DE102018209614A1 - Method for supplying a low-voltage electrical system of a motor vehicle, control device for a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

Method for supplying a low-voltage electrical system of a motor vehicle, control device for a motor vehicle and motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes (2) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem ein Zuführen von elektrischer Energie (3) an das Kraftfahrzeug (1) durch eine Energiequelle (4) erfolgt. Hierbei wird wenigstens ein Energiespeichersystem (5) des Kraftfahrzeugs (1) mit elektrischer Energie (3) aus der Energiequelle (4) geladen. Darüber hinaus wird das Niederspannungsbordnetz (2) mit elektrischer Energie (3) über einen Gleichspannungswandler (6) des Kraftfahrzeugs (1) versorgt, wenn eine Niederspannungsbatterie (7) des Energiespeichersystems (5) einen Batterieladezustand (21) aufweist, welcher außerhalb eines, durch einen Maximalladezustand (8) und einen vorbestimmten Entladungszustand (9) begrenzten Ladezustandsintervalls (10) der Niederspannungsbatterie (7) liegt. Das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) über den Gleichspannungswandler (6) erfolgt solange bis die Niederspannungsbatterie (7) durch Zuführen von elektrischer Energie (3) über den Gleichspannungswandler (6) an die Niederspannungsbatterie (7) derart aufgeladen ist, dass der Batterieladezustand (21) einen innerhalb des Ladezustandsintervalls (10) liegenden, vorbestimmten Ladezustand-Sollwert (11) erreicht.The invention relates to a method for supplying a low-voltage electrical system (2) to a motor vehicle (1), in which electrical energy (3) is supplied to the motor vehicle (1) by an energy source (4). At least one energy storage system (5) of the motor vehicle (1) is charged with electrical energy (3) from the energy source (4). In addition, the low-voltage electrical system (2) is supplied with electrical energy (3) via a DC-DC converter (6) of the motor vehicle (1) if a low-voltage battery (7) of the energy storage system (5) has a battery state of charge (21) which is outside of one a maximum state of charge (8) and a predetermined discharge state (9) limited state of charge interval (10) of the low-voltage battery (7). The low-voltage on-board network (2) is supplied with electrical energy (3) via the direct voltage converter (6) until the low voltage battery (7) is charged in this way by supplying electrical energy (3) via the direct voltage converter (6) to the low voltage battery (7) that the battery charge state (21) reaches a predetermined charge state setpoint value (11) which lies within the charge state interval (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Steuereinrichtung.The invention relates to a method for supplying a low-voltage electrical system of a motor vehicle. Further aspects of the invention relate to a control device for a motor vehicle and a motor vehicle with a control device.

Über ein Niederspannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs werden fahrzeuginterne Stromverbraucher, zu welchen beispielsweise Innenraumbeleuchtungen oder elektrische Fensterheber gezählt werden können, mit elektrischer Energie versorgt. Üblicherweise wird zwar im Stillstand des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei ausgeschalteter Zündung, weniger elektrische Energie zur Versorgung der Stromverbraucher benötigt, als bei eingeschalteter Zündung, dennoch besteht ein - wenngleich geringer - Bedarf an elektrische Energie im Stillstand des Kraftfahrzeugs, um beispielsweise gerade im Stillstand aktive Fahrzeugkomponenten, zu welchen beispielsweise eine Alarmanlage gehört, in ausreichendem Maße mit elektrischer Energie zu versorgen. Dies führt zu einer kontinuierlichen Entladung von Fahrzeugbatterien über der Zeit.Via a low-voltage electrical system of a motor vehicle, in-vehicle power consumers, to which, for example, interior lighting or electric window regulators can be counted, are supplied with electrical energy. Usually, while the motor vehicle is at a standstill, in particular when the ignition is switched off, less electrical energy is required to supply the power consumers than when the ignition is switched on, there is - albeit less - a need for electrical energy when the motor vehicle is at a standstill, for example to include active vehicle components when the motor vehicle is at a standstill , to which, for example, an alarm system belongs, must be supplied with sufficient electrical energy. This leads to a continuous discharge of vehicle batteries over time.

Aus der DE 10 2014 218 134 A1 ist ein Verfahren zum Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes eines Hybrid-Fahrzeugs mit elektrischer Energie durch eine generatorisch betriebene E-Maschine, eine Niedervoltbatterie und eine Hochvoltbatterie bekannt. Bei dem Verfahren wird elektrische Energie für das Niederspannungsbordnetz von der Niedervoltbatterie in einem rein elektrischen Fahrmodus des Hybrid-Fahrzeugs bereitgestellt. Weiterhin wird in einem Ladungserhaltungsmodus elektrische Energie für das Niederspannungsbordnetz und das Wiederaufladen der Niedervoltbatterie von der generatorisch betriebenen Hochvolt-E-Maschine zur Verfügung gestellt. Zwischen einem Hochspannungsbordnetz des Hybrid-Fahrzeugs und dem Niederspannungsbordnetz befindet sich ein DC/DC-Wandler zur Spannungswandlung.From the DE 10 2014 218 134 A1 A method for supplying a low-voltage electrical system of a hybrid vehicle with electrical energy by means of a generator-operated electric machine, a low-voltage battery and a high-voltage battery is known. In the method, electrical energy for the low-voltage electrical system is provided by the low-voltage battery in a purely electrical driving mode of the hybrid vehicle. Furthermore, electrical energy for the low-voltage electrical system and the recharging of the low-voltage battery is made available by the generator-operated high-voltage electric machine in a charge maintenance mode. A DC / DC converter for voltage conversion is located between a high-voltage electrical system of the hybrid vehicle and the low-voltage electrical system.

Die DE 10 2009 029 335 A1 beschreibt ein Zwei-Batterien-Bordnetz in einem Fahrzeug mit einem ersten Akkumulator und einem zweiten Akkumulator. Das Bordnetz weist eine Koppeleinheit auf, über die das Bordnetz zur elektrischen Energieversorgung eines Hochstromverbrauchers aus dem ersten Akkumulator vorgesehen ist. Die Koppeleinheit weist einen Gleichspannungswandler auf, über den das Bordnetz zum Laden des zweiten Akkumulators vorgesehen ist.The DE 10 2009 029 335 A1 describes a two-battery vehicle electrical system in a vehicle with a first accumulator and a second accumulator. The vehicle electrical system has a coupling unit, via which the vehicle electrical system is provided for the electrical energy supply of a high-current consumer from the first accumulator. The coupling unit has a DC / DC converter, via which the vehicle electrical system is provided for charging the second battery.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren eine Steuereinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch welche ein hoher Wirkungsgrad beim Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie erzielt werden kann.It is an object of the invention to provide a method for a control device and a motor vehicle of the type mentioned at the outset, by means of which a high degree of efficiency can be achieved in supplying electrical power to a low-voltage electrical system of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1, by a control device with the features of claim 7 and by a motor vehicle with the features of claim 8. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Zuführen von elektrischer Energie an das Kraftfahrzeug durch eine Energiequelle erfolgt. In einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Laden wenigstens eines Energiespeichersystems des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie aus der Energiequelle. Das Zuführen der elektrischen Energie kann beispielsweise durch Induktion erfolgen, wobei die Energiequelle hierzu als externe Energiequelle ausgebildet sein kann und eine Induktionsspule umfassen kann. Das Zuführen der elektrischen Energie kann auch über eine Steckerverbindung erfolgen, wobei die Energiequelle hierzu ein Netzteil mit einem entsprechenden Steckverbindungselement umfassen kann, welches mit dem Kraftfahrzeug zum Übertragen der elektrischen Energie gekoppelt werden kann. Die Energiequelle kann auch als fahrzeuginterner Generator, beispielsweise als 48V-Generator, ausgebildet sein. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie über einen Gleichspannungswandler des Kraftfahrzeugs, wenn eine Niederspannungsbatterie des Energiespeichersystems einen Batterieladezustand aufweist, welcher außerhalb eines, durch einen Maximalladezustand und einen vorbestimmten Entladungszustand begrenzten Ladezustandsintervalls der Niederspannungsbatterie liegt, solange bis die Niederspannungsbatterie durch Zuführen von elektrischer Energie über den Gleichspannungswandler an die Niederspannungsbatterie derart aufgeladen ist, dass der Batterieladezustand einen innerhalb des Ladezustandsintervalls liegenden, vorbestimmten Ladezustand-Sollwert erreicht. Dies ist von Vorteil, da über den Gleichspannungswandler somit sowohl das Niederspannungsbordnetz als auch gleichzeitig das Laden der Niederspannungsbatterie erfolgt, bis der Batterieladezustand den vorbestimmten Ladezustand-Sollwert erreicht, wodurch der Gleichspannungswandler bei einer höheren elektrischen Leistung betrieben wird, als bei einem Niedriglastbetrieb des Gleichspannungswandlers, bei welchem dieser nur das Niederspannungsbordnetz mit elektrischer Energie versorgt oder nur die Niederspannungsbatterie lädt. Aufgrund des Versorgens des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie und des gleichzeitigen Zuführens von elektrischer Energie an die Niederspannungsbatterie über den Gleichspannungswandler kann dieser in einem besonders günstigen Wirkungsgradbereich betrieben werden, sodass insgesamt ein hoher Wirkungsgrad beim Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie erzielt werden kann.A first aspect of the invention relates to a method for supplying a low-voltage electrical system of a motor vehicle, in which electrical energy is supplied to the motor vehicle by an energy source. In one step of the method according to the invention, at least one energy storage system of the motor vehicle is charged with electrical energy from the energy source. The supply of the electrical energy can take place, for example, by induction, the energy source being designed as an external energy source for this purpose and comprising an induction coil. The supply of the electrical energy can also take place via a plug connection, wherein the energy source can include a power supply unit with a corresponding plug connection element, which can be coupled to the motor vehicle for the transmission of the electrical energy. The energy source can also be designed as an in-vehicle generator, for example as a 48V generator. In a further step of the method according to the invention, the low-voltage on-board electrical system is supplied with electrical energy via a DC voltage converter of the motor vehicle if a low-voltage battery of the energy storage system has a battery state of charge which is outside a state of charge interval of the low-voltage battery which is limited by a maximum state of charge and a predetermined discharge state, until that Low-voltage battery is charged by supplying electrical energy via the DC voltage converter to the low-voltage battery in such a way that the battery state of charge reaches a predetermined charge state setpoint value that lies within the state of charge interval. This is advantageous since both the low-voltage on-board electrical system and the simultaneous charging of the low-voltage battery take place via the DC-DC converter until the battery state of charge reaches the predetermined charge status setpoint, as a result of which the DC-DC converter is operated at a higher electrical power than when the DC-DC converter is operated at low load, in which the latter only supplies the low-voltage electrical system with electrical energy or only charges the low-voltage battery. Due to the provision of the low-voltage electrical system with electrical energy and the simultaneous supply of electrical energy to the low-voltage battery via the DC voltage converter, this can be operated in a particularly favorable efficiency range, so that overall a high degree of efficiency can be achieved when supplying the low-voltage electrical system with electrical energy.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass während des Zuführens der elektrischen Energie durch die Energiequelle, also während des Ladens des Energiespeichersystems, aufgrund des im Gegensatz zu einem Fahrbetrieb verringerten (beispielsweise um 100 W geringeren) Leistungsbedarfs ein entsprechend geringer Energiebetrag zur Deckung des Energiebedarfs des Niederspannungsbordnetzes aufzuwenden ist um jeweilige Stromverbraucher zu betreiben. Dementsprechend wird der Gleichspannungswandler während des Zuführens der elektrischen Energie durch die Energiequelle, bei welchem sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet, mit einem geringeren Energiebetrag bzw. Leistungsbetrag beaufschlagt, als im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, jedoch gleichzeitig auch mit einem schlechteren Wirkungsgrad als im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs betrieben, wenn der Gleichspannungswandler beispielsweise nur das Niederspannungsbordnetz mit elektrischer Energie versorgt. Durch das vorliegende Verfahren kann der Gleichspannungswandler zumindest zeitweise und damit getaktet bei hoher Auslastung und damit einhergehendem, hohem Wirkungsgrad betrieben werden, wodurch insgesamt die Ladeeffizienz des Kraftfahrzeugs erhöht werden kann.The invention is based on the knowledge that during the supply of the electrical energy by the energy source, that is to say during the charging of the energy storage system, a correspondingly small amount of energy to cover the energy requirement of the power supply due to the power requirement which is reduced (for example by 100 W less) in contrast to driving operation Low-voltage on-board network must be used to operate the respective electricity consumers. Accordingly, the DC-DC converter is supplied with a smaller amount of energy or power during the supply of the electrical energy by the energy source, with which the motor vehicle is at a standstill, than when the motor vehicle is in operation, but at the same time also with a poorer efficiency than when the motor vehicle is in operation operated when the DC-DC converter supplies, for example, only the low-voltage electrical system with electrical energy. By means of the present method, the DC-DC converter can be operated at least temporarily and thus in a clocked manner with high utilization and the associated high efficiency, as a result of which the charging efficiency of the motor vehicle can be increased overall.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird beim Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie auf eine Verwendung des Gleichspannungswandlers verzichtet, sobald der Batterieladezustand infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie den Ladezustand-Sollwert erreicht. Dies ist von Vorteil, da hierbei der Gleichspannungswandler vollständig deaktiviert ist und auf einen Betrieb des Gleichspannungswandlers bei einem schlechten Wirkungsgrad verzichtet wird. Dadurch kann eine effizientere Versorgung des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie ohne den Gleichspannungswandler erzielt werden.In an advantageous development of the invention, when the low-voltage electrical system is supplied with electrical energy, the use of the DC-DC converter is dispensed with as soon as the battery state of charge reaches the desired state of charge due to the charging of the low-voltage battery. This is advantageous since the DC-DC converter is completely deactivated and the DC-DC converter is not operated with poor efficiency. As a result, a more efficient supply of the low-voltage electrical system with electrical energy can be achieved without the DC voltage converter.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie über die Niederspannungsbatterie, sobald der Batterieladezustand infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie den Ladezustand-Sollwert erreicht. Dies ist von Vorteil, da das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes ausschließlich durch die Niederspannungsbatterie erfolgen kann, um zu vermeiden, dass der Gleichspannungswandler in einem ungünstigen Wirkungsgradbereich betrieben wird.In a further advantageous development of the invention, the low-voltage on-board electrical system is supplied with electrical energy via the low-voltage battery as soon as the battery state of charge reaches the desired state of charge due to the charging of the low-voltage battery. This is advantageous since the low-voltage on-board electrical system can only be supplied by the low-voltage battery in order to prevent the DC-DC converter from being operated in an unfavorable efficiency range.

Durch die Niederspannungsbatterie ist in vorteilhafter Weise ein getakteter Betrieb des Gleichstromwandlers ermöglicht zumal dieser durch die Verwendung der Niederspannungsbatterie ausschließlich zum gleichzeitigen Versorgen des Niederspannungsbordnetzes sowie zum Zuführen von elektrischer Energie an die Niederspannungsbatterie verwendet werden kann, wodurch es ermöglicht ist, den Gleichstromwandler ausschließlich in einem besonders günstigen Wirkungsgradbereich bei hoher Auslastung zu betreiben.The low-voltage battery advantageously enables clocked operation of the DC converter, especially since it can be used by the use of the low-voltage battery exclusively for the simultaneous supply of the low-voltage on-board network and for supplying electrical energy to the low-voltage battery, which makes it possible to use the DC converter exclusively in one particular way to operate a favorable efficiency range with high utilization.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird beim Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie über den Gleichspannungswandler elektrische Energie durch eine Hochspannungsbatterie des Energiespeichersystems für das Niederspannungsbordnetz bereitgestellt, wenn das Zuführen von elektrischer Energie durch die Energiequelle an das Kraftfahrzeug unterbrochen wird. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein besonders unterbrechungsfreies Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie gewährleistet ist. Die Hochspannungsbatterie kann als Traktionsbatterie ausgebildet sein und zum Bereitstellen von Antriebsenergie für zumindest einen Elektromotor des Kraftfahrzeugs herangezogen werden.In a further advantageous development of the invention, when the low-voltage electrical system is supplied with electrical energy via the direct voltage converter, electrical energy is provided by a high-voltage battery of the energy storage system for the low-voltage electrical system when the supply of electrical energy to the motor vehicle is interrupted by the energy source. This is advantageous because it ensures a particularly uninterrupted supply of electrical power to the low-voltage electrical system. The high-voltage battery can be designed as a traction battery and can be used to provide drive energy for at least one electric motor of the motor vehicle.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Hochspannungsbatterie durch das Zuführen von elektrischer Energie durch die Energiequelle während des Versorgens des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie geladen, bis ein Hochspannungsbatterieladezustand der Hochspannungsbatterie einen vorbestimmten Schwellwert erreicht. Dies ist von Vorteil, da hierdurch gleichzeitig ein Laden der Hochspannungsbatterie als auch das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes erfolgt, wodurch die Energiequelle auf besonders günstige Weise ausgelastet werden kann.In a further advantageous development of the invention, the high-voltage battery is charged with electrical energy by supplying electrical energy through the energy source while supplying the low-voltage electrical system, until a high-voltage battery charge state of the high-voltage battery reaches a predetermined threshold value. This is advantageous since it simultaneously charges the high-voltage battery and supplies the low-voltage electrical system, which means that the energy source can be used in a particularly favorable manner.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird als die Niederspannungsbatterie ein Lithium-Ionen-Akkumulator herangezogen. Dies ist von Vorteil, da ein Lithium-Ionen-Speicher beispielsweise im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Bleiakkumulatoren besonders zyklenfest ist, also eine günstige Zyklisierbarkeit und eine besonders hohe spezifische Energie (Energiedichte) aufweist und beispielsweise unter deutlich geringerer Umweltbelastung entsorgt werden kann. Der Lithium-Ionen-Speicher kann beispielsweise ein Lithium-Ionen-Akkumulator sein.In a further advantageous development of the invention, a lithium-ion accumulator is used as the low-voltage battery. This is advantageous since, for example, a lithium-ion storage device is particularly cycle-resistant in comparison to lead accumulators known from the prior art, that is to say it can be cycled favorably and has a particularly high specific energy (energy density) and can be disposed of, for example, with a significantly lower environmental impact , The lithium-ion storage can be, for example, a lithium-ion accumulator.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Steuereinrichtung umfasst ein Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, ein Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes des Kraftfahrzeugs bei einem Zuführen von elektrischer Energie durch eine Energiequelle an das Kraftfahrzeug sowie ein Laden wenigstens eines Energiespeichersystems des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie aus der Energiequelle zu steuern. Hierzu kann das Steuergerät zumindest ein Steuerelement der Steuereinrichtung ansteuern. Das zumindest eine Steuerelement kann das Steuern des Versorgens des Niederspannungsbordnetzes und zusätzlich oder alternativ das Steuern des Ladens des wenigstens einen Energiespeichersystems bewirken. Das Steuerelement kann beispielsweise als elektrische Schaltung ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung umfasst des Weiteren eine Schalteinrichtung, welche mittels des Steuergeräts derart ansteuerbar ist, dass die Schalteinrichtung ein Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie über einen Gleichspannungswandler des Kraftfahrzeugs aktiviert, wenn eine Niederspannungsbatterie des Energiespeichersystems einen Batterieladezustand aufweist, welcher außerhalb eines, durch einen Maximalladezustand und einen vorbestimmten Entladungszustand begrenzten Ladezustandsintervalls der Niederspannungsbatterie liegt. Zudem ist die Schalteinrichtung mittels des Steuergeräts derart ansteuerbar, dass die Schalteinrichtung das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes mit elektrischer Energie über den Gleichspannungswandler des Kraftfahrzeugs unterbricht, wenn die Niederspannungsbatterie durch Zuführen von elektrischer Energie über den Gleichspannungswandler an die Niederspannungsbatterie derart aufgeladen ist, dass der Batterieladezustand einen innerhalb des Ladezustandsintervalls liegenden, vorbestimmten Ladezustand-Sollwert erreicht. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a control device for a motor vehicle. The control device comprises a control device which is set up to control a supply of a low-voltage on-board network of the motor vehicle when electrical energy is supplied to the motor vehicle by an energy source and a charging of at least one energy storage system of the motor vehicle with electrical energy from the energy source. For this purpose, the control device can control at least one control element of the control device. The at least one control element can control the supply of the low-voltage electrical system and additionally or alternatively control the charging of the at least one energy storage system. The control element can be designed, for example, as an electrical circuit. The control device further comprises a switching device which can be controlled by means of the control device such that the switching device activates a supply of electrical energy to the low-voltage electrical system via a DC converter of the motor vehicle if a low-voltage battery of the energy storage system has a battery charge state which is outside of a maximum charge state and a predetermined discharge state of limited state of charge interval of the low-voltage battery. In addition, the switching device can be controlled by means of the control device in such a way that the switching device interrupts the supply of electrical energy to the low-voltage electrical system via the DC converter of the motor vehicle if the low-voltage battery is charged by supplying electrical energy to the low-voltage battery via the DC converter in such a way that the battery state of charge is within of the state of charge interval, predetermined state of charge target value is reached. The features presented in connection with the method according to the invention according to the first aspect of the invention and their advantages apply accordingly to the control device according to the invention according to the second aspect of the invention and vice versa.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Steuereinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Bei einem derartigen Kraftfahrzeug kann ein hoher Wirkungsgrad beim Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie erzielt werden. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.A third aspect of the invention relates to a motor vehicle with a control device according to the second aspect of the invention. With a motor vehicle of this type, a high degree of efficiency can be achieved when supplying a low-voltage electrical system of the motor vehicle with electrical energy. The features presented in connection with the method according to the invention according to the first aspect of the invention and with the control device according to the invention according to the second aspect of the invention and their advantages apply accordingly to the motor vehicle according to the invention according to the third aspect of the invention and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, welches zum Zuführen von elektrischer Energie mit einer Energiequelle gekoppelt ist, sowie eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs;
  • 2 eine Übereinanderstellung zweier Diagramme, welche einen getakteten Betrieb eines Gleichspannungswandler des Kraftfahrzeugs verdeutlicht; und
  • 3 ein Diagramm, welches einen Wirkungsgradverlauf des Gleichspannungswandlers über der Leistung zeigt.
The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a motor vehicle, which is coupled to supply electrical energy with an energy source, and an electrical system of the motor vehicle;
  • 2 a juxtaposition of two diagrams, which illustrates a clocked operation of a DC-DC converter of the motor vehicle; and
  • 3 a diagram showing an efficiency curve of the DC-DC converter over the power.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines als Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs 1 mit einer Steuereinrichtung 13. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend ausschließlich elektromotorisch antreibbar. Die Steuereinrichtung 13 umfasst ein Steuergerät 14, welches dazu eingerichtet ist, ein Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes 2 des Kraftfahrzeugs 1 bei einem Zuführen von elektrischer Energie 3 durch eine Energiequelle 4 an das Kraftfahrzeug 1 sowie ein Laden eines Energiespeichersystems 5 des Kraftfahrzeugs 1 mit elektrischer Energie 3 aus der Energiequelle 4 zu steuern. Die Energiequelle 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als externe Energiequelle ausgebildet und lediglich beispielhaft über eine Steckerverbindung 16 mit dem Kraftfahrzeug 1 gekoppelt. Über die Energiequelle 4 kann elektrische Energie 3 von der Steckerverbindung 16 an ein Netzgerät 28 des Kraftfahrzeugs 1 geführt werden. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle designed as an electric vehicle 1 with a control device 13 , The car 1 can only be driven by an electric motor. The control device 13 includes a control unit 14 , which is set up to supply a low-voltage electrical system 2 of the motor vehicle 1 when supplying electrical energy 3 through an energy source 4 to the motor vehicle 1 as well as charging an energy storage system 5 of the motor vehicle 1 with electrical energy 3 from the energy source 4 to control. The energy source 4 is designed as an external energy source in the present exemplary embodiment and only by way of example via a plug connection 16 by car 1 coupled. About the energy source 4 can electrical energy 3 from the connector 16 to a power supply 28 of the motor vehicle 1 be performed.

Das Netzgerät 28 ist vorliegend als Spannungswandler ausgebildet und dient zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung. Über das Netzgerät 28 kann sowohl ein Hochspannungsbordnetz 29 als auch eine Hochspannungsbatterie 12 des Energiespeichersystems 5 und eine Hochspannungsbatteriekühlung 30 zur Kühlung der Hochspannungsbatterie 12 mit elektrischer Energie 3 unter Gleichspannung versorgt werden. Vorliegend können die Hochspannungsbatterie 12 und das Hochspannungsbordnetz 29 beispielsweise eine Betriebsspannung von größer oder gleich 48 V aufweisen.The power supply 28 is designed as a voltage converter and is used to convert AC voltage to DC voltage. Via the power supply 28 can both a high voltage electrical system 29 as well as a high voltage battery 12 of the energy storage system 5 and high voltage battery cooling 30 for cooling the high-voltage battery 12 with electrical energy 3 be supplied with DC voltage. In the present case, the high voltage battery 12 and the high-voltage electrical system 29 for example, have an operating voltage of greater than or equal to 48 V.

Die Steuereinrichtung 13 umfasst zudem eine elektrische Schalteinrichtung 15, welche mittels des Steuergeräts 14 derart ansteuerbar ist, dass die Schalteinrichtung 15 ein Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 über einen Gleichspannungswandler 6 des Kraftfahrzeugs 1 aktiviert, wenn eine, vorliegend als Lithium-Ionen-Speicher ausgebildete Niederspannungsbatterie 7 des Energiespeichersystems 5 einen Batterieladezustand 21 aufweist, welcher außerhalb eines durch einen Maximalladezustand 8 und einen vorbestimmten Entladungszustand 9 begrenzten Ladezustandsintervalls 10 der Niederspannungsbatterie 7 liegt, wie in 2 gezeigt ist. In 2 ist hierzu ein Ladezustand 17 der Niederspannungsbatterie 7 über der Zeit 18 in einem ersten Diagramm und ein Wandlerbetriebszustand 19 des Gleichspannungswandler 6 über der Zeit 18 in einem unterhalb des ersten Diagramms dargestellten, zweiten Diagramm aufgetragen. Der Entladungszustand 9 kann auch als Entladungsschwellwert bezeichnet werden. Die Niederspannungsbatterie 7 und das Niederspannungsbordnetz 2 können beispielsweise eine Betriebsspannung kleiner 48 V aufweisen. Vorliegend ist die Niederspannungsbatterie 7 als Niedervoltbatterie und die Hochspannungsbatterie 12 als Hochvoltbatterie ausgebildet. The control device 13 also includes an electrical switching device 15 which by means of the control unit 14 can be controlled such that the switching device 15 supplying the low-voltage electrical system 2 with electrical energy 3 via a DC converter 6 of the motor vehicle 1 activated when a low-voltage battery, in the present case designed as a lithium-ion storage device 7 of the energy storage system 5 a battery charge level 21 which is outside of a maximum charge state 8th and a predetermined discharge state 9 limited charge interval 10 the low-voltage battery 7 lies as in 2 is shown. In 2 is a state of charge for this 17 the low-voltage battery 7 over time 18 in a first diagram and a converter operating state 19 of the DC converter 6 over time 18 plotted in a second diagram shown below the first diagram. The state of discharge 9 can also be called a discharge threshold. The low voltage battery 7 and the low-voltage electrical system 2 can have an operating voltage of less than 48 V, for example. The low-voltage battery is present 7 as a low-voltage battery and the high-voltage battery 12 designed as a high-voltage battery.

Allgemein bezeichnen die Begriffe „Niederspannungsbordnetz“ und „Niederspannungsbatterie“ im Rahmen der Erfindung jedoch jeweils Elemente, welche bei einem kleineren Spannungsniveau betrieben werden als die mit den Begriffen „Hochspannungsbordnetz“ und „Hochspannungsbatterie“ bezeichneten Elemente.In general, however, the terms “low-voltage electrical system” and “low-voltage battery” in the context of the invention respectively designate elements which are operated at a lower voltage level than the elements designated by the terms “high-voltage electrical system” and “high-voltage battery”.

Der Gleichspannungswandler 6 kann beim Laden des Energiespeichersystems 5 ebenfalls über das Netzgerät 28 mit elektrischer Energie 3 unter Gleichspannung versorgt werden, wie in 1 gezeigt ist. In 3 ist qualitativ der Wirkungsgrad [η] des Gleichspannungswandlers 6 über der elektrischen Leistung [W], welche beim Betrieb des Gleichspannungswandlers 6 über diesen geführt wird, aufgetragen.The DC-DC converter 6 can when charging the energy storage system 5 also via the power supply 28 with electrical energy 3 be supplied with DC voltage, as in 1 is shown. In 3 is qualitatively the efficiency [η] of the DC-DC converter 6 over the electrical power [W], which occurs during operation of the DC-DC converter 6 is guided over this, applied.

Die Schalteinrichtung 15 ist mittels des Steuergeräts 14 derart ansteuerbar, dass die Schalteinrichtung 15 das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 über den Gleichspannungswandler 6 des Kraftfahrzeugs 1 unterbricht, wenn die Niederspannungsbatterie 7 durch Zuführen von elektrischer Energie 3 über den Gleichspannungswandler 6 an die Niederspannungsbatterie 7 derart aufgeladen ist, dass der Batterieladezustand 21 einen innerhalb des Ladezustandsintervalls 10 liegenden, vorbestimmten Ladezustand-Sollwert 11 erreicht.The switching device 15 is by means of the control unit 14 controllable such that the switching device 15 supplying the low-voltage electrical system 2 with electrical energy 3 via the DC converter 6 of the motor vehicle 1 interrupts when the low voltage battery 7 by supplying electrical energy 3 via the DC converter 6 to the low voltage battery 7 is charged such that the battery charge level 21 one within the charge interval 10 lying, predetermined charge state setpoint 11 reached.

Das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 über den Gleichspannungswandler 6 sowie das gleichzeitige Zuführen von elektrischer Energie 3 über den Gleichspannungswandler 6 an die Niederspannungsbatterie 7 ist in 2 durch einen Energieversorgungsbetrieb 23 des Kraftfahrzeugs 1 verdeutlicht. Beim Energieversorgungsbetrieb 23 werden also sowohl das Niederspannungsbordnetz 2 als auch die Niederspannungsbatterie 7 über den Gleichspannungswandler 6 mit elektrischer Energie 3 versorgt. Beim Energieversorgungsbetrieb 23 kann der Gleichspannungswandler 6 im Bereich eines, in 3 gezeigten Wirkungsgradbestpunktes 25 eines auf den Gleichspannungswandler 6 bezogenen Wirkungsgradverlaufs 24 betrieben werden. Aus der Zusammenschau der in 2 gezeigten, übereinander dargestellten Diagramme (erstes Diagramm, zweites Diagramm) ist erkennbar, dass sich der Gleichspannungswandler 6 während des Energieversorgungsbetriebs 23 in einem Aktivzustand 20 befindet, also mit anderen Worten aktiviert und damit eingeschaltet ist.The supply of the low voltage electrical system 2 with electrical energy 3 via the DC converter 6 as well as the simultaneous supply of electrical energy 3 via the DC converter 6 to the low voltage battery 7 is in 2 by an energy supply company 23 of the motor vehicle 1 clarified. At the energy supply company 23 are both the low-voltage electrical system 2 as well as the low voltage battery 7 via the DC converter 6 with electrical energy 3 provided. At the energy supply company 23 can the DC-DC converter 6 in the range of one in 3 Efficiency point shown 25 one on the DC converter 6 related efficiency curve 24 operate. From the synopsis of the 2 Diagrams shown above one another (first diagram, second diagram) can be seen that the DC-DC converter 6 during power supply operation 23 in an active state 20 is in other words activated and thus switched on.

Beispielsweise kann zur Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 während des Zuführens von elektrischer Energie 3 über die Energiequelle 4 ein Leistungsbedarf von 60 W und für das Laden der Niederspannungsbatterie 7 ein Leistungsbedarf von 540 W benötigt werden. Erfolgt sowohl das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 als auch das Laden der Niederspannungsbatterie 7 über den Gleichspannungswandler 6, so wird dieser mit einer elektrischen Leistung von 600 W beaufschlagt und damit im Bereich des Wirkungsgradbestpunktes 25 bei einem Wirkungsgrad von rund 95 % betrieben, wie in 3 erkennbar ist.For example, to supply the low-voltage electrical system 2 while supplying electrical energy 3 about the energy source 4 a power requirement of 60 W and for charging the low-voltage battery 7 a power requirement of 540 W is required. Is both the supply of the low-voltage electrical system 2 as well as charging the low voltage battery 7 via the DC converter 6 , this is charged with an electrical power of 600 W and thus in the area of the best efficiency point 25 operated at an efficiency of around 95%, as in 3 is recognizable.

Um das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 über den Gleichspannungswandler 6 zu unterbrechen, kann mittels der Schalteinrichtung 15 eine Verbindung zwischen einer Verbindungsleitung 26 und einer Leitung 27 getrennt werden. Infolgedessen kann elektrische Energie 3 dann ausschließlich über die - vorliegend gestrichelt dargestellte - Leitung 27 zwischen der Niederspannungsbatterie 7 und dem Niederspannungsbordnetz 2 übertragen werden. In diesem Fall wird das Kraftfahrzeug 1 in einem, in 2 gezeigten Energieversorgungsbetrieb 22 betrieben, in welchem eine Energieversorgung (Versorgung mit elektrischer Energie 3) des Niederspannungsbordnetzes 2 ausschließlich über die Niederspannungsbatterie 7 erfolgt.To supply the low-voltage electrical system 2 with electrical energy 3 via the DC converter 6 to interrupt, using the switching device 15 a connection between a connecting line 26 and a line 27 be separated. As a result, electrical energy 3 then exclusively via the line - shown here in dashed lines 27 between the low voltage battery 7 and the low-voltage electrical system 2 be transmitted. In this case, the motor vehicle 1 in one, in 2 shown power supply company 22 operated, in which an energy supply (supply of electrical energy 3 ) of the low-voltage electrical system 2 exclusively via the low-voltage battery 7 he follows.

Würde in einem Niedriglastbetrieb des Gleichspannungswandler 6 über diesen lediglich die Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 erfolgen, so wäre der Gleichspannungswandler 6 kaum ausgelastet und lediglich mit der besonders geringen elektrischen Leistung von 60 W beaufschlagt, wodurch sich ein entsprechend schlechter Wirkungsgrad von unter 75 % ergibt, wie 3 zu entnehmen ist. Um dies zu vermeiden, ist der Gleichspannungswandler 6 beim Energieversorgungsbetrieb 22 deaktiviert, wie durch Zusammenschau der in 2 gezeigten Diagramme erkennbar ist.Would in a low load operation of the DC converter 6 only the supply of the low-voltage on-board network 2 would take place, so would be the DC-DC converter 6 hardly used and only with the particularly low electrical power of 60 W, which results in a correspondingly poor efficiency of less than 75%, such as 3 can be seen. To avoid this, the DC-DC converter 6 at the energy supply company 22 disabled, as by looking at the in 2 shown diagrams is recognizable.

Beim Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 wird auf eine Verwendung des Gleichspannungswandlers 6 verzichtet, sobald der Batterieladezustand 21 infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie 7 den in 2 gezeigten Ladezustand-Sollwert 11 erreicht. Hierzu trennt die Schalteinrichtung 15 (infolge einer entsprechenden Ansteuerung durch das Steuergerät 14) die Übertragung von elektrische Energie 3 über die Verbindungsleitung 26. Das Trennen der Verbindungsleitung 26 ist in 1 nicht weiter dargestellt.When supplying the low-voltage electrical system 2 with electrical energy 3 will use the DC / DC converter 6 waives as soon as the battery charge level 21 as a result of charging the low voltage battery 7 the in 2 shown charge state setpoint 11 reached. For this, the switching device separates 15 (as a result of a corresponding control by the control unit 14 ) the transmission of electrical energy 3 via the connecting line 26 , Disconnecting the connecting line 26 is in 1 not shown further.

Das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 erfolgt vorliegend ausschließlich über die Niederspannungsbatterie 7, sobald der Batterieladezustand 21 infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie 7 den Ladezustand-Sollwert 11 erreicht. In diesem Fall wird durch die Schalteinrichtung 15 die Übertragung elektrischer Energie 3 über die Verbindungsleitung 26 unterbunden und die Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 erfolgt im Energieversorgungsbetrieb 22.The supply of the low voltage electrical system 2 with electrical energy 3 in the present case takes place exclusively via the low-voltage battery 7 as soon as the battery charge level 21 as a result of charging the low voltage battery 7 the charge level setpoint 11 reached. In this case, the switching device 15 the transmission of electrical energy 3 via the connecting line 26 prevented and the supply of the low-voltage electrical system 2 with electrical energy 3 takes place in the energy supply company 22 ,

Beim Versorgen des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 über den Gleichspannungswandler 6 wird elektrische Energie 3 durch die Hochspannungsbatterie 12 des Energiespeichersystems 5 für das Niederspannungsbordnetz 2 bereitgestellt, wenn das Zuführen von elektrischer Energie 3 durch die Energiequelle 4 an das Kraftfahrzeug 1 unterbrochen wird.When supplying the low-voltage electrical system 2 with electrical energy 3 via the DC converter 6 becomes electrical energy 3 through the high voltage battery 12 of the energy storage system 5 for the low-voltage electrical system 2 provided when supplying electrical energy 3 through the energy source 4 to the motor vehicle 1 is interrupted.

Die Hochspannungsbatterie 12 wird durch das Zuführen von elektrischer Energie 3 durch die Energiequelle 4 während des Versorgens des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 geladen, bis ein Hochspannungsbatterieladezustand der Hochspannungsbatterie 12 einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.The high voltage battery 12 is by supplying electrical energy 3 through the energy source 4 during the provision of the low-voltage electrical system 2 with electrical energy 3 charged until a high voltage battery state of charge of the high voltage battery 12 reaches a predetermined threshold.

Durch die vorliegende Erfindung kann über den Gleichspannungswandler 6 sowohl die Stromversorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 als auch das Laden der Niederspannungsbatterie 7 des als Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs 1 erfolgen, während elektrischer Energie 3 mittels der Energiequelle 4 zugeführt wird. Dadurch kann der Gleichspannungswandler 6 (DC/DC-Wandler) in einem optimalen Betriebspunkt (im Bereich des Wirkungsgradbestpunktes 25) betrieben werden.By means of the present invention, the direct voltage converter can be used 6 both the power supply of the low-voltage electrical system 2 as well as charging the low voltage battery 7 of the motor vehicle designed as an electric vehicle 1 done while electrical energy 3 by means of the energy source 4 is fed. This allows the DC-DC converter 6 (DC / DC converter) in an optimal operating point (in the area of the best efficiency point 25 ) operate.

Sobald der zuvor festgelegte Ladezustand-Sollwert 11, welcher auch als State-of-Charge-Setpoint (SoC-Sollwert) bezeichnet werden kann, infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie 7 erreicht ist, erfolgt die Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 ausschließlich durch die Niederspannungsbatterie 7.As soon as the previously set charge status setpoint 11 , which can also be called the state-of-charge setpoint (SoC setpoint), due to the charging of the low-voltage battery 7 is reached, the low-voltage electrical system is supplied 2 exclusively by the low voltage battery 7 ,

Sofern der Batterieladezustand 21 infolge eines Entladens der Niederspannungsbatterie 7 den vorbestimmten (zuvor festgelegten) Entladungszustand 9 erreicht bzw. unterschreitet, erfolgt die Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 durch den Gleichspannungswandler 6. Des Weiteren wird simultan die Niederspannungsbatterie 7 über den Gleichspannungswandler 6 aufgeladen. Erreicht nun der Batterieladezustand 21 infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie 7 über den Gleichspannungswandler 6 (unter Verwendung des Gleichspannungswandlers 6) den Ladezustand-Sollwert 11 so erfolgt die Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 mit elektrischer Energie 3 alleine durch die Niederspannungsbatterie 7.If the battery charge level 21 due to a discharge of the low voltage battery 7 the predetermined (predetermined) discharge state 9 reached or undershot, the low-voltage electrical system is supplied 2 through the DC converter 6 , Furthermore, the low-voltage battery 7 via the DC converter 6 charged. Now reaches the battery charge level 21 as a result of charging the low voltage battery 7 via the DC converter 6 (using the DC-DC converter 6 ) the charge level setpoint 11 this is how the low-voltage electrical system is supplied 2 with electrical energy 3 through the low-voltage battery alone 7 ,

Insgesamt wird also der Gleichspannungswandler 6 während des Zuführens von elektrischer Energie 3 über die Energiequelle 4 getaktet in Abhängigkeit von dem Batterieladezustand 21 betrieben (im Aktivzustand 20 betrieben). Dadurch ist eine optimale, in Abhängigkeit von dem Batterieladezustand 21 der Niederspannungsbatterie 7 getaktete Nutzung des Gleichspannungswandlers 6 im Bereich des Wirkungsgradbestpunktes 25 ermöglicht, wodurch die Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 mit besonders hoher Effizienz erfolgen kann.Overall, the DC-DC converter 6 while supplying electrical energy 3 about the energy source 4 clocked depending on the battery charge level 21 operated (in the active state 20 ) Operated. This is an optimal, depending on the battery charge level 21 the low-voltage battery 7 clocked use of the DC-DC converter 6 in the area of the best efficiency point 25 enables, thereby supplying the low-voltage electrical system 2 can be done with particularly high efficiency.

Durch die Verwendung der als Lithium-Ionen-Speicher ausgebildeten Niederspannungsbatterie 7 kann die Umwelt geschont werden, zumal dadurch auf umweltschädliche Blei-Akkumulatoren zur Versorgung des Niederspannungsbordnetzes 2 verzichtet werden kann. Zudem ist die als Lithium-Ionen-Speicher ausgebildete Niederspannungsbatterie 7 besonders zyklenfest und weist beim getakteten Betrieb des Gleichspannungswandlers 6 eine höhere Langlebigkeit auf, als konventionelle Blei-Akkumulatoren.By using the low-voltage battery designed as a lithium-ion storage 7 the environment can be protected, especially since it uses lead batteries that are harmful to the environment to supply the low-voltage electrical system 2 can be dispensed with. In addition, the low-voltage battery is designed as a lithium-ion storage 7 particularly cycle-resistant and shows the clocked operation of the DC-DC converter 6 have a higher durability than conventional lead accumulators.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftfahrzeugmotor vehicle
22
NiederspannungsbordnetzLow-voltage network
33
elektrische Energieelectrical power
44
Energiequelleenergy
55
EnergiespeichersystemEnergy storage system
66
GleichspannungswandlerDC converter
77
NiederspannungsbatterieLow-voltage battery
8 8th
MaximalladezustandMaximum charge level
99
vorbestimmter Entladungszustandpredetermined discharge state
1010
LadezustandsintervallSOC interval
1111
Ladezustand-SollwertState of charge setpoint
1212
HochspannungsbatterieHigh-voltage battery
1313
Steuereinrichtungcontrol device
1414
Steuergerätcontrol unit
1515
Schalteinrichtungswitching device
1616
Steckerverbindungplug connection
1717
LadezustandSOC
1818
ZeitTime
1919
WandlerbetriebszustandConverter condition
2020
Aktivzustandactive state
2121
BatterieladezustandBattery charge
2222
EnergieversorgungsbetriebPower supply Operating
2323
EnergieversorgungsbetriebPower supply Operating
2424
WirkungsgradverlaufEfficiency curve
2525
Wirkungsgradbestpunktefficiency point
2626
Verbindungsleitungconnecting line
2727
Leitungmanagement
2828
Netzgerätpower Supply
2929
HochspannungsbordnetzHigh-voltage electrical system
3030
HochspannungsbatteriekühlungHigh voltage battery cooling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014218134 A1 [0003]DE 102014218134 A1 [0003]
  • DE 102009029335 A1 [0004]DE 102009029335 A1 [0004]

Claims (8)

Verfahren zum Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes (2) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem ein Zuführen von elektrischer Energie (3) an das Kraftfahrzeug (1) durch eine Energiequelle (4) erfolgt, umfassend zumindest die Schritte: -Laden wenigstens eines Energiespeichersystems (5) des Kraftfahrzeugs (1) mit elektrischer Energie (3) aus der Energiequelle (4); -Versorgen des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) über einen Gleichspannungswandler (6) des Kraftfahrzeugs (1), wenn eine Niederspannungsbatterie (7) des Energiespeichersystems (5) einen Batterieladezustand (21) aufweist, welcher außerhalb eines, durch einen Maximalladezustand (8) und einen vorbestimmten Entladungszustand (9) begrenzten Ladezustandsintervalls (10) der Niederspannungsbatterie (7) liegt, solange bis die Niederspannungsbatterie (7) durch Zuführen von elektrischer Energie (3) über den Gleichspannungswandler (6) an die Niederspannungsbatterie (7) derart aufgeladen ist, dass der Batterieladezustand (21) einen innerhalb des Ladezustandsintervalls (10) liegenden, vorbestimmten Ladezustand-Sollwert (11) erreicht.Method for supplying a low-voltage electrical system (2) of a motor vehicle (1), in which electrical energy (3) is supplied to the motor vehicle (1) by an energy source (4), comprising at least the steps: Charging at least one energy storage system (5) of the motor vehicle (1) with electrical energy (3) from the energy source (4); - Supply the low-voltage electrical system (2) with electrical energy (3) via a DC converter (6) of the motor vehicle (1) when a low-voltage battery (7) of the energy storage system (5) has a battery charge state (21), which is outside of a maximum charge state (8) and a predetermined discharge state (9) limited state of charge interval (10) of the low-voltage battery (7) until the low-voltage battery (7) by supplying electrical energy (3) via the DC converter (6) to the low-voltage battery (7) in this way it is charged that the battery charge state (21) reaches a predetermined charge state setpoint value (11) which lies within the charge state interval (10). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Versorgen des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) auf eine Verwendung des Gleichspannungswandlers (6) verzichtet wird, sobald der Batterieladezustand (21) infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie (7) den Ladezustand-Sollwert (11) erreicht.Procedure according to Claim 1 , characterized in that when the low-voltage on-board electrical system (2) is supplied with electrical energy (3), use of the direct voltage converter (6) is dispensed with as soon as the battery state of charge (21) as a result of the charging of the low-voltage battery (7) reaches the desired state of charge value (11) reached. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) über die Niederspannungsbatterie (7) erfolgt, sobald der Batterieladezustand (21) infolge des Ladens der Niederspannungsbatterie (7) den Ladezustand-Sollwert (11) erreicht.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the low-voltage electrical system (2) is supplied with electrical energy (3) via the low-voltage battery (7) as soon as the battery state of charge (21) as a result of the charging of the low-voltage battery (7) reaches the charge state setpoint (11). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Versorgen des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) über den Gleichspannungswandler (6) elektrische Energie (3) durch eine Hochspannungsbatterie (12) des Energiespeichersystems (5) für das Niederspannungsbordnetz (2) bereitgestellt wird, wenn das Zuführen von elektrischer Energie (3) durch die Energiequelle (4) an das Kraftfahrzeug (1) unterbrochen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the low-voltage electrical system (2) is supplied with electrical energy (3) via the direct voltage converter (6), electrical energy (3) by a high-voltage battery (12) of the energy storage system (5) for the low-voltage electrical system ( 2) is provided when the supply of electrical energy (3) by the energy source (4) to the motor vehicle (1) is interrupted. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsbatterie (12) durch das Zuführen von elektrischer Energie (3) durch die Energiequelle (4) während des Versorgens des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) geladen wird, bis ein Hochspannungsbatterieladezustand der Hochspannungsbatterie (12) einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.Procedure according to Claim 4 characterized in that the high-voltage battery (12) is charged with electrical energy (3) by the supply of electrical energy (3) by the energy source (4) while supplying the low-voltage electrical system (2) until a high-voltage battery charge state of the high-voltage battery (12) reaches a predetermined threshold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als die Niederspannungsbatterie (7) ein Lithium-Ionen-Speicher herangezogen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a lithium-ion storage device is used as the low-voltage battery (7). Steuereinrichtung (13) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend -ein Steuergerät (14), welches dazu eingerichtet ist, ein Versorgen eines Niederspannungsbordnetzes (2) des Kraftfahrzeugs (1) bei einem Zuführen von elektrischer Energie (3) durch eine Energiequelle (4) an das Kraftfahrzeug (1) sowie ein Laden wenigstens eines Energiespeichersystems (5) des Kraftfahrzeugs (1) mit elektrischer Energie (3) aus der Energiequelle (4) zu steuern, -eine Schalteinrichtung (15), welche mittels des Steuergeräts (14) derart ansteuerbar ist, dass die Schalteinrichtung (15) ein Versorgen des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) über einen Gleichspannungswandler (6) des Kraftfahrzeugs (1) aktiviert, wenn eine Niederspannungsbatterie (7) des Energiespeichersystems (5) einen Batterieladezustand (21) aufweist, welcher außerhalb eines, durch einen Maximalladezustand (8) und einen vorbestimmten Entladungszustand (9) begrenzten Ladezustandsintervalls (10) der Niederspannungsbatterie (7) liegt, wobei die Schalteinrichtung (15) mittels des Steuergeräts (14) derart ansteuerbar ist, dass die Schalteinrichtung (15) das Versorgen des Niederspannungsbordnetzes (2) mit elektrischer Energie (3) über den Gleichspannungswandler (6) des Kraftfahrzeugs (1) unterbricht, wenn die Niederspannungsbatterie (7) durch Zuführen von elektrischer Energie (3) über den Gleichspannungswandler (6) an die Niederspannungsbatterie (7) derart aufgeladen ist, dass der Batterieladezustand (21) einen innerhalb des Ladezustandsintervalls (10) liegenden, vorbestimmten Ladezustand-Sollwert (11) erreicht.Control device (13) for a motor vehicle (1), comprising - A control device (14) which is set up to supply a low-voltage electrical system (2) of the motor vehicle (1) when electrical energy (3) is supplied to the motor vehicle (1) by an energy source (4) and to charge at least one To control the energy storage system (5) of the motor vehicle (1) with electrical energy (3) from the energy source (4), a switching device (15) which can be controlled by means of the control device (14) in such a way that the switching device (15) activates a supply of the low-voltage electrical system (2) with electrical energy (3) via a DC voltage converter (6) of the motor vehicle (1), if a low-voltage battery (7) of the energy storage system (5) has a battery charge state (21) which lies outside a charge state interval (10) of the low-voltage battery (7), which is limited by a maximum charge state (8) and a predetermined discharge state (9), the switching device (15) can be controlled by means of the control device (14) in such a way that the switching device (15) interrupts the supply of the low-voltage electrical system (2) with electrical energy (3) via the DC-DC converter (6) of the motor vehicle (1) when the low-voltage battery (7 ) by supplying electrical energy (3) to the low-voltage battery (7) via the direct voltage converter (6) it is charged that the battery charge state (21) reaches a predetermined charge state setpoint value (11) which lies within the charge state interval (10). Kraftfahrzeug (1) mit einer Steuereinrichtung (13) nach Anspruch 7.Motor vehicle (1) with a control device (13) Claim 7 ,
DE102018209614.7A 2018-06-15 2018-06-15 Method for supplying a low-voltage electrical system of a motor vehicle, control device for a motor vehicle and motor vehicle Pending DE102018209614A1 (en)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009029335A1 (en) 2009-09-10 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Accumulator for two-battery electrical system in vehicle, particularly in micro-hybrid vehicle, is charged with electric power by generator when electrical energy supply from generator is interrupted
DE102011012316A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Volkswagen Ag Method and device for charging a low-voltage battery in an electric drive system
DE102013200763A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Ford Global Technologies, Llc SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE ENERGY MANAGEMENT
DE102014218134A1 (en) 2014-09-10 2016-03-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy supply of a vehicle electrical system of a hybrid motor vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009029335A1 (en) 2009-09-10 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Accumulator for two-battery electrical system in vehicle, particularly in micro-hybrid vehicle, is charged with electric power by generator when electrical energy supply from generator is interrupted
DE102011012316A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Volkswagen Ag Method and device for charging a low-voltage battery in an electric drive system
DE102013200763A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Ford Global Technologies, Llc SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE ENERGY MANAGEMENT
DE102014218134A1 (en) 2014-09-10 2016-03-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy supply of a vehicle electrical system of a hybrid motor vehicle

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