DE102020007306A1 - Vorladeverfahren zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs - Google Patents

Vorladeverfahren zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorladeverfahren zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit wenigstens einem Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40), wobei der wenigstens eine Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) mit dem Hochvolt-Bordnetz über einen Zwischenkreis (80) elektrisch gekoppelt ist, wenigstens einem Niedervolt-Energiespeicher (60), welcher mit einem Niedervolt-Bordnetz elektrisch gekoppelt ist, wenigstens zwei Schalter-Paare (12, 22, 32, 42), über welche der Zwischenkreis (80) mit dem wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) elektrisch koppelbar ist, einer Vorladeschaltung (90) für den Zwischenkreis (80), sowie einem DC/DC-Wandler (50), welcher auf einer Niedervolt-Seite mit dem Niedervolt-Energiespeicher (60) und auf einer Hochvolt-Seite mit dem wenigstens eine Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) über wenigstens zwei Schalter-Paare (12, 22, 32, 42) elektrisch gekoppelt ist.
Erfindungsgemäß wird bei einer niedrigen Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein Schalter-Paar (12, 22, 32, 42) geschlossen, um den Niedervolt-Energiespeicher (60) über den wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) aufzuladen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vorladeverfahren zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs und/oder eines Elektrofahrzeugs.
  • Hochvolt-Komponenten (Hochvolt-Energiespeicher, DC-DC Wandler, Onboard-Lader (OBC), Inverter, Elektromotor, Heizer und Kältemittelverdichter) bilden das elektrische Hochvolt-Netz in Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben (Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV), Plug-In Hybrid-Fahrzeuge (PHEV), Hybrid-Fahrzeuge (HEV) und Brennstoffzellen-Fahrzeugen (F-Cell)). Unter den Begriff Hochvolt fallen alle Spannungen gemäß der Norm ECE R 100, welche ein Potenzial von größer 60 V DC oder 30 V AC rms aufweisen.
  • Die Hochvolt-Energiespeicher und andere Hochvolt-Spannungsquellen im Kraftfahrzeug und/oder Nutzfahrzeug sind im ausgeschalteten Fahrzeugzustand durch Trenneinrichtungen (z.B. Schalter, Relais, Schütze), im Folgenden Schalter bezeichnet, vom Hochvolt-Bordnetz getrennt. Diese Schalter benötigen zum Schließen einen hohen Strom, welcher vom Niedervolt-Bordnetz aus den Niedervolt-Batterien bereitgestellt wird.
  • Beim gleichzeitigen Schließen aller Schalter wird das Niedervolt-Bordnetz stark beansprucht und es kann bei niedrigen Spannungen und/oder niedriger Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Energiespeichers (z.B. durch niedrige Außentemperaturen, Dauerverbraucher, Parklicht, Alterung) zu einer Überlastung des Niedervolt-Bordnetzes kommen. Damit gehen die Schalter wieder auf ihre offene Ruheposition, das Hochvolt-Bordnetz kann nicht freigegeben werden und das Fahrzeug bleibt liegen.
  • Die EP 3273507 B1 offenbart ein Traktionsenergiespeichersystem, welches mehrere elektrische Energiespeicher umfasst. Jeder der Energiespeicher umfasst mehrere über Stromschienen elektrisch verbundene Zellmodule, ein oder mehrere Schaltschütze und eine Energiespeichersteuerung zum Steuern der Zellmodule und des Schaltschützes oder der Schaltschütze. Jedes der Zellmodule umfasst mehrere Speicherzellen und eine Zellmodulsteuerung. In jedem Energiespeicher ist das Schaltschütz oder sind die Schaltschütze dazu ausgebildet, die Stromschienen des Energiespeichers mit einer Energiespeicherhochvoltschnittstelle des jeweiligen Energiespeichers nach Vorgabe der Energiespeichersteuerung in einer Schließstellung des Schaltschützes oder der Schaltschütze zu verbinden und in einer Offenstellung des Schaltschützes oder der Schaltschütze zu trennen. Die Energiespeicherhochvoltschnittstellen der Energiespeicher sind im Traktionsenergiespeichersystem parallelgeschaltet. Eine mit den Energiespeichersteuerungen in Wirkverbindung stehende Systemsteuerung ist dazu ausgebildet, die Schließstellung der Schaltschütze aller Energiespeicher in einem Betriebszustand des Traktionsenergiespeichersystems zu bewirken, die Schließstellung der Schaltschütze von mindestens zwei der Energiespeicher in einem Nachlaufzustand des Traktionsenergiespeichersystems zu bewirken und die Offenstellung der Schaltschütze aller Energiespeicher in einem Ruhezustand des Traktionsenergiespeichersystems zu bewirken.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Vorladeverfahren für ein Hochvolt-Bordnetz eines zumindest teilelektrisch antreibaren Fahrzeugs anzugeben.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Es wird ein Vorladeverfahren vorgeschlagen zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines zumindest teilelektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit wenigstens einem Hochvolt-Energiespeicher, wobei der wenigstens eine Hochvolt-Energiespeicher mit dem Hochvolt-Bordnetz über einen Zwischenkreis elektrisch gekoppelt ist, wenigstens einem Niedervolt-Energiespeicher, welcher mit einem Niedervolt-Bordnetz elektrisch gekoppelt ist, wenigstens zwei Schalter-Paaren, über welche der Zwischenkreis mit dem wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher elektrisch koppelbar ist, einer Vorladeschaltung für den Zwischenkreis, sowie einem DC/DC-Wandler, welcher auf einer Niedervolt-Seite mit dem Niedervolt-Energiespeicher und auf einer Hochvolt-Seite mit dem wenigstens eine Hochvolt-Energiespeicher über die wenigstens zwei Schalter-Paare elektrisch gekoppelt ist.
  • Erfindungsgemäß wird bei einer niedrigen Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein Schalter-Paar geschlossen, um den Niedervolt-Energiespeicher über den wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher aufzuladen.
  • Um einen verlässlichen Start des Fahrzeugs in jeder Lage zu gewährleisten, wird nach der erfindungsgemäßen Lösung die Startsequenz des Hochvolt-Bordnetzes situationsbedingt an die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes mit der dem Niedervolt-Energiespeicher angepasst.
  • Die Schalter-Paare der Hochvolt-Energiespeicher werden situationsabhängig sequenziell geschlossen, sodass der DC/DC-Wandler durch eine Ausnahme in der Lage ist, trotz fehlender Hochvolt-Freigabe („HV-Ready“) den Betrieb im sogenannten Herunterwandel-Modus (auf Englisch „Buck-Mode“) aufzunehmen und das Niedervolt-Bordnetz schon während der Schließsequenz mit Strom zu versorgen.
  • Zu Beginn der Startsequenz werden die X-Kapazitäten aller Komponenten im Hochvolt-Bordnetz vorgeladen, z.B. über den DC/DC-Wandler oder ein Vorladeschütz. Danach wird nun während des Vorladeprozesses die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes, insbesondere die Auslastung des Niedervolt-Bordnetzes und die Spannung des Niedervolt-Energiespeichers bestimmt. Anhand der Messdaten und anderer, den Niedervolt-Energiespeicher beeinflussenden Faktoren (z.B. Batteriealter, Außentemperatur) wird nun vom Hochvolt-Bordnetz entschieden, ob die Batteriespannung und/oder Ladung des Niedervolt-Energiespeichers ausreicht, um alle Schalter-Paare simultan zu schließen.
  • Bei ausreichender Batteriespannung im Niedervolt-Bordnetz werden alle Schalter-Paare simultan geschlossen und der Hochvolt-Betrieb freigegeben.
  • Wenn die Batteriespannung im Niedervolt-Bordnetz zu niedrig ist, wird zunächst nur ein Schalter-Paar eines Hochvolt-Energiespeichers geschlossen. Anschließend wird der DC/DC-Wandler in den Herunterwandel-Modus umgeschaltet, um den Niedervolt-Energiespeicher aus dem an das Hochvolt-Bordnetz angeschlossenen Hochvolt-Energiespeicher zu laden. Wenn die Spannung des Niedervolt-Energiespeichers in Kombination mit der Spannung, die der DC/DC-Wandler im Herunterwandel-Modus zur Verfügung stellt, ausreicht, werden die restlichen Schalter-Paare geschlossen und der Hochvolt-Betrieb freigegeben.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel beginnt andernfalls eine verkettete Schleife. In einer inneren Schleife wird gewartet, bis wenigstens ein Schalter-Paar einer weiteren Batterie geschlossen werden kann. Sobald dies der Fall ist, wird ein Schalter-Paar geschlossen. In einer äußeren Schleife wird geprüft, ob alle Schalter-Paare geschlossen sind und entschieden, ob das Hochvolt-Bordnetz freigegeben werden kann oder ob die Schleife erneut durchlaufen werden muss.
  • Mit der alternativen Startsequenz kann so, trotz niedriger Spannung des Niedervolt-Energiespeichers, vorteilhaft ein Start des Hochvolt-Bordnetzes erreicht werden und ein Liegenbleiben des Fahrzeugs und die damit verbundenen Kosten (Abschleppen, Konventionalstrafen) vermieden werden.
  • Außerdem wird das Fahrzeug besser mit dem erfindungsgemäßen Vorladeverfahren kaltstartfähig.
  • Insgesamt ist mit weniger Fahrzeugen, die liegenbleiben und einer höheren Flottenverfügbarkeit zu rechnen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Vorladeverfahrens kann die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens anhand einer Auslastung des Niedervolt-Bordnetzes und/oder wenigstens einer Spannung des Niedervolt-Energiespeichers und/oder wenigstens eines Alters des Niedervolt-Energiespeichers und/oder wenigstens einer Außentemperatur bestimmt werden. Damit sind die wesentlichen Parameter bekannt, welche ein erfolgreiches Schließen der Schalter-Paare der Hochvolt-Energiespeicher und einen Start des Hochvolt-Bordnetzes verhindern können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Vorladeverfahrens kann abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein weiteres Schalter-Paar zeitlich verkettet und zeitlich verzögert geschlossen werden. Damit kann überprüft werden, ob nach weiterem Nachladen des Niedervolt-Energiespeichers wenigstens jetzt die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes so angestiegen ist, dass alle weiteren Hochvolt-Energiespeicher hinzugeschaltet werden können, sodass die Hochvolt-Freigabe erteilt werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Vorladeverfahrens kann während eines Vorladens des Zwischenkreises die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes bestimmt werden. Auf diese Weise können die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes laufend überprüft werden und die restlichen Schalter-Paare der Hochvolt-Energiespeicher so bald wie möglich geschlossen werden, sodass die Hochvolt-Freigabe erteilt werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Vorladeverfahrens kann im Falle einer niedrigen Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein Schalter-Paar geschlossen werden, um den Niedervolt-Energiespeicher mittels des DC/DC-Wandlers zu laden. Weiter können, abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes, alle restlichen Schalter-Paare geschlossen werden.
  • Wenn die Batteriespannung und/oder die Leistungsfähigkeit der Niedervoltbatterie im Niedervolt-Bordnetz zu niedrig ist, wird zunächst nur ein Schalter-Paar eines Hochvolt-Energiespeichers geschlossen. Anschließend wird der DC/DC-Wandler in den Herunterwandel-Modus umgeschaltet, um den Niedervolt-Energiespeicher aus dem an das Hochvolt-Bordnetz angeschlossenen Hochvolt-Energiespeicher zu laden. Wenn die Spannung des Niedervolt-Energiespeichers in Kombination mit der Spannung, die der DC/DC-Wandler im Herunterwandel-Modus zur Verfügung stellt, ausreicht, werden die restlichen Schalter-Paare geschlossen und der Hochvolt-Betrieb freigegeben.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Vorladeverfahrens kann wenigstens ein Schalter-Paar wenigstens eines Hochvolt-Energiespeichers geschlossen werden, um den Niedervolt-Energiespeicher mittels des DC/DC-Wandlers zu laden und abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes jeweils ein weiteres Schalter-Paar eines weiteren Hochvolt-Energiespeichers geschlossen werden, bis alle Schalter-Paare der Hochvolt-Energiespeicher geschlossen sind.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel eine verkettete Schleife beim Vorladeprozess durchlaufen werden. In einer inneren Schleife wird gewartet, bis wenigstens ein Schalter-Paar einer weiteren Batterie geschlossen werden kann. Sobald dies der Fall ist, wird das Schalter-Paar geschlossen. In einer äußeren Schleife wird geprüft, ob alle Schalter-Paare geschlossen sind und entschieden, ob das Hochvolt-Bordnetz freigegeben werden kann oder ob die Schleife erneut durchlaufen werden muss.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Vorladeverfahrens können wenigstens die Schritte ausgeführt werden: Starten eines Vorladeprozesses durch Laden von X-Kapazitäten des Hochvolt-Bordnetzes; Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller Schalter-Paare, Schalten des DC/DC-Wandlers in einen Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes; Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, Schließen eines Schalter-Paares des wenigstens einen Hochvolt-Energiespeichers, Schalten des DC/DC-Wandlers in den Herunterwandel-Modus und Laden des Niedervolt-Energiespeichers; Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller restlichen Schalter-Paare, Schalten des DC/DC-Wandlers in den Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes, anderenfalls, Fortführen des Ladeprozesses. Auf diese Weise kann die Startsequenz des Hochvolt-Bordnetzes situationsbedingt an die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes mit der dem Niedervolt-Energiespeicher angepasst werden, um so trotz niedriger Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes eine Freigabe des Hochvolt-Bordnetzes erreichen zu können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Vorladeverfahrens können wenigstens die Schritte ausgeführt werden: Starten eines Vorladeprozesses durch Laden von X-Kapazitäten des Hochvolt-Bordnetzes; Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller Schalter-Paare, Schalten des DC/DC-Wandlers in den Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes; Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, Schließen eines Schalter-Paares des wenigstens einen Hochvolt-Energiespeichers, Schalten des DC/DC-Wandlers in den Herunterwandel-Modus und Laden des Niedervolt-Energiespeichers; Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller restlichen Schalter-Paare, Schalten des DC/DC-Wandlers in den Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes; Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, Warten in einer inneren Schleife, bis wenigstens eine weiteres Schalter-Paar geschlossen werden kann, dann Schließen des weiteren Schalter-Paares; Wiederholen dieser inneren Schleife, bis alle Schalter-Paare geschlossen sind; Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes. Auf diese Weise kann die Startsequenz des Hochvolt-Bordnetzes situationsbedingt an die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes mit der dem Niedervolt-Energiespeicher angepasst werden, um so trotz niedriger Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes eine Freigabe des Hochvolt-Bordnetzes erreichen zu können.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schemahafte Verschaltungsanordnung von Hochvolt-Energiespeichern mit einem Niedervolt-Bordnetz;
    • 2 ein Ablaufdiagramm des Vorladeverfahrens zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 3 ein Ablaufdiagramm des Vorladeverfahrens zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt eine schemahafte Verschaltungsanordnung von Hochvolt-Energiespeichern 10, 20, 30, 40 mit einem Niedervolt-Bordnetz.
  • Das Hochvolt-Bordnetz des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels umfasst vier parallel geschaltete Hochvolt-Energiespeicher 10, 20, 30, 40, wobei die Hochvolt-Energiespeicher 10, 20, 30, 40 mit dem Hochvolt-Bordnetz über einen Zwischenkreis 80 elektrisch gekoppelt sind.
  • Weiter umfasst das Hochvolt-Bordnetz einen Niedervolt-Energiespeicher 60, welcher mit einem Niedervolt-Bordnetz elektrisch gekoppelt ist. Der Niedervolt-Energiespeicher 60 kann beispielsweise eine oder mehrere 12 V- oder 24 V- oder 48 V-Batterien aufweisen.
  • Der Zwischenkreis 80 ist über die Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 mit den Hochvolt-Energiespeichern 10, 20, 30, 40 elektrisch koppelbar. Die Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 werden über entsprechende Schalter-Steuerungen 14, 24, 34, 44 aus dem Niedervolt-Bordnetz angesteuert.
  • Weiter umfasst das Hochvolt-Bordnetz eine Vorladeschaltung 90 für den Zwischenkreis 80, sowie einen DC/DC-Wandler 50, welcher auf einer Niedervolt-Seite (LV) mit dem Niedervolt-Energiespeicher 60 und auf einer Hochvolt-Seite (HV) mit den Hochvolt-Energiespeichern 10, 20, 30, 40 über die Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 elektrisch gekoppelt ist. Die Vorladeschaltung 90 kann optional in dem DC/DC-Wandler implementiert sein.
  • X-Kapazitäten 70 der restlichen Hochvolt-Komponenten des Hochvolt-Bordnetzes sind über den Zwischenkreis 80 mit den Ausgängen der Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 verbunden.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Vorladeverfahrens zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Vorladeverfahren zum Starten des Hochvolt-Bordnetzes wird bei einer niedrigen Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 geschlossen, um den Niedervolt-Energiespeicher 60 über den Hochvolt-Energiespeicher 10, 20, 30, 40 aufzuladen. Die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wird dabei wenigstens anhand einer Auslastung des Niedervolt-Bordnetzes und/oder wenigstens einer Spannung des Niedervolt-Energiespeichers 60 und/oder wenigstens eines Alters des Niedervolt-Energiespeichers 60 und/oder wenigstens einer Außentemperatur bestimmt.
  • Abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wird dann wenigstens ein weiteres Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 zeitlich verkettet und zeitlich verzögert geschlossen.
  • Die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wird während des Vorladens des Zwischenkreises bestimmt.
  • Im Falle einer niedrigen Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wird wenigstens ein Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 geschlossen, um den Niedervolt-Energiespeicher 60 mittels des DC/DC-Wandlers 50 zu laden. Abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes, können dann alle restlichen Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 geschlossen werden.
  • Nacheinander werden so die Schritte gemäß dem Ablaufdiagramm in der 2 ausgeführt.
  • Nach dem Start des Vorladeprozesses in Schritt S100 werden in Schritt S102 die X-Kapazitäten 70 des Hochvolt-Bordnetzes geladen.
  • Danach wird in Schritt S104 die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes, wenigstens anhand der Auslastung des Niedervolt-Bordnetzes und/oder der Spannung des Niedervolt-Energiespeichers 60 bestimmt.
  • Falls die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes ausreichend ist, werden in Schritt S106 alle Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 geschlossen, der DC/DC-Wandler 50 im Schritt S108 in den Herunterwandel-Modus geschaltet und das Hochvolt-Bordnetz in Schritt S110 freigegeben. Damit endet der Vorladeprozess.
  • Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, wird in Schritt S112 das Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 wenigstens eines Hochvolt-Energiespeichers 10, 20, 30, 40 geschlossen. Danach wird in Schritt S114 der DC/DC-Wandler 50 in den Herunterwandel-Modus geschaltet und der Niedervolt-Energiespeicher 60 geladen. Ab diesem Zeitpunkt wird das Niedervolt-Bordnetz durch den Hochvolt-Energiespeicher 10, 20, 30, 40 gestützt. Der Stromfluss verläuft aus dem Hochvolt-Bordnetz in den Niedervolt-Energiespeicher 60.
  • Danach wird in Schritt S116 die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wieder bestimmt.
  • Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, wird der Prozess in Schritt S106 mit dem Schließen aller restlichen Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 fortgesetzt, der DC/DC-Wandler 50 im Schritt S108 in den Herunterwandel-Modus geschaltet und das Hochvolt-Bordnetz in Schritt S110 freigegeben.
  • In einem Schritt 118 wird gewartet, bis die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes ausreicht, dass die Schalterpaare 12, 22, 32, 42 geschlossen werden können. Andernfalls wird der Ladeprozess fortgesetzt und in Schritt S116 die Prüfung der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wiederholt, bis eine ausreichende Leistungsfähigkeit erreicht ist.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Vorladeverfahrens zum Starten des Hochvolt-Bordnetzes nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Dabei wird wenigstens ein Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 wenigstens eines Hochvolt-Energiespeichers 10, 20, 30, 40 geschlossen, um den Niedervolt-Energiespeicher 60 mittels des DC/DC-Wandlers 50 zu laden und abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes jeweils ein weiteres Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 eines weiteren Hochvolt-Energiespeichers 10, 20, 30, 40 geschlossen, bis alle Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 der Hochvolt-Energiespeicher 10, 20, 30, 40 geschlossen sind.
  • Nacheinander werden so die Schritte gemäß dem Ablaufdiagramm in der Figur ausgeführt.
  • Nach dem Start des Vorladeprozesses in Schritt S200 werden in Schritt S202 die X-Kapazitäten 70 des Hochvolt-Bordnetzes geladen.
  • Danach wird in Schritt S204 die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes, wenigstens anhand der Auslastung des Niedervolt-Bordnetzes und/oder der Spannung des Niedervolt-Energiespeichers 60 bestimmt.
  • Falls die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes ausreichend ist, werden in Schritt S206 alle Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 geschlossen, der DC/DC-Wandler 50 im Schritt S208 in den Herunterwandel-Modus geschaltet und das Hochvolt-Bordnetz in Schritt S210 freigegeben. Damit endet der Vorladeprozess.
  • Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, wird in Schritt S212 das Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 wenigstens einen Hochvolt-Energiespeichers 10, 20, 30, 40 geschlossen. Danach wird in Schritt S214 der DC/DC-Wandler 50 in den Herunterwandel-Modus geschaltet und der Niedervolt-Energiespeicher 60 geladen. Ab diesem Zeitpunkt wird das Niedervolt-Bordnetz durch den Hochvolt-Energiespeicher 10, 20, 30, 40 gestützt. Der Stromfluss verläuft aus dem Hochvolt-Bordnetz in den Niedervolt-Energiespeicher 60.
  • Danach wird in Schritt S216 die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wieder bestimmt.
  • Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, wird der Prozess in Schritt S206 mit dem Schließen aller restlichen Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 fortgesetzt, der DC/DC-Wandler 50 im Schritt S208 in den Herunterwandel-Modus geschaltet und das Hochvolt-Bordnetz in Schritt S210 freigegeben.
  • Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, wird in einer inneren Schleife im Schritt S224 gewartet, bis, nach Prüfung in Schritt S218, wenigstens eine weiteres Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 in Schritt S220 geschlossen werden kann.
  • In Schritt S222 wird überprüft, ob alle Schalter-Paare geschlossen sind. Falls das nicht der Fall ist, wird ein weiteres Schalter-Paar 12, 22, 32, 42 geschlossen und die Prüfung in Schritt S218 wiederholt.
  • Diese innere Schleife wird wiederholt, bis alle Schalter-Paare 12, 22, 32, 42 geschlossen sind.
  • Danach wird in Schritt S210 das Hochvolt-Bordnetz freigegeben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3273507 B1 [0005]

Claims (8)

  1. Vorladeverfahren zum Starten eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit - wenigstens einem Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40), wobei der wenigstens eine Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) mit dem Hochvolt-Bordnetz über einen Zwischenkreis (80) elektrisch gekoppelt ist, - wenigstens einem Niedervolt-Energiespeicher (60), welcher mit einem Niedervolt-Bordnetz elektrisch gekoppelt ist, - wenigstens zwei Schalter-Paare (12, 22, 32, 42), über welche der Zwischenkreis (80) mit dem wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) elektrisch koppelbar ist, - einer Vorladeschaltung (90) für den Zwischenkreis (80), - einem DC/DC-Wandler (50), welcher auf einer Niedervolt-Seite mit dem Niedervolt-Energiespeicher (60) und auf einer Hochvolt-Seite mit dem wenigstens eine Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) über wenigstens zwei Schalter-Paare (12, 22, 32, 42) elektrisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer niedrigen Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein Schalter-Paar (12, 22, 32, 42) geschlossen wird, um den Niedervolt-Energiespeicher (60) über den wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) aufzuladen.
  2. Vorladeverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens anhand einer Auslastung des Niedervolt-Bordnetzes und/oder wenigstens einer Spannung des Niedervolt-Energiespeichers (60) und/oder wenigstens eines Alters des Niedervolt-Energiespeichers (60) und/oder wenigstens einer Außentemperatur bestimmt wird.
  3. Vorladeverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein weiteres Schalter-Paar (12, 22, 32, 42) zeitlich verkettet und zeitlich verzögert geschlossen wird.
  4. Vorladeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass während eines Vorladens des Zwischenkreises die Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes bestimmt wird.
  5. Vorladeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass im Falle einer niedrigen Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes wenigstens ein Schalter-Paar (12, 22, 32, 42) geschlossen wird, um den Niedervolt-Energiespeicher (60) mittels des DC/DC-Wandlers (50) zu laden und dass, abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes, alle restlichen Schalter-Paare (12, 22, 32, 42) geschlossen werden.
  6. Vorladeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass wenigstens ein Schalter-Paar (12, 22, 32, 42) wenigstens eines Hochvolt-Energiespeichers (10, 20, 30, 40) geschlossen wird, um den Niedervolt-Energiespeicher (60) mittels des DC/DC-Wandlers (50) zu laden und abhängig von der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes jeweils ein weiteres Schalter-Paar (12, 22, 32, 42) eines weiteren Hochvolt-Energiespeichers (10, 20, 30, 40) geschlossen wird, bis alle Schalter-Paare (12, 22, 32, 42) der Hochvolt-Energiespeicher (10, 20, 30, 40) geschlossen sind.
  7. Vorladeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass wenigstens die Schritte ausgeführt werden - Starten eines Vorladeprozesses durch Laden von X-Kapazitäten (70) des Hochvolt-Bordnetzes; - Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; - Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller Schalter-Paare (12, 22, 32, 42), Schalten des DC/DC-Wandlers (50) in einen Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes; - Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, Schließen wenigstens eines Schalter-Paares (12, 22, 32, 42) des wenigstens einen Hochvolt-Energiespeichers (10, 20, 30, 40), Schalten des DC/DC-Wandlers (50) in den Herunterwandel-Modus und Laden des Niedervolt-Energiespeichers (60); - Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; - Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller restlichen Schalter-Paare (12, 22, 32, 42), Schalten des DC/DC-Wandlers (50) in den Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes, anderenfalls, Fortführen des Ladeprozesses.
  8. Vorladeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass wenigstens die Schritte ausgeführt werden - Starten eines Vorladeprozesses durch Laden von X-Kapazitäten (70) des Hochvolt-Bordnetzes; - Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; - Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller Schalter-Paare (12, 22, 32, 42), Schalten des DC/DC-Wandlers (50) in den Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes; - Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, Schließen wenigstens eines Schalter-Paares (12, 22, 32, 42) des wenigstens einen Hochvolt-Energiespeichers (10, 20, 30, 40), Schalten des DC/DC-Wandlers (50) in den Herunterwandel-Modus und Laden des Niedervolt-Energiespeichers (60); - Bestimmen der Leistungsfähigkeit des Niedervolt-Bordnetzes; - Falls die Leistungsfähigkeit ausreichend ist, Schließen aller restlichen Schalter-Paare (12, 22, 32, 42), Schalten des DC/DC-Wandlers (50) in den Herunterwandel-Modus und Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes; - Falls die Leistungsfähigkeit nicht ausreichend ist, Warten in einer inneren Schleife, bis wenigstens ein weiteres Schalter-Paar (12, 22, 32, 42) geschlossen werden kann, dann Schließen des weiteren Schalter-Paares (12, 22, 32, 42); - Wiederholen dieser inneren Schleife, bis alle Schalter-Paare (12, 22, 32, 42) geschlossen sind; - Freigeben des Hochvolt-Bordnetzes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Owner name: DAIMLER TRUCK AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE