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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugs. Der Gleichspannungswandler koppelt dabei elektrische Bordnetze, die jeweils eine eigene Batterie sowie zumindest einen elektrischen Verbraucher aufweisen. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit der Steuervorrichtung.
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Die Lebensdauer einer Batterie ist davon abhängig, wie sie über die Zeit belastet wird. Insbesondere verschleißen große Stromimpulse die Batterie, da sie die Zellchemie degradieren. Eine andere Quelle für Verschleiß ist die von der Batterie gedeckte Grundlast in einem Bordnetz. Die Batterie wird von einer elektrischen Maschine, die als Generator betrieben wird, so lange aufgeladen, bis ein bestimmter Ladezustand erreicht ist. Wird dann die elektrische Maschine so lange ausgeschaltet, bis ein bestimmter Ladezustand unterschritten ist, so ergibt sich in diesem Fall ebenfalls eine große Strombelastung für die Batterie. Dies verschleißt die Batterie ebenso und wirkt sich damit negativ auf deren Lebensdauer aus. Wird dagegen die Grundlast kontinuierlich von der elektrischen Maschine als Generator abgedeckt, so wird hierdurch die Strombelastung für die Batterie reduziert, was die Lebensdauer der Batterie verlängert.
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Aus der
EP 1 319 548 A2 ist bekannt, eine Batterie, die aufgrund einer niedrigen Temperatur oder aufgrund eines zu großen Batteriestroms einen Spannungseinbruch aufweist, durch eine andere Batterie zu stützen, die in einem Hochvoltbordnetz des Kraftfahrzeugs für einen elektrischen Antrieb genutzt wird. Um die Hochspannung der Hochvoltbatterie in das zu stützende Bordnetz zu übertragen, sind die beiden Bordnetze über einen Gleichspannungswandler oder DC-DC-Wandler gekoppelt. Der über den DC-DC-Wandler geführte Ausgleichsstrom wird derart eingestellt, dass der besagte Spannungseinbruch verhindert wird.
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Aus der
WO 2006/121761 A2 ist ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug bekannt, an welches zwei Batterien über einen Stromrichter gekoppelt sind. Eine der Batterien ist zum Speichern einer großen Energiemenge, die andere zum Abgeben großer impulsartiger Ströme ausgelegt.
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Aus der
DE 101 44 017 A1 ist eine Anordnung aus mehreren in Serie geschalteten Batterien bekannt, die über einen Gleichspannungswandler mittels eines Generators aufgeladen werden können.
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Ein Kraftfahrzeug, das mehrere Batterien aufweist, sollte möglichst so betrieben werden, dass nicht eine der beiden Batterien schneller verschleißt als die andere, da bei Ausfall einer Batterie das Kraftfahrzeug gewartet oder repariert werden muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftfahrzeug, bei welchem ein Gesamtsystem aus mehreren Batterien bereitgestellt ist, die Lebensdauer dieses Gesamtsystems zu maximieren.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Durch den Gleichspannungswandler werden zwei Bordnetze gekoppelt, die jeweils eine Batterie und zumindest einen elektrischen Verbraucher aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei einem der Bordnetze um ein 12-Volt-Bordnetz und bei dem anderen Bordnetz um ein 48-Volt-Bordnetz handeln. Insbesondere weisen beide Bordnetze eine Bordnetzspannung auf, die kleiner als 60 Volt ist. Die Bordnetzspannungen der Bordnetze sind insbesondere unterschiedlich. Für eines der beiden Bordnetze oder beide der Bordnetze wird jeweils für den Fall, dass der jeweilige zumindest eine Verbraucher einen Strombedarf aufweist, dieser Strombedarf durch beide Batterien gedeckt. Der Strombedarf kann der Verbraucherstrom des zumindest einen Verbrauchers sein oder die Differenz aus dem Verbraucherstrom und einem durch eine andere Stromquelle, beispielsweise einen Generator, bereitgestellten Versorgungsstrom. Wird der Strombedarf mittels der Batterien für beide Bordnetze gedeckt, so bedeutet dies natürlich, dass nacheinander einmal in dem einen Bordnetz und einmal in dem anderen Bordnetz der jeweilige Strombedarf durch beide Batterien gedeckt wird. Zum Decken des Strombedarfs in dem den Strombedarf aufweisenden Bordnetz gibt die Batterie dieses Bordnetzes einen Direktstrom in das Bordnetz ab und der Gleichspannungswandler wird zusätzlich derart angesteuert, dass von der anderen Batterie (das heißt der Batterie des anderen Bordnetzes) ein Ausgleichsstrom durch den Gleichspannungswandler hindurch in das den Strombedarf aufweisende Bordnetz übertragen wird.
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Um hierbei im statistischen Mittel beide Batterien gleichmäßig zu belasten und damit gleichmäßig zu altern oder zu verschleißen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zu jeder Batterie jeweils ein Verschleißindikator ermittelt wird, der einen Gesamtverschleiß der jeweiligen Batterie beschreibt. Der Verschleißindikator kann dabei ein einzelner Wert sein oder auch mehrere Werte umfassen. Durch den Verschleißindikator ist angegeben, wie verbraucht die Batterie insgesamt schon ist. Bei dem Verfahren wird der Ausgleichsstrom, der in dem Gleichspannungswandler eingestellt wird, in Abhängigkeit von den beiden Verschleißindikatoren festgelegt oder eingestellt.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass mittels des Ausgleichsstroms gesteuert wird, wie sehr jede der Batterien beim Decken des Strombedarfs verschlissen oder verbraucht wird. Somit kann deren Verschleiß anglichen werden. Es geht hierbei nicht um das gleichmäßige Entladen der Batterie, sondern um irreversible Verschleißerscheinungen, die in jeder Batterie beim Abgeben eines Batteriestromes verursacht werden. Durch Einstellen des Ausgleichsstroms und damit das indirekte Einstellen der Stromstärken der beiden Batterieströme beim Decken des Strombedarfs wird in jeder der Batterien die Belastung, durch welche der Verschleiß hervorgerufen wird, festgelegt. Die besagten Verbraucher weisen insbesondere jeweils einen Verbraucherstrom von mehr als 1 Ampere, insbesondere mehr als 5 Ampere auf.
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Zu der Erfindung gehören optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine optionale Weiterbildung sieht vor, dass der Ausgleichsstrom derart eingestellt wird, dass die Verschleißindikatoren der beiden Batterien angeglichen werden. So weisen also in dem Gesamtsystem aus den beiden Batterien beide einen ähnlichen Verschleiß auf, sodass es keine „schwächste Batterie” gibt, die früher ausfällt als die andere Batterie. Mit anderen Worten wird ein gleichmäßiger Verschleiß oder ein gleichmäßiger Verbrauch der Batterien erreicht.
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Gemäß einer Weiterbildung wird der jeweilige Verschleißindikator einer oder beider Batterien jeweils auf der Grundlage desjenigen Batteriestroms ermittelt, den die jeweilige Batterie jemals mit den Bordnetzen ausgetauscht hat. Mit anderen Worten wird also die Batterie über ihre gesamte Lebenszeit in Bezug auf den Batteriestrom beobachtet und diese Beobachtung in dem Verschleißindikator zusammengefasst. Mit anderen Worten wird der Batteriestrom seit Einbau der Batterie in das Bordnetz in dem Verschleißindikator zusammengefasst oder beschrieben. Damit beschreibt der Indikator, welchen Batteriestrom die Batterie seit ihrer erstmaligen Inbetriebnahme mit ihrem Bordnetz ausgetauscht hat. Es kann sich hierbei um den ausschließlich abgegebenen (Entladestrom), ausschließlich den Aufladestrom oder auch den Gesamtbatteriestrom, welcher den Aufladestrom und den Entladestrom umfasst, handeln. Durch diese Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass der Verschleißindikator abhängig ist von dem Auslöser für die chemischen Veränderungen in der Batterie, nämlich dem Batteriestrom.
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Um einen Verschleißindikator aus dem Batteriestrom zu bilden, sieht eine Weiterbildung vor, dass Stromstärkewerte des Batteriestroms der jeweiligen Batterie zu vorbestimmten Messzeitpunkten ermittelt werden und der Verschleißindikator durch Summenbildung ermittelt wird. Die Summenbildung kann beispielsweise Bestandteil der Berechnung eines Mittelwerts beispielsweise der betragsmäßigen Stromstärkewerte sein.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass für die Summenbildung die einzelnen Stromstärkewerte quadriert werden. Hierdurch weisen größere Stromstärkewerte auch einen größeren Einfluss auf den Verschleißindikator auf als kleinere Stromstärkewerte. Dies berücksichtigt in vorteilhafter Weise auch den Verschleißeffekt, der durch jeweilige Stromstärkewerte hervorgerufen wird. Denn ein betragsmäßig großer Batteriestrom verschleißt die Batterie überproportional mehr als ein kleiner Batteriestrom. Besonders bevorzugt wird als Verschleißindikator ein RMS-Stromwert (RMS – Root Mean Square) ermittelt.
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Allerdings ist der Batteriestrom nicht der einzige Indikator für einen Batterieverschleiß. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der jeweilige Verschleißindikator einer oder beider Batterien jeweils auf der Grundlage zumindest eines Temperaturwerts und/oder eines Ladezustands ermittelt wird. Insbesondere wird ein jeweiliger Temperaturwert und/oder Ladezustandswert berücksichtigt, wie er zum Zeitpunkt des Ermittelns eines jeweiligen Stromstärkewerts vorliegt. Es kann beispielsweise eine gewichtete Kombination aus Batteriestrom einerseits und Temperatur und/oder Ladezustand andererseits vorgesehen sein. Beispielsweise verschleißt eine Bleisäurebatterie bei einem Ladezustand kleiner 40 Prozent mehr bei gleichem Batteriestrom als bei einem Ladezustand größer 40 Prozent, insbesondere größer als 50 Prozent. Entsprechend ist der Verschleißindikator derart gebildet, dass sich ein größerer Verschleißindikatorwert ergibt, falls der Ladezustand der Bleisäurebatterie kleiner ist. Auch ein Betrieb einer Batterie bei hoher Temperatur verschleißt die Batterie mehr als in einem niedrigen Temperaturbereich von beispielsweise 5 Grad bis 25 Grad Celsius. Entsprechend ist vorgesehen, dass der Verschleißindikator bei gleichem Batteriestrom mehr ansteigt bei einer Temperatur oberhalb von 30 Grad, insbesondere oberhalb von 40 Grad Celsius, als bei einer Temperatur unterhalb dieses Temperaturschwellenwerts. Insbesondere wird der temperaturabhängige und/oder ladezustandsabhängige Verschleißindikator für eine Bleisäurebatterie vorgesehen.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass durch den Gleichspannungswandler Bordnetze gekoppelt werden, deren Batterien Kapazitäten aufweisen, die sich höchstens um den Faktor 4 unterscheiden, insbesondere höchstens um den Faktor 3. Mit anderen Worten handelt es sich um Batterien mit ähnlicher Batteriekapazität. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Ausgleichsstrom derart häufig und/oder lang andauernd und/oder mit derartiger Stromstärke bereitzustellen, dass der Verschleiß der beiden Batterien wirkungsvoll angeglichen werden kann. Mit anderen Worten ist bei dieser Weiterbildung eine Langzeitstrategie zum Einstellen des Ausgleichsstromes ermöglicht.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Ausgleichsstrom nur für den Fall in Abhängigkeit von den Verschleißindikatoren eingestellt wird, falls zumindest einer der beiden Verschleißindikatoren größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Hierdurch stellte das Verfahren ansonsten keine Beeinträchtigung des Betriebs des Kraftfahrzeugs dar.
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Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugs. Die Steuervorrichtung weist eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von Signalwerten eines jeweiligen Belastungssignals zweier Batterien auf. Die Empfangseinrichtung kann beispielsweise ein Busanschluss zum Anschließen der Steuervorrichtung an einen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen CAN-Bus (CAN – Controller Area Network) sein. Das Belastungssignal beschreibt eine die jeweilige Batterie verschleißende Belastung. Die Belastung ist also ein momentaner Wert, während der Verschleiß das Integral der Belastung über der Zeit ist und somit den Alterungszustand oder den Verbrauch der Materialien der Batterie beschreibt. Das Belastungssignal kann beispielsweise ein Stromstärkesignal sein, das Stromstärkewerte für unterschiedliche Messzeitpunkte umfasst. Eine Berechnungseinrichtung der Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, für jede der Batterien aus Signalwerten ihres Belastungssignals einen jeweiligen Verschleißindikator zu ermitteln. Somit ist durch die Berechnungseinrichtung der aktuelle Alterungszustand oder Verschleißzustand der Batterien ermittelt. Eine Stelleinrichtung ist dazu eingerichtet, einen durch den Gleichspannungswandler fließenden Ausgleichsstrom in Abhängigkeit von den Verschleißindikatoren der beiden Batterien einzustellen. Hierdurch ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile. Die Steuervorrichtung ist also insgesamt dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dahingehend durchzuführen, dass die zum Steuern des Gleichspannungswandlers vorgesehenen Schritte durchgeführt werden.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, welches zwei Bordnetze aufweist, die jeweils eine Batterie und zumindest einen elektrischen Verbraucher aufweisen. Das Kraftfahrzeug weist des Weiteren einen die Bordnetze koppelnden Gleichspannungswandler auf. Die Batterien und der Gleichspannungswandler sind dabei über eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung gekoppelt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein gleichmäßiger Verschleiß oder ein gleichmäßiger Verbrauch der Materialien der Batterien sichergestellt.
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Wie bereits ausgeführt, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine Langzeitstrategie. Entsprechend sollten die Batterien auch ähnlich leistungsstark sein, um den Verschleiß einer Batterie durch Verschleißen der anderen Batterie verlangsamen oder bremsen zu können. Entsprechend sieht eine Weiterbildung des Kraftfahrzeugs vor, dass die beiden Batterien jeweils eine Batteriekapazität aufweisen und sich die Batteriekapazitäten höchstens um den Faktor 4, insbesondere den Faktor 3, unterscheiden. Bevorzugt handelt es sich bei einer der beiden Batterien um eine Lithium-Ionen-Batterie und bei der anderen Batterie um eine Bleisäurebatterie. Allgemein ist unter einer Batterie ist im Zusammenhang mit der Erfindung ein elektrischer Akkumulator, das heißt eine wiederaufladbare Batterie zu verstehen.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; und
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2 ein Diagramm mit schematisierten Verläufen von Stromstärkesignalen, wie sie in einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs von 1 beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorkommen können.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere um einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 1 kann ein erstes Bordnetz 2 und ein zweites Bordnetz 3 aufweisen. Die beiden Bordnetze 2, 3 können Niedervolt-Bordnetze sein, das heißt eine Bordnetzspannung von weniger als 60 Volt aufweisen. Die Bordnetze 2, 3 weisen insbesondere unterschiedliche Bordnetzspannungen auf. Bei dem Bordnetz 2 kann es sich beispielsweise um ein 12-Volt-Bordnetz handeln. Bei dem Bordnetz 3 kann es sich beispielsweise um ein 48-Volt-Bordnetz handeln. Das Bordnetz 2 weist eine Batterie 4 auf, bei der es sich beispielsweise um eine Bleibatterie oder Bleisäurebatterie handeln kann. Des Weiteren weist das Bordnetz 2 eine Bordnetzleitung 5 auf, über welche die Batterie 4 mit elektrischen Verbrauchern 6 des Bordnetzes 2 elektrisch verbunden ist. Bei den Verbrauchern 6 kann es sich beispielsweise um eine Lichtanlage und/oder ein Infotainmentsystem (Informations-Unterhaltungssystem), elektrische Motoren für einen Fahrzeugsitz und/oder einen elektrischen Fensterheber und/oder einen Elektromotor für ein Schiebedach handeln, um nur einige Beispiele zu nennen. Das Bordnetz 3 weist eine Batterie 7 auf, bei der es sich beispielsweise um eine Lithium-Ionen-Batterie handeln kann. Des Weiteren weist das Bordnetz 3 eine Bordnetzleitung 8 auf, an welche beispielsweise eine elektrische Maschine 9 angeschlossen sein kann. Die elektrische Maschine 9 kann ein Starter-Generator sein. Im Zusammenhang mit der Erfindung repräsentiert die elektrische Maschine 9 einen elektrischen Verbraucher des Bordnetzes 3. Des Weiteren sind in 1 ein Verbrennungsmotor 10 mit einem Getriebe 11 sowie ein Ritzelstarter 12 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 10 kann über einen Riemen 13 mit der elektrischen Maschine 9 gekoppelt sein, um von dieser ein Drehmoment zu empfangen oder um diese anzutreiben. Die elektrische Maschine 9 kann z. B. zum Bereitstellen eines Hybridantriebs genutzt sein. Dann stellt die Batterie 7 eine Antriebsbatterie und einen Rekuperationsspeicher für die elektrische Maschine 9 dar.
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Die Bordnetze 2, 3 sind bei dem Kraftfahrzeug 1 über einen DC-DC-Wandler oder Gleichspannungswandler 14 miteinander gekoppelt oder verschaltet.
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Ein über den Gleichspannungswandler 14 übertragener Ausgleichsstrom kann durch eine Steuervorrichtung 15 des Gleichspannungswandlers 14 in an sich bekannter Weise eingestellt werden. Insbesondere wird der Gleichspannungswandler 14 bidirektional betrieben, das heißt der Ausgleichsstrom I kann abwechselnd von dem Bordnetz 2 in das Bordnetz 3 und umgekehrt zu einem anderen Zeitpunkt von dem Bordnetz 3 in das Bordnetz 2 übertragen oder geführt werden. Die Steuervorrichtung 15 kann beispielsweise durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1 realisiert sein.
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Zum Einstellen einer Richtung und/oder Stromstärke des Ausgleichsstroms ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug vorgesehen, dass die Steuervorrichtung
15 einen jeweiligen Verschleißindikator
16,
17 zugrundelegt, wobei der Verschleißindikator
16 einen Verschleiß oder eine Abnutzung der Batterie
4 und der Verschleißindikator
17 einen Verschleiß oder eine Abnutzung der Batterie
7 beschreiben kann. Zum Ermitteln der Verschleißindikatoren
16,
17 kann die Steuervorrichtung
15 über eine Empfangseinrichtung IN aus Messeinrichtungen
19,
20 jeweilige Stromstärkewerte
21,
22 des durch die jeweilige Batterie
4,
7 individuell erzeugten Batteriestroms empfangen. Die Stromstärkewerte
21,
22 stellen dabei Signalwerte eines Belastungssignals dar. Der Verschleißindikator
16 wird dabei aus den Stromstärkewerten
21 des Batteriestroms der Batterie
4 gebildet. Der Verschleißindikator
17 wird aus den Stromstärkewerten
22 der Batterie
7 gebildet. Die Verschleißindikatoren
16,
17 werden fortlaufend aktualisiert. Die folgende Formel beschreibt eine mögliche Berechnungsvorschrift zum Berechnen eines jeweiligen der Verschleißindikatoren
16,
17, die in der Formel jeweils als QMW bezeichnet sind:
wobei x
i die einzelnen Stromstärkewerte
21,
22 und n die Gesamtanzahl der aktuell berücksichtigten Stromstärkewerte
21,
22 darstellt. Der jeweilige Verschleißindikator
16,
17 stellt somit einen RMS-Wert dar. Die Gesamtanzahl n wird mit fortschreitender Zeit größer. Mit anderen Worten werden bevorzugt seit Inbetriebnahme oder Anschließen der jeweiligen Batterie
4,
7 alle oder die meisten ermittelten Stromstärkewerte
21,
22 in dem Verschleißindikator
16,
17 berücksichtigt.
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Durch die Steuervorrichtung 15 wird der Ausgleichsstrom I in der Weise eingestellt, dass sich im Verlauf des Betriebes des Kraftfahrzeugs 1 die Verschleißindikatoren 16, 17 angleichen. Mit anderen Worten wird immer dann, wenn ein Strombedarf in einem oder beiden Bordnetzen 2, 3 vorliegt, durch die Steuervorrichtung 15 der Strombedarf in einem der beiden Bordnetze 2, 3 zusätzlich durch den Ausgleichsstrom I gedeckt, der aus der Batterie 4, 7 des jeweils anderen Bordnetzes 2, 3 entnommen wird.
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Im Folgenden sei angenommen, dass ein Strombedarf im Bordnetz 3 gedeckt werden soll.
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2 zeigt einen beispielhaften Verlauf von Stromstärkesignalen über der Zeit t für das Bordnetz 3. Dargestellt sind ein Batteriestrom 23 der Batterie 7 des Bordnetzes 3 selbst, ein Verbraucherstrom 24 der elektrischen Maschine 9, der bei den gezeigten negativen Stromstärkewerten einen Strombedarf darstellt, wie er sich im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 9 ergibt, der Ausgleichsstrom I und der sich ergebende Wert des Verschleißindikators 17 der Batterie 7. Die Stromstärkewerte im Diagramm von 2 sind in Ampere dargestellt. Die jeweiligen Verschleißindikatoren 16, 17 werden für die Batterien 4, 7 in der Steuervorrichtung 15 durch eine Recheneinrichtung 25 ermittelt. Das Steuern des Gleichspannungswandlers 14 kann durch eine Stelleinheit oder Stelleinrichtung 26 in an sich bekannter Weise durchgeführt werden.
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Das Erzeugen des Ausgleichsstroms I kann auf diejenigen Fälle begrenzt werden, in welchen der Verschleiß einer der Batterien 4, 7 besonders weit fortgeschritten ist. Für diesen Fall ist vorgesehen, dass nur falls bei einer der Batterien 4, 7 der Verschleißindikator 16, 17 einen Schwellenwert überschreitet, der Gleichspannungswandler 14 durch die Steuervorrichtung 15 derart gesteuert wird, dass die andere Batterie 7, 4 den benötigten Ausgleichsstrom I liefert, sodass die Batterie, deren Verschleißindikator den Schwellenwert überschreitet, weniger belastet oder weiter verschlissen wird. Die Lebensdauer der Batterie und somit die Lebensdauer des Gesamtsystems aus den beiden Batterien 4, 7 wird somit verlängert.
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Insbesondere ist das beschriebene Verfahren vorgesehen für den Fall, dass die Batterien 4, 7 einen ähnlichen Energieinhalt aufweisen, das heißt ihre Kapazitäten sich höchstens um einen Faktor 4 unterscheiden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn eine 12-Volt-Batterie und eine 48-Volt-Batterie vorgesehen sind. Welche Batterie die andere Batterie unterstützt, wird nicht im Vorhinein festgelegt, sondern durch die Auswertung in der Steuervorrichtung 15 anhand der Verschleißindikatoren 16, 17 kontinuierlich ermittelt. Beide Verschleißindikatoren 16, 17 werden hierzu kontinuierlich beobachtet. Eine entsprechende Strategie entscheidet dann, für welches Bordnetz 2, 3 dessen Batterie durch die jeweils andere Batterie unterstützt werden soll. Die Lebensdauer des gesamten Batteriesystems wird hierdurch verlängert, da verhindert ist, dass durch übermäßigen Verschleiß einer der Batterien sich ein „schwächstes Glied” in dem System bildet.
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Durch Verwendung des beschriebenen RMS-Summenwerts bekommen höhere Ströme mehr Gewicht als niedrigere Ströme. Dies bildet in vorteilhafter Weise die Belastung der Batterie durch unterschiedliche Stromstärkewerte realistisch ab. So ist beispielsweise einen Strom von 10 Ampere für 10 Sekunden eine größere Belastung als ein Strom von 5 Ampere für 20 Sekunden.
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Entscheidend ist, dass der Verschleißindikator 16, 17, insbesondere der verwendete RMS-Wert, ein langfristiger Wert ist. Anders gesagt wird die gesamte Vorgeschichte jeder Batterie 4, 7 in dem Wert abgebildet. Die Vorgeschichte kann dabei entweder vom ersten Kilometer ab berechnet werden, wozu der Verschleißindikator 16, 17 beispielsweise in der Steuervorrichtung 15 gespeichert werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, vom Einschalten einer Zündung des Kraftfahrzeugs 1 ab jeweils einen Verschleißindikator 16, 17 zu ermitteln.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Steuerung eines DC-DC-Wandlers zur Verbesserung der Batterielebensdauer bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1319548 A2 [0003]
- WO 2006/121761 A2 [0004]
- DE 10144017 A1 [0005]
