensator kann durch zu hohe Ausgleichsströme geschädigt werden. Das Schaltmittel wird geschlossen abhängig von der gemessenen Spannung im zweiten Bordnetz (Hochvolt-Kreis), sobald die Spannung in einem gewissen Spannungsbereich liegt. Aufgrund der Messtoleranzen des Spannungsreglers des Gleichspannungswandlers und der Spannungsmessungen des Hochleistungsspeichers mit Schaltmittel, können hohe Differenzspannungen entstehen. Hinzu kommt, dass das Schaltmittel eine gewisse Zeit benötigt, bis es aufgrund der Spannungsmessung zuschaltet. Wie hoch die Spannung während des Schließvorgangs ansteigt, ist abhängig der Größe des angeschlossenen Zwischenkreiskondensators.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nun sichergestellt, dass die Differenzspannung während des Zuschaltens des Energiespeichers so gering wie möglich gehalten wird. Erfindungsgemäß wird der Gleichspannungswandler gezielt in der Weise angesteuert, dass lediglich eine zugelassene maximale Erhöhung der Spannung bzw. der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers bezogen auf ein definiertes Zeitintervall erreicht wird. Kurz bevor der Gleichspannungswandler den gewünschten Spannungsbereich unter Berücksichtigung der Messtoleranzen erreicht hat, wird dessen Ausgangspannung schrittweise erhöht, bis zurückgemeldet wird, dass das Schaltmittel geschlossen ist. Der zulässige, begrenzte Spannungsanstieg ist abhängig von der jeweiligen Auslegung des Bordnetzes individuell zu wählen.
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Im Einzelnen sind hierzu nachfolgende Schritte oder einzelne dieser Schritte vorzusehen: Ermitteln einer Spannung an dem Energiespeicher, der noch nicht mit dem zweiten Bordnetz verbunden ist. Der Gleichspannungswandler lädt das zweite Bordnetz in einem ersten Ladeverfahren, indem der Gleichspannungswandler die zweite Bordnetzspannung in Richtung einer Spannung am Energiespeicher angleicht. Bevor die zweite Bordnetzspannung die Spannung am Energiespeicher erreicht, wird von dem ersten Ladeverfahren auf ein begrenztes Ladeverfahren gewechselt. Bei dem begrenzten Ladeverfahren erhöht der Gleichspannungswandler die zweite Bordnetzspannung mit einer begrenzten Spannungsänderung, bevor die zweite Bordnetzspannung die Spannung am Energiespeicher erreicht. Der Energiespeicher wird zu dem zweiten Bordnetz zugeschaltet, wenn die zweite Bordnetzspannung mit der Spannung am Energiespeicher übereinstimmt.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass in das begrenzte Ladeverfahren gewechselt wird, wenn die zweite Bordnetzspannung einen Grenzwert erreicht, der insbesondere um einen bestimmten Betrag abweicht als die Spannung, die am Energiespeicher abfällt. Besonders bevorzugt hängt der Grenzwert ab von der Spannung, die am Energiespeicher abfällt. Damit wird in besonders einfacher Weise sichergestellt, dass eine schnelle Erhöhung der zweiten Bordnetzspannung bei unbegrenzter Spannungserhöhung rechtzeitig vor Erreichen der Spannung am Energiespeicher unterbunden wird, um zu hohe Ströme beim Zuschalten des Energiespeichers zu vermeiden. Somit lässt sich ein schnelles und zugleich sicheres Konzept zur Spannungserhöhung erreichen.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem begrenzten Ladeverfahren lediglich eine bestimmte Spannungsänderung innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls zugelassen ist. Besonders zweckmäßig wird in dem begrenzten Ladeverfahren lediglich eine bestimmte Spannungsänderung zugelassen, indem der Gleichspannungswandler die zweite Bordnetzspannung stufenweise erhöht, bevorzugt innerhalb definierter Zeitintervalle mit jeweils derselben Spannungsänderung. Diese Art der Ansteuerung lässt sich besonders einfach realisieren und stellt sicher, dass nur begrenzt hohe Ausgleichsströme fließen können.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das begrenzte Ladeverfahren beendet wird, wenn das Schaltmittel den Energiespeicher zu dem zweiten Bordnetz zugeschaltet hat und/oder der Gleichspannungswandler eine entsprechende Rückmeldung erhalten hat, dass das Schaltmittel den Energiespeicher zu dem zweiten Bordnetz zugeschaltet hat. Damit wird schnell die gewünschte Betriebsbereitschaft des Energiespeichers hergestellt, wenn dieser mit dem zweiten Bordnetz gekoppelt auf ein gewünschtes Spannungsniveau weiter aufgeladen werden soll. Dies ist abhängig von der jeweiligen Verwendung des Energiespeichers, beispielsweise zur Speisung eines Elektroantriebs zur Bereitstellung weiterer Antriebsleistung für ein Kraftfahrzeug.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Zielspannung in Abhängigkeit von der Spannung am Energiespeicher und/oder einem Offset ermittelt wird, wobei der Offset gewisse Toleranzen zumindest eines Mittels zur Spannungserfassung berücksichtigt, insbesondere dergestalt, dass Spannungserfassungen innerhalb eines Toleranzbandes nicht beim Zuschalten des Energiespeichers zum zweiten Bordnetz zu unzulässigen Strömen im zweiten Bordnetz führt. Dies erhöht die Sicherheit der Anordnung bei zielgenauem, schnellem Angleichen der Spannungsniveaus am Energiespeicher und am zweiten Bordnetz.
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Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ansteuern eines Gleichspannungswandlers ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer Bordnetztypologie mit Gleichspannungswandler,
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2 ein Ablaufdiagramm betreffend das Verfahren zum Ansteuern eines Gleichspannungswandlers sowie,
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3 einen zeitlichen Spannungsverlauf der zweiten Bordnetzspannung bei dem Verfahren nach 2.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In zukünftigen Mehrspannungsbordnetzen kommen Gleichspannungswandler 10 bzw. Multiphasenwandler zum Einsatz, die den Energietransfer zwischen verschiedenen Bordnetzkreisen 12, 14 mit bevorzugt unterschiedlicher Spannungslage U1, U2 sicherstellen. In der Regel stellt der Gleichspannungswandler 10 die Schnittstelle dar zwischen einem klassischen Verbraucherbordnetz (erstes Bordnetz 12) mit einer ersten Bordnetzspannung U1, üblicherweise 12V bzw. 14V, sowie einem zweiten Bordnetzkreis (zweites Bordnetz 14) mit einer gegenüber der ersten Bordnetzspannung U1 höheren zweiten Bordnetzspannung U2, beispielsweise 48V oder 60V.
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So zeigt 1 beispielhaft ein sogenanntes Boost-Recuperation-System (BRS) mit einem rückspeisefähigen Generator 24 bzw. Starter/Generator 24 und einem hierzu parallel verschalteten Energiespeicher 18 im zweiten Bordnetz 14. Beim Bremsen gewinnt der Generator 24 Energie durch Rekuperation zurück und speist damit den Energiespeicher 18. Bei Bedarf gibt der Starter/Generator 24 zusätzliche Antriebsenergie an ein Fahrzeug ab (Boost-Betrieb). Bei dem Energiespeicher 18 kann es sich beispielsweise um einen Hochleistungsspeicher wie eine Lithium-Ionen-Batterie oder einen Doppelschichtkondensator (DLC) handeln. Prinzipiell sind jedoch auch andere Energiespeicher möglich, welche als Hochleistungsspeicher einsetzbar sind.
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Ein Hochleistungsspeicher 36 wie in 1 beispielhaft dargestellt besteht aus dem gegen Masse geschalteten Energiespeicher 18 und einem Schaltmittel 20, über das der Energiespeicher 18 mit dem zweiten Bordnetz 14 verbunden werden kann. Außerdem umfasst der Hochleistungsspeicher 36 einen Mikrocontroller 22. Der Mikrocontroller 22 erfasst zum einen den Schaltzustand des Schaltmittels 20. Außerdem detektiert der Mikrocontroller 22 über eine Spannungserfassung 37 die am Energiespeicher 18 abfallende Spannung Uint. Weiterhin erfasst der Mikrocontroller 22 über eine weitere Spannungserfassung 38 die externe Spannung Uext, welche der zweiten Bordnetzspannung U2 entspricht. Hierzu wird die Potentialdifferenz des Schaltmittels 20 zwischen Eingang des Schaltmittels 20 bezogen auf die Kontaktierung mit dem Bordnetz 14 und der Masse ermittelt. Der Hochleistungsspeicher 36 kommuniziert über ein Bussystem 40 ggf. mit weiteren daran angeschlossenen Komponenten 42, insbesondere mit dem Gleichspannungswandler 10. Bei dem Bussystem kann es sich beispielsweise um einen sogenannten CAN-Bus handeln.
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In dem zweiten Bordnetz 14 ist weiterhin exemplarisch eine gegen Masse geschaltete Last 28 gezeigt, die mit der zweiten Bordnetzspannung U2 versorgt wird. Im zweiten Bordnetz 14 ist schematisch eine Zwischenkreiskapazität 26 eingezeichnet. Die Zwischenkreiskapazität 26 resultiert aus den Kapazitäten der mit dem zweiten Bordnetz 14 verbundenen Verbraucher 28 bzw. elektrischen Baugruppen wie beispielsweise der Generator 34. Zwischen dem zweiten Bordnetz 14 und dem ersten Bordnetz 12 ist der Gleichspannungswandler 10 angeordnet.
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Der Gleichspannungswandler 10 umfasst einen Mikrocontroller 32, über den beispielsweise eine Spannungsregelung bzw. gezielte, insbesondere stufen- oder rampenförmige Spannungsausgabe möglich wird. Hierzu umfasst der Gleichspannungswandler 10 Spannungserfassungsmittel 33, die mit einer bestimmten Toleranz (beispielsweise +–1,5V) die zweite Bordnetzspannung U2 ermitteln. Der Gleichspannungswandler 10 kommuniziert über das Bussystem 40 mit weiteren Komponenten, insbesondere mit dem Hochleistungsspeicher 36. Die erfasste Spannung U2 wird an den Mikrocontroller 32 weitergegeben. Der Gleichspannungswandler 10 umfasst zumindest ein Stromerfassungsmittel 35. Das Stromerfassungsmittel 35 bestimmt ein Maß für den im ersten Bordnetz 12 fließenden Strom I1, der dem Mikrocontroller 32 mitgeteilt wird.
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Am anderen Ausgang des Gleichspannungswandlers 10 ist über eine Sicherung das erste Bordnetz 12 mit der ersten Bordnetzspannung U1 angeschlossen. In dem ersten Bordnetz 12 ist exemplarisch ein Verbraucher 30 dargestellt, welcher abgesichert und gegen Masse verschaltet ist. Außerdem ist in dem ersten Bordnetz 12 ein Energiespeicher 16 vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine übliche Blei-Säure-Batterie handeln. Außerdem kommuniziert das Bussystem 40 mit weiteren Komponenten 42, wie schematisch angedeutet.
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Im Blockdiagramm gemäß 2 lässt sich der grundsätzliche Ablauf des Verfahrens zum Ansteuern des Gleichspannungswandlers 10 entnehmen. Die links angeordneten Schritte 102, 104, 107 laufen im Gleichspannungswandler 10 ab, die rechts angeordneten Schritte 101, 103, 105 und 106 im Hochleistungsspeicher 36.
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Im Ruhezustand des Fahrzeugs wird das zweite Bordnetz 14 aus Sicherheitsgründen mittels des Schaltmittels 20 von dem Energiespeicher 18 getrennt und somit spannungslos geschaltet. Vor dem Wiederzuschalten des Energiespeichers 18 muss aufgrund der vorhandenden Kapazitäten im zweiten Bordnetz 14 wie beispielsweise die Zwischenkreiskapazität 26 des Starter/Generators 24 zuerst die zweite Bordnetzspannung U2 auf die Spannung Uint am Energiespeicher angehoben werden, bevor das Schaltmittel 20 geschlossen wird.
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Im ersten Schritt 101 ist das Schaltmittel 20 noch geöffnet, der Energiespeicher 18 ist noch nicht mit dem zweiten Bordnetz 14 verbunden. Das Fahrzeug befindet sich beispielsweise noch im Ruhezustand. Der Benutzer möchte das Fahrzeug starten. Dies stößt die in Schritt 101 erläuterte Maßnahme im Hochleistungsspeicher 36 an. Im ersten Schritt 101 wird zunächst die aktuelle Spannung Uint, die am Energiespeicher 18 abfällt, erfasst. Das Spannungserfassungsmittel 37 in dem Hochleistungsspeicher 36 führt den erfassten Wert Uint dem Mikrocontroller 22 des Hochleistungsspeichers 36 zu, der anschließend über das Bussystem 40 dem Gleichspannungswandler 10 mitgeteilt wird. Das Zuschalten des Energiespeichers 18 zum zweiten Bordnetz 14 soll erst dann erfolgen, wenn die zweite Bordnetzspannung U2 bzw. die entsprechende externe Spannung Uext in etwa der Spannung Uint am Energiespeicher 18 entspricht.
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Hierzu lädt der Gleichspannungswandler 10 im zweiten Schritt 102 die Zwischenkreiskapazität 26 des zweiten Bordnetzes 14 auf, so dass sich die zweite Bordnetzspannung U2 erhöht. Der Gleichspannungswandler 10 wird vorläufig entsprechend angesteuert, um zweite Bordnetzspannung U2 auf eine Zielspannung U2s zu erhöhen. Die Zielspannung U2s ist die Sollspannung für den Spannungsregler des Gleichspannungswandlers 10. Die Zielspannung U2s ist so zu wählen, dass bestimmte Toleranzen des Gleichspannungswandlers 10 ausgeglichen werden in der Weise, dass es zu keinen kritischen Zuständen im zweiten Bordnetz 14 beim Zuschalten des Energiespeichers 18 kommen kann. Diese Sicherheitsreserve wird über einen Offset abgebildet. Die Zielspannung U2s hängt auch ab von der Spannung Uint am Energiespeicher 18. Denn die zweite Bordnetzspannung U2 soll die Spannung Uint so erreichen, dass ein Zuschalten ohne große Ausgleichsströme möglich wird selbst bei einer mit Toleranzen behafteten Spannungsmessung.
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Die Zielspannung U2s wird beispielhaft um den Offset höher als die Spannung Uint am Energiespeicher 18 festgelegt, also U2s = Uint + Offset. Die Wahl des Offsets hängt von gewissen Größen der Komponenten im Bordnetz 12, 14 ab wie z.B. der Toleranz des Gleichspannungswandlers 10 bzw. der Spannungserfassung 33, über die die zweite Bordnetzspannung U2 ermittelt wird. In 1 ist beispielsweise eine Toleranz der Spannungserfassung 33 von +/–1,5V angegeben. Die Zielspannung U2s gemäß Schritt 102 ermittelt sich somit bei einem Wert von beispielsweise Uint = 22V auf U2s = Uint + Offset = 22V + 1,5V = 23,5V. Der Gleichspannungswandler 10 lädt in dem ersten Ladeverfahren gemäß Schritt 102 das zweite Bordnetz 14 ohne jegliche Begrenzung des zeitlichen Spannungsanstiegs dU2/dt der zweiten Bordnetzspannung U2.
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Entsprechende Spannungsverläufe und Zielwerte sind in 3 näher dargestellt. In dem Hochleistungsspeicher 36 wird in Schritt 103 ständig die Bordnetzspannung U2 = Uext erfasst und mit der Spannung Uint am Energiespeicher 18 verglichen. Das Schaltmittel 20 schließt, wenn die Bordnetzspannung U2 bzw. Uext die interne Spannung Uint am Energiespeicher 18 erreicht. Die beschriebenen Aktionen führt der Mikrocontroller 22 des Hochleistungsspeichers 36 durch.
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Eine Begrenzung des Spannungsanstiegs dU2/dt der zweiten Bordnetzspannung U2 hingegen erfolgt in Schritt 104. Dieses sogenannte begrenzte Ladeverfahren wird dann aktiviert, wenn die zweite Bordnetzspannung U2 die interne Spannung Uint am Energiespeicher 18 abzüglich eines weiteren Offset,r erreicht, also wenn U2 = Uint – Offset,r. Dieser weitere Offset,r hängt ab von der Toleranz weiterer Komponenten wie beispielsweise der Spannungserfassung 37, 38 im Hochleistungsspeicher 36. Der weitere Offset,r liegt beispielsweise gemäß 3 bei +–0,5V. Damit wird bei einer Grenzspannung Ug, nämlich bei einer Spannung von U2 = Ug = Uint – Offset,r = 22V – 0,5V = 21,5V in das begrenzte Ladeverfahren (mit begrenztem Spannungsanstieg dU2/dt) gemäß Schritt 104 gewechselt wie in 3 angedeutet. Die Begrenzung des Spannungsanstiegs dU2/dt führt zu einer Strombegrenzung beim Zuschalten des Energiespeichers 18, also beim Schließen des Schaltmittels 20. Dadurch fließen keine unzulässig hohen Ströme, die zu Beschädigungen im Bordnetz 14 bzw. beim Schaltmittel 20 führen können. Somit wird sichergestellt, dass insbesondere kein Strom fließen kann, der größer ist als der maximale Schaltstrom des Schaltmittels 20. Auch der Zwischenkreiskondensator 26 kann bei begrenztem Stromfluss nicht geschädigt werden.
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Wie auch in 3 zu sehen, erhöht der Gleichspannungswandler 10 die Bordnetzspannung U2 in dem eingeschränkten Ladebetrieb gemäß Schritt 104 nur noch schrittweise. Der Spannungsanstieg dU2/dt wird dadurch begrenzt. Beispielhaft ist hier nur eine Spannungsänderung von maximal 3V zugelassen innerhalb einer Zeitspanne t_µC – der Bearbeitungszeit des Mikrocontrollers 22 – und einer Schaltzeit t_switch des Schaltmittels 20. Die Spannungserhöhung in dieser Zeitspanne (t_µC + t_switch) erfolgt stufenförmig, beispielhaft in Form von sechs gleichmäßigen Spannungsanstiegen nach einer bestimmten Zeitspanne wie beispielsweise t_µC.
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Alternativ könnten auch während des begrenzten Ladeverfahrens gemäß Schritt 104 auch andere Spannungsverläufe mit beschränktem Spannungsanstieg vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Verlauf in Form einer e-Funktion oder linear, die jedoch eine bestimmte Zunahme dU2/dt nicht überschreiten.
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Wie bereits ausgeführt, überprüft der Hochleistungsspeicher 36 ständig, ob die externe Spannung Uext (nämlich die zweite Bordnetzspannung U2) am Eingang des Hochleistungsspeichers 36 der internen Spannung Uint am Energiespeicher 18 entspricht. Ist dies der Fall (Uext = Uint), dann wird das Schaltmittel 20 geschlossen, Schritt 103.
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Sobald das Schaltmittel 20 geschlossen wurde, gibt der Hochleistungsspeicher 36 Rückmeldung über den geänderten Zustand des Schaltmittels 20 über das Bussystem 40 an den Gleichspannungswandler 10, Schritt 106. Die entsprechende Dauer zur Übertragung der Rückmeldung beträgt T_can. In der Zwischenzeit behält der Gleichspannungswandler 10 das begrenzte Ladeverfahren bei.
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Wenn der Gleichspannungswandler 10 die entsprechende Rückmeldung empfängt, dass das Schaltmittel 20 geschlossen ist, wechselt der Gleichspannungswandler 10 wieder aus dem begrenzten Ladeverfahren gemäß Schritt 104 in ein anderes Ladeverfahren gemäß Schritt 107. Dieser Wechsel in Schritt 107 erfolgt alternativ nach Rückmeldung des Status des Schaltmittels 20 nur dann, wenn ein sog. Timeout (Ablauf einer definierten Zeitspanne timeout) noch nicht eingetreten ist. Das zweite Bordnetz 14 wird gemäß Schritt 107 weiter geladen, nun allerdings ohne Begrenzung der Spannungszunahme. Hierbei könnte sich eine Kurve ergeben wie in 3 gezeigt. Der nun zugeschaltete Energiespeicher 18 wird weiter aufgeladen auf eine Minimalspannung UHVmin wie in 3 angedeutet, sofern diese noch nicht erreicht ist. Hierzu wird dem Gleichspannungswandler 10 eine entsprechende Sollspannung U2s = UHVmin vorgegeben. Sobald die Spannung Uint am Energiespeicher 18 bzw. die zweite Bordnetzspannung U2 die Minimalspannung UHVmin erreicht, wird eine entsprechende „bereit“-Meldung abgesetzt.
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Je nach Dimensionierung des zweiten Bordnetzes 14 ist durch eine geeignete Wahl der Offset-Werte (Offset; Offset,r) sicherzustellen, dass zuverlässig in demjenigen Spannungsintervall, in dem mit einem Schließen des Schaltmittels 20 zu rechnen ist, lediglich eine limitierte Zunahme der Spannung U2 zugelassen wird. In der entsprechenden Schaltschwelle Ug = Uint – Offset,r wird zum einen die Toleranz der Spannungserfassung 33 des Gleichspannungswandlers 10 berücksichtigt. So muss der ermittelte Offset,r sicherstellen, dass auch bei einer Spannungserfassung innerhalb einer gewissen Toleranz, beispielsweise bei +/–1,5V, die Spannungsbegrenzung gemäß Schritt 104 aktiv ist, wenn das Schaltmittel 20 geschlossen wird. So orientiert sich also der errechnete Offset Offset R an dem Offset des Gleichspannungswandlers 10.
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Weiterhin wird in dem begrenzten Ladeverfahren gemäß Schritt 104 sichergestellt, dass die Spannungszunahme dU2/dt im zweiten Bordnetz 14 unterhalb einem bestimmten Betrag bleibt. Wie in Figur beispielhaft dargestellt, liegt diese erlaubte Spannungszunahme bei 3V innerhalb einer Zeitspanne, die sich aus der Summe der Verarbeitungszeit des Mikrocontrollers t_µC der Schaltdauer T_switch des Schaltmittels 20 sowie der Übertragungszeit T_can über das Bussystem 40 zu dem Gleichspannungswandler 10 zusammensetzt. Der Fachmann wird eine Dimensionierung in geeigneter Weise vornehmen, so dass zuverlässig verhindert wird, dass während des Schließens des Schaltmittels 20 zu große Ströme das Schaltmittel 20 und/oder Komponenten des zweiten Bordnetzes 14 wie beispielsweise die Zwischenkreiskapazität 26 schädigen. Dies erfolgt anhand der maximalen Zeitspanne und der sich daraus ergebenden Spannungszunahme sowie der sich im Bordnetz 14 durch die Anordnung ergebenden Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten und dem daraus resultierenden Strom unter Berücksichtigung der erlaubten Maximalströme, in denen die Ausgleichsströme fließen könnten.
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Zusammenfassend erfolgt die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 10 mit einem gewissen sich ändernden Spannungsverhältnis zwischen dessen Eingangsspannung, der ersten Bordnetzspannung U1, und dessen Ausgangsspannung, der zweiten Bordnetzspannung U2, um die Differenzspannung während des Zuschalten des Schaltemittels so gering wie möglich zu halten. Kurz bevor der Gleichspannungswandler den Spannungsbereich Uint unter Berücksichtigung der Messtoleranzen erreicht hat, wird dessen Ausgangspannung schrittweise erhöht, bis die Speichereinheit 36 rückmeldet, dass das Schaltmittel 20 geschlossen ist.
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Bei dem Energiespeicher 18 kann es sich um beliebige für das zweite Bordnetz 14 geeignete Energiespeicher handeln, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, ein DLC oder sonstige geeignete Energiespeicher. Beschriebene Vorrichtung und Verfahren eignen sich insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, die Verwendung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012208520 A1 [0001]
