DE102014211075A1 - Load optimized storage integration - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Bereitstellung von einer Vielzahl von elektrischen Energiespeichern in einem Bordnetz eines Fahrzeugs. Es wird eine Steuereinheit (110) für ein Bordnetz (100) eines Fahrzeugs beschrieben. Das Bordnetz (100) umfasst einen Basisspeicher (102) und einen Zusatzspeicher (103) zur Speicherung von elektrischer Energie für einen elektrischen Verbraucher (101, 105) des Bordnetzes (100). Die Steuereinheit (110) ist eingerichtet, Zustandsdaten (121) bzgl. des elektrischen Verbrauchers (101, 106) zu ermitteln. Die Steuereinheit (110) ist weiter eingerichtet, in Abhängigkeit von den Zustandsdaten (121) zu veranlassen, dass der elektrische Verbraucher (101, 105) von dem Basisspeicher (102) und nicht von dem Zusatzspeicher (103) mit elektrischer Energie versorgt wird.The invention relates to a method and a corresponding device for providing a plurality of electrical energy stores in a vehicle electrical system of a vehicle. A control unit (110) for a vehicle electrical system (100) of a vehicle is described. The electrical system (100) comprises a base memory (102) and an additional memory (103) for storing electrical energy for an electrical load (101, 105) of the electrical system (100). The control unit (110) is set up to determine status data (121) with respect to the electrical load (101, 106). The control unit (110) is further set up in response to the status data (121) to cause the electrical load (101, 105) to be supplied with electrical energy from the base memory (102) and not from the auxiliary memory (103).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Bereitstellung von einer Vielzahl von elektrischen Energiespeichern in einem Bordnetz eines Fahrzeugs. The invention relates to a method and a corresponding device for providing a plurality of electrical energy stores in a vehicle electrical system of a vehicle.
Ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenfahrzeug wie z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) umfasst typischerweise ein elektrisches Bordnetz, das eingerichtet ist, ein oder mehrere elektrische Verbraucher des Fahrzeugs mit elektrischer Energie aus einem Speicher von elektrischer Energie (z.B. aus einer Niedervolt-Batterie) zu versorgen. Die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher sind dabei meist auf die Verwendung in einem Bordnetz mit einem einzigen Energiespeicher (z.B. einer einzigen Batterie) ausgelegt. A vehicle (in particular a road vehicle such as a passenger car, a truck or a motorbike) typically comprises an electric vehicle electrical system that is configured to supply one or more electrical consumers of the vehicle with electrical energy from a store of electrical energy (eg from a low-voltage battery ) to supply. The one or more electrical consumers are usually designed for use in a vehicle electrical system with a single energy store (for example a single battery).
Die Verwendung von einer Vielzahl von Energiespeichern in dem Bordnetz eines Fahrzeugs kann vorteilhaft sein, z.B. um die Lebensdauer der einzelnen Energiespeicher zu verlängern, um eine erhöhte Leistungsabgabe zu ermöglichen und/oder um in einem erhöhten Maße kinetische Energie des Fahrzeugs als elektrische Energie zu rekuperieren und im Bordnetz zu speichern. Insbesondere können in einem Niedervolt-Bordnetz (z.B. bei einer Bordnetzspannung von ca. 12V) neben einem Blei-Akkumulator ein oder mehrere weitere Energiespeicher (z.B. ein oder mehrere Lithium Akkumulatoren und/oder ein oder mehrere Kondensatoren (SuperCaps)) verwendet werden, um von einem Generator des Fahrzeugs (z.B. von einer Lichtmaschine) rekuperierte elektrische Energie zu speichern. The use of a plurality of energy stores in the vehicle electrical system may be advantageous, e.g. to extend the life of the individual energy storage to allow increased power output and / or recuperate to an increased extent kinetic energy of the vehicle as electrical energy and stored in the electrical system. In particular, in a low-voltage electrical system (eg at a vehicle electrical system voltage of about 12V) in addition to a lead accumulator one or more other energy storage (eg one or more lithium batteries and / or one or more capacitors (SuperCaps)) are used to To store a recuperated electrical energy to a generator of the vehicle (eg from an alternator).
Andererseits verändern sich durch die ein oder mehreren zusätzlichen Energiespeicher (in diesem Dokument auch als Zusatzspeicher bezeichnet) die Stromflüsse innerhalb des Bordnetzes. Insbesondere können aufgrund der Verwendung von ein oder mehreren zusätzlichen Energiespeichern Ströme verursacht werden, die vordefinierte Grenzwerte von ein oder mehreren der elektrischen Verbraucher im Bordnetz eines Fahrzeugs überschreiten. On the other hand, changing the one or more additional energy storage (also referred to as additional storage in this document), the power flows within the electrical system. In particular, due to the use of one or more additional energy stores, currents may be caused which exceed predefined limit values of one or more of the electrical consumers in the electrical system of a vehicle.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe der Integration von ein oder mehreren zusätzlichen Energiespeichern in das elektrische Bordnetz eines Fahrzeugs. Die Integration soll dabei derart erfolgen, dass durch die Integration keine Belastung der ein oder mehreren elektrischen Verbraucher des Bordnetzes entsteht. The present document deals with the technical task of integrating one or more additional energy storage devices into the electrical system of a vehicle. The integration should take place in such a way that the integration does not create any load on the one or more electrical consumers of the vehicle electrical system.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein elektrisches Bordnetz eines Fahrzeugs (insbesondere eines Straßenfahrzeugs) beschrieben. Das Bordnetz kann eine Bordnetzspannung aufweisen. Das Bordnetz kann ein Niedervolt-Bordnetz umfassen, z.B. bei einer Bordnetzspannung von ca. 12V. According to one aspect, a control unit for an electrical on-board network of a vehicle (in particular a road vehicle) is described. The electrical system can have a vehicle electrical system voltage. The electrical system may include a low-voltage electrical system, e.g. at a vehicle electrical system voltage of approx. 12V.
Bei dem Bordnetz kann es sich um ein Mehrspeicherbordnetz handeln, d.h. um ein Bordnetz mit einer Vielzahl von Energiespeichern für elektrische Energie. Insbesondere kann das Bordnetz einen Basisspeicher und einen Zusatzspeicher zur Speicherung von elektrischer Energie umfassen. Die elektrische Energie aus dem Basisspeicher und aus dem Zusatzspeicher kann (mindestens) einem elektrischen Verbraucher des Bordnetzes bereitgestellt werden. Der Basisspeicher umfasst z.B. einen Blei-Akkumulator, und der Zusatzspeicher umfasst z.B. einen Lithium-Akkumulator und/oder einen Kondensator. Der elektrische Verbraucher kann z.B. ein Startsystem für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs umfassen. The on-board network may be a multiple-storage on-board network, i. to an electrical system with a variety of energy storage for electrical energy. In particular, the electrical system may comprise a base memory and an additional memory for storing electrical energy. The electrical energy from the base memory and from the additional memory can (at least) be provided to an electrical consumer of the electrical system. The base memory includes e.g. a lead accumulator, and the supplemental memory includes e.g. a lithium battery and / or a capacitor. The electrical consumer may e.g. comprise a starting system for an internal combustion engine of the vehicle.
Die Steuereinheit ist eingerichtet, Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers zu ermitteln. Die Zustandsdaten können z.B. eine Information darüber umfassen, dass der elektrische Verbraucher aktiviert wird und/oder dass ein Widerstand des elektrischen Verbrauchers reduziert wird (z.B. aufgrund einer Aktivierung des elektrischen Verbrauchers). The control unit is set up to determine status data relating to the electrical load. The status data may e.g. comprise information that the electrical load is activated and / or that a resistance of the electrical load is reduced (for example due to activation of the electrical load).
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, in Abhängigkeit von den Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers zu veranlassen, dass der elektrische Verbraucher von dem Basisspeicher und nicht von dem Zusatzspeicher mit elektrischer Energie versorgt wird. Beispielsweise kann in einem ersten Betriebszustand des Bordnetzes der elektrische Verbraucher sowohl von dem Basisspeicher als auch von dem Zusatzspeicher mit elektrischer Energie versorgt werden. Dadurch kann eine sichere und stabile Energieversorgung gewährleistet werden. Andererseits kann in einem zweiten Betriebszustand des Bordnetzes der elektrische Verbraucher von dem Basisspeicher aber nicht von dem Zusatzspeicher mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von den Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers das Bordnetz von dem ersten Betriebszustand auf den zweiten Betriebszustand umzuschalten. The control unit is further set up, depending on the status data with respect to the electrical load, to cause the electrical load to be supplied with electrical energy by the base memory and not by the additional memory. For example, in a first operating state of the vehicle electrical system, the electrical load can be supplied with electrical energy both from the base store and from the additional store. This ensures a secure and stable energy supply. On the other hand, in a second operating state of the vehicle electrical system, the electrical load can not be supplied with electrical energy by the base store, but not by the additional store. The control unit can be set up to switch over the electrical system from the first operating state to the second operating state as a function of the status data relating to the electrical load.
Durch die Steuereinheit kann somit gewährleistet werden, dass, in Abhängigkeit von den Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers, ein dem elektrischen Verbraucher zu Verfügung gestellter Strom begrenzt wird (z.B. auf den Strom der durch den Basisspeicher bereitgestellt werden kann). Somit kann in effizienter Weise ein Mehrspeicherbordnetz implementiert werden (welches Vorteile in Bezug auf Energierekuperation und Stabilität der Bordnetzspannung aufweist), in dem auch ungeregelte elektrische Verbraucher in zuverlässiger und schonender Weise verwendet werden können. The control unit can thus be used to ensure that, depending on the status data relating to the electrical load, a current made available to the electrical load is limited (for example, to the current that can be provided by the base store). Thus, a multi-storage on-board network can be efficiently implemented (which has advantages in terms of energy recuperation and stability of the Vehicle electrical system voltage), in which unregulated electrical consumers can be used in a reliable and gentle manner.
Das Bordnetz kann Mittel zur Entkopplung des Zusatzspeichers umfassen, die eingerichtet sind, den Zusatzspeicher zumindest teilweise von dem Bordnetz zu entkoppeln. Die Mittel zur Entkopplung können einen Schalter (z.B. ein Relais und/oder einen Transistor) umfassen, der in Reihe zu dem Zusatzspeicher angeordnet ist. Durch ein Öffnen des Schalters kann der Zusatzspeicher von dem Bordnetz entkoppelt werden (zumindest von dem elektrischen Verbraucher entkoppelt werden). Andererseits kann durch ein Schließen des Schalters der Zusatzspeicher in das Bordnetz integriert werden (insbesondere parallel zu dem Basisspeicher angeordnet werden). The electrical system may include means for decoupling the additional memory, which are adapted to decouple the additional memory at least partially from the electrical system. The decoupling means may comprise a switch (e.g., a relay and / or a transistor) arranged in series with the auxiliary memory. By opening the switch, the additional memory can be decoupled from the electrical system (at least be decoupled from the electrical load). On the other hand, can be integrated into the on-board network by closing the switch of the additional memory (in particular be arranged parallel to the base memory).
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von den Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers die Mittel zur Entkopplung zu veranlassen, den Zusatzspeicher zumindest teilweise von dem Bordnetz zu entkoppeln. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers ein Steuersignal zur Steuerung eines Zustands (z.B. eines geöffneten oder eines geschlossenen Zustands) des Schalters zu generieren. The control unit may be set up to cause the means for decoupling, depending on the status data relating to the electrical load, to at least partially decouple the additional memory from the vehicle electrical system. In particular, the control unit may be configured to generate a control signal for controlling a state (e.g., an open or a closed state) of the switch based on the electrical load status data.
Wie bereits oben dargelegt, können die Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers Informationen bzgl. einer zukünftigen Reduzierung eines Widerstands des elektrischen Verbrauchers umfassen. Die Reduzierung des Widerstands kann z.B. von einer Aktivierung des elektrischen Verbrauchers herrühren. Insbesondere können die Zustandsdaten Informationen darüber umfassen, dass der Widerstand des elektrischen Verbrauchers unterhalb von einem Widerstands-Schwellenwert fallen wird (z.B. in einen Kurzschlussähnlichen Widerstandsbereich). As already explained above, the status data relating to the electrical load may include information regarding a future reduction of a resistance of the electrical load. The reduction of the resistance can e.g. from activation of the electrical load. In particular, the state data may include information that the resistance of the electrical load will fall below a resistance threshold (e.g., a short circuit-like resistance range).
Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, in Vorbereitung auf die Reduzierung des Widerstands des elektrischen Verbrauchers zu veranlassen, dass der elektrische Verbraucher keine elektrische Energie von dem Zusatzspeicher beziehen kann. Andererseits kann der elektrische Verbraucher typischerweise weiterhin elektrische Energie aus dem Basisspeicher beziehen. Durch die Reduzierung der bereitgestellten elektrischen Energie können Bordnetzströme bei Kurzschlussähnlichen Situationen (z.B. bei der Aktivierung eines Startsystems des Fahrzeugs) begrenzt werden. So kann der (mindestens) eine elektrische Verbraucher in schonender Weise in einem Mehrspeicherbordnetz betrieben werden. The control unit may then be arranged, in preparation for reducing the resistance of the electrical load, to cause the electrical load to be unable to obtain electrical energy from the auxiliary storage. On the other hand, the electrical load may typically continue to draw electrical energy from the base reservoir. By reducing the electrical energy provided, on-board electrical system currents can be limited in short circuit-like situations (e.g., in the activation of a vehicle launch system). Thus, the (at least) one electrical consumer can be operated in a gentle manner in a multi-storage on-board network.
Der elektrische Verbraucher kann ein Startsystem für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs umfassen. Die Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers können Informationen bzgl. einer zukünftigen Aktivierung des Startsystems umfassen. Wie bereits dargelegt, kann eine Aktivierung des Startsystems in der Anfangsphase der Aktivierung zu einer Kurschlussähnlichen Situation im Bordnetz führen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in Vorbereitung auf die Aktivierung des Startsystems zu veranlassen, dass das Startsystem keine elektrische Energie von dem Zusatzspeicher beziehen kann. Andererseits kann typischerweise weiterhin elektrische Energie aus dem Basisspeicher bezogen werden. Durch die Entkopplung des Zusatzspeichers kann der Bordnetzstrom bei der Aktivierung des Startsystems begrenzt werden. The electrical load may include a starting system for an internal combustion engine of the vehicle. The status data with respect to the electrical load may include information regarding a future activation of the starting system. As already explained, an activation of the starting system in the initial phase of the activation can lead to a short circuit-like situation in the electrical system. The control unit may be configured to cause the starting system to receive no electrical energy from the auxiliary storage in preparation for the activation of the starting system. On the other hand, typically electrical energy can still be obtained from the base memory. By decoupling the additional memory of the electrical system power can be limited in the activation of the starting system.
Eine Aktivierung des Startsystems kann eine erste Phase und eine anschließende zweite Phase umfassen. Die erste Phase kann derart bestimmt sein, dass in der ersten Phase ein Widerstand des Startsystems kleiner als oder gleich wie der vordefinierte Widerstands-Schwellenwert ist (und ggf. in der zweiten Phase größer als der vordefinierte Widerstands-Schwellenwert ist). Alternativ oder ergänzend kann die erste Phase eine vordefinierte Zeitdauer aufweisen. Activation of the starting system may include a first phase and a subsequent second phase. The first phase may be determined such that in the first phase, a resistance of the starting system is less than or equal to the predefined resistance threshold (and possibly greater than the predefined resistance threshold in the second phase). Alternatively or additionally, the first phase may have a predefined period of time.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass das Startsystem in der ersten Phase keine elektrische Energie von dem Zusatzspeicher beziehen kann (und so der Starterstrom in der ersten Phase begrenzt werden kann, wodurch das Startsystem geschont wird). Andererseits kann das Startsystem in der zweiten Phase elektrische Energie von dem Zusatzspeicher (zusätzlich zu der elektrischen Energie aus dem Basisspeicher) beziehen. Durch die daraus folgende Erhöhung des Starterstroms kann eine Beschleunigung des Startvorgangs erreicht werden. The control unit may be configured to cause the starting system in the first phase to be unable to draw electrical energy from the auxiliary storage (and thus limit the starter current in the first phase, thereby saving the starting system). On the other hand, in the second phase, the starting system may receive electrical energy from the auxiliary storage (in addition to the electrical energy from the base storage). By the consequent increase of the starter current, an acceleration of the starting process can be achieved.
Das Bordnetz kann einen Generator (z.B. eine Lichtmaschine) umfassen, der eingerichtet ist, elektrische Energie aus kinetischer Energie des Fahrzeugs zu rekuperieren. Mehrspeicherbordnetze sind in diesem Zusammenhang vorteilhaft, da durch die Bereitstellung eines Basisspeichers und eines Zusatzspeichers eine erhöhte Menge an rekuperierter elektrischer Energie gespeichert werden kann. The on-board electrical system may include a generator (e.g., an alternator) configured to recuperate electrical energy from kinetic energy of the vehicle. Mehrspeicherbordnetze are advantageous in this context, since the provision of a base memory and an additional memory, an increased amount of recuperated electrical energy can be stored.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu ermitteln, dass durch den Generator elektrische Energie rekuperiert wird. Die Steuereinheit kann außerdem eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die rekuperierte elektrische Energie zumindest teilweise von dem Zusatzspeicher aufgenommen werden kann. Dazu kann z.B. der o.g. Schalter geschlossen werden. Anhand des Zusatzspeichers kann so eine erhöhte Menge an rekuperierter elektrischer Energie aufgenommen werden. The control unit may be configured to determine that electrical energy is being recuperated by the generator. The control unit may also be configured to cause the recuperated electrical energy to be at least partially received by the auxiliary storage. For example, the above switch can be closed. On the basis of the additional memory so an increased amount of recuperated electrical energy can be absorbed.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu ermitteln, dass ein Verbrennungsmotor des Fahrzeugs in einem Motor-Stopp-Automatik (MSA) Betrieb ist. Außerdem kann ein Zustand der Motor-Stopp-Automatik ermittelt werden. Beispielhafte Zustande sind ein MSA-Stopp Zustand (in dem der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist) und ein MSA-Start Zustand (bei dem ein automatischer Start des Verbrennungsmotors durch Aktivierung des Startsystems erfolgt). Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem Zustand der Motor-Stopp-Automatik, die Versorgung des elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie aus dem Basisspeicher und/oder aus dem Zusatzspeicher zu steuern. Insbesondere kann im MSA-Stopp Zustand der Zusatzspeicher in das Bordnetz integriert werden, um eine stabile Versorgung der ein oder mehreren elektrischen Verbraucher zu gewährleisten. Andererseits kann im MSA-Start Zustand der Zusatzspeicher (zumindest zeitweise) entkoppelt werden, um überhöhte Starterströme zu vermeiden. The control unit may be configured to determine that an internal combustion engine of the vehicle is in an engine stop automatic (MSA) mode. In addition, a state of the engine stop system can be determined. Exemplary states are an MSA stop state (where the engine is off) and an MSA start state (where the engine is started automatically by activation of the start system). The control unit may be further configured to control the supply of the electrical load with electrical energy from the base store and / or from the additional store, depending on the state of the engine stop automatic. In particular, in the MSA-stop state, the additional memory can be integrated into the electrical system in order to ensure a stable supply of the one or more electrical consumers. On the other hand, in the MSA start state, the additional memory can be decoupled (at least temporarily) in order to avoid excessive starter currents.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Informationen bzgl. einer Temperatur des Basisspeichers und/oder des Zusatzspeichers zu ermitteln. Typischerweise sinkt mit steigender Temperatur der Speicher der Innenwiderstand der Speicher. Damit steigt der Strom, der von den Speichern bereitgestellt werden kann. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von den Informationen bzgl. der Temperatur, die Versorgung des elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie aus dem Basisspeicher und/oder aus dem Zusatzspeicher zu steuern. Beispielsweise kann eine Entkopplung des Zusatzspeichers nur dann erfolgen, wenn die Temperatur des Basisspeichers und/oder des Zusatzspeichers über einem vordefinierten Temperatur-Schwellenwert liegt (und daher ein Risiko für einen überhöhten Bordnetzstrom besteht). The control unit may be configured to determine information regarding a temperature of the base memory and / or the additional memory. Typically, as the temperature of the memory increases, the internal resistance of the memory decreases. This increases the power that can be provided by the memories. The control unit can be set up to control the supply of the electrical load with electrical energy from the base store and / or from the additional store as a function of the information relating to the temperature. For example, a decoupling of the additional memory can only take place when the temperature of the base memory and / or the additional memory is above a predefined temperature threshold (and therefore there is a risk of excessive electrical system power).
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Bordnetz für ein Fahrzeug beschrieben. Das Bordnetz umfasst einen Basisspeicher und einen Zusatzspeicher zur Speicherung von elektrischer Energie. Der Basisspeicher und der Zusatzspeicher können parallel zueinander angeordnet werden, um bei Bedarf höhere Lastströme bereitzustellen und/oder bei Bedarf höhere Rekuperationsströme aufnehmen zu können. Das Bordnetz umfasst außerdem (mindestens) einen elektrischen Verbraucher, der eingerichtet ist, mit elektrischer Energie aus dem Basisspeicher und/oder aus dem Zusatzspeicher betrieben zu werden. According to a further aspect, a vehicle electrical system for a vehicle is described. The electrical system includes a base memory and an additional memory for storing electrical energy. The base memory and the auxiliary memory can be arranged parallel to one another in order to provide higher load currents if required and / or to be able to absorb higher recuperation currents if required. The on-board network also comprises (at least) one electrical consumer which is set up to be operated with electrical energy from the base store and / or from the additional store.
Außerdem umfasst das Fahrzeug Mittel zur Entkopplung des Zusatzspeichers, die eingerichtet sind, den Zusatzspeicher zumindest teilweise von dem Bordnetz zu entkoppeln. Die Mittel zur Entkopplung können einen Schalter umfassen, der in Reihe zu dem Zusatzspeicher angeordnet ist. In addition, the vehicle comprises means for decoupling the additional memory, which are adapted to decouple the additional memory at least partially from the electrical system. The means for decoupling may comprise a switch arranged in series with the auxiliary memory.
Das Bordnetz umfasst außerdem eine in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit. Dadurch wird die Verwendung von (kostengünstigen) ungeregelten elektrischen Verbrauchern in einem Mehrspeicherbordnetz ermöglicht. The electrical system also includes a control unit described in this document. This allows the use of (low cost) unregulated electrical loads in a multiple storage on-board network.
Der Schalter zur Entkopplung des Zusatzspeichers kann masseseitig in Bezug auf den Zusatzspeicher angeordnet sein. Dies ermöglicht die Verwendung von kostengünstigen Schaltern (aufgrund der relativ niedrigen Betriebsspannung). The switch for decoupling the additional memory may be arranged on the ground side with respect to the additional memory. This allows the use of low-cost switches (due to the relatively low operating voltage).
Andererseits kann der Schalter Bordnetzspannungs-seitig in Bezug auf den Zusatzspeicher angeordnet sein. Das Bordnetz kann (mindestens) einen weiteren Verbraucher umfassen. Bei dem mindestens einen Verbraucher kann es sich um einen Verbraucher handeln, der eine relativ hohe Verfügbarkeit erfordert (z.B. für die Bereitstellung einer autonomen Fahrfunktion). Der oder die weiteren Verbraucher können derart angeordnet sein, dass der oder die weiteren Verbraucher auch bei einem geöffneten Zustand des Schalters elektrische Energie aus dem Zusatzspeicher beziehen können. So kann sichergestellt werden, dass der oder die weiteren Verbraucher von einem möglichen Einbruch der Bordnetzspannung nicht betroffen sind. On the other hand, the switch can be arranged on the power supply voltage side in relation to the additional memory. The electrical system can (at least) include another consumer. The at least one consumer may be a consumer requiring relatively high availability (e.g., for providing an autonomous driving function). The one or more other consumers may be arranged such that the one or more other consumers can also draw electrical energy from the auxiliary storage even when the switch is open. This ensures that the one or more other consumers are not affected by a possible collapse of the vehicle electrical system voltage.
Desweiteren können der oder die weiteren Verbraucher derart angeordnet sein, dass der oder die weiteren Verbraucher auch bei einem geöffneten Zustand des Schalters elektrische Energie aus dem Basisspeicher und dem Zusatzspeicher beziehen können. Mit anderen Worten, ein weiterer Verbraucher kann von der Entkopplung des Zusatzspeichers ausgenommen werden, um für diesen weiteren Verbraucher zu jedem Zeitpunkt eine redundante Energieversorgung sicherzustellen. Furthermore, the one or more other consumers may be arranged such that the one or more other consumers can also draw electrical energy from the base memory and the auxiliary memory even when the switch is open. In other words, another consumer may be exempted from the decoupling of the additional memory to ensure a redundant power supply for this additional consumer at any time.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Zusatzspeichers in einem Bordnetz eines Fahrzeugs beschrieben. Das Bordnetz umfasst einen Basisspeicher und den Zusatzspeicher zur Speicherung von elektrischer Energie zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers des Bordnetzes. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Zustandsdaten bzgl. des elektrischen Verbrauchers. Desweiteren umfasst das Verfahren, in Abhängigkeit von den Zustandsdaten, das Versorgen des elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie aus dem Basisspeicher aber nicht aus dem Zusatzspeicher. According to a further aspect, a method for controlling an additional memory in a vehicle electrical system of a vehicle is described. The electrical system includes a base memory and the additional memory for storing electrical energy for operating an electrical load of the electrical system. The method comprises the determination of status data with respect to the electrical load. Furthermore, the method comprises, depending on the status data, supplying the electrical load with electrical energy from the base memory but not from the additional memory.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das ein in diesem Dokument beschriebenes Bordnetz umfasst. In another aspect, a vehicle (e.g., a passenger car, a truck, or a motorcycle) is described that includes a vehicle electrical system described in this document.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät des Fahrzeugs) 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 may be set up to run on a processor (eg, on a controller of the vehicle) 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 zeigen Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Integration von ein oder mehreren zusätzlichen Energiespeichern in das Bordnetz eines Fahrzeugs. Die Integration bzw. Parallelschaltung zusätzlicher (Niedervolt-)Energiespeicher in das Bordnetz eines Fahrzeugs kann je nach Speichertechnologie und Betriebspunkt (z.B. je nach Speicher- oder Lasttemperatur) die durch die Energiespeicher bereitgestellten Ströme in einer Weise erhöhen, die für ein oder mehrere der elektrischen Verbraucher des Bordnetzes unzulässig sind. Durch die Parallelschaltung eines Lithium-Akkus oder SuperCaps zu einem Blei-Akkumulator kann beispielsweise bei relativ „warmen“ Umgebungstemperaturen der Startvorgang eines Verbrennungsmotors mit vergleichsweise hohen Strömen (z.B. mit mehr 1000A anstelle von ca. 700A bei Verwendung von einer ausschließlichen Bleibatterie) versorgt werden, was zu einer beschleunigten Alterung des Startsystems (aufgrund einer Degradation der Kohlebürsten des Startsystems) führen kann. As set forth above, the present document is concerned with the integration of one or more additional energy storage devices into the vehicle electrical system. The integration or parallel connection of additional (low-voltage) energy storage in the vehicle electrical system of a vehicle depending on storage technology and operating point (eg depending on storage or load temperature) increase the power provided by the energy storage currents in a manner that for one or more of the electrical loads of the vehicle electrical system are inadmissible. By the parallel connection of a lithium battery or a SuperCaps to a lead-acid battery, for example, at relatively "warm" ambient temperatures, the starting process of an internal combustion engine with comparatively high currents (eg with more than 1000A instead of about 700A when using an exclusive lead-acid battery) are supplied which can lead to an accelerated aging of the starting system (due to a degradation of the carbon brushes of the starting system).
Eine derartige Degradation von ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern aufgrund der Integration von ein oder mehreren weiteren Energiespeichern sollte nach Möglichkeit vermieden werden. Andererseits ist die Integration von ein oder mehreren weiteren Energiespeichern in Bezug auf Energierekuperation und Stabilisierung der Bordnetzspannung von Vorteil. Such degradation of one or more electrical loads due to integration of one or more other energy storage devices should be avoided wherever possible. On the other hand, the integration of one or more further energy stores in terms of energy recuperation and stabilization of the vehicle electrical system voltage is advantageous.
Das Bordnetz
Von den Energiespeichern
In
Durch die Integration eines Schalters
Desweiteren kann die Steuereinheit
- – eine Temperatur der
Energiespeicher 102 ,103 (angezeigt z.B. durch eine Umgebungstemperatur des Fahrzeugs). Die Temperatur beeinflusst typischerweise denInnenwiderstand der Energiespeicher 102 ,103 , und damitden Strom 132 ,133 der durch dieEnergiespeicher 102 ,103 bereitgestellt werden kann. Typischerweise steigt mit steigender Temperatur derStrom 132 ,133 , der bereitgestellt werden kann. - – eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs kann einen Einfluss auf den
Betrieb der Verbraucher 101 ,105 und/oder desGenerators 106 desBordnetzes 100 haben. Beispielsweise kann eine sinkende Fahrgeschwindigkeit anzeigen, dass derGenerator 106 elektrische Energie rekuperiert. - – ein Zustand des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs. Der Verbrennungsmotor kann mittels einer Motor-Stopp-Automatik (MSA) gesteuert werden. Der Zustand des Verbrennungsmotors kann z.B. anzeigen, dass der Verbrennungsmotor aufgrund der MSA gestoppt wurde (MSA-Stopp Zustand).
- – ein
Zustand des Startsystems 105 . Insbesondere kann angezeigt werden, dassdas Startsystem 105 aktiviert werden soll, um den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs zu starten.
- - A temperature of the
energy storage 102 .103 (indicated eg by an ambient temperature of the vehicle). The temperature typically affects the internal resistance of theenergy storage 102 .103 , and with it theelectricity 132 .133 the through theenergy storage 102 .103 can be provided. Typically, the current increases with increasingtemperature 132 .133 that can be provided. - - A driving speed of the vehicle. The driving speed of the vehicle can affect the operation of the
consumer 101 .105 and / or thegenerator 106 of theelectrical system 100 to have. For example, a decreasing vehicle speed may indicate that thegenerator 106 electrical energy recuperates. - - A state of the internal combustion engine of the vehicle. The internal combustion engine can be controlled by means of an automatic engine stop control (MSA). The state of the internal combustion engine may indicate, for example, that the internal combustion engine has stopped due to the MSA (MSA stop state).
- - a state of the starting
system 105 , In particular, it may be displayed that thestartup system 105 should be activated to start the engine of the vehicle.
Die Steuereinheit
Zum Zeitpunkt
Zum Zeitpunkt
Zum Zeitpunkt
Der Schalter
Mit anderen Worten, während der Fahrt des Fahrzeugs, d.h. in Vortriebs- und Verzögerungsphasen des Fahrzeugs, kann der Schalter
Unterschreitet das Fahrzeug die Ablegegeschwindigkeit (z.B. 3 km/h) für die Aktivierung des MSA (Zeitpunkt
Beim Wiederstart des Verbrennungsmotors (Zeitpunkt
Die Weg-/Zuschaltung des Zusatzspeichers
Durch die Anordnung in
In diesem Dokument wurden ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung beschrieben, die es ermöglichen, kostengünstige Baukastenstartermotoren und/oder Baukastenverbraucher in einem Mehrspeicherbordnetz
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.
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