DE102021005852A1 - Method for operating a low-voltage electrical energy store - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) in einem ein Hochvolt-Bordnetz (2) und ein Niedervolt-Bordnetz (3) umfassenden Bordnetz (1) eines Fahrzeugs, wobei der Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) in dem Niedervolt-Bordnetz (3) betrieben wird und der Betrieb des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Fahrzeugs gesteuert wird. In dem Verfahren erfolgt während einer Zustandsoptimierung (Z4) eine aktive Energiesteuerung im Bordnetz (1) des Fahrzeugs in der Art dass der Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) in einem Ladezustand mit einem vorgegeben Wert gehalten wird.The invention relates to a method for operating an electrical low-voltage energy storage device (3.1.1) in a vehicle electrical system (1) comprising a high-voltage vehicle electrical system (2) and a low-voltage vehicle electrical system (3), the low-voltage energy storage device (3.1. 1) is operated in the low-voltage vehicle electrical system (3) and the operation of the low-voltage energy store (3.1.1) is controlled depending on an operating state of the vehicle. In the method, during state optimization (Z4), active energy control takes place in the vehicle's electrical system (1) in such a way that the low-voltage energy store (3.1.1) is kept in a state of charge with a predetermined value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating an electrical low-voltage energy store according to the preamble of claim 1.

Aus der KR 2018 0057187 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermeidung einer Entladung einer Zusatzbatterie bekannt. Die Zusatzbatterie wird in einem Elektrofahrzeug, welche eine Hochvoltbatterie und eine Zusatzbatterie umfasst, einer Entladezeit entsprechend dann aufgeladen, wenn die Zusatzbatterie nicht innerhalb einer vorhergesagten Entladezeit aufgeladen wird. Die Vorrichtung umfasst eine Startschlüssel-Erfassungseinheit, die ein Einschalten oder Ausschalten einer Zündung erfasst, und eine Fahrzeugsteuerung, die eine Entladezeit der Zusatzbatterie vorhersagt, wenn das Ausschalten der Zündung erfasst wird. Die Fahrzeugsteuerung wird aufgeweckt, wenn die Zündung nicht innerhalb der vorhergesagten Entladezeit eingeschaltet wird, um automatisch eine die Hochvoltbatterie zur Aufladung der Zusatzbatterie anzusteuern.From the KR 2018 0057187 a device and a method for preventing a discharge of an auxiliary battery are known. In an electric vehicle that includes a high-voltage battery and an auxiliary battery, the auxiliary battery is charged according to a discharge time if the auxiliary battery is not charged within a predicted discharge time. The device includes a starter key detection unit that detects turning on or off of an ignition, and a vehicle controller that predicts a discharge time of the auxiliary battery when turning off of the ignition is detected. The vehicle controller is woken up if the ignition is not switched on within the predicted discharge time in order to automatically activate a high-voltage battery to charge the auxiliary battery.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers anzugeben.The invention is based on the object of specifying a novel method for operating an electrical low-voltage energy store.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

In einem Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers in einem ein Hochvolt-Bordnetz und ein Niedervolt-Bordnetz umfassenden Bordnetz eines Fahrzeugs wird der Niedervolt-Energiespeicher in dem Niedervolt-Bordnetz betrieben und der Betrieb des Niedervolt-Energiespeichers wird in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Fahrzeugs gesteuert.In a method for operating an electrical low-voltage energy store in a vehicle's on-board network comprising a high-voltage on-board network and a low-voltage on-board network, the low-voltage energy store is operated in the low-voltage on-board network and the operation of the low-voltage energy store is dependent on an operating state of the vehicle controlled.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass

  • - während eines Betriebs des Fahrzeugs der Niedervolt-Energiespeicher mit elektrischer Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz aufgeladen wird,
  • - nach einer Deaktivierung des Fahrzeugs elektrische Niedervolt-Lasten, welche Nachlaufprogramme des Fahrzeugs ausführen, mit Energie aus dem Niedervolt-Energiespeicher gespeist werden,
  • - nach Beendigung der Nachlaufprogramme eine elektrische Verbindung zu den Niedervolt-Lasten mittels Öffnung eines Schaltelements getrennt wird,
  • - bei Erkennung eines Abstellens des Fahrzeugs über einen vorgegebenen Zeitraum, welcher einen vorgegebenen Wert überschreitet,
    • - überprüft wird, ob sich ein Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers in einem Bereich zwischen 50 % und 60 % eines maximalen Ladezustands befindet,
    • - eine Zustandsoptimierung für den Niedervolt-Energiespeicher gestartet wird, wenn sich der Ladezustand außerhalb dieses Bereichs befindet,
    • - bei einem Start der Zustandsoptimierung das Schaltelement geschlossen wird und
    • - in der Zustandsoptimierung in Abhängigkeit eines Alters und eines Aufbaus, insbesondere einer Konstruktion und Zellchemie, des Niedervolt-Energiespeichers bei Überschreitung des Bereichs des Ladezustands elektrische Energie aus dem Niedervolt-Energiespeicher in das Hochvolt-Bordnetz gespeist wird und bei Unterschreitung des Bereichs des Ladezustands elektrische Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz in den Niedervolt-Energiespeicher gespeist wird, bis sich der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers im Bereich zwischen 50 % und 60 % des maximalen Ladezustands befindet,
  • - bei Detektion einer bevorstehenden Inbetriebnahme des Fahrzeugs
    • - die Zustandsoptimierung beendet wird und
    • - der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers an Anforderungen, welche während des Betriebs des Fahrzeugs an den Niedervolt-Energiespeicher gestellt werden, mittels Aufladen aus dem Hochvolt-Bordnetz angepasst wird.
According to the invention it is provided that
  • - while the vehicle is in operation, the low-voltage energy storage device is charged with electrical energy from the high-voltage vehicle electrical system,
  • - after the vehicle has been deactivated, electrical low-voltage loads that run the vehicle's run-on programs are fed with energy from the low-voltage energy storage device,
  • - after the run-on program has ended, an electrical connection to the low-voltage loads is separated by opening a switching element,
  • - if it is detected that the vehicle has been parked for a specified period of time which exceeds a specified value,
    • - it is checked whether a state of charge of the low-voltage energy storage device is in a range between 50% and 60% of a maximum state of charge,
    • - status optimization for the low-voltage energy storage is started if the state of charge is outside this range,
    • - when the state optimization starts, the switching element is closed and
    • - in the optimization of the condition depending on an age and a structure, in particular a construction and cell chemistry, of the low-voltage energy store when the range of the state of charge is exceeded, electrical energy from the low-voltage energy store is fed into the high-voltage vehicle electrical system and when the range of the state of charge is fallen short of electrical Energy is fed from the high-voltage vehicle electrical system into the low-voltage energy storage device until the charge level of the low-voltage energy storage device is in the range between 50% and 60% of the maximum charge level,
  • - upon detection of an impending start-up of the vehicle
    • - the state optimization is terminated and
    • - The state of charge of the low-voltage energy store is adapted to requirements that are placed on the low-voltage energy store during operation of the vehicle by charging from the high-voltage vehicle electrical system.

Unter einem Abstellen des Fahrzeugs wird dabei vorliegend insbesondere verstanden, dass das Fahrzeug für einen längeren Zeitraum von beispielsweise mehreren Stunden oder Tagen außer Betrieb genommen wird. Als vorgegebener Zeitraum wird dabei insbesondere ein Zeitraum gewählt, ab dessen Überschreitung eine Selbstentladung des Niedervolt-Energiespeichers Schäden an diesem bewirken kann. Der Zeitraum wird dabei insbesondere in Abhängigkeit von Eigenschaften des Niedervolt-Energiespeichers und gegebenenfalls weiterer Komponenten des Bordnetzes gewählt.In the present context, parking the vehicle is understood to mean in particular that the vehicle is taken out of service for a longer period of time, for example several hours or days. In particular, a period of time is selected as the predetermined period of time after which self-discharging of the low-voltage energy storage device can cause damage to it. In this case, the time period is selected in particular as a function of the properties of the low-voltage energy store and, if appropriate, other components of the vehicle electrical system.

Unter Nachlaufprogrammen werden vorliegend insbesondere Funktionen des Fahrzeugs verstanden, welche für einen begrenzten Zeitraum nach Deaktivierung des Fahrzeugs, insbesondere nach Deaktivierung einer Zündung bzw. bei einem Elektrofahrzeug nach Deaktivierung einer Antriebseinheit, ausgeführt werden.Follow-up programs are understood here to mean, in particular, functions of the vehicle which are executed for a limited period of time after deactivation of the vehicle, in particular after deactivation of an ignition or, in the case of an electric vehicle, after deactivation of a drive unit.

Bei einer Lagerung eines Niedervolt-Energiespeichers auf Lithium-Ionen-Basis besteht die Gefahr einer hohen Selbstentladung, wobei zumindest ein Anteil dieser Selbstentladung nicht reversibel und somit zu Kapazitätsverlusten des Niedervolt-Energiespeichers führen kann. Weiterhin kann eine hohe Selbstentladungsrate auch zu Sicherheitsproblemen führen, beispielsweise einem so genannten Lithium-Plating. Auch kann eine hohe Selbstentladungsrate zu Ungenauigkeiten bei einer Überwachung eines Batteriezustands, beispielsweise bei einer Überwachung des Ladezustands (englisch: state of charge, kurz: SOC) und eines Alterungszustands (englisch: state of health, kurz: SOH), führen.When storing a low-voltage energy store based on lithium-ion, there is a risk of high self-discharge, with at least part of this self-discharge being irreversible and thus leading to capacity losses in the low-voltage energy store. Furthermore, a high self-discharge rate can also lead to safety problems, for example so-called lithium plating. A high self-discharge rate can also lead to inaccuracies when monitoring a battery state, for example when monitoring the state of charge (state of charge, SOC for short) and an aging state (state of health, SOH for short).

Mittels des Verfahrens erfolgt während der Zustandsoptimierung eine aktive Energiesteuerung im Bordnetz des Fahrzeugs in der Art, dass der Niedervolt-Energiespeicher auf Lithium-Ionen-Basis in einem Ladezustand gehalten wird, in welchem die Selbstentladungsrate minimiert ist. Dies ermöglicht eine „Pflege“ des Niedervolt-Energiespeichers, welche aus einer Selbstentladung resultierende Kapazitätsverluste minimiert und somit eine Lebensdauer des Niedervolt-Energiespeichers maximiert. Weiterhin können aus hohen Selbstentladungsraten resultierende Sicherheitsproblemen verringert werden und eine zuverlässige Überwachung des Ladezustands und des Alterungszustands des Niedervolt-Energiespeichers erreicht werden.During the status optimization, the method is used to actively control the energy in the vehicle's electrical system in such a way that the low-voltage, lithium-ion-based energy store is kept in a state of charge in which the self-discharge rate is minimized. This enables the low-voltage energy storage device to be “maintained”, which minimizes capacity losses resulting from self-discharge and thus maximizes the service life of the low-voltage energy storage device. Furthermore, safety problems resulting from high self-discharge rates can be reduced and reliable monitoring of the state of charge and the aging state of the low-voltage energy store can be achieved.

Weiterhin ermöglicht das Verfahren, dass der Niedervolt-Energiespeicher vor einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs wieder in einen Zustand versetzt wird, in welchem der Niedervolt-Energiespeicher während des Betriebs des Fahrzeugs an diesen gestellte Leistungsanforderungen erfüllen kann.Furthermore, the method enables the low-voltage energy storage device to be put back into a state before the vehicle is started up, in which the low-voltage energy storage device can meet the power requirements placed on the vehicle while it is in operation.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch einen Schaltplan eines Bordnetzes eines Fahrzeugs,
  • 2 schematisch eine Zustandsmaschine für ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers,
  • 3 schematisch ein Flussdiagramm eines Abschnitts eines Verfahrens zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers während eines Stillstands eines Fahrzeugs,
  • 4 schematisch ein Flussdiagramm eines weiteren Abschnitts des Verfahrens gemäß 3 während einer Zustandsoptimierung des Niedervolt-Energiespeichers und
  • 5 schematisch ein Flussdiagramm eines weiteren Abschnitts des Verfahrens gemäß 3 während einer Vorbereitung auf eine Fahrbereitschaft eines Fahrzeugs.
show:
  • 1 schematically a circuit diagram of a vehicle electrical system,
  • 2 schematically a state machine for a method for operating an electrical low-voltage energy storage device,
  • 3 schematically a flowchart of a section of a method for operating an electrical low-voltage energy storage device while a vehicle is stationary,
  • 4 schematically shows a flow chart of a further section of the method according to FIG 3 during a status optimization of the low-voltage energy storage device and
  • 5 schematically shows a flow chart of a further section of the method according to FIG 3 during preparation for a vehicle being ready to drive.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist ein Schaltplan eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Bordnetzes 1 eines Fahrzeugs dargestellt. Das Bordnetz 1 umfasst ein Hochvolt-Bordnetz 2 und ein Niedervolt-Bordnetz 3. Das Fahrzeug weist insbesondere einen elektrischen Antrieb zur Erzeugung einer Traktion auf.In 1 a circuit diagram of a possible exemplary embodiment of an on-board network 1 of a vehicle is shown. The vehicle electrical system 1 includes a high-voltage vehicle electrical system 2 and a low-voltage vehicle electrical system 3. The vehicle has, in particular, an electric drive for generating traction.

Das Hochvolt-Bordnetz 2 weist beispielsweise eine Bordnetzspannung von 48 V oder mehr auf. Auch können in nicht näher dargestellter Weise mehrere Hochvolt-Bordnetze 2 mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen miteinander elektrisch gekoppelt sein. Das Hochvolt-Bordnetz 2 wird über einen Inverter 2.1 mit elektrischer Energie einer elektrischen Maschine 4 gespeist und umfasst eine Hochvolt-Energiespeichervorrichtung 2.2.The high-voltage vehicle electrical system 2 has a vehicle electrical system voltage of 48 V or more, for example. Several high-voltage vehicle electrical systems 2 with different vehicle electrical system voltages can also be electrically coupled to one another in a manner that is not shown in detail. The high-voltage vehicle electrical system 2 is supplied with electrical energy from an electrical machine 4 via an inverter 2.1 and includes a high-voltage energy storage device 2.2.

Die Hochvolt-Energiespeichervorrichtung 2.2 umfasst einen Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1, insbesondere auf Lithium-Ionen-Basis, ein Batteriemanagementsystem 2.2.2 sowie zwei elektrische Schaltelemente 2.2.3, 2.2.4. The high-voltage energy storage device 2.2 includes a high-voltage energy storage device 2.2.1, in particular based on lithium-ion, a battery management system 2.2.2 and two electrical switching elements 2.2.3, 2.2.4.

Das Hochvolt-Bordnetz 2 umfasst weiterhin eine Hochvolt-Last 2.3 und einen Hochvolt-Lader 2.4, wobei die Hochvolt-Last 2.3 und der Hochvolt-Lader 2.4 jeweils über eine elektrische Sicherung 2.5, 2.6 gegen Überstrom abgesichert sind. Die Sicherungen 2.5, 2.6 sind beispielsweise Schmelzsicherungen.The high-voltage electrical system 2 also includes a high-voltage load 2.3 and a high-voltage charger 2.4, the high-voltage load 2.3 and the high-voltage charger 2.4 each being protected against overcurrent by an electrical fuse 2.5, 2.6. The fuses 2.5, 2.6 are, for example, fuses.

Das Niedervolt-Bordnetz 3 weist beispielsweise eine Bordnetzspannung von 12 V auf und wird über einen Gleichspannungswandler 5 mit elektrischer Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz 2 gespeist. Zur Speicherung elektrischer Energie umfasst das Niedervolt-Bordnetz 3 eine Niedervolt-Energiespeichervorrichtung 3.1.The low-voltage vehicle electrical system 3 has, for example, a vehicle electrical system voltage of 12 V and is supplied with electrical energy from the high-voltage vehicle electrical system 2 via a DC voltage converter 5 . To store electrical energy, the low-voltage vehicle electrical system 3 includes a low-voltage energy storage device 3.1.

Die Niedervolt-Energiespeichervorrichtung 3.1 umfasst einen Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 auf Lithium-Ionen-Basis, ein Batteriemanagementsystem 3.1.2, ein elektrisches Schaltelement 3.1.3 sowie ein Amperemeter 3.1.4 und ein Voltmeter 3.1.5. Das Batteriemanagementsystem 3.1.2 überwacht einen Zustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 und steuert dessen Betrieb. Das elektrische Schaltelement 3.1.3 ist als Schutzschalter ausgebildet und unterbricht im Fehlerfall einen Stromfluss. Damit wird der Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 gegen Überspannung, Überstrom und Übertemperatur geschützt. Das Schaltelement 3.1.3 ist dabei vorliegend in die Niedervolt-Energiespeichervorrichtung 3.1 integriert, kann aber in nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen auch separiert von dieser vorliegen. Das Schaltelement 3.1.3 ist beispielsweise als Relais oder Leistungstransistor ausgebildet.The low-voltage energy storage device 3.1 includes a low-voltage energy storage device 3.1.1 based on lithium-ion, a battery management system 3.1.2, an electrical switching element 3.1.3 and an ammeter 3.1.4 and a voltmeter 3.1.5. The battery management system 3.1.2 monitors a state of the low-voltage energy store 3.1.1 and controls its operation. The electrical switching element 3.1.3 is designed as a circuit breaker and interrupts a current flow in the event of a fault. This protects the low-voltage energy store 3.1.1 against overvoltage, overcurrent and overtemperature. The switching element 3.1.3 is presently integrated into the low-voltage energy storage device 3.1, but cannot be specified in any more detail illustrated embodiments are also available separately from this. The switching element 3.1.3 is designed, for example, as a relay or power transistor.

Das Niedervolt-Bordnetz 2 umfasst weiterhin zwei Niedervolt-Lasten 3.2, 3.3 und ein Bordnetzmanagementsystem 3.4, wobei die Niedervolt-Lasten 3.2, 3.3 und das Bordnetzmanagementsystem 3.4 jeweils über eine elektrische Sicherung 3.5 bis 3.7 gegen Überstrom abgesichert sind. Die Sicherungen 3.5 bis 3.7 sind beispielsweise Schmelzsicherungen.The low-voltage vehicle electrical system 2 also includes two low-voltage loads 3.2, 3.3 and a vehicle electrical system management system 3.4, the low-voltage loads 3.2, 3.3 and the vehicle electrical system management system 3.4 each being protected against overcurrent by an electrical fuse 3.5 to 3.7. The fuses 3.5 to 3.7 are, for example, fuses.

Das Bordnetzmanagementsystem 3.4 überwacht einen Zustand des Niedervolt-Bordnetzes 3 und steuert eine Leistungsverteilung innerhalb des Niedervolt-Bordnetzes 3. In einem Fehlerfall identifiziert das Bordnetzmanagementsystem 3.4 Fehlerund leitet eine entsprechende Fehlerreaktion ein. Beispielsweise erfolgt eine Ansteuerung der Schaltelemente 3.1.3, 3.8, um die Energieversorgung und Energieeffizienz zu optimieren. Zu einer Kommunikation zwischen dem Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 und dem Bordnetzmanagementsystem 3.4 ist ein Kommunikationspfad vorgesehen.The vehicle electrical system management system 3.4 monitors a state of the low-voltage vehicle electrical system 3 and controls power distribution within the low-voltage vehicle electrical system 3. In the event of an error, the vehicle electrical system management system 3.4 identifies errors and initiates a corresponding error reaction. For example, the switching elements 3.1.3, 3.8 are activated in order to optimize the energy supply and energy efficiency. A communication path is provided for communication between the low-voltage energy store 3.1.1 and the vehicle electrical system management system 3.4.

Weiterhin ist ein elektrisches Schaltelement 3.8 vorgesehen, um die Niedervolt-Lasten 3.2, 3.3 von der Niedervolt-Energiespeichervorrichtung 3.1 zu trennen.Furthermore, an electrical switching element 3.8 is provided in order to separate the low-voltage loads 3.2, 3.3 from the low-voltage energy storage device 3.1.

Die Versorgung, der Leitungsschutz und die Verschaltung von allen Komponenten werden beispielsweise in einem oder mehreren Verteilern oder Sicherungskästen, auch als Fuse-Boxes bezeichnet, realisiert.The supply, line protection and interconnection of all components are implemented, for example, in one or more distributors or fuse boxes, also referred to as fuse boxes.

Während einer Fahrt des Fahrzeugs wird ein Energiefluss insbesondere derart gesteuert, dass sich ein Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 möglichst immer innerhalb eines oberen Bereichs seiner gesamten Kapazität befindet. Dies ist erforderlich, damit für eine transiente Überlast und einen Fehlerfall im Bordnetz 1 immer ausreichend Energie aus dem Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 zu Verfügung steht.While the vehicle is driving, an energy flow is controlled in particular in such a way that a state of charge of the low-voltage energy store 3.1.1 is always within an upper range of its total capacity, if possible. This is necessary so that there is always sufficient energy from the low-voltage energy store 3.1.1 available for a transient overload and a fault in the vehicle electrical system 1 .

Nach einer Deaktivierung und/oder einem Abstellen des Fahrzeugs und einer Beendigung von so genannten Nachlaufprogrammen fließt im Allgemeinen nur noch ein Ruhestrom im Niedervolt-Bordnetz 3 aus dem Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1. In diesem Zeitpunkt beträgt der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 im Allgemeinen oft mehr als 80 % eines maximalen Ladezustands. Bei längerem Stillstand Z1 bzw. Abstellen des Fahrzeugs verändert sich dieser Ladezustand nur wenig. Jedoch ist bei einem solchen Ladezustand eine Selbstentladungsrate des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 hoch. Um diese Selbstentladungsrate zu minimieren, wird ein Verfahren zum Betrieb des elektrischen Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 ausgeführt, wobei ein mögliches Ausführungsbeispiel diesen Verfahrens anhand der folgenden 2 bis 5 näher beschrieben wird.After the vehicle has been deactivated and/or switched off and so-called run-on programs have ended, generally only a quiescent current flows in the low-voltage vehicle electrical system 3 from the low-voltage energy store 3.1.1. At this point in time, the state of charge of the low-voltage energy store 3.1.1 is generally more than 80% of a maximum state of charge. If the vehicle is stationary Z1 for a longer period of time or if the vehicle is parked, this state of charge changes only slightly. However, in such a state of charge, the self-discharge rate of the low-voltage energy store 3.1.1 is high. In order to minimize this self-discharge rate, a method for operating the electrical low-voltage energy store 3.1.1 is carried out, with a possible exemplary embodiment of this method using the following 2 until 5 is described in more detail.

2 zeigt dabei eine Zustandsmaschine für ein solches Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 mit folgenden Zuständen:

  • - Stillstand Z1, welcher einen Stillstand Z1 des Fahrzeugs beschreibt,
  • - Fahrbereitschaft Z2, welcher eine Fahrbereitschaft Z2 des Fahrzeugs beschreibt,
  • - Vorbereitung Fahrbereitschaft Z3, in welchem das Fahrzeug auf die Fahrbereitschaft Z2 vorbereitet wird, und
  • - Zustandsoptimierung Z4, in welchem ein Zustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 während eines Stillstands Z1 des Fahrzeugs über einen vorgegebenen Zeitraum optimiert wird.
2 shows a state machine for such a method for operating an electrical low-voltage energy store 3.1.1 with the following states:
  • - standstill Z1, which describes a standstill Z1 of the vehicle,
  • - Driving readiness Z2, which describes a driving readiness Z2 of the vehicle,
  • - Preparation for driving readiness Z3, in which the vehicle is prepared for driving readiness Z2, and
  • - State optimization Z4, in which a state of the low-voltage energy store 3.1.1 is optimized during a standstill Z1 of the vehicle over a predetermined period of time.

Ein Übergang U1 von der Fahrbereitschaft Z2 des Fahrzeugs zum Stillstand Z1 findet dann statt, wenn das Fahrzeug vom Fahrer angehalten und abgestellt wird. Ein Übergang U2 vom Stillstand Z1 des Fahrzeugs zur Fahrbereitschaft Z2 findet statt, wenn ein Fahrerwunsch zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs erkannt wurde und das Fahrzeug zur Inbetriebnahme geeignet ist.A transition U1 from the readiness to drive Z2 of the vehicle to standstill Z1 takes place when the vehicle is stopped and parked by the driver. A transition U2 from standstill Z1 of the vehicle to readiness to drive Z2 takes place when a driver's wish to start up the vehicle has been recognized and the vehicle is suitable for starting up.

Ein Übergang U3 vom Stillstand Z1 des Fahrzeugs zur Zustandsoptimierung Z4 des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 findet dann statt, wenn ein Abstellen des Fahrzeugs über einen vorgegebenen Zeitraum, welcher einen vorgegebenen Wert überschreitet, erkannt wird. Ein Übergang U4 von der Zustandsoptimierung Z4 zum Stillstand Z1 findet statt, wenn die Zustandsoptimierung Z4 beendet ist.A transition U3 from standstill Z1 of the vehicle to state optimization Z4 of the low-voltage energy store 3.1.1 takes place when it is detected that the vehicle has been parked for a specified period of time which exceeds a specified value. A transition U4 from state optimization Z4 to standstill Z1 takes place when state optimization Z4 has ended.

Ein Übergang U5 vom Stillstand Z1 des Fahrzeugs zur Vorbereitung Fahrbereitschaft Z3 des Fahrzeugs findet dann statt, wenn ein Fahrerwunsch zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs erkannt wurde, jedoch dieses, insbesondere der Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1, nicht für ein Abstellen über einen längeren Zeitraum geeignet ist. Ein Übergang U6 von der Vorbereitung Fahrbereitschaft Z3 zum Stillstand Z1 findet statt, wenn ein Abstellen des Fahrzeugs erkannt wurde.A transition U5 from standstill Z1 of the vehicle to preparing for driving readiness Z3 of the vehicle takes place when a driver's request to start up the vehicle has been recognized, but this, in particular the low-voltage energy storage device 3.1.1, is not suitable for parking over a longer period of time . A transition U6 from the preparation for readiness to drive Z3 to standstill Z1 takes place when it has been recognized that the vehicle has been parked.

Ein Übergang U7 von der Zustandsoptimierung Z4 zur Vorbereitung Fahrbereitschaft Z3 findet statt, wenn ein Fahrerwunsch zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs erkannt wurde, jedoch dieses, insbesondere der Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1, nicht für ein Abstellen über einen längeren Zeitraum geeignet ist.A transition U7 from state optimization Z4 to preparation for readiness to drive Z3 takes place when a driver's wish to start up the vehicle has been recognized, but this, in particular the low-voltage energy store 3.1.1, has not suitable for storage over a longer period of time.

Ein Übergang U8 vom Zustand der Vorbereitung Fahrbereitschaft Z3 zum Zustand der Fahrbereitschaft Z2 findet statt, wenn die Vorbereitung der Fahrbereitschaft Z2 beendet ist.A transition U8 from the state of preparation for driving readiness Z3 to the state of driving readiness Z2 takes place when the preparation for driving readiness Z2 has ended.

In 3 ist ein Flussdiagramm eines Abschnitts eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 während des Stillstands Z1 des Fahrzeugs dargestellt.In 3 a flow chart of a section of a possible exemplary embodiment of a method for operating an electrical low-voltage energy store 3.1.1 is shown while the vehicle is stationary Z1.

Während eines Betriebs des Fahrzeugs wird der Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 mit elektrischer Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz 2 aufgeladen, so dass dieser im besten Fall voll aufgeladen ist.During operation of the vehicle, the low-voltage energy store 3.1.1 is charged with electrical energy from the high-voltage vehicle electrical system 2, so that it is fully charged in the best case.

Nach einem Start des Verfahrens erfolgen in einem Verfahrensschritt S1 eine Deaktivierung des Fahrzeugs sowie ein Start von Nachlaufprogrammen.After the method has started, the vehicle is deactivated and follow-up programs are started in a method step S1.

In einer Verzweigung V1 wird geprüft, ob die Nachlaufprogramme beendet sind. Ist dies der Fall, dargestellt durch einen Ja-Zweig J1, wird in einem weiteren Verfahrensschritt S2 das Schaltelement 3.8 geöffnet, um den Ruhestrom im Niedervolt-Bordnetz 3 zu minimieren.In a branch V1, it is checked whether the follow-up programs have ended. If this is the case, represented by a yes branch J1, the switching element 3.8 is opened in a further method step S2 in order to minimize the quiescent current in the low-voltage vehicle electrical system 3.

4 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren möglichen Abschnitts des Verfahrens zum Betrieb des elektrischen Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 während einer Zustandsoptimierung Z4 desselben. 4 shows a flowchart of a further possible section of the method for operating the electrical low-voltage energy store 3.1.1 during a state optimization Z4 of the same.

Vor einem Start der Zustandsoptimierung Z4 wird zunächst geprüft, ob ein Abstellen des Fahrzeugs über einen vorgegebenen Zeitraum, welcher einen vorgegebenen Wert überschreitet, vorliegt. Diese Prüfung erfolgt beispielsweise mittels des Batteriemanagementsystem 3.1.2 des Niedervolt-Bordnetzes 3.Before the state optimization Z4 starts, it is first checked whether the vehicle has been parked for a specified period of time that exceeds a specified value. This check is carried out, for example, using the battery management system 3.1.2 of the low-voltage vehicle electrical system 3.

Die Erkennung des Abstellens des Fahrzeugs über den vorgegebenen Zeitraum wird dabei insbesondere anhand einer Erkennung einer Abwesenheit eines Fahrers vom Fahrzeug, einer Erkennung einer geografischen Position des Fahrers (beispielsweise anhand eines Signals eines satellitengesteuerten Positionsbestimmungssystems und/oder eines Mobilfunknetzes), einer Erkennung einer Entfernung eines Schlüssels zum Fahrzeug, einer Erkennung einer Infrastruktur in einer Fahrzeugumgebung (beispielsweise ein Parkhaus eines Flughafens), einer Erkennung einer Deaktivierung eines Bereitschaftszustands des Fahrzeugs (beispielsweise bei einer Ausbildung des Fahrzeugs als Mietfahrzeug), einer Erkennung einer Fahrzeugnutzerbedienung und/oder eines Fahrzeugnutzerwunsches und/oder einer Erkennung einer Systemabfrage durchgeführt.The detection of the parking of the vehicle for the specified period of time is in particular based on a detection of the absence of a driver from the vehicle, a detection of a geographical position of the driver (for example based on a signal from a satellite-controlled positioning system and/or a mobile network), a detection of a distance from a Key to the vehicle, detection of an infrastructure in a vehicle environment (e.g. an airport car park), detection of a deactivation of a readiness state of the vehicle (e.g. when the vehicle is designed as a rental vehicle), detection of vehicle user operation and/or a vehicle user request and/or a detection of a system query.

Weiterhin wird vor dem Start der Zustandsoptimierung Z4 geprüft, ob der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 für ein solches längeres Abstellen geeignet ist. Hierbei wird insbesondere überprüft, ob sich der Ladezustand in einem Bereich zwischen 50 % und 60 % eines maximalen Ladezustands befindet, um eine Selbstentladung des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 zu minimieren. Befindet sich der Ladezustand außerhalb dieses Bereichs, wird die Zustandsoptimierung Z4 für den Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 gestartet. Dies erfolgt insbesondere durch Anforderung des Starts von dem Batteriemanagementsystem 3.1.2 an das Bordnetzmanagementsystem 3.4.Furthermore, before the start of state optimization Z4, it is checked whether the state of charge of low-voltage energy store 3.1.1 is suitable for such a longer shutdown. In this case, it is checked in particular whether the state of charge is in a range between 50% and 60% of a maximum state of charge in order to minimize self-discharging of the low-voltage energy store 3.1.1. If the state of charge is outside of this range, the state optimization Z4 for the low-voltage energy store 3.1.1 is started. This is done in particular by requesting the start from the battery management system 3.1.2 to the vehicle electrical system management system 3.4.

Das heißt, es ist das Ziel, dass eine Selbstentladungsrate des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 während eines Abstellens des Fahrzeugs minimiert ist. In diesem Zusammenhang wird ein Zielzustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 insbesondere in Abhängigkeit eines Alters sowie in Abhängigkeit einer Konstruktion und einer Zellchemie des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 derart gewählt, dass der Ladezustand möglichst zwischen 50 % und 60 % des maximalen Ladezustands liegt. Da immer noch kleiner Ruhestrom fließt, wird der Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 ständig leicht entladen. Daher wird in einer möglichen Ausgestaltung ein Ladezustand von ca. 60 % des maximalen Ladezustands eingestellt.This means that the goal is that a self-discharge rate of the low-voltage energy store 3.1.1 is minimized while the vehicle is parked. In this context, a target state of the low-voltage energy store 3.1.1 is selected in particular as a function of age and as a function of a construction and a cell chemistry of the low-voltage energy store 3.1.1 such that the state of charge is between 50% and 60% of the maximum state of charge . Since there is still a small quiescent current flowing, the low-voltage energy store 3.1.1 is constantly slightly discharged. Therefore, in one possible embodiment, a state of charge of approximately 60% of the maximum state of charge is set.

Bei einem Start der Zustandsoptimierung Z4 wird mittels des Bordnetzmanagementsystems 3.4 in einem Verfahrensschritt S3 das Schaltelement 3.8 geschlossen.When the state optimization Z4 starts, the switching element 3.8 is closed by means of the vehicle electrical system management system 3.4 in a method step S3.

In einer Verzweigung V2 wird geprüft, ob das Hochvolt-Bordnetz 2 und der Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1 aktiv sind. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N1, lädt der Gleichspannungswandler 5 in einem weiteren Verfahrensschritt S4 das Hochvolt-Bordnetz 2 mittels eines so genannten Boost-Betriebs vor. Anschließend wird in einer Verzweigung V3 geprüft, ob diese Vorladung erfolgt ist. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N2, wird der Verfahrensschritt S4 weiterhin ausgeführt. Ist die Vorladung erfolgt, dargestellt durch einen Ja-Zweig J3, dann wird der Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1 in einem Verfahrensschritt S5 aktiviert und anschließend ein Verfahrensschritt S6 ausgeführt. Wird bereits bei der in der Verzweigung V2 durchgeführten Prüfung festgestellt, dass das Hochvolt-Bordnetz 2 und der Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1 aktiv sind, dargestellt durch einen Ja-Zweig J2, wird unmittelbar nach dieser Prüfung der Verfahrensschritt S6 ausgeführt.In a branch V2, it is checked whether the high-voltage vehicle electrical system 2 and the high-voltage energy store 2.2.1 are active. If this is not the case, represented by a No branch N1, in a further method step S4 the DC voltage converter 5 precharges the high-voltage vehicle electrical system 2 by means of what is known as a boost mode. Then, in a branch V3, it is checked whether this pre-charging has taken place. If this is not the case, represented by a no branch N2, method step S4 continues to be executed. If the pre-charging has taken place, represented by a yes branch J3, then the high-voltage energy store 2.2.1 is activated in a method step S5 and then a method step S6 is carried out. If it is already established during the test carried out in branch V2 that the high-voltage vehicle electrical system 2 and the high-voltage energy store 2.2.1 are active, represented by a yes branch J2, method step S6 is carried out immediately after this test.

In dem Verfahrensschritt S6 wird der Gleichspannungswandler 5 von dem Bordnetzmanagementsystem 3.4 angesteuert, je nach Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 elektrische Energie aus dem Niedervolt-Bordnetz 3 in das Hochvolt-Bordnetz 2 oder umkehrt einzuspeisen. Die Einspeisung regelt der Gleichspannungswandler 5 nach Vorgaben des Bordnetzmanagementsystems 3.4 bis der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 einen vorgegebenen Wert erreicht.In method step S6, DC-DC converter 5 is controlled by vehicle electrical system management system 3.4, depending on the state of charge of low-voltage energy store 3.1.1, to feed electrical energy from low-voltage vehicle electrical system 3 into high-voltage vehicle electrical system 2 or vice versa. The DC-DC converter 5 regulates the feeding according to specifications of the vehicle electrical system management system 3.4 until the state of charge of the low-voltage energy store 3.1.1 reaches a specified value.

Insbesondere wird in dem Verfahrensschritt S6 in Abhängigkeit eines Alters und eines Aufbaus des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1, das heißt in Abhängigkeit der Konstruktion und Zellchemie desselben, bei Überschreitung des Bereichs des Ladezustands elektrische Energie aus dem Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 in das Hochvolt-Bordnetz 2 gespeist und bei Unterschreitung des Bereichs des Ladezustands elektrische Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz 2 in den Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 gespeist. Dies erfolgt insbesondere solange, bis sich der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 im Bereich zwischen 50 % und 60 % des maximalen Ladezustands befindet.In particular, in method step S6, depending on the age and structure of the low-voltage energy store 3.1.1, i.e. depending on the design and cell chemistry of the same, electrical energy is transferred from the low-voltage energy store 3.1.1 to the high voltage when the range of the state of charge is exceeded -On-board electrical system 2 is fed and when the charge level falls below the range, electrical energy is fed from the high-voltage on-board electrical system 2 into the low-voltage energy store 3.1.1. This takes place in particular until the state of charge of the low-voltage energy store 3.1.1 is in the range between 50% and 60% of the maximum state of charge.

Ob der Ladezustand diesen Bereich erreicht hat, wird in einer weiteren Verzweigung V4 überprüft. Hat der Ladezustand den Bereich nicht erreicht, dargestellt durch einen Nein-Zweig N3, wird der Verfahrensschritt S6 weiter ausgeführt. Hat der Ladezustand den Bereich erreicht, dargestellt durch einen Ja-Zweig J4, wird einem weiteren Verfahrensschritt S7 der Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1 deaktiviert und das Schaltelement 3.8 wieder geöffnet.Whether the state of charge has reached this range is checked in a further branch V4. If the state of charge has not reached the range represented by a No branch N3, method step S6 is carried out further. If the state of charge has reached the range represented by a yes branch J4, a further method step S7 deactivates the high-voltage energy store 2.2.1 and opens the switching element 3.8 again.

Alternativ wird die Zustandsoptimierung Z4 dann beendet, wenn eine bevorstehende Inbetriebnahme des Fahrzeugs detektiert wird. Eine solche Inbetriebnahme kann beispielsweise anhand einer Erkennung einer Anwesenheit eines Fahrers in einer Fahrzeugumgebung, einer Erkennung einer geografischen Position des Fahrers (beispielsweise anhand eines Signals eines satellitengesteuerten Positionsbestimmungssystems und/oder eines Mobilfunknetzes), einer Erkennung einer Entfernung eines Schlüssels zum Fahrzeug, einer Erkennung einer Infrastruktur in einer Fahrzeugumgebung (beispielsweise ein Parkhaus eines Flughafens), einer Erkennung einer Aktivierung eines Bereitschaftszustands des Fahrzeugs (beispielsweise bei einer Ausbildung des Fahrzeugs als Mietfahrzeug), einer Erkennung einer Fahrzeugnutzerbedienung und/oder eines Fahrzeugnutzerwunsches und/oder einer Erkennung einer Systemabfrage detektiert werden.Alternatively, the status optimization Z4 is ended when an impending start-up of the vehicle is detected. Such a start-up can, for example, based on a detection of the presence of a driver in a vehicle environment, a detection of a geographical position of the driver (for example, based on a signal from a satellite-controlled positioning system and / or a mobile network), a detection of a distance of a key to the vehicle, a detection of a Infrastructure in a vehicle environment (e.g. an airport car park), detection of an activation of a readiness state of the vehicle (e.g. when the vehicle is designed as a rental vehicle), detection of vehicle user operation and/or a vehicle user request and/or detection of a system query.

Während der Abstellzeit kann die Zustandsoptimierung Z4 des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 mehrfach durchgeführt werden. Ein zeitlicher Abstand zwischen einem Beenden der Zustandsoptimierung Z4 und einem erneuten Starten der Zustandsoptimierung Z4 wird dabei insbesondere in Abhängigkeit des Ladezustands des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 unter Berücksichtigung des Alters des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1, einer Temperatur des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1, einer Luftfeuchtigkeit in einer Umgebung des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1, einer Anzahl von vergangenen auf den Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 wirkenden Temperaturschocks und/oder des Aufbaus, das heißt der Konstruktion und Zellchemie, des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 gewählt.State optimization Z4 of low-voltage energy store 3.1.1 can be carried out several times during the shutdown time. A time interval between ending state optimization Z4 and restarting state optimization Z4 is determined in particular as a function of the state of charge of low-voltage energy store 3.1.1, taking into account the age of low-voltage energy store 3.1.1, a temperature of low-voltage energy store 3.1. 1, humidity in an environment of the low-voltage energy store 3.1.1, a number of past temperature shocks acting on the low-voltage energy store 3.1.1 and/or the structure, i.e. the construction and cell chemistry, of the low-voltage energy store 3.1.1 selected .

In 5 ist ein Flussdiagramm eines weiteren möglichen Abschnitts des Verfahrens zum Betrieb des elektrischen Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 während einer Vorbereitung auf eine Fahrbereitschaft Z2 des Fahrzeugs dargestellt.In 5 a flowchart of a further possible section of the method for operating the electrical low-voltage energy store 3.1.1 is shown during preparation for the vehicle being ready to drive Z2.

Hierbei wird zunächst geprüft, ob eine Inbetriebnahme des Fahrzeugs bevorsteht. Die Prüfung erfolgt dabei wie zuvor in der Beschreibung zu 4 beschrieben. Weiterhin wird überprüft, ob der Ladezustand und gegebenenfalls eine Temperatur des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 Anforderungen, welche während des Betriebs des Fahrzeugs an den Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 gestellt werden, gerecht werden.First of all, a check is made as to whether the vehicle is about to be put into operation. The test is carried out as before in the description 4 described. Furthermore, it is checked whether the state of charge and possibly a temperature of the low-voltage energy store 3.1.1 meet the requirements that are placed on the low-voltage energy store 3.1.1 during operation of the vehicle.

Steht eine Inbetriebnahme bevor und müssen der Ladezustand und/oder die Temperatur des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 zunächst an die während des Betriebs des Fahrzeugs vorhandenen Anforderungen angepasst werden, erfolgt der Start des Abschnitts des Verfahrens.If commissioning is imminent and the state of charge and/or the temperature of the low-voltage energy store 3.1.1 must first be adapted to the requirements present during operation of the vehicle, the section of the method is started.

Nach dem Start erfolgt, wenn dies nicht bereits der Fall ist, in einem Verfahrensschritt S8 ein Schließen des Schaltelements 3.8.After the start, if this is not already the case, the switching element 3.8 is closed in a method step S8.

Anschließend wird in einer Verzweigung V5 geprüft, ob das Hochvolt-Bordnetz 2 und der Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1 aktiv sind. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N4, lädt der Gleichspannungswandler 5 in einem weiteren Verfahrensschritt S9 das Hochvolt-Bordnetz 2 mittels des Boost-Betriebs vor. Anschließend wird in einer Verzweigung V6 geprüft, ob diese Vorladung erfolgt ist. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N5, wird der Verfahrensschritt S9 weiterhin ausgeführt. Ist die Vorladung erfolgt, dargestellt durch einen Ja-Zweig J6, dann wird der Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1 in einem Verfahrensschritt S10 aktiviert und anschließend ein Verfahrensschritt S11 ausgeführt. Wird bereits bei der in der Verzweigung V5 durchgeführten Prüfung festgestellt, dass das Hochvolt-Bordnetz 2 und der Hochvolt-Energiespeicher 2.2.1 aktiv sind, dargestellt durch einen Ja-Zweig J5, wird unmittelbar nach dieser Prüfung der Verfahrensschritt S11 ausgeführt.A branch V5 then checks whether the high-voltage vehicle electrical system 2 and the high-voltage energy store 2.2.1 are active. If this is not the case, represented by a No branch N4, in a further method step S9 the DC-DC converter 5 precharges the high-voltage vehicle electrical system 2 by means of the boost mode. Then, in a branch V6, it is checked whether this pre-charging has taken place. If this is not the case, represented by a No branch N5, method step S9 continues to be executed. If the pre-charging has taken place, represented by a yes branch J6, then the high-voltage energy store 2.2.1 is activated in a method step S10 and then a method step S11 is carried out. If it is already established during the test carried out in branch V5 that high-voltage vehicle electrical system 2 and high-voltage energy store 2.2.1 are active, represented by a yes branch J5, method step S11 is carried out immediately after this test.

In dem Verfahrensschritt S11 wird der Gleichspannungswandler 5 von dem Bordnetzmanagementsystem 3.4 angesteuert, je nach Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 elektrische Energie aus dem Niedervolt-Bordnetz 3 in das Hochvolt-Bordnetz 2 oder umkehrt einzuspeisen. Die Einspeisung regelt der Gleichspannungswandler 5 nach Vorgaben des Bordnetzmanagementsystems 3.4 bis der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 einen vorgegebenen Wert erreicht, welchen den Betrieb desselben im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht.In method step S11, DC-DC converter 5 is controlled by vehicle electrical system management system 3.4 to feed electrical energy from low-voltage vehicle electrical system 3 into high-voltage vehicle electrical system 2 or vice versa, depending on the state of charge of low-voltage energy store 3.1.1. The DC-DC converter 5 regulates the feed according to specifications of the vehicle electrical system management system 3.4 until the state of charge of the low-voltage energy store 3.1.1 reaches a predetermined value, which enables the same to be operated while the vehicle is being driven.

Insbesondere wird in dem Verfahrensschritt S11 in Abhängigkeit des Alters und des Aufbaus des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1, das heißt in Abhängigkeit der Konstruktion und Zellchemie desselben, bei Überschreitung des vorgegebenen Werts des Ladezustands elektrische Energie aus dem Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 in das Hochvolt-Bordnetz 2 gespeist und bei Unterschreitung des Werts des Ladezustands elektrische Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz 2 in den Niedervolt-Energiespeicher 3.1.1 gespeist. Dies erfolgt solange, bis der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers 3.1.1 einen Sollzustand erreicht hat.In particular, in method step S11, depending on the age and structure of the low-voltage energy store 3.1.1, i.e. depending on the design and cell chemistry of the same, if the specified value of the state of charge is exceeded, electrical energy is transferred from the low-voltage energy store 3.1.1 to the High-voltage vehicle electrical system 2 fed and fed when falling below the value of the state of charge electrical energy from the high-voltage vehicle electrical system 2 in the low-voltage energy storage 3.1.1. This continues until the state of charge of the low-voltage energy store 3.1.1 has reached a target state.

Ob der Ladezustand diesen Wert erreicht hat, wird in einer weiteren Verzweigung V7 überprüft. Hat der Ladezustand den Wert nicht erreicht, dargestellt durch einen Nein-Zweig N6, wird der Verfahrensschritt S11 weiter ausgeführt. Hat der Ladezustand den Wert dagegen erreicht, dargestellt durch einen Ja-Zweig J7, wird der Abschnitt des Verfahrens beendet und die Inbetriebnahme des Fahrzeugs freigegeben.Whether the state of charge has reached this value is checked in a further branch V7. If the state of charge has not reached the value represented by a No branch N6, method step S11 is carried out further. If, on the other hand, the state of charge has reached the value represented by a yes branch J7, the section of the method is ended and the vehicle can be started up.

BezugszeichenlisteReference List

11
Bordnetzelectrical system
22
Hochvolt-BordnetzHigh-voltage electrical system
2.12.1
Inverterinverters
2.22.2
Hochvolt-EnergiespeichervorrichtungHigh Voltage Energy Storage Device
2.2.12.2.1
Hochvolt-EnergiespeicherHigh-voltage energy storage
2.2.22.2.2
Batteriemanagementsystembattery management system
2.2.3, 2.2.42.2.3, 2.2.4
Schaltelementswitching element
2.32.3
Hochvolt-Lasthigh-voltage load
2.42.4
Hochvolt-Laderhigh-voltage charger
2.5, 2.62.5, 2.6
Sicherungfuse
33
Niedervolt-BordnetzLow-voltage electrical system
3.13.1
Niedervolt-Energiespeichervorrichtunglow voltage energy storage device
3.1.13.1.1
Niedervolt-EnergiespeicherLow-voltage energy storage
3.1.23.1.2
Batteriemanagementsystembattery management system
3.1.33.1.3
Schaltelementswitching element
3.1.43.1.4
Amperemeterammeter
3.1.53.1.5
Voltmetervoltmeter
3.2, 3.33.2, 3.3
Niedervolt-Lastlow voltage load
3.43.4
BordnetzmanagementsystemOn-board network management system
3.5 bis 3.73.5 to 3.7
Sicherungfuse
3.83.8
Schaltelementswitching element
44
elektrische Maschineelectric machine
55
Gleichspannungswandler DC converter
J1 bis J7J1 to J7
Ja-ZweigYes branch
N1 bis N6N1 to N6
Nein-ZweigNo branch
S1 bis S11S1 to S11
Verfahrensschrittprocess step
U1 bis U8U1 to U8
Übergangcrossing
V1 bis V7V1 to V7
Verzweigungbranch
Z1Z1
Stillstandstandstill
Z2Z2
Fahrbereitschaftreadiness to drive
Z3Z3
Vorbereitung FahrbereitschaftPreparation for driving readiness
Z4Z4
Zustandsoptimierungstate optimization

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • KR 20180057187 [0002]KR 20180057187 [0002]

Claims (4)

Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) in einem ein Hochvolt-Bordnetz (2) und ein Niedervolt-Bordnetz (3) umfassenden Bordnetz (1) eines Fahrzeugs, wobei - der Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) in dem Niedervolt-Bordnetz (3) betrieben wird und - der Betrieb des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Fahrzeugs gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass - während eines Betriebs des Fahrzeugs der Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) mit elektrischer Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz (2) aufgeladen wird, - nach einer Deaktivierung des Fahrzeugs elektrische Niedervolt-Lasten (3.2, 3.3), welche Nachlaufprogramme des Fahrzeugs ausführen, mit Energie aus dem Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) gespeist werden, - nach Beendigung der Nachlaufprogramme eine elektrische Verbindung zu den Niedervolt-Lasten (3.2, 3.3) mittels Öffnung eines Schaltelements (3.8) getrennt wird, - bei Erkennung eines Abstellens des Fahrzeugs über einen vorgegebenen Zeitraum, welcher einen vorgegebenen Wert überschreitet, - überprüft wird, ob sich ein Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) in einem Bereich zwischen 50 % und 60 % eines maximalen Ladezustands befindet, - eine Zustandsoptimierung (Z4) für den Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) gestartet wird, wenn sich der Ladezustand außerhalb dieses Bereichs befindet, - bei einem Start der Zustandsoptimierung (Z4) das Schaltelement (3.8) geschlossen wird und - in der Zustandsoptimierung (Z4) in Abhängigkeit eines Alters und eines Aufbaus des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) bei Überschreitung des Bereichs des Ladezustands elektrische Energie aus dem Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) in das Hochvolt-Bordnetz (2) gespeist wird und bei Unterschreitung des Bereichs des Ladezustands elektrische Energie aus dem Hochvolt-Bordnetz (2) in den Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) gespeist wird, bis sich der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) im Bereich zwischen 50 % und 60 % des maximalen Ladezustands befindet, - bei Detektion einer bevorstehenden Inbetriebnahme des Fahrzeugs - die Zustandsoptimierung (Z4) beendet wird und - der Ladezustand des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) an Anforderungen, welche während des Betriebs des Fahrzeugs an den Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) gestellt werden, mittels Aufladen aus dem Hochvolt-Bordnetz (2) angepasst wird.Method for operating an electrical low-voltage energy store (3.1.1) in an on-board network (1) of a vehicle comprising a high-voltage on-board network (2) and a low-voltage on-board network (3), wherein - the low-voltage energy store (3.1.1) in the low-voltage vehicle electrical system (3) is operated and - the operation of the low-voltage energy store (3.1.1) is controlled depending on an operating state of the vehicle, characterized in that - during operation of the vehicle, the low-voltage energy store (3.1.1) is charged with electrical energy from the high-voltage vehicle electrical system (2), - after the vehicle has been deactivated, electrical low-voltage loads (3.2, 3.3) which run the vehicle's run-on programs are fed with energy from the low-voltage energy store (3.1.1). - after the run-on programs have ended, an electrical connection to the low-voltage loads (3.2, 3.3) is separated by opening a switching element (3.8), - when the vehicle is detected to be parked over a specified period of time which exceeds a specified value, - it is checked whether the charge state of the low-voltage energy store (3.1.1) is in a range between 50% and 60% of a maximum charge state, - state optimization (Z4) for the Low-voltage energy storage (3.1.1) is started when the state of charge is outside this range, - when the state optimization (Z4) starts, the switching element (3.8) is closed and - in the state optimization (Z4) depending on an age and a Structure of the low-voltage energy store (3.1.1) when the range of the state of charge is exceeded, electrical energy from the low-voltage energy store (3.1.1) is fed into the high-voltage vehicle electrical system (2) and when the range of the state of charge is undershot, electrical energy from the high voltage -On-board electrical system (2) is fed into the low-voltage energy store (3.1.1) until the state of charge of the low-voltage energy store (3.1.1) is in the range is between 50% and 60% of the maximum state of charge, - upon detection of an impending start-up of the vehicle - the state optimization (Z4) is ended and - the state of charge of the low-voltage energy store (3.1.1) to requirements which arise during operation of the vehicle the low-voltage energy store (3.1.1) are provided, is adjusted by charging from the high-voltage vehicle electrical system (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung des Abstellens des Fahrzeugs über den vorgegebenen Zeitraum anhand - einer Erkennung einer Abwesenheit eines Fahrers vom Fahrzeug, - einer Erkennung einer geografischen Position des Fahrers, - einer Erkennung einer Entfernung eines Schlüssels zum Fahrzeug, - einer Erkennung einer Infrastruktur in einer Fahrzeugumgebung, - einer Erkennung einer Deaktivierung eines Bereitschaftszustands des Fahrzeugs, - einer Erkennung einer Fahrzeugnutzerbedienung und/oder eines Fahrzeugnutzerwunsches und/oder - einer Erkennung einer Systemabfrage durchgeführt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the detection of the parking of the vehicle over the predetermined period of time based on - a detection of an absence of a driver from the vehicle, - a detection of a geographical position of the driver, - a detection of a distance of a key to the vehicle, - a detection of an infrastructure in a vehicle environment, - a detection of a deactivation of a readiness state of the vehicle, - a detection of a vehicle user operation and/or a vehicle user request and/or - a detection of a system query is carried out. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der bevorstehenden Inbetriebnahme des Fahrzeugs anhand - einer Erkennung einer Anwesenheit eines Fahrers in einer Fahrzeugumgebung, - einer Erkennung einer geografischen Position des Fahrers, - einer Erkennung einer Entfernung eines Schlüssels zum Fahrzeug, - einer Erkennung einer Infrastruktur in einer Fahrzeugumgebung, - einer Erkennung einer Aktivierung eines Bereitschaftszustands des Fahrzeugs, - einer Erkennung einer Fahrzeugnutzerbedienung und/oder eines Fahrzeugnutzerwunsches und/oder - einer Erkennung einer Systemabfrage durchgeführt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the detection of the impending start-up of the vehicle based on - a detection of a driver's presence in a vehicle environment, - a detection of a geographical position of the driver, - a detection of a distance of a key to the vehicle, - a detection of an infrastructure in a Vehicle environment, - a detection of an activation of a readiness state of the vehicle, - a detection of a vehicle user operation and / or a vehicle user request and / or - a detection of a system query is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Zustandsoptimierung (Z4) während eines abgestellten Zustands des Fahrzeugs zumindest einmal wiederholt wird und - ein zeitlicher Abstand zwischen einem Beenden der Zustandsoptimierung (Z4) und einem erneuten Starten der Zustandsoptimierung (Z4) in Abhängigkeit - des Ladezustands des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) unter Berücksichtigung des Alters des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1), - einer Temperatur des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1), - einer Luftfeuchtigkeit in einer Umgebung des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1), - einer Anzahl von vergangenen auf den Niedervolt-Energiespeicher (3.1.1) wirkenden Temperaturschocks und/oder - des Aufbaus des Niedervolt-Energiespeichers (3.1.1) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the state optimization (Z4) is repeated at least once while the vehicle is parked and - a time interval between ending the state optimization (Z4) and restarting the state optimization (Z4) in Dependence - the state of charge of the low-voltage energy storage device (3.1.1), taking into account the age of the low-voltage energy storage device (3.1.1), - a temperature of the low-voltage energy storage device (3.1.1), - a humidity in an environment of the low-voltage energy storage device (3.1.1), - a number of past temperature shocks acting on the low-voltage energy store (3.1.1) and/or - the structure of the low-voltage energy store (3.1.1) is set.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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