DE102014226391A1 - More-storage electrical system - Google Patents

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Hartmut Pröbstle
Alfons Brunner
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Abstract

Es wird ein Bordnetz (200) für ein Fahrzeug beschrieben. Das Bordnetz (200) umfasst eine zentrale elektrische Leitung (220). Desweiteren umfasst das Bordnetz (200) einen ersten elektrischen Energiespeicher (113) zur Speicherung von Kurzzeitenergie, der an einem ersten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist; einen zweiten elektrischen Energiespeicher (112) zur Speicherung von Zyklenenergie, der an einem zweiten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (200) angeordnet ist; und einen dritten elektrischen Energiespeicher (111) zur Speicherung von Standenergie, der an einem dritten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (200) angeordnet ist. Außerdem umfasst das Bordnetz (200) einen Hochleistungsverbraucher (122), der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist, der auf einer Seite des ersten Punktes liegt, die dem zweiten Punkt abgewandt ist; einen Generator (101), der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist, der zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt liegt; und einen spannungssensitiven Verbraucher (121), der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist, der auf einer Seite des dritten Punktes liegt, die dem zweiten Punkt abgewandt ist.An on-board network (200) for a vehicle is described. The electrical system (200) comprises a central electrical line (220). Furthermore, the electrical system (200) comprises a first electrical energy store (113) for storing short-time energy, which is arranged at a first point on the central electrical line (220); a second electrical energy store (112) for storing cycle energy located at a second point on the central electrical line (200); and a third electrical energy storage device (111) for storing stand-by energy, which is arranged at a third point on the central electrical line (200). In addition, the on-board network (200) comprises a high-power consumer (122) located at a point on the central electrical line (220) lying on a side of the first point facing away from the second point; a generator (101) disposed at a point on the central electric wire (220) located between the first point and the second point; and a voltage-sensitive load (121) disposed at a point on the central electric wire (220) located on a side of the third point facing away from the second point.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Bordnetz, welches unterschiedliche Anforderungen von unterschiedlichen energieverbrauchenden und/oder energieerzeugenden Komponenten erfüllt. The invention relates to a vehicle electrical system for a vehicle. In particular, the invention relates to a vehicle electrical system, which meets different requirements of different energy-consuming and / or energy-generating components.

Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, weisen typischerweise eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern mit unterschiedlichen Anforderungen an bereitzustellende elektrische Energie auf. Desweiteren kann durch einen Generator eines Fahrzeugs elektrische Energie erzeugt (und in Bremsphasen rekuperiert) werden, die flexibel gespeichert werden soll. Es besteht bei solchen Fahrzeugen insbesondere der Bedarf nach einer elektrischen Standenergie mit einer möglichst stabilen Bordnetzspannung, nach Zyklenenergie für die Rekuperation von elektrischer Energie und/oder nach Kurzzeitenergie für die Versorgung von Hochleistungsverbrauchern. Vehicles, in particular road vehicles, typically have a plurality of electrical consumers with different requirements for electrical energy to be provided. Furthermore, can be generated by a generator of a vehicle electrical energy (and recuperated in braking phases), which is to be stored flexibly. In particular, there is the need in such vehicles for an electric stand-alone power with the most stable on-board electrical system voltage, for cycle energy for the recuperation of electrical energy and / or for short-time energy for the supply of high-power consumers.

Der Bedarf an unterschiedliche Formen von elektrischer Energie kann z.B. durch eine Kombination und Zusammenschaltung von mehreren Energiespeichern erfüllt werden. Desweiteren können Wandler (insbesondere DC/DC-Wandler) verwendet werden, um das Bordnetz eines Fahrzeugs in Teilnetze für unterschiedliche Verbraucher zu unterteilen, wobei die Teilnetze ggf. unterschiedliche Spannungsebenen aufweisen können. The need for different forms of electrical energy can e.g. be met by a combination and interconnection of multiple energy storage. Furthermore, converters (in particular DC / DC converters) can be used to subdivide the electrical system of a vehicle into subnetworks for different consumers, the subnetworks possibly having different voltage levels.

Die Zusammenschaltung mehrerer Speicher auf ggf. mehreren Spannungsebenen erfordert DC/DC-Wandler. Dies führt zu erhöhten Kosten, zu erhöhtem Gewicht und zu erhöhten Integrationsaufwendungen. Außerdem führt die Verwendung von DC/DC-Wandlern dazu, dass nur elektrische Verbraucher innerhalb eines Teilbordnetzes auf die ein oder mehreren Speicher dieses Teilnetzes zugreifen und durch diese versorgt werden können. Ein direkter Zugriff ohne Wandlereinwirkung auf gespeicherte elektrische Energie durch einen elektrischen Verbraucher aus einem anderen Teilbordnetz ist typischerweise nicht möglich. The interconnection of several memories on possibly several voltage levels requires DC / DC converters. This leads to increased costs, increased weight and increased integration costs. In addition, the use of DC / DC converters means that only electrical loads within a sub-board network can access and be supplied by the one or more memories of this sub-network. Direct access without any converter action on stored electrical energy by an electrical load from another onboard electrical system is typically not possible.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Bordnetz für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches in effizienter und stabiler Weise elektrische Energie für unterschiedliche elektrische Verbraucher bzw. Erzeuger mit unterschiedlichen Anforderungen bereitstellt bzw. aufnimmt. Insbesondere soll in diesem Zusammenhang ein Bordnetz bereitgestellt werden, welches, ohne Gebrauch von DC/DC-Wandlern, elektrische Energie für unterschiedliche elektrische Verbraucher bzw. Erzeuger mit unterschiedlichen Anforderungen bereitstellen bzw. aufnehmen kann. The present document deals with the technical problem of providing a vehicle electrical system which efficiently and stably supplies electrical energy to different electrical consumers or producers with different requirements. In particular, in this context, a vehicle electrical system is to be provided which, without the use of DC / DC converters, can provide or receive electrical energy for different electrical consumers or producers with different requirements.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Bordnetz für ein Fahrzeug (insbesondere für ein Straßenfahrzeug) beschrieben. Das Bordnetz umfasst eine zentrale elektrische Leitung (z.B. eine elektrische Leitung aus Kupfer). Die zentrale elektrische Leitung kann durchgängig innerhalb des Bordnetzes sein. Beispielsweise kann die zentrale elektrische Leitung von einem Punkt an dem ein im folgenden beschriebener Hochleistungsverbraucher angeordnet ist bis zu einem Punkt an dem ein im folgenden beschriebener spannungssensitive Verbraucher angeordnet ist, galvanisch durchgehend ist. Insbesondere kann die elektrische Leitung in diesem Bereich keinen Wandler (z.B. einen DC/DC-Wandler) aufweisen, durch den das Bordnetz z.B. in Teilnetze unterteilt wird. According to one aspect, a vehicle electrical system for a vehicle (in particular for a road vehicle) is described. The electrical system includes a central electrical line (e.g., a copper electrical wire). The central electrical line can be consistently within the electrical system. For example, the central electrical line can be galvanically continuous from a point where a high-power consumer described below is arranged to a point where a voltage-sensitive load described below is arranged. In particular, the electrical line in this area can not have a converter (e.g., a DC / DC converter) through which the electrical system, e.g. is subdivided into subnets.

Das Bordnetz umfasst einen ersten elektrischen Energiespeicher zur Speicherung von Kurzzeitenergie, der an einem ersten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung angeordnet und mit der elektrischen Leitung galvanisch verbunden ist. Der erste elektrische Energiespeicher kann eingerichtet sein, eine erste Energiemenge mit einer ersten Leistung bereitzustellen. Insbesondere kann die erste Energiemenge mit der ersten Leistung von dem ersten Energiespeicher (ggf. nur) im Fahrbetrieb bereitgestellt werden. Typischerweise ist die erste Energiemenge relative klein, aber die erste Leistung relativ hoch. Somit können durch den ersten Energiespeicher für kurze Zeiträume hohe Leistungen bereitstellt werden (z.B. für einen Hochleistungsverbraucher). Der erste Energiespeicher kann z.B. einen Kondensator zur Speicherung von elektrischer Energie umfassen (z.B. einen Doppelschichtkondensator oder einen Superkondensator). The electrical system comprises a first electrical energy storage for storing short-time energy, which is arranged at a first point on the central electrical line and is electrically connected to the electrical line. The first electrical energy store may be configured to provide a first amount of energy with a first power. In particular, the first amount of energy can be provided with the first power from the first energy store (possibly only) while driving. Typically, the first amount of energy is relatively small, but the first power is relatively high. Thus, high powers may be provided by the first energy store for short periods of time (e.g., for a high power consumer). The first energy storage may e.g. a capacitor for storing electrical energy (e.g., a double-layer capacitor or a supercapacitor).

Das Bordnetz umfasst einen zweiten elektrischen Energiespeicher zur Speicherung von Zyklenenergie, der an einem zweiten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung angeordnet und mit der elektrischen Leitung galvanisch verbunden ist. Der erste Punkt und zweite Punkt sind räumlich voneinander getrennt. Typischerweise weist die elektrische Leitung zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt einen Leitungswiderstand auf, der größer als null ist. Der zweite elektrische Energiespeicher kann eingerichtet sein, eine zweite Energiemenge mit einer zweiten Leistung bereitzustellen. Insbesondere kann der zweite elektrische Energiespeicher eingerichtet sein, die zweite Energiemenge mit der zweiten Leistung (ggf. primär) im Fahrbetrieb bereitzustellen. Dabei kann die zweite Energiemenge größer sein als die erste Energiemenge. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Leistung kleiner sein als die erste Leistung. Der zweite Energiespeicher kann insbesondere für die Bereitstellung und Aufnahme von elektrischer Energie in zyklischer Weise verwendet werden (z.B. für die Rekuperation von elektrischer Energie und deren darauffolgende Abgabe an das Bordnetz). Der zweite Energiespeicher kann z.B. eine Lithium basierte Speichertechnologie (mit ein oder mehreren Lithium basierten Speicherzellen) umfassen. The electrical system comprises a second electrical energy storage for storing cycle energy, which is arranged at a second point on the central electrical line and is electrically connected to the electrical line. The first point and second point are spatially separated. Typically, the electrical line between the first point and the second point has a line resistance greater than zero. The second electrical energy store may be configured to provide a second amount of energy with a second power. In particular, the second electrical energy store can be set up to provide the second amount of energy with the second power (possibly primary) while driving. In this case, the second amount of energy can be greater than the first amount of energy. Alternatively or additionally, the second power may be smaller than the first power. The second energy store can be used in particular for the provision and absorption of electrical energy are used in a cyclic manner (eg for the recuperation of electrical energy and its subsequent delivery to the electrical system). The second energy storage may include, for example, a lithium based storage technology (with one or more lithium based storage cells).

Das Bordnetz umfasst weiter einen dritten elektrischen Energiespeicher zur Speicherung von Standenergie, der an einem dritten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung angeordnet und mit der elektrischen Leitung galvanisch verbunden ist. Dabei ist der dritte Punkt örtlich verschieden von dem ersten und zweiten Punkt. Insbesondere kann der zweite Punkt zwischen dem ersten Punkt und dem dritten Punkt angeordnet sein. Der elektrische Leiter kann zwischen dem zweiten Punkt und dem dritten Punkt einen Leitungswiderstand aufweisen, der größer als null ist. Der dritte elektrische Energiespeicher kann eingerichtet sein, eine dritte Energiemenge mit einer dritten Leistung bereitzustellen. Insbesondere kann der dritte Energiespeicher eingerichtet sein, die dritte Energiemenge mit der dritten Leistung im Fahrbetrieb und/oder im Standbetrieb bereitzustellen. Ggf. kann im Standbetrieb der gesamte Energiebedarf des Bordnetzes durch den dritten Energiespeicher bereitgestellt werden. The electrical system further comprises a third electrical energy storage for storage of stand-by energy, which is arranged at a third point on the central electrical line and is electrically connected to the electrical line. The third point is locally different from the first and second points. In particular, the second point may be arranged between the first point and the third point. The electrical conductor may have a line resistance greater than zero between the second point and the third point. The third electrical energy store may be configured to provide a third amount of energy with a third power. In particular, the third energy store can be set up to provide the third amount of energy with the third power while driving and / or in standby mode. Possibly. can be provided by the third energy storage in standby mode, the entire energy needs of the electrical system.

Die dritte Energiemenge kann größer sein als die zweite Energiemenge. Alternativ oder ergänzend kann die dritte Leistung kleiner sein als die zweite Leistung. Der dritte Energiespeicher kann dazu verwendet werden, auch nach längeren Standzeiten des Fahrzeugs weiterhin elektrischer Energie mit einer stabilen Bordnetzspannung bereitzustellen, die größer als oder gleich wie ein vordefinierter Spannungs-Schwellenwert ist. Der dritte Energiespeicher kann z.B. einen Blei-Akkumulator zur Speicherung von elektrischer Energie umfassen. The third amount of energy may be greater than the second amount of energy. Alternatively or additionally, the third power may be smaller than the second power. The third energy store can be used to continue to provide electrical energy with a stable vehicle electrical system voltage that is greater than or equal to a predefined voltage threshold even after a long service life of the vehicle. The third energy storage may e.g. a lead accumulator for storing electrical energy.

Die Energiespeicher können unterschiedliche Innenwiderstände aufweisen. Typischerweise sind ein erster Innenwiderstand des ersten Energiespeichers und/oder ein zweiter Innenwiderstand des zweiten Energiespeichers kleiner als ein dritter Innenwiderstand des dritten Energiespeichers. So können der erste Energiespeicher und/oder der zweite Energiespeicher schneller entladen bzw. aufgeladen werden als der dritte Energiespeicher. Somit kann ein kurzfristiger Bedarf zur Bereitstellung und/oder zur Aufnahme von elektrischer Energie im Bordnetz in effektiver Weise durch den ersten und/oder zweiten Energiespeicher gedeckt werden. Dies führt zu einer Stabilisierung der Bordnetzspannung des Bordnetzes (insbesondere am dritten Punkt). The energy storage devices may have different internal resistances. Typically, a first internal resistance of the first energy store and / or a second internal resistance of the second energy store are smaller than a third internal resistance of the third energy store. Thus, the first energy store and / or the second energy store can be discharged or charged faster than the third energy store. Thus, a short-term need for providing and / or receiving electrical energy in the electrical system can be covered in an effective manner by the first and / or second energy storage. This leads to a stabilization of the vehicle electrical system voltage of the vehicle electrical system (in particular at the third point).

Das Bordnetz umfasst weiter zumindest einen Hochleistungsverbraucher, der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung angeordnet und mit der elektrischen Leitung galvanisch verbunden ist, wobei der Punkt auf einer Seite des ersten Punktes liegt, die dem zweiten Punkt abgewandt ist. Der Hochleistungsverbraucher kann eine elektrische Hilfskraftlenkung und/oder einen elektronischen Wankstabilisator des Fahrzeugs umfassen. The on-board network further comprises at least one high-power consumer which is arranged at a point on the central electrical line and is galvanically connected to the electrical line, the point lying on one side of the first point, which faces away from the second point. The high-power consumer may include an electric power steering and / or an electronic anti-roll bar of the vehicle.

Der Hochleistungsverbraucher kann durch eine derartige Ankopplung an die zentrale elektrische Leitung durch den ersten Energiespeicher von dem Rest des Bordnetzes abgeschirmt werden. Insbesondere kann ein kurzfristiger Bedarf des Hochleistungsverbrauchers zur Aufnahme (und ggf. zur Bereitstellung) von elektrischer Energie in effektiver Weise durch den ersten Energiespeicher gedeckt werden. Dadurch können durch den ersten Energiespeicher Instabilitäten der Bordnetzspannung aufgrund von Bedarfsschwankungen des Hochleistungsverbrauchers abgefangen werden. The high-performance consumer can be shielded from the rest of the on-board network by such a coupling to the central electrical line through the first energy store. In particular, a short-term demand of the high-power consumer for receiving (and possibly providing) electrical energy can be covered in an effective manner by the first energy store. As a result, instabilities of the vehicle electrical system voltage due to demand fluctuations of the high-power consumer can be absorbed by the first energy store.

Das Bordnetz umfasst weiter einen Generator, der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung angeordnet ist, der zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt liegt. Der Generator kann eingerichtet sein, elektrische Energie zu erzeugen (z.B. durch Rekuperation von kinetischer Energie des Fahrzeugs). Die von dem Generator erzeugte elektrische Energie kann in effektiver Weise durch den zweiten Energiespeicher und ggf. durch den ersten Energiespeicher aufgenommen werden. Dadurch können durch den zweiten Energiespeicher Instabilitäten der Bordnetzspannung aufgrund von Schwankungen bei der Erzeugung von elektrischer Energie abgefangen werden. Derartige Instabilitäten werden insbesondere für den dritten Energiespeicher (d.h. am dritten Punkt der elektrischen Leitung) abgefangen. The electrical system further includes a generator disposed at a point on the central electrical line that lies between the first point and the second point. The generator may be configured to generate electrical energy (e.g., by recuperation of kinetic energy of the vehicle). The electrical energy generated by the generator can be absorbed in an effective manner by the second energy store and possibly by the first energy store. As a result, instabilities of the vehicle electrical system voltage due to fluctuations in the generation of electrical energy can be absorbed by the second energy store. Such instabilities are intercepted especially for the third energy store (i.e., at the third point of the electrical line).

Das Bordnetz umfasst außerdem zumindest einen spannungssensitiven Verbraucher, der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung angeordnet und galvanisch mit der elektrischen Leitung verbunden ist, der auf einer Seite des dritten Punktes liegt, die dem zweiten Punkt abgewandt ist. Der spannungssensitive Verbraucher kann derart ausgebildet sein, dass der spannungssensitive Verbraucher für einen störungsfreien Betrieb eine Betriebsspannung benötigt, die gleich wie oder größer als der vordefinierte minimale Spannungs-Schwellenwert ist. Beispielsweise umfasst der spannungssensitive Verbraucher ein Infotainmentsystem, eine Beleuchtungsanlage, und/oder eine Heiz- bzw. Kühlanlage des Fahrzeugs. The on-board network further comprises at least one voltage-sensitive consumer which is arranged at a point on the central electrical line and is galvanically connected to the electrical line which lies on one side of the third point, which faces away from the second point. The voltage-sensitive consumer may be configured such that the voltage-sensitive consumer requires an operating voltage that is equal to or greater than the predefined minimum voltage threshold value for trouble-free operation. For example, the voltage-sensitive consumer comprises an infotainment system, a lighting system, and / or a heating or cooling system of the vehicle.

Die o.g. Anordnung des spannungssensitiven Verbrauchers im Bordnetz stellt sicher, dass verbleibende Schwankungen der Bordnetzspannung (aufgrund des Hochleistungsverbrauchers und/oder aufgrund des Generators) durch den dritten Energiespeicher abfangen werden, so dass sich für den spannungssensitiven Verbraucher eine stabile Bordnetzspannung ergibt (die gleich wie oder größer als der vordefinierte minimale Spannungs-Schwellenwert ist). The above arrangement of the voltage-sensitive consumer in the electrical system ensures that remaining fluctuations in the vehicle electrical system voltage (due to the high-power consumer and / or due to the generator) will intercept by the third energy storage, so that for the voltage-sensitive load results in a stable vehicle electrical system voltage (which is equal to or greater than the predefined minimum voltage threshold).

Es wird somit ein Bordnetz beschrieben, das in Bezug auf Kosten, Gewicht und Integrationsaufwand effektiv ist, und dennoch unterschiedliche Anforderungen von unterschiedlichen energieerzeugenden und/oder energieverbrauchenden Komponenten des Bordnetzes erfüllt. Die unterschiedlichen Anforderungen der unterschiedlichen energieerzeugenden und/oder energieverbrauchenden Komponenten des Bordnetzes können insbesondere dadurch erfüllt werden, dass in die unmittelbare Nähe der jeweiligen energieerzeugenden und/oder energieverbrauchenden Komponenten energiespeichernde Komponenten (d.h. die Energiespeicher) des Bordnetzes platziert werden, durch die die jeweiligen Anforderungen der energieerzeugenden und/oder energieverbrauchenden Komponenten abgedeckt werden können. It is thus described an electrical system that is effective in terms of cost, weight and integration effort, and yet meets different requirements of different energy-generating and / or energy-consuming components of the electrical system. The different requirements of the different energy-generating and / or energy-consuming components of the on-board network can be met in particular by placing energy-storing components (ie the energy stores) of the electrical system in the immediate vicinity of the respective energy-generating and / or energy-consuming components, by which the respective requirements of energy-generating and / or energy-consuming components can be covered.

Der erste Energiespeicher, der zweite Energiespeicher, der dritte Energiespeicher, der Hochleistungsverbraucher, der Generator und der spannungssensitive Verbraucher, d.h. die Komponenten des Bordnetzes, können parallel zueinander angeordnet sein, insbesondere können die Komponenten des Bordnetzes jeweils zwischen der zentralen elektrischen Leitung und einer gemeinsamen Masse angeordnet sein. The first energy store, the second energy store, the third energy store, the high-power consumer, the generator and the voltage-sensitive consumer, i. the components of the electrical system, can be arranged parallel to each other, in particular, the components of the electrical system can be arranged in each case between the central electrical line and a common ground.

Der Hochleistungsverbraucher kann in einem zeitlich begrenzten Zeitraum Leistung aufnehmen, wobei der Zeitraum in der Regel kürzer ist als ein Zeitraum, in dem der spannungssensitive Verbraucher Leistung aufnimmt. Mit anderen Worten, der Hochleistungsverbraucher kann sich dadurch auszeichnen, dass er in relativ kurzen Zeiträumen Leistung aufnimmt, während der spannungssensitive Verbraucher Leistungen typischerweise über einen längeren Zeitraum hinweg aufnimmt. Andererseits kann eine aufgenommene Leistung des Hochleistungsverbrauchers höher sein als eine aufgenommene Leistung des spannungssensitiven Verbrauchers. Der Hochleistungsverbraucher und der spannungssensitive Verbraucher weisen somit unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf die aufzunehmende elektrische Energie auf. The high-power consumer can take power in a time-limited period, the period is usually shorter than a period in which the voltage-sensitive consumer absorbs power. In other words, the high-performance consumer can excel in receiving power in relatively short periods of time while the voltage-sensitive consumer typically consumes power over a longer period of time. On the other hand, a consumed power of the high-power consumer may be higher than a consumed power of the voltage-sensitive consumer. The high-performance consumer and the voltage-sensitive consumer thus have different requirements with respect to the electrical energy to be absorbed.

Das Bordnetz kann weiter einen Starter zum Starten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs umfassen. Der Starter kann an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung angeordnet und galvanisch mit der elektrischen Leitung verbunden sein, wobei der Punkt zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt liegt. Somit kann der Starter in effektiver Weise kurzfristig mit elektrischer Energie aus dem zweiten Energiespeicher (und ggf. aus dem ersten Energiespeicher) versorgt werden. Desweiteren kann der zweite Energiespeicher über die elektrische Leitung durch elektrische Energie aus dem dritten Energiespeicher versorgt werden (z.B. um einen weiteren Startvorgang durch den Starter zu ermöglichen). The electrical system may further include a starter for starting an internal combustion engine of the vehicle. The starter may be located at a point on the central electrical lead and galvanically connected to the electrical lead, with the dot between the first dot and the second dot. Thus, the starter can be supplied in an effective manner at short notice with electrical energy from the second energy storage (and possibly from the first energy storage). Furthermore, the second energy store can be supplied via the electrical line by electrical energy from the third energy store (for example, to allow another start-up by the starter).

Wie oben dargelegt weist die elektrische Leitung typischerweise Leitungswiderstände zwischen den verschiedenen Anschlusspunkten der verschiedenen energiespeichernden, energieverbrauchenden und energieerzeugenden Komponenten des Bordnetzes auf. Ein erster Leitungswiderstand der elektrischen Leitung zwischen dem Punkt, an dem der Hochleistungsverbraucher angeordnet ist, und dem ersten Punkt kann kleiner sein als ein zweiter Leitungswiderstand zwischen dem ersten Punkt und dem Punkt, an dem der Generator angeordnet ist. So kann gewährleistet werden, dass der Energiebedarf des Hochleistungsverbrauchers effektiv aus dem ersten Energiespeicher bezogen wird. As stated above, the electrical line typically has line resistance between the various connection points of the various energy-storing, energy-consuming and energy-generating components of the electrical system. A first line resistance of the electrical line between the point where the high power consumer is located and the first point may be less than a second line resistance between the first point and the point where the generator is located. This ensures that the energy requirement of the high-power consumer is effectively obtained from the first energy store.

Alternativ oder ergänzend kann ein Leitungswiderstand der elektrischen Leitung zwischen dem Punkt, an dem der spannungssensitive Verbraucher angeordnet ist, und dem dritten Punkt kleiner sein als ein Leitungswiderstand zwischen dem zweiten Punkt und dem dritten Punkt. So kann eine effektive ohmsche Entkopplung zwischen dem Generator (und ggf. dem Starter) und dem spannungssensitiven Verbraucher bewirkt werden. Desweiteren können durch einen Leitungswiderstand der elektrischen Leitung der erste und zweite Energiespeicher von dem dritten Energiespeicher in ohmscher Weise entkoppelt werden. Alternatively or additionally, a line resistance of the electrical line between the point at which the voltage-sensitive consumer is arranged, and the third point may be smaller than a line resistance between the second point and the third point. Thus, an effective ohmic decoupling between the generator (and possibly the starter) and the voltage-sensitive consumer can be effected. Furthermore, can be decoupled by a line resistance of the electrical line of the first and second energy storage of the third energy storage in an ohmic manner.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, welches das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz umfasst. In another aspect, a vehicle (e.g., a passenger car, a truck, or a motorcycle) is described that includes the on-board network 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

1 ein beispielhaftes Bordnetz für eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern; 1 an exemplary electrical system for a variety of electrical consumers;

2 ein weiteres beispielhaftes Bordnetz für eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern; und 2 Another exemplary electrical system for a variety of electrical consumers; and

3 beispielhafte Verläufe der Bordnetzspannung in einem Bordnetz gemäß 2. 3 exemplary courses of the vehicle electrical system voltage in a vehicle electrical system according to 2 ,

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung von einem Bordnetz für ein Fahrzeug, wobei das Bordnetz eine stabile Bordnetzspannung aufweist und gleichzeitig eingerichtet ist, in zyklischer Weise elektrische Energie zu speichern bzw. bereitzustellen, sowie kurzzeitig signifikante Mengen an elektrischer Energie bereitzustellen. Mit anderen Worten, es soll ein Bordnetz bereitstellt werden, dass in effektiver Weise unterschiedliche Anforderungen von unterschiedlichen Verbrauchern / Erzeugern von elektrischer Energie bedienen kann. As set forth above, the present document is concerned with the provision of a vehicle electrical system for a vehicle, wherein the vehicle electrical system has a stable vehicle electrical system voltage and at the same time is set up to store or provide electrical energy in a cyclical manner and to provide significant amounts of electrical energy for a short time , In other words, an on-board network is to be provided that can effectively serve different requirements of different consumers / generators of electrical energy.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Bordnetzes 100 eines Fahrzeugs. Das Bordnetz 100 umfasst eine Vielzahl von unterschiedlichen elektrischen Verbrauchern 121, 122, 123 mit unterschiedlichen Anforderungen. Insbesondere umfasst das Bordnetz 100 ein oder mehrere Verbraucher 121, die während des Betriebs eine kontinuierliche und ggf. konstante Energieaufnahme aufweisen, wie z.B. ein Infotainmentsystem, Beleuchtungselemente, Heizelemente, etc. Diese ein oder mehreren Verbraucher 121 können darüber hinaus Anforderungen bzgl. einer Bordnetzspannung 131, 132 im Bordnetz 100 aufweisen. Beispielsweise kann ggf. ein störungsfreier Betrieb eines Verbrauchers 121 nur dann gewährleistet sein, wenn die Bordnetzspannung 131, 132 gleich wie oder größer als ein minimaler Spannungs-Schwellenwert (z.B. 11V in einem 12V Bordnetz) ist. Diese Verbraucher 121 können auch als spannungssensitive Verbraucher 121 bezeichnet werden. 1 shows a block diagram of an exemplary electrical system 100 of a vehicle. The electrical system 100 includes a variety of different electrical loads 121 . 122 . 123 with different requirements. In particular, the electrical system includes 100 one or more consumers 121 which have a continuous and possibly constant energy intake during operation, such as an infotainment system, lighting elements, heating elements, etc. These one or more consumers 121 In addition, you may have requirements regarding a vehicle electrical system voltage 131 . 132 in the electrical system 100 exhibit. For example, if necessary, a trouble-free operation of a consumer 121 only be guaranteed if the vehicle electrical system voltage 131 . 132 equal to or greater than a minimum voltage threshold (eg, 11V in a 12V vehicle electrical system). These consumers 121 can also be used as voltage-sensitive consumers 121 be designated.

Das Bordnetz 100 umfasst weiter ein oder mehrere Hochleistungsverbraucher 122, 123. Derartige Hochleistungsverbraucher 122, 123 weisen typischerweise einen kurzfristig hohen Energiebedarf auf, der innerhalb eines kurzen Zeitintervalls erbracht werden muss. Desweiteren können derartige Hochleistungsverbraucher 122, 123 ggf. auch als elektrische Generatoren arbeiten, durch die elektrische Energie erzeugt, und von dem Bordnetz 100 aufgenommen werden muss. Beispielhafte Hochleistungsverbraucher 122, 123 sind ein elektronischer Wankstabilisator 122 (in Englisch electronic auto roll stabilization), eine elektrische Hilfskraftlenkung 122 (in Englisch Electric Active Steering) und ein Starter 123 für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs. The electrical system 100 further includes one or more high power consumers 122 . 123 , Such high power consumers 122 . 123 typically have a short-term high energy demand, which must be provided within a short time interval. Furthermore, such high-performance consumers 122 . 123 possibly also work as electrical generators, generated by the electrical energy, and of the electrical system 100 must be recorded. Exemplary high-performance consumers 122 . 123 are an electronic roll stabilizer 122 An electric power steering system 122 (in English Electric Active Steering) and a starter 123 for an internal combustion engine of the vehicle.

Das Bordnetz 100 umfasst außerdem einen Generator 101, der eingerichtet ist, elektrische Energie zu generieren. Der Generator 101 kann z.B. durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben werden. Insbesondere kann durch den Generator 101 kinetische Energie des Fahrzeugs als elektrische Energie rekuperiert werden. Wie oben dargelegt kann ggf. auch einer der elektrischen Verbraucher 122 (z.B. eine elektrische Hilfskraftlenkung 122) elektrische Energie im Bordnetz 100 bereitstellen. The electrical system 100 also includes a generator 101 which is designed to generate electrical energy. The generator 101 can be driven by the internal combustion engine of the vehicle, for example. In particular, by the generator 101 kinetic energy of the vehicle to be recuperated as electrical energy. As stated above, if necessary, one of the electrical consumers 122 (Eg an electric power steering system 122 ) electrical energy in the electrical system 100 provide.

Das Bordnetz 100 umfasst weiter eine Vielzahl von elektrischen Energiespeichern 111, 122. Die Vielzahl von Energiespeichern 111, 112 umfasst z.B. einen Blei-Akkumulator 111, d.h. einen Energiespeicher 111, der eingerichtet ist, substantielle Mengen an elektrischer Energie zu speichern und bereitzustellen. Ein solcher Energiespeicher 111 wird häufig in Fahrzeugen verwendet, um spannungssensitive elektrische Verbraucher 121 mit elektrischer Energie zu versorgen, die einen tendenziell kontinuierlichen und konstanten Energiebedarf aufweisen. Der Energiespeicher 111 kann auch als Speicher 111 für Standenergie bezeichnet werden. Außerdem wird diese Energiespeicher in diesem Dokument auch als „dritter“ Energiespeicher 111 bezeichnet. The electrical system 100 further includes a plurality of electrical energy storage 111 . 122 , The variety of energy storage 111 . 112 includes, for example, a lead accumulator 111 ie an energy store 111 which is designed to store and provide substantial amounts of electrical energy. Such an energy store 111 is often used in vehicles to provide voltage-sensitive electrical consumers 121 be supplied with electrical energy, which tends to have a continuous and constant energy demand. The energy storage 111 can also be used as a memory 111 for stand energy. In addition, this energy storage in this document as a "third" energy storage 111 designated.

Desweiteren kann das Bordnetz einen Energiespeicher 112 umfassen (z.B. einen Lithium basierten Speicher), der eingerichtet ist, in effektiver Weise bestimmte Mengen an elektrischer Energie abzugeben und wieder aufzunehmen. Ein solcher Energiespeicher 112 kann als Speicher 112 für Zyklenenergie bezeichnet werden. Dieser Energiespeicher wird in diesem Dokument auch als „zweiter“ Energiespeicher 112 bezeichnet. Der Energiespeicher 112 kann z.B. dazu verwendet werden, kurzfristig elektrische Energie für einen Starter 123 bereitzustellen. Desweiteren kann der Energiespeicher 112 dazu verwendet werden, elektrische Energie, die z.B. von dem Generator 101 erzeugt wurde, zu speichern. Mit anderen Worten, der Energiespeicher 112 kann dazu verwendet werden, in zyklischer Weise elektrische Energie aufzunehmen und wieder abzugeben. Furthermore, the electrical system can an energy storage 112 include (eg, a lithium based memory) configured to effectively deliver and resume certain amounts of electrical energy. Such an energy store 112 can as memory 112 for cycle energy. This energy storage is also referred to in this document as a "second" energy storage 112 designated. The energy storage 112 It can be used, for example, for short-term electrical energy for a starter 123 provide. Furthermore, the energy storage 112 used to generate electrical energy, eg from the generator 101 was created to save. In other words, the energy storage 112 can be used to cyclically absorb and release electrical energy.

Das Bordnetz 100 weist desweiteren DC/DC-Wandler 141 auf, die dazu verwendet werden, eine separate Spannungsebene 132 für einzelne Verbraucher 122 zu erzeugen, und/oder einzelne Hochleistungsverbraucher 122 im Rahmen eines Teilnetzes von dem restlichen Bordnetz 100 abzukoppeln, um einen Einbruch der Bordnetzspannung 131 bei Aktivierung der Hochleistungsverbraucher 122 zu vermeiden. The electrical system 100 further includes DC / DC converter 141 on, which are used on a separate voltage plane 132 for individual consumers 122 to produce, and / or individual high-performance consumers 122 in the context of a subnetwork of the rest of the electrical system 100 decouple, to a collapse of the vehicle electrical system voltage 131 when activating the high-performance consumer 122 to avoid.

Die Verwendung derartiger DC/DC-Wandler 141 führt zu erhöhten Kosten, zu einem erhöhten Gewicht und zu erhöhten Aufwendungen bei der Integration des Bordnetzes 100 in einem Fahrzeug. Es ist daher wünschenswert, ein Bordnetz 100 bereitzustellen, welches auch ohne Verwendung eines DC/DC-Wandlers 141 die vielfältigen Anforderungen der unterschiedlichen elektrischen Verbraucher 121, 122, 123 und des Generators 101 erfüllt. The use of such DC / DC converters 141 leads to increased costs, increased weight and increased expenses for the integration of the vehicle electrical system 100 in a vehicle. It is therefore desirable to have a wiring system 100 which also without using a DC / DC converter 141 the diverse requirements of different electrical consumers 121 . 122 . 123 and the generator 101 Fulfills.

2 zeigt ein Bordnetz 200, welches einen Energiespeicher 113 zur Speicherung von elektrischer Energie aufweist, die kurzfristig bereitgestellt werden kann (z.B. einen Kondensator). Der Energiespeicher 113 kann auch als Speicher 113 für Kurzzeitenergie bezeichnet werden. Desweiteren wird der Energiespeicher 113 in diesem Dokument als ein „erster“ Energiespeicher 113 bezeichnet. 2 shows a wiring system 200 which is an energy store 113 for storing electrical energy that can be provided at short notice (eg a capacitor). The energy storage 113 can also be used as a memory 113 for short-term energy. Furthermore, the energy storage 113 in this document as a "first" energy storage 113 designated.

Das Bordnetz 200 weist eine zentrale elektrische Leitung 220 (z.B. ein zentrales Kupferkabel) auf, an dem die Vielzahl von Energiespeicher 111, 112, 113, die Vielzahl von Verbraucher 121, 122, 123 und der Generator 101 angeordnet und mit der elektrischen Leitung 220 verbunden sind. Insbesondere sind alle Energiespeicher 111, 112, 113, alle Verbraucher 121, 122, 123 und der Generator 101 entlang der zentralen Leitung 220 parallel angeordnet. The electrical system 200 has a central electrical line 220 (For example, a central copper cable) on which the plurality of energy storage 111 . 112 . 113 , the variety of consumers 121 . 122 . 123 and the generator 101 arranged and with the electrical line 220 are connected. In particular, all energy storage 111 . 112 . 113 , all consumers 121 . 122 . 123 and the generator 101 along the central pipe 220 arranged in parallel.

Die zentrale Leitung 220 weist (typischerweise relativ kleine) Leitungswiderstände 201, 202, 203, 204 auf. Diese Leitungswiderstände 201, 202, 203, 204 sind in 2 symbolisch als gepunktete Widerstände dargestellt. The central management 220 has (typically relatively small) line resistances 201 . 202 . 203 . 204 on. These line resistances 201 . 202 . 203 . 204 are in 2 symbolically represented as dotted resistances.

Wie oben dargelegt, weisen die unterschiedlichen Komponenten des Bordnetzes (Verbraucher 121, 122, 123 und Generator 101) unterschiedliche Anforderungen an die bereitzustellende / aufzunehmende elektrische Energie auf. Insbesondere

  • • benötigen die spannungssensitiven Verbraucher 121 für relativ lange Zeiträume elektrische Energie mit einer möglichst konstanten Bordnetzspannung, welche einen minimalen Spannungsschwellenwert nicht unterschreitet;
  • • benötigen die Hochleistungsverbraucher 122, 123 für einen relativ kurzen Zeitraum hohe elektrische Energiemengen, die kurzfristig bereitgestellt werden müssen; und/oder
  • • benötigt der Generator 101, einen Energiespeicher 112, der bei Rekuperation kurzfristig relativ hohe Energiemengen aufnehmen kann.
As stated above, the different components of the electrical system (consumer 121 . 122 . 123 and generator 101 ) different requirements for the electrical energy to be provided / included. Especially
  • • require the voltage-sensitive consumers 121 for relatively long periods of electrical energy with the greatest possible on-board voltage, which does not fall below a minimum voltage threshold;
  • • require the high-performance consumers 122 . 123 for a relatively short period of time, high volumes of electrical energy that must be provided in the short term; and or
  • • requires the generator 101 , an energy store 112 , which can absorb relatively high amounts of energy in the short term during recuperation.

In dem in 2 dargestellten Bordnetz 200 sind die jeweiligen energieverbrauchenden / energieerzeugenden Komponenten 121, 122, 123, 101 des Bordnetzes jeweils in unmittelbarer Nähe eines Energiespeichers 111, 112, 113 angeordnet, durch den die jeweiligen Anforderungen der jeweiligen energieverbrauchenden / energieerzeugenden Komponente 121, 122, 123, 101 erfüllt werden können. Insbesondere sind die ein oder mehreren Hochleistungsverbraucher 122 so an der zentralen Leitung 220 angeordnet, dass der erste Leitungswiderstand R1 201 zwischen den ein oder mehreren Hochleistungsverbraucher 122 und dem Speicher 113 für Kurzeitenergie möglichst klein ist. So kann gewährleistet werden, dass bei Bedarf zeitnah hohe Mengen an elektrischer Energie für die ein oder mehreren Hochleistungsverbraucher 122 bereitgestellt werden können. In the in 2 illustrated electrical system 200 are the respective energy consuming / energy generating components 121 . 122 . 123 . 101 of the electrical system in each case in the immediate vicinity of an energy storage 111 . 112 . 113 arranged by the respective requirements of the respective energy-consuming / energy-generating component 121 . 122 . 123 . 101 can be met. In particular, the one or more high performance consumers 122 so at the central pipe 220 arranged that the first line resistance R 1 201 between the one or more heavy-duty consumers 122 and the memory 113 for Kurzeitenergie is as small as possible. Thus, it can be ensured that, if required, high-speed, high-level quantities of electrical energy for the one or more high-performance consumers 122 can be provided.

Auch der Starter 123 kann ggf. derart an der zentralen Leitung 220 angeordnet sein, dass der zweite Leitungswiderstand R2 202 zwischen dem Starter 123 und dem Speicher 113 für Kurzeitenergie möglichst klein ist. Alternativ oder ergänzend kann der Starter 123 derart an der zentralen Leitung 220 angeordnet sein, dass der dritte Leitungswiderstand R3 203 zwischen dem Starter 123 und dem Speicher 112 für Zyklenenergie möglichst klein ist. So kann gewährleistet werden, dass bei Bedarf zeitnah hohe Mengen an elektrischer Energie für den Starter 123 bereitgestellt werden können. Also the starter 123 may possibly be on the central line 220 be arranged such that the second line resistance R 2 202 between the starter 123 and the memory 113 for Kurzeitenergie is as small as possible. Alternatively or additionally, the starter 123 so on the central line 220 be arranged such that the third line resistance R 3 203 between the starter 123 and the memory 112 for cycle energy is as small as possible. This ensures that when needed high amounts of electrical energy for the starter 123 can be provided.

Der Generator 101 kann derart an der zentralen Leitung 220 angeordnet sein, dass der dritte Leitungswiderstand R3 203 zwischen dem Generator 101 und dem Speicher 112 für Zyklenenergie möglichst klein ist. Alternativ oder ergänzend kann der Generator 101 derart an der zentralen Leitung 220 angeordnet sein, dass der zweite Leitungswiderstand R2 202 zwischen dem Generator 101 und dem Speicher 113 für Kurzzeitenergie möglichst klein ist. So kann gewährleistet werden, dass im Rekuperationsbetrieb elektrische Energie von dem Bordnetz 200 aufgenommen werden kann, ohne dass es zu einer substantiellen Erhöhung der Bordnetzspannung kommt. The generator 101 can be so on the central line 220 be arranged such that the third line resistance R 3 203 between the generator 101 and the memory 112 for cycle energy is as small as possible. Alternatively or additionally, the generator 101 so on the central line 220 be arranged such that the second line resistance R 2 202 between the generator 101 and the memory 113 for short-term energy is as small as possible. So it can be ensured that in recuperation electrical energy from the electrical system 200 can be recorded without causing a substantial increase in the vehicle electrical system voltage.

Je nach Leistungsbedarf könnte zwischen dem Speicher 113 und dem Speicher 112 auch eine Lenkung angeordnet sein, z.B. an der Stelle des Starters 123 oder zwischen Generator und Speicher 112. Depending on the power requirement could be between the memory 113 and the memory 112 also be arranged a steering, eg at the location of the starter 123 or between generator and memory 112 ,

Die ein oder mehreren kontinuierlichen und/oder spannungssensitiven Verbraucher 121 können in unmittelbarer Nähe zu dem Speicher 111 für Standenergie angeordnet sein. Der Speicher 111 für Standenergie kann wiederum derart an der zentralen Leitung 220 angeordnet sein, dass der vierte Leitungswiderstand R4 204 zwischen dem Speicher 111 für Standenergie und dem Speicher 112 für Zyklenenergie und/oder anderen Komponenten des Bordnetzes möglichst groß ist. So kann gewährleistet werden, dass sich etwaige Schwankungen der Spannungen 213, 212 an den Speichern 113, 112 nicht (oder nur in reduziertem Maße) auf die Spannung 211 am Speicher 111 für Standenergie (und damit auf die Spannung 211 an den kontinuierlichen und/oder spannungssensitiven Verbrauchern 121) auswirken. The one or more continuous and / or voltage-sensitive consumers 121 can be in close proximity to the store 111 be arranged for stand energy. The memory 111 in turn, for stand-by energy can be so on the central line 220 be arranged that the fourth line resistance R 4 204 between the memory 111 for stand power and the store 112 is as large as possible for cycle energy and / or other components of the electrical system. This ensures that any fluctuations in the voltages 213 . 212 at the stores 113 . 112 not (or only to a limited extent) on the voltage 211 at the store 111 for stand energy (and thus for the voltage 211 on the continuous and / or voltage-sensitive consumers 121 ).

3 zeigt den Verlauf von Spannungen über die Zeit in dem Bordnetz 200 aus 2. Insbesondere zeigt 3 den Verlauf einer Spannung 311 an dem Speicher 111 für Standenergie für den Fall, dass das Bordnetz 200 keinen Speicher 112 für Zyklenenergie und keinen Speicher 113 für Kurzzeitenergie aufweist. Es sind eindeutig signifikante Schwankungen der Spannung 311 zu erkennen. Andererseits ergeben sich bei Verwendung eines Speichers 112 für Zyklenenergie und eines Speichers 113 für Kurzzeitenergie relativ stabile Verläufe der Spannungen 211, 212, 213 an den jeweiligen Speichern 111, 112, 113. 3 shows the course of voltages over time in the electrical system 200 out 2 , In particular shows 3 the course of a tension 311 at the store 111 for stand-alone power in the event that the electrical system 200 no memory 112 for cycle energy and no storage 113 for short-term energy. There are clearly significant variations in voltage 311 to recognize. On the other hand arise when using a memory 112 for cycle energy and a storage 113 for short-term energy relatively stable waveforms of the voltages 211 . 212 . 213 at the respective memories 111 . 112 . 113 ,

In einem konkreten Beispiel weist das Energiebordnetz 200 einen elektronischen Wankstabilisator 122, eine elektrische Hilfskraftlenkung 122 und einen 12V Superkondensator 113, eine 12V Lithium Batterie 112 und eine Bleibatterie 111 auf. Die Vorschaltung des Superkondensators 113 „vor“ den Hochleistungsverbrauchern 122 (mit einer Peakleistung von z.B. 4kW) verhindert Störeinflüsse auf die 12V Energieversorgung durch die Bleibatterie 111. Dies wird auch durch die Zwischenschaltung der 12V Lithium Batterie vor der Bleibatterie 111 unterstützt. Eine kurze Anbindung der Lithium-Batterie 112 an den Generator 101 ermöglicht zudem relativ hohe Rekuperationsströme von dem Generator 101 in die Lithium-Batterie 112. Außerdem kann so eine schadhafte Zyklisierung der Bleibatterie 111 vermieden werden. In a concrete example, the energy on-board network indicates 200 an electronic roll stabilizer 122 , an electric power steering system 122 and a 12V supercapacitor 113 , a 12V lithium battery 112 and a lead acid battery 111 on. The pre-circuit of the supercapacitor 113 "Before" the high-power consumers 122 (with a peak power of eg 4kW) prevents interference to the 12V power supply through the lead acid battery 111 , This is also due to the interposition of the 12V lithium battery in front of the lead acid battery 111 supported. A short connection of the lithium battery 112 to the generator 101 also allows relatively high Rekuperationsströme of the generator 101 in the lithium battery 112 , In addition, such a defective cyclization of the lead acid battery 111 be avoided.

Das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz 200 ermöglicht die Verwendung von Kapazitäts-reduzierten und leichteren 12V-Energiespeichern. Desweiteren werden erhöhte Versorgungswirkungsgrade ermöglicht, da das Bordnetz keine Wandler und daher keine Wandler-Verluste aufweist. Das Bordnetz 200 ermöglicht es, eine erhöhte zentrale Versorgungsleistung bereitzustellen. Desweiteren kann durch das beschriebene Bordnetz 200 der Platzbedarf und das Gewicht in einem Fahrzeug reduziert werden. Zudem löst das Bordnetz 200 die hier betrachteten Leistungs- und Energiebedarfe mit nur drei Energiespeichern anstatt vier Energiespeichern wie das Bordnetz 100. Das Bordnetz 200 ist daher weniger Bauraumrestriktionen unterworfen und leichter in ein Fahrzeug integrierbar. The electrical system described in this document 200 allows the use of capacity-reduced and lighter 12V energy storage devices. Furthermore, increased supply efficiencies are possible because the electrical system has no converter and therefore no converter losses. The electrical system 200 makes it possible to provide an increased central supply. Furthermore, by the described electrical system 200 the space requirement and the weight in a vehicle can be reduced. In addition, the electrical system dissolves 200 the power and energy demands considered here with only three energy storage units instead of four energy storage units such as the electrical system 100 , The electrical system 200 is therefore subject to less space restrictions and easier to integrate into a vehicle.

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

Claims (10)

Bordnetz (200) für ein Fahrzeug, wobei das Bordnetz (200) umfasst, – eine zentrale elektrische Leitung (220); – einen ersten elektrischen Energiespeicher (113) zur Speicherung von Kurzzeitenergie, der an einem ersten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist; – einen zweiten elektrischen Energiespeicher (112) zur Speicherung von Zyklenenergie, der an einem zweiten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (200) angeordnet ist; – einen dritten elektrischen Energiespeicher (111) zur Speicherung von Standenergie, der an einem dritten Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (200) angeordnet ist; – einen Hochleistungsverbraucher (122), der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist, der auf einer Seite des ersten Punktes liegt, die dem zweiten Punkt abgewandt ist; – einen Generator (101), der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist, der zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt liegt; und – einen spannungssensitiven Verbraucher (121), der an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist, der auf einer Seite des dritten Punktes liegt, die dem zweiten Punkt abgewandt ist. Electrical system ( 200 ) for a vehicle, the on-board network ( 200 ), - a central electrical line ( 220 ); A first electrical energy store ( 113 ) for storing short-term energy, which at a first point on the central electrical line ( 220 ) is arranged; A second electrical energy store ( 112 ) for storing cycle energy, which at a second point on the central electrical line ( 200 ) is arranged; A third electrical energy store ( 111 ) for storing stand-alone energy, which at a third point on the central electrical line ( 200 ) is arranged; - a high-performance consumer ( 122 ) located at a point on the central electrical line ( 220 ) located on a side of the first point facing away from the second point; A generator ( 101 ) located at a point on the central electrical line ( 220 ) located between the first point and the second point; and - a voltage-sensitive consumer ( 121 ) located at a point on the central electrical line ( 220 ) disposed on a side of the third point facing away from the second point. Bordnetz (200) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Energiespeicher (113), der zweite Energiespeicher (112), der dritte Energiespeicher (111), der Hochleistungsverbraucher (122), der Generator (101) und der spannungssensitive Verbraucher (121) parallel zueinander angeordnet sind. Electrical system ( 200 ) according to claim 1, wherein the first energy store ( 113 ), the second energy store ( 112 ), the third energy store ( 111 ), the high-performance consumer ( 122 ), the generator ( 101 ) and the voltage-sensitive consumer ( 121 ) are arranged parallel to each other. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Energiespeicher (113), der zweite Energiespeicher (112), der dritte Energiespeicher (111), der Hochleistungsverbraucher (122), der Generator (101) und der spannungssensitive Verbraucher (121) jeweils zwischen der elektrischen Leitung (220) und einer gemeinsamen Masse angeordnet sind. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the first energy store ( 113 ), the second energy store ( 112 ), the third energy store ( 111 ), the high-performance consumer ( 122 ), the generator ( 101 ) and the voltage-sensitive consumer ( 121 ) each between the electrical line ( 220 ) and a common ground are arranged. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Bordnetz (200) weiter einen Starter (123) zum Starten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs umfasst; und – der Starter (123) an einem Punkt an der zentralen elektrischen Leitung (220) angeordnet ist, der zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt liegt. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein - the electrical system ( 200 ) continue a starter ( 123 ) for starting an internal combustion engine of the vehicle comprises; and - the starter ( 123 ) at a point on the central electrical line ( 220 ) located between the first point and the second point. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der erste elektrische Energiespeicher (113) eingerichtet ist, im Fahrbetrieb eine erste Energiemenge mit einer ersten Leistung bereitzustellen; – der zweite elektrische Energiespeicher (112) eingerichtet ist, im Fahrbetrieb eine zweite Energiemenge mit einer zweiten Leistung bereitzustellen; – der dritte elektrische Energiespeicher (111) eingerichtet ist, im Fahrbetrieb eine dritte Energiemenge mit einer dritten Leistung bereitzustellen; – die erste Leistung größer ist als die zweite Leistung; – die zweite Leistung größer ist als die dritte Leistung; – die erste Energiemenge kleiner ist als die zweite Energiemenge; und – die zweite Energiemenge kleiner ist als die dritte Energiemenge. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein - the first electrical energy store ( 113 ) is arranged to provide a first amount of energy with a first power while driving; The second electrical energy store ( 112 ) is arranged to provide a second amount of energy with a second power while driving; The third electrical energy store ( 111 ) is arranged to provide a third amount of energy with a third power while driving; - the first power is greater than the second power; The second power is greater than the third power; - The first amount of energy is smaller than the second amount of energy; and - the second amount of energy is less than the third amount of energy. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der erste Energiespeicher (113) einen Doppelschicht-Kondensator zur Speicherung von elektrischer Energie umfasst; – der zweite Energiespeicher (112) ein oder mehrere auf Lithiumtechnologie-basierte Speicherzellen umfasst; und – der dritte Energiespeicher (111) einen Blei-Akkumulator zur Speicherung von elektrischer Energie umfasst. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein - the first energy store ( 113 ) comprises a double-layer capacitor for storing electrical energy; The second energy store ( 112 ) comprises one or more lithium-technology-based memory cells; and - the third energy store ( 111 ) comprises a lead accumulator for storing electrical energy. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Leitung (220) von dem Punkt an dem der Hochleistungsverbraucher (122) angeordnet ist bis zu dem Punkt an dem der spannungssensitive Verbraucher (121) angeordnet ist, galvanisch durchgehend ist. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the electrical line ( 220 ) from the point where the high-performance consumer ( 122 ) is arranged to the point where the voltage-sensitive consumer ( 121 ), is galvanically continuous. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Hochleistungsverbraucher (122) in einem zeitlich begrenzten Zeitraum Leitung aufnimmt, der kürzer ist als ein Zeitraum in dem der spannungssensitive Verbraucher (121) Leistung aufnimmt; und/oder – eine Leistungsaufnahme des Hochleistungsverbrauchers (122) höher ist als eine Leistungsaufnahme des spannungssensitiven Verbrauchers (121); und/oder – der spannungssensitive Verbraucher (121) für einen störungsfreien Betrieb eine Betriebsspannung (211) benötigt, die gleich wie oder größer als ein vordefinierter minimaler Spannungs-Schwellenwert ist; und/oder – der Hochleistungsverbraucher (122) eine elektrische Hilfskraftlenkung und/oder einen elektronischen Wankstabilisator des Fahrzeugs umfasst; und/oder – der spannungssensitive Verbraucher (121) ein Infotainmentsystem, eine Beleuchtungsanlage, und/oder eine Heiz- bzw. Kühlanlage des Fahrzeugs umfasst. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein - the high-performance consumer ( 122 ) receives, in a time-limited period, conduction shorter than a period of time during which the voltage-sensitive consumer ( 121 ) Absorbs power; and / or - a power consumption of the high-power consumer ( 122 ) is higher than a power consumption of the voltage-sensitive consumer ( 121 ); and / or - the voltage-sensitive consumer ( 121 ) for trouble-free operation an operating voltage ( 211 ) that is equal to or greater than a predefined minimum voltage threshold; and / or the high-performance consumer ( 122 ) comprises an electric power steering system and / or an electronic roll stabilizer of the vehicle; and / or - the voltage-sensitive consumer ( 121 ) comprises an infotainment system, a lighting system, and / or a heating or cooling system of the vehicle. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – ein erster Leitungswiderstand (201) der elektrischen Leitung (220) zwischen dem Punkt, an dem der Hochleistungsverbraucher (122) angeordnet ist, und dem ersten Punkt kleiner ist als ein zweiter Leitungswiderstand (202) zwischen dem ersten Punkt und dem Punkt, an dem der Generator (101) angeordnet ist; und/oder – ein Leitungswiderstand der elektrischen Leitung (220) zwischen dem Punkt, an dem der spannungssensitive Verbraucher (121) angeordnet ist, und dem dritten Punkt kleiner ist als ein Leitungswiderstand (204) zwischen dem zweiten Punkt und dem dritten Punkt. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein - a first line resistance ( 201 ) of the electrical line ( 220 ) between the point at which the heavy-duty consumer ( 122 ), and the first point is smaller than a second line resistance ( 202 ) between the first point and the point at which the generator ( 101 ) is arranged; and / or - a line resistance of the electrical line ( 220 ) between the point where the voltage-sensitive consumer ( 121 ), and the third point is smaller than a line resistance ( 204 ) between the second point and the third point. Bordnetz (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Energiespeicher (113, 112) durch einen Leitungswiderstand (204) der elektrischen Leitung (220) von dem dritten Energiespeicher (113) in ohmscher Weise entkoppelt sind. Electrical system ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the first and second energy store ( 113 . 112 ) by a line resistance ( 204 ) of the electrical line ( 220 ) of the third energy store ( 113 ) are decoupled in an ohmic manner.
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