DE102017213051A1

DE102017213051A1 - Verfahren zur Lastflussregelung, Lastflussregler und Lastflussregelsystem

Info

Publication number: DE102017213051A1
Application number: DE102017213051.2A
Authority: DE
Inventors: Aleksandar Stanojkovski; Hanno Schäfer; Michael Kutzner
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastflussregelung, insbesondere zur Verhinderung von Überspannung durch einen Bremsvorgang eines Motors, wobei folgende Schritte durchgeführt werden:
- Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie mittels mindestens eines Widerstands (17) und mindestens eines Aktuators (11, M), wobei folgende weitere Schritte durchgeführt werden:
- Definieren eines ersten Energieabbauanteils und eines zweiten Energieabbauanteils,
- Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch den mindestens einen Aktuator (11, M) basierend auf dem ersten Energieabbauanteil,
- Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch den mindestens einen Widerstand (17) basierend auf dem zweiten Energieabbauanteil.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Lastflussregler und ein Lastflussregelsystem.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastflussregelung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Lastflussregler nach Anspruch 6 und ein Lastflussregelsystem nach Anspruch 8.
Bei Bremsvorgängen eines Motors kann es im Zwischenkreis zu Überspannungen kommen. Daher wird die Zwischenkreisspannung durch einen Bremschopper in einem Frequenzumrichter überwacht. Am Bremschopper ist ein Widerstand angeschlossen, mittels welchem die überschüssige Energie im Zwischenkreis in thermische Energie umgewandelt wird. Der Widerstand wird - wie bei einem Schalter - immer dann angeschaltet, sobald die Zwischenkreisspannung größer als ein Referenzwert/Schwellspannung ist.
Durch dieses Verfahren geht jedoch viel Energie verloren, die ggf. nutzbar wäre. Zudem wird die gesamte Umwandlung nur durch den Widerstand durchgeführt, so dass die diesbezügliche Belastung nur auf diesem Bauteil liegt. Im Stand der Technik ist die Idee bekannt, Energie in ein vorhandenes Stromnetz zurückzuspeisen. Bei Ausfall dieser Rückspeiseleitung kann der Motor dann dennoch abgebremst werden, da in diesem Fall der Widerstand zur Umwandlung in thermische Energie weiterhin verfügbar ist.
Der Nachteil ist jedoch bei allen bekannten Systemen, dass keine flexible Handhabung der Energieabfuhr (Rückspeisung, Umwandlung) gegeben ist. Beispielsweise ist keine teilweise Rückspeisung in ein vorhandenes Stromnetz möglich. Auch erfordern die verwendeten physikalischen Effekte momentan noch einen sehr großen zulässigen Regelbereich und die Verfahren sind als relativ kostenintensiv einzustufen.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, überschüssige Energie auf flexible Art und Weise abzubauen und gleichzeitig die o.g. weiteren Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Lastflussregelung nach Anspruch 1, einen Lastflussregler nach Anspruch 6 und ein Lastflussregelsystem nach Anspruch 8.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Lastflussregelung vorgeschlagen, welches insbesondere zur Verhinderung von Überspannung durch einen Bremsvorgang eines Motors dient. Dabei werden folgende Schritte durchgeführt:

• Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie mittels mindestens eines Widerstands und mindestens eines Aktuators und
• Definieren eines ersten Energieabbauanteils und eines zweiten Energieabbauanteils,
• Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch den mindestens einen Aktuator basierend auf dem ersten Energieabbauanteil sowie
• Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch den mindestens einen Widerstand basierend auf dem zweiten Energieabbauanteil.

Vorteilhaft wird die Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie somit nicht nur mittels eines Widerstands durchgeführt, so dass die Belastung nur auf diesem Bauteil liegt, sondern auch durch Aktuatoren, welche meist sowieso in der zugehörigen Vorrichtung vorhanden sind. Dabei kann die Umwandlung mittels des Widerstands und mittels der Aktuatoren bzw. dem Aktuator bestmöglich aufgeteilt werden. Dafür wird der Anteil der Umwandlung durch den Widerstand und den Aktuator bestimmt. Der Anteil, der durch den Aktuatoren umgewandelt werden soll, wird als erster Energieabbauanteil definiert, während der Anteil welcher durch den Widerstand umgewandelt werden soll, als zweiter Energieabbauanteil definiert wird. Der Anteil an der insgesamt umzuwandelnden Energie bzw. abzubauenden Energie kann für jeden Energieabbauanteil von 0 % bis 100 % reichen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird ein dritter Energieabbauanteil definiert und eine Einspeisung von elektrischer Energie in ein Bordnetz entsprechend des dritten Energieabbauanteils vorgenommen. Damit ist die Flexibilität im Abbau von überschüssiger elektrischer Energie auf die Rückspeisung bzw. Einspeisung der elektrischen Energie in ein Stromnetz erweitert. Energie wird so nicht nur durch Umwandlung abgebaut, in welchem Fall sie einfach verloren wäre, sondern sie wird durch die Energierückspeisung auch sinnvoll weiterverwendet. Der erste, zweite und dritte Energieabbauanteil können flexibel aufgeteilt werden, je nachdem, welche Anteile in dem jeweils aktuellen Szenario sinnvoll sind.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der erste Energieabbauanteil maximal gewählt. Es wird also bevorzugt eine Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch die Aktuatoren durchgeführt. Dies ist deshalb von Vorteil, da eine Rückspeisung in ein Stromnetz nicht beliebig erfolgen kann. Die maximal durch das Stromnetz aufnehmbare Energiemenge ist begrenzt. Zudem soll auch der Widerstand nicht überlastet werden. Daher ist es von Vorteil, die Aktuatoren neben ihrer primären Funktion als sekundäre Funktion eine Umwandlung von Energie vornehmen zu lassen. Bevorzugt wird der Anteil der Umwandlung mittels der Aktuatoren durch die maximal mögliche Umwandlungsmöglichkeit, die in der jeweiligen Situation durch den Aktuator möglich ist, als erster Energieabbauanteil definiert. Dies bestimmt sich unter anderem auch danach, inwieweit der Aktuator mit seiner primären Funktion ausgelastet ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann der Energieabbau in allen denkbaren Kombinationen unter entsprechender Aufteilung der Energieabbauanteile durchgeführt werden. In einer ersten Variante findet nur eine Umwandlung der Energie statt, d.h. es werden nur der erste und der zweite Energieabbauanteil berücksichtigt. Dabei können bevorzugt drei verschiedene Szenarien umgesetzt werden:

a) Umwandlung nur durch den Aktuator bzw. die Aktuatoren, so dass der erste Energieabbauanteil 100% entspricht,
b) Umwandlung nur durch den Widerstand mittels des zweiten Energieabbauanteils, so dass der zweite Energieabbauanteil 100% entspricht,
c) Umwandlung durch den Aktuator / die Aktuatoren und den Widerstand, so dass der erste Energieabbauanteil mit einem bestimmten Prozentsatz berücksichtigt wird und der zweite Energieabbauanteil mit einem bestimmten Prozentsatz berücksichtigt wird (der dritte Energieabbauanteil entspricht 0%).

In einer zweiten Variante wird auch die Rückspeisung in ein Stromnetz über den dritten Energieabbauanteil berücksichtigt. Diese Variante wird eingesetzt, wenn es - bspw. durch gesetzte Vorgaben - erlaubt ist, einen bestimmten Anteil der Energie in das Bordnetz zurückzuleiten.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Anteile für den Energieabbau in der folgenden Reihenfolge jeweils möglichst maximal gewählt: erster Energieabbauanteil, zweiter Energieabbauanteil, dritter Energieabbauanteil. Anders ausgedrückt wird zunächst der maximal mögliche erste Energieabbauanteil bestimmt, also der maximal mögliche Energieabbau durch den Aktuator bzw. die Aktuatoren. Kann der gewünschte Gesamt-Energieabbau vollständig vom ersten Energieabbauanteil abgedeckt werden, so brauchen die weiteren Energieabbauanteile nicht mehr bestimmt werden bzw. betragen 0%. Der gesamte Energieabbau wird dann durch die Aktuatoren bzw. den Aktuator bewerkstelligt. Kann jedoch der gewünschte Gesamt-Energieabbau nicht vollständig durch den ersten Energieabbauanteil abgedeckt werden, so wird der maximal mögliche Energieabbau durch den Widerstand (zweiter Energieabbauanteil) bestimmt. Wenn der restliche, nicht durch den ersten Energieabbauanteil abgedeckte Anteil am Gesamtenergieabbau vollständig vom Widerstand über den zweiten Energieabbauanteil abgedeckt werden kann, so braucht der dritte Energieabbauanteil nicht bestimmt werden bzw. beträgt 0%. Der Gesamtenergieabbau wird dann durch den Aktuator und den Widerstand durchgeführt; nämlich über den ersten Energieabbauanteil und den zweiten Energieabbauanteil. Können jedoch der Widerstand und der Aktuator auch zusammen nicht den gewünschten Gesamtenergieabbau abdecken, so wird der verbleibende Rest über den dritten Energieabbauanteil durch Einspeisung von Energie in ein Stromnetz abgebaut - sofern dies zulässig ist. Die Summe der Anteile des Energieabbaus durch den Widerstand, den Aktuator oder die Aktuatoren und durch Rückspeisen in das Stromnetz ergibt somit den Gesamtenergieabbau.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden bei der Umwandlung der elektrischen Energie in thermische Energie mittels des Widerstandes folgende Schritte durchgeführt:

• Ermittlung einer Istwert-Spannung,
• Vergleich der Istwert-Spannung mit einer Sollwert-Spannung mittels eines Vergleichers,
• Erkennung einer Überspannung, wenn das Ergebnis des Vergleichs einen Schwellenwert überschreitet,
• Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie mittels des Widerstandes, wenn eine Überspannung erkannt wurde. Alternativ kann das Verfahren auch mittels der Heranziehung von Strom (Istwert-Strom und Sollwert-Strom) durchgeführt werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Lastflussregler zur Verhinderung von Überspannung durch einen Bremsvorgang eines Motors, umfassend einen Widerstand zur Wandlung von elektrischer Energie in thermische Energie und ein Stellelement zur Regulierung der Menge der Wandlung an Energie durch den Widerstand, wobei der Lastflussregler ein Anpassungselement und einen Vergleicher aufweist, wobei mittels des Anpassungselements eine Istwert-Spannung an den Wertebereich einer Sollwert-Spannung anpassbar ist und mittels des Vergleichers die Istwert-Spannung mit der Sollwert-Spannung vergleichbar ist. Vorteilhaft kann mittels des Vergleichers festgestellt werden, ob die Istwert-Spannung größer als die Sollwert-Spannung ist. Wenn dies der Fall ist, kann das Stellelement den Widerstand derart ansteuern, dass die überschüssige Energie durch den Widerstand in Wärme umgewandelt wird. Weiterhin vorteilhaft sorgt das Anpassungselement dafür, dass die Istwert-Spannung im gleichen Wertebereich wie die Sollwert-Spannung liegt. Dadurch ist für den Vergleicher ein Vergleich zwischen beiden Werten sinnvoll möglich.
Alternativ können sich die Istwerte und die Sollwerte auch auf einen Strom beziehen, insbesondere, wenn es um die Rückspeisung von Energie geht.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Lastflussregler zusätzlich ein Mitkopplungselement auf. Das Mitkopplungselement bewirkt vorteilhaft, dass das Stellelement bei geringer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert geschützt wird. Liegt nämlich eine geringe Differenz zwischen der Istwert-Spannung und der Sollwert-Spannung (bzw. Strom) vor, würde das Stellelement gegebenenfalls in relativ kurzen Abständen zwischen zwei Zuständen (nämlich Ansteuern des Widerstands zum Abbau von Energie und Ausschalten des Widerstands, so dass keine Energie mehr abgebaut wird) hin- und herschalten, was sich negativ auf die Lebensdauer des Stellelements auswirken würde. Das Mitkopplungselement sorgt nun bevorzugt dafür, dass beim Feststellen einer geringen Differenz zwischen der Istwert-Spannung und der Sollwert-Spannung eine hystereseartige Information an das Stellelement weitergegeben wird, so dass beispielsweise die Zeitspanne bis zum Ausschalten des Widerstands (so dass keine Energie mehr abgebaut wird) über das nötige Maß hinaus verlängert wird. Dadurch verzögert sich auch das Detektieren eines minimal über dem Istwert liegenden Sollwert, wodurch insgesamt das Stellelement und der Widerstand weniger oft aktiv werden müssen. Damit kann vorteilhaft die Lebensdauer von Stellelement und Widerstand erhöht werden.
Der Lastflussregler kann, fast vollständig - nämlich ggf. mit Ausnahme des Stellelements und des Widerstands -, in einem IC (Integrated Circuit; Schaltungseinrichtung) untergebracht sein. Dadurch ergibt sich eine günstigere Gateansteuerung für das Stellelement, ein leichter veränderbarer Sollwert und eine besser kontrollierbare Istwertbestimmung.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Lastflussregler sowohl zur Steuerung der Umwandlung von Energie über den Widerstand als auch zur Steuerung des Energieflusses aus dem Steuergerät heraus und in das Steuergerät hinein ausgelegt. Dadurch ist eine dosierte Rückspeisung möglich.
Die Erfindung betrifft zudem ein Lastflussreglersystem mit mindestens einem Aktuator, wobei das Lastflussreglersystem mit einem Stromnetz verbunden ist. Das Stromnetz ist dabei bevorzugt als Fahrzeugbordnetz ausgebildet und stellt die Energieressourcen für ein Fahrzeug dar. In dem Lastflussreglersystem wird mittels des Aktuators elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt und das Lastflussreglersystem weist weiterhin einen Widerstand auf, mittels welchem alternativ oder zusätzlich zu der Umwandlung durch den Aktuator elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt werden kann. In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Lastflussreglersystem derart ausgebildet, dass eine Einspeisung von elektrischer Energie in das Stromnetz durchführbar ist. In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Lastflussreglersystem zudem einen oben beschriebenen Lastflussregler auf.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Aktuatoren beispielsweise als Ventilaktuatoren oder Motoren ausgebildet. Diese Aktuatoren ermöglichen es, über ihre primäre Funktion hinaus eine weitere Energiewandlung vorzunehmen, welche zum Energieabbau genutzt werden kann. Der Widerstand wird bevorzugt primär für den Energieabbau zur Vermeidung von Überspannung eingesetzt, kann aber bevorzugt auch noch sekundäre Funktionen wahrnehmen. Als sekundäre Funktion könnte der Widerstand beispielsweise Testpulse erzeugen, die zur Prüfung von elektronischen Komponenten eingesetzt werden - beispielsweise um das Sicherheitslevel des Steuergeräts zu erhöhen (z.B. Level nach ASIL und ISO26262).
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Energieflussrichtung in das Steuergerät hinein durch einen Diodenregler bestimmt. Der Sollwert des Diodenreglers ist dabei bevorzugt verstellbar in Bezug auf verschiedene Betriebszustände.
Die Aktuatoren können generell eine Quelle oder eine Senke für den Energiefluss sein. Meistens stellen Aktuatoren Energiesenken dar zur Bereitstellung z.B. mechanischer Energie. Jedoch können auch Energie-Speichereffekte auftreten (z.B. bei Kondensatoren) oder generatorische Effekte auftreten (z.B. an Motoren, die mit mechanischer Energie beaufschlagt werden). Insgesamt kann dies zusammen mit der festgelegten Energieflussrichtung zu einer unzulässigen, nur durch erheblichen finanziellen Aufwand beherrschbare Spannungsanhebung im Steuergerät führen.
Das Stellelement ist bevorzugt als FET (Feldeffekttransistor) ausgebildet.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden Kondensatoren, insbesondere Elektrolytkondensatoren verwendet, um Energie zwischenzuspeichern. Dabei wird bevorzugt die rückgespeiste Energie oder ein Teil davon zwischengespeichert und wieder abgegeben, sobald der Motor diese Energie benötigt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren.
In schematischer Darstellung zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel für eine Ausgestaltung des Lastflussregelsystems mit regelbarer, festgelegter Energieflussrichtung,
2 ein Ausführungsbeispiel für eine Ausgestaltung des Lastflussregelsystems mit regelbarer, veränderlicher Energieflussrichtung, sowie
3 eine Skizze zu einer Ausführungsform von Feinregelkomponenten.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ausgestaltung eines Lastflussreglerystems 1 mit regelbarer, festgelegter Energieflussrichtung. Das bedeutet, dass die Flussrichtung von Energie in eine Richtung festgelegt ist. Das Lastflussreglersystem 1 ist mit einem Stromnetz 3 verbunden, was bevorzugt als Fahrzeugbordnetz ausgebildet ist. Das Lastflussreglersystem 1 umfasst bevorzugt einen Diodenregler 5, welcher die Energieflussrichtung bestimmt und kontrolliert. Bevorzugt ist die Energieflussrichtung vom Fahrzeugbordnetz 3 in das Lastflussreglersystem 1 hinein festgelegt - es kann insbesondere nur Energie vom Fahrzeugbordnetz 3 in das Lastflussreglersystem 1 hinein stattfinden. Ein Fluss vom Lastflussreglersystem 1 in das Fahrzeugbordnetz 3 hinein ist hingegen nicht möglich.
Es kann passieren, dass es im Lastflussreglersystem 1 zu unzulässigen Spannungsanhebungen kommt, die nur unzureichend beherrschbar oder nur mit großem Kostenaufwand beherrschbar wären. Das Lastflussreglersystem 1 umfasst daher Grobregelkomponenten 7 und Feinregelkomponenten 9. Bevorzugt werden zunächst die Grobregelkomponenten 7 zum Abbau von Energie herangezogen, sofern eine Überspannung droht. Dafür wird überschüssige elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt. Für die restliche abzubauende Energie werden die Feinregelkomponenten 5 verwendet.
Die Grobregelkomponenten 7 umfassen bevorzugt zumindest einen Aktuator 11, M. Mit dem Buchstaben M wird ein Motor als Aktuator bezeichnet, während das Bezugszeichen 11 beispielsweise Ventilaktuatoren kennzeichnet. Die Aktuatoren 11, M können eine Energiesenke, eine Energiequelle oder einen Energiespeicher darstellen. Die Feinregelkomponenten 11 umfassen bevorzugt eine integrierte Schaltung 13, ein Stellelement 15 und einen Widerstand 17. Das Stellelement 15 ist bevorzugt als ein erster Feldeffekttransistor ausgebildet. Die integrierte Schaltung 13 stellt zusammen mit dem Stellelement 15 und dem Widerstand 17 einen erfindungsgemäßen Lastflußregler (dies entspricht den Feinregelkomponenten 11) dar.
Das Lastflussreglersystem 1 umfasst weiterhin einen zweiten Feldeffekttransistor 19. Durch den Diodenregler 5 ist die Energieflussrichtung in das Steuergerät, das heißt in diesem Fall in das Lastflussreglersystem 1 hinein, festgelegt. An einer Stromerfassung 21 des Lastflussreglersystems 1 findet eine Erfassung des aktuellen Stromwerts (Ist-Strom) statt, um den Diodenregler 5 in seiner Funktion als Energieflussregeler zu unterstützen. Die Stromerfassung 21 gibt die ermittelten Informationen zum Ist-Strom an den Diodenregler 5 weiter und dieser sorgt über den zweiten Feldeffekttransistor 19 dafür, dass die festgelegte Energieflussrichtung eingehalten wird. An einer Spannungserfassung 23 des Lastflussreglersystems 1 findet eine Erfassung des aktuellen Spannungswerts (Ist-Spannung) statt.
Die Ist-Spannung wird im integrierten Schaltkreis 13 verarbeitet und es wird ermittelt, ob eine Überspannung vorliegt oder demnächst vorliegen könnte. Ist dies der Fall, wird einer der Aktuatoren oder werden mehrere der Aktuatoren 11, M derart angesteuert, dass elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Die Menge elektrischer Energie, die in thermische Energie umgewandelt werden soll, stellt den Energieabbauanteil durch den mindestens einen Aktuator 11, M dar (erster Energieabbauanteil).
Alternativ oder zusätzlich wird der Widerstand 17 über das Stellelement 15 derart angesteuert, dass die überschüssige elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Die überschüssige elektrische Energie, die in diesem Fall in thermische Energie umgewandelt werden soll, stellt den Energieabbauanteil durch den Widerstand 17 dar (zweiter Energieabbauanteil) .
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ausgestaltung des Lastflussregelsystems mit regelbarer, veränderlicher Energieflussrichtung. Im Fall von 2 ist ein Energiefluss in beide Richtungen möglich. Es kann also sowohl Energie aus dem Fahrzeugbordnetz 3 in Richtung Lastflussregelsystem 1 als auch Energie vom Lastflussregelsystem 1 in Richtung Fahrzeugbordnetz 3 fließen. Somit ist es hier möglich, dass elektrische Energie in das Fahrzeugbordnetz 3 eingespeist/zurückgespeist wird (Rekuperation) . Dies ist zumindest immer dann möglich, so lange es nicht zu einer Umpolung der Versorgungsspannung kommt. An der Stelle des Diodenreglers 5 gemäß 1 ist daher gemäß 2 ein Verpolschutzregler 25 vorhanden, welcher eine Umpolung verhindert.
Bevorzugt wird in dieser Konstellation auf den Bordnetzstrom als Regelgröße für den Lastflußregler zurückgegriffen, da die Spannung als Regelgröße für den Lastflußregler durch geringe Impedanzen des Bordnetzes eher ungünstig sein kann.
Der Lastflussregler kann vorteilhaft den Energiefluss in das Steuergerät hinein als auch aus dem Steuergerät hinaus beeinflussen. Damit ist eine dosierte Rückspeisung kontrollierbar. Die Aufteilung der rückgespeisten Energiemenge kann gegenüber der Umwandlung in thermische Energie beliebig angepasst werden.
3 zeigt eine mögliche Ausbildung von Feinregelkomponenten 9 bzw. einem Lastflussregler, wobei der Lastflussregler 9 einen Widerstand 17, ein Stellelement 15 und einen integrierten Schaltkreis 13 umfasst. Der Lastflussregler 9 weist einen ersten Anschluss 27 auf, der eine Verbindung zu einer Stromerfassung 21 oder einer Spannungserfassung 23 herstellt bzw. mittels dem eine derartige Verbindung herstellbar ist. Über diesen ersten Anschluss 27 erhält der Lastflussregler 9 einen Istwert für die Spannung oder den Strom. Über einen zweiten Anschluss 29 erhält der Lastflussregler eine Sollwert-Vorgabe für die Spannung oder den Strom. Der Istwert wird über zwei Anpassungselemente 31, 33 an den Wertebereich des Sollwerts angepasst. Falls ein Energiefluss in beide Richtungen möglich ist - eine Rückspeisung von Energie in das Bordnetz ist also zulässig -, dann wirken die Anpassungselemente 31, 33 insbesondere verstärkend für den Istwert des Stromsignals und addieren ggf. einen Offset zu dem Istwert hinzu.
Der Istwert und der Sollwert werden einem Vergleicher 35 zugeführt, so dass eine Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert ermittelbar ist. Parallel zum Vergleicher 35 ist ein Mitkopplungselement 37 geschaltet. Das Mitkopplungselement 37 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass es einen günstigen Schaltbetrieb für das Stellelement 15 einstellt. Der Istwert wird dabei künstlich angepasst, um ein schnelles Schalten des Stellelements 15 zu vermeiden, so dass die Lebensdauer des Stellelements 15 verlängert werden kann.
Das Ergebnis aus dem Vergleicher 35 bzw. das angepasste Ergebnis aus dem Vergleicher 35 wird dem Stellelement zugeführt. Dieses steuert den Widerstand 17 bei Überschreitung eines Schwellenwerts derart an, dass dieser die gewünschte Menge elektrischer Energie - was dem zweiten Energieabbauanteil entspricht - in thermische Energie umsetzt. Anders ausgedrückt findet die genannte Umwandlung immer dann statt, wenn der Istwert um einen Schwellenwert größer ist als der Sollwert.
Weitere Ausführungsformen und Beispiele ergeben sich aus den folgenden Informationen zur Erfindung:
Wichtige Betriebszustände, die Grundlage für eine Änderung des Sollwerts haben können:

1) Die Zündung ist ausgeschaltet, d.h., dass keine Software zur Verfügung steht, um unterstützend einzugreifen. Der Widerstand ist in diesem Fall alleinig für den Abbau von Energie verantwortlich. Für diese Situation können vordefinierte Werte hinterlegt werden, aufgrund denen der Abbau von Energie durch den Widerstand stattfindet. Diese Werte liegen bevorzugt derart, dass die Belastungsgrenzen der von Überspannung betroffenen Bauteile geschützt werden.
2) Die Zündung ist angeschaltet und der Verbrennungsmotor ausgeschaltet. Hier läuft der Motor demnach nicht. Eine Botschaft kann auf den CAN-Bus gegeben werden, als Information, dass der Anlasser gestartet wurde. Für den Fall, dass ein Jump-Start mit einer Batterie eines Nutzfahrzeugs (24V) durchgeführt wird, sollte der Widerstand (die Loaddumpdiode) mindestens diese Spannung aushalten können. Dafür kann sie z.B. auf 26V ausgelegt sein.
3) Die Zündung und der Verbrennungsmotor sind angeschaltet. Für diesen Fall können Spannungen definiert werden, die nur die Überspannungserkennung verhindern oder im Nennspannungsbereich für sekundäre Funktionen herangezogen werden können.

Ggf. kann noch als Kriterium festgesetzt werden, ob noch ein Zündungsnachlauf gegeben ist und/oder ob das Fahrzeug steht oder fährt. Für den letzten Fall kann beispielsweise die ABS-Schwelle ausgewertet werden. Darüber hinaus erfordert - wenn erforderlich - die Prüfbarkeit / Verfügbarkeitsprüfung des Energieflußreglers die Verstellung der Regeleinsetzschwelle.
Typischerweise sollten eine Auslegung für ein 12V KFZ Bordnetz so erfolgen, dass:

1) 38..40V nicht überschritten werden, wenn eine 40V Technologie für die Reglerkomponenten Verwendung findet; der Schwellwert folgt der verwendeten Technologie
2) 24...28V nicht unterschritten werden, wenn ein Jumpstart von diesem Steuergerät überstanden werden muß
3) 16, 5...22V nicht überschritten werden, um Standardfunktionen nicht zu beeinträchtigen und 13, 4... 15V nicht unterschritten werden um einen zu frühen / häufigen Regelbetrieb zu vermeiden.
4) Darüber hinaus können weitere Schwellendefinition bei bestimmten Anwendungen sinnvoll werden (z.B. Segelbetrieb, geschwindigkeitsabhängige Lastflußherausforderungen, ... .)
5) Die Prüfbarkeit sollte falls notwendig im Bereich zwischen 9...14.5V ermöglicht werden; dies vorzugsweise mit einer zeitlichen Begrenzung

Bezugszeichenliste

1: Lastflussregelsystem
3: Stromnetz / Fahrzeugbordnetz
5: Diodenregler
7: Grobregelkomponenten
9: Feinregelkomponenten / Lastflußregler
11, M: Aktuator
13: Integrierter Schaltkreis
15: Stellelement / erster Feldeffekttransistor
17: Widerstand
19: zweiter Feldeffekttransistor
21: Stromerfassung
23: Spannungserfassung
25: Verpolschutzregler
27: erster Anschluss
29: zweiter Anschluss
31: Anpassungselement
33: Anpassungselement
35: Vergleicher
37: Mitkopplungselement

Claims

Verfahren zur Lastflussregelung, insbesondere zur Verhinderung von Überspannung durch einen Bremsvorgang eines Motors, wobei folgende Schritte durchgeführt werden: - Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie mittels mindestens eines Widerstands (17) und mindestens eines Aktuators (11, M), dadurch gekennzeichnet, dass folgende weitere Schritte durchgeführt werden: - Definieren eines ersten Energieabbauanteils und eines zweiten Energieabbauanteils, - Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch den mindestens einen Aktuator (11, M) basierend auf dem ersten Energieabbauanteil, - Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie durch den mindestens einen Widerstand (17) basierend auf dem zweiten Energieabbauanteil.
Verfahren zur Lastflussregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende weitere Schritte durchgeführt werden: - Definieren eines dritten Energieabbauanteils, - Einspeisen von elektrischer Energie in ein Bordnetz (3) entsprechend des dritten Energieabbauanteils.
Verfahren zur Lastflussregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energieabbauanteil maximal groß gewählt wird.
Verfahren zur Lastflussregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile für den Energieabbau in folgender Reihenfolge jeweils möglichst maximal gewählt werden: erster Energieabbauanteil, zweiter Energieabbauanteil, dritter Energieabbauanteil.
Verfahren zur Lastflussregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Umwandlung der elektrischen Energie in thermische Energie mittels des Widerstandes (17) folgende Schritte durchgeführt werden: - Ermittlung einer Istwert-Spannung oder eines Istwert-Stroms, - Vergleich der Istwert-Spannung oder des Istwert-Stroms mit der Sollwert-Spannung oder des Sollwert-Stroms mittels eines Vergleichers (35), - Erkennung einer Überspannung, wenn das Ergebnis des Vergleichs einen Schwellenwert überschreitet, - Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie mittels eines Widerstands (17), wenn eine Überspannung erkannt wurde.
Lastflussregler zur Verhinderung von Überspannung durch einen Bremsvorgang eines Motors, umfassend einen Widerstand (17) zur Wandlung von elektrischer Energie in thermische Energie und ein Stellelement (15) zur Regulierung der Menge der Wandlung an Energie durch den Widerstand (17), dadurch gekennzeichnet, dass der Lastflussregler (9) mindestens ein Anpassungselement (31, 33) und einen Vergleicher (35) aufweist, wobei mittels des Anpassungselements (31, 33) eine Istwert-Spannung oder ein Istwert-Strom an den Wertebereich einer Sollwert-Spannung oder eines Sollwert-Stroms anpassbar ist und mittels des Vergleichers die Istwert-Spannung oder der Istwert-Strom mit der Sollwert-Spannung oder dem Sollwert-Strom vergleichbar ist.
Lastflussregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastflussregler zusätzlich ein Mitkopplungselement (37) aufweist.
Lastflussregelsystem mit mindestens einem Aktuator, wobei das Lastflussregelsystem (1) mit einem Fahrzeugbordnetz (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Aktuators (11, M) elektrische Energie in thermische Energie umwandelbar ist und das Lastflussregelsystem (1) einen Widerstand (17) aufweist, mittels dessen alternativ oder zusätzlich zu der Umwandlung durch den Aktuator (11, M) elektrische Energie in thermische Energie umwandelbar ist.
Lastflussregelsystem nach Anspruch 8, wobei das Lastflussregelsystem (1) ausgebildet ist, um eine Einspeisung von elektrischer Energie in das Bordnetz (3) durchzuführen.
Lastflussregelsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastflussregelsystem (1) einen Lastflussregler (9) nach einem der Ansprüche 6 oder 7 aufweist.