DE102021116458A1 - Steueranordnung für ein Kraftfahrzeugschließsystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für ein Kraftfahrzeugschließsystem (2), wobei das Kraftfahrzeugschließsystem (2) einen elektrischen Antrieb (3) zur Bereitstellung einer motorischen Schließfunktion für ein Verschlusselement (4) eines Kraftfahrzeugs (5) aufweist, wobei die Steueranordnung (1) einen aufladbaren, elektrischen Energiespeicher (6) mit Kondensatorelementen (7, 8) aufweist und dafür eingerichtet ist, eine Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugschließsystems (1), insbesondere in einem Notbetrieb des Kraftfahrzeugs (5), über den Energiespeicher (6) bereitzustellen, wobei die Steueranordnung (1) eine Ladeschaltung (12) zum Aufladen der Kondensatorelemente (7, 8) in einer Laderoutine ausgehend von einer elektrischen Versorgungsspannung (UV) des Kraftfahrzeugs (5) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass in der Ladeschaltung (12) den Kondensatorelementen (7, 8) jeweils ein separates elektrisches Schaltelement (13, 14) zur Umwandlung der Versorgungsspannung (UV) in eine jeweilige Ladespannung (UL7, UL8) für das jeweilige Kondensatorelement (7, 8) zugeordnet ist und dass die Steueranordnung (1) in der Laderoutine die den jeweiligen Kondensatorelementen (7, 8) zugeordneten Schaltelemente (13, 14) zum Bereitstellen einer jeweiligen Ladespannung (UL7, UL8) ansteuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für ein Kraftfahrzeugschließsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Kraftfahrzeugschließsystem nach Anspruch 10 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kraftfahrzeugschließsystems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12.
  • Das in Rede stehende Kraftfahrzeugschließsystem findet Anwendung bei allen Arten von motorischen Schließfunktionen für Verschlusselemente eines Kraftfahrzeugs. Dazu gehören insbesondere Kraftfahrzeugschlösser für Verschlusselemente wie Seitentüren, Hecktüren, Heckklappen, Heckdeckel oder Motorhauben. Diese Verschlusselemente können grundsätzlich als Schwenk- oder Schiebetüren ausgestaltet sein. Weitere Beispiele der betreffenden Schließfunktionen eines Kraftfahrzeugs sind Antriebsanordnungen, welche eine motorische Verstellung, insbesondere der vorgenannten Verschlusselemente, bereitstellen.
  • Die bekannte Steueranordnung ( US 2015/0330116 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, betrifft den Betrieb eines Kraftfahrzeugschließsystems mit einem Kraftfahrzeugschloss, das als Schließelemente eine Schlossfalle und eine Sperrklinke aufweist. Die Schlossfalle lässt sich in eine Schließstellung bringen, in der sie in haltendem Eingriff mit dem Schließteil steht und in der sie von der Sperrklinke fixiert wird. Das Kraftfahrzeugschloss ist ferner mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet, mit dem die Sperrklinke aushebbar ist, sodass die Schlossfalle, das Schließteil freigebend, in ihre Offenstellung verstellbar ist.
  • Um den Anforderungen an die Sicherheit der Spannungsversorgung solcher Kraftfahrzeugschlösser Rechnung tragen zu können, ist die bekannte Steueranordnung mit einem aufladbaren Energiespeicher mit Kondensatorelementen ausgestaltet, wodurch auch in einem Notbetrieb, insbesondere bei Ausfall einer Zentralbatterie des Kraftfahrzeugs, die Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugschließsystems sichergestellt wird.
  • Da einzelne Kondensatorelemente hinsichtlich ihrer Kapazität und der erreichbaren Kondensatorspannung begrenzt sind, werden zur Spannungsversorgung von Kraftfahrzeugschließsystemen mehrere Kondensatorelemente elektrisch verschaltet. Eine elektrische Reihenschaltung der Kondensatorelemente dient hierbei der Bereitstellung der für den Betrieb des Kraftfahrzeugschließsystems erforderlichen Spannung. Das Aufladen der Kondensatorelemente wird durch Anlegen einer Ladespannung vorgenommen. Wird hierbei die Ladespannung an die verschalteten, insbesondere in Reihe geschalteten Kondensatorelemente angelegt, führen Abweichungen in der Kapazität, der gespeicherten Ladung sowie herstellungsbedingte Toleranzen in den Eigenschaften der Kondensatorelemente dazu, dass über den Kondensatorelementen unterschiedliche Teilspannungen abfallen können. Neben einer ungleichmäßigen Aufladung der Kondensatorelemente kann dies sogar dazu führen, dass die Lebensdauer der Kondensatorelemente beeinträchtigt wird.
  • Zur Vermeidung dieser Problematik ist zum Aufladen von Kondensatorelementen bei der bekannten Steueranordnung vorgesehen, mittels einer Ladeschaltung eine elektrische Ausbalancierung der Kondensatorelemente vorzusehen, womit Ladungsunterschiede zwischen den Kondensatorelementen untereinander ausgeglichen werden. Die Ausbalancierung kann hierbei aktiv durch Halbleiterelemente gesteuert werden, womit zwar zwischen den Kondensatorelementen ein Spannungsausgleich mit hoher Dynamik erreicht wird, die Ladesteuerung jedoch vergleichsweise aufwendig und kostspielig ist. Mit einer passiven Ausbalancierung der Reihenschaltung, beispielsweise über Ausgleichswiderstände, wird dagegen nur eine geringe Dynamik des Spannungsausgleichs erreicht.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Steueranordnung für den Betrieb eines Kraftfahrzeugschließsystems derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine schnelle und gleichzeitig einfach umzusetzende Aufladung der Kondensatorelemente ermöglicht wird.
  • Das obige Problem wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
  • Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass zur Aufladung der Kondensatorelemente den Kondensatorelementen jeweils unabhängige Schaltelemente zur Bereitstellung der Ladespannung aus einer Versorgungsspannung des Kraftfahrzeugs zugeordnet werden können. Die Kondensatorelemente verfügen hiermit gewissermaßen über jeweilige, eigene aktive Laderegler, die ein unabhängiges Aufladen der Kondensatorelemente erlauben, sodass auf eine Ausbalancierung der Kondensatorelemente insgesamt verzichtet werden kann.
  • Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass in der Ladeschaltung den Kondensatorelementen jeweils ein separates elektrisches Schaltelement zur Umwandlung der Versorgungsspannung in eine jeweilige Ladespannung für das jeweilige Kondensatorelement zugeordnet ist und dass mittels der Steueranordnung in der Laderoutine die den jeweiligen Kondensatorelementen zugeordneten Schaltelemente zum Bereitstellen einer jeweiligen Ladespannung angesteuert werden.
  • Es wurde erkannt, dass hiermit unter einem gegebenenfalls geringfügig höheren Bauaufwand ein unabhängiges Aufladen der Kondensatorelemente möglich wird. Durch das unabhängige Aufladen kann sowohl ein schnelleres Aufladen der Kondensatorelemente als auch eine auf die jeweiligen Kondensatorelemente abgestimmte Ansteuerung der Ladeschaltung erfolgen.
  • Die Vorteile der unabhängigen Aufladung werden in der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 darin deutlich, dass die den jeweiligen Kondensatorelementen zugeordneten Schaltelemente in der Laderoutine abhängig von einem jeweiligen Ladezustand angesteuert werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Laderoutine sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 5. Zeitlich konstante Ladespannungen und/oder zeitlich konstanten Ladeströme können eingesetzt werden, wobei eine solche Ansteuerung wiederum individuell für jedes der Kondensatorelemente vorgenommen wird.
  • Vorzugsweise erfolgt das jeweilige Aufladen bis zum Erfüllen eines Ladezustandabschlusskriteriums (Anspruch 4), wobei die Laderoutine wiederum für jedes Kondensatorelement auf unabhängige Weise beendet werden kann.
  • Weitgehend entladene Kondensatorelemente bedürfen aufgrund der niedrigen Kondensatorspannung in vielen Fällen einer speziellen Ansteuerung der Ladeschaltung beim Beginn des Ladevorgangs. In der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 wird die unabhängige Ansteuerung auch dafür genutzt, dass eine Anlaufvorgabe wie ein vorgegebener, maximaler Anlaufstrom für solche Kondensatorelemente individuell eingehalten wird.
  • Besonders bevorzugt ist zudem die Ausgestaltung gemäß Anspruch 6, wonach bereits im einfachsten Fall ein Feldeffekttransistor für jedes Kondensatorelement als Schaltelement ausreicht. Folglich kann der zusätzliche Bauaufwand für die Ladeschaltung besonders geringgehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch ein Abwärtswandler als Schaltelement vorgesehen sein, was in Anspruch 7 angegeben ist.
  • Bei den als Doppelschichtkondensatoren ausgestalteten Kondensatorelementen gemäß Anspruch 9 kann über die Ansteuerung in der Laderoutine weiter auf die Anforderungen der Doppelschichtkondensatoren eingegangen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 10, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Kraftfahrzeugschließsystem mit einer vorschlagsgemäßen Steueranordnung als solches beansprucht. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Steueranordnung wird verwiesen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 weist das Kraftfahrzeugschließsystem ein Kraftfahrzeugschloss für ein verstellbares Verschlusselement eines Kraftfahrzeugs auf. Die Aufladung der Kondensatorelemente trägt hierbei denen bei Kraftfahrzeugschlössern anfallenden hohen Sicherheitsanforderungen an die Spannungsversorgung Rechnung.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 12, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugschließsystems beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschließsystem wird verwiesen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschließsystem, das ein Kraftfahrzeugschloss aufweist und das Kraftfahrzeugschloss in einer teilweise demontierten Seitenansicht, sowie
    • 2 eine schematische Darstellung der Steueranordnung.
  • Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung 1 für ein Kraftfahrzeugschließsystem 2. Das Kraftfahrzeugschließsystem 2 weist einen elektrischen Antrieb 3 zur Bereitstellung einer motorischen Schließfunktion für ein Verschlusselement 4 eines Kraftfahrzeugs 5 auf.
  • Unter einer motorischen Schließfunktion ist zu verstehen, dass ein verstellbares Verschlusselement 4 des Kraftfahrzeugs 5 direkt oder indirekt durch eine durch den elektrischen Antrieb 3 erzeugte Bewegung verstellt wird, beispielsweise geöffnet oder geschlossen wird, und/oder, verriegelt oder entriegelt wird. Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugschließsystems 1 ist der Heckklappe als Verschlusselement 4 zugeordnet. Alle Erläuterungen gelten grundsätzlich auch für alle anderen Arten von Verschlusselementen, wobei zusätzlich auf die einleitenden Ausführungen verwiesen wird.
  • Die Steueranordnung 1 weist einen aufladbaren Energiespeicher 6 mit Kondensatorelementen 7, 8 zur Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugschließsystems 1 auf. Der Begriff „Kondensatorelement“ ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst einen einzelnen Kondensator oder auch eine schaltungstechnische Anordnung aus mehreren Kondensatoren. Vorschlagsgemäß sind mehrere Kondensatorelemente 7, 8 vorgesehen, welche unterschiedliche Eigenschaften, beispielsweise unterschiedliche Kapazitäten, verschiedene strukturelle Aufbauten, verschiedene Materialen oder dergleichen aufweisen können. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Kondensatorelemente 7, 8 jedoch identisch ausgestaltet. Unter „identisch“ ist hierbei zu verstehen, dass die Kondensatorelemente 7, 8 innerhalb der fertigungstechnischen Toleranzen hinsichtlich ihrer elektronischen Eigenschaften gleich sind. Beispielsweise weisen die Kondensatorelemente 7, 8 innerhalb der Toleranzen die gleiche Nennkapazität und die gleiche zulässige Höchstspannung auf. Die Kondensatorelemente 7, 8 sind hier und vorzugsweise elektrisch in Reihe geschaltet.
  • Die Steueranordnung 1 ist in einer Ausgestaltung mit einer Betriebssteuerung ausgestattet, welche beispielsweise zur elektronischen Umsetzung von Schließzuständen eingerichtet ist und die Ansteuerung des elektrischen Antriebs 3 zur Bereitstellung der motorischen Schließfunktion übernimmt. Grundsätzlich kann die Steueranordnung 1 als Türsteuergerät und/oder, wie in 1 dargestellt, als im Kraftfahrzeugschließsystem 2 integrierte Steuerung ausgestaltet sein. Ebenfalls ist denkbar, dass die Steueranordnung 1 Teil einer zentralen Kraftfahrzeugsteuerung ist.
  • Die Steueranordnung 1 ist vorzugsweise dafür eingerichtet, eine der Steueranordnung 1 zugeführte Versorgungsspannung UV des Kraftfahrzeugs 5, welche hier und vorzugsweise durch die Bordnetzspannung aus einer Zentralbatterie 9 des Kraftfahrzeugs 5 bereitgestellt wird, in eine Antriebsspannung für den elektrischen Antrieb 3 umzuwandeln. Bei der Zentralbatterie 9 handelt es sich vorzugsweise um die Batterie, die die für das Anlassen des Kraftfahrzeugs 5 und/oder für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 5 erforderliche elektrische Energie bereitstellt.
  • Die Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugschließsystems 2 wird zudem insbesondere in einem Notbetrieb des Kraftfahrzeugs 5, beispielsweise bei Ausfall der Zentralbatterie 9, mittels der Steueranordnung 1 über den Energiespeicher 6 bereitgestellt. In 2 ist die Steueranordnung 1 schematisch dargestellt, wobei eine Steuereinheit 10, die beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltet ist, die von dem Energiespeicher 6 bereitgestellte elektrische Spannung als Antriebsspannung dem Antrieb 3 zuführt. Hier und vorzugsweise ist ein Aufwärtswandler 11 vorgesehen, welcher von der Steuereinheit 10 angesteuert wird, die vom Energiespeicher 6 bereitgestellte Spannung in eine im Vergleich hierzu höhere Antriebsspannung umzuwandeln. In einem Normalbetrieb stellt die Steuereinheit 10 die Antriebsspannung beispielsweise direkt aus der Versorgungsspannung UV bereit. Denkbar ist ebenfalls, dass auch im Normalbetrieb eine Spannungsversorgung über den Energiespeicher 6 vorgesehen ist.
  • Die Steueranordnung 1 weist eine Ladeschaltung 12 zum Aufladen der Kondensatorelemente 7, 8 in einer Laderoutine ausgehend von der elektrischen Versorgungsspannung UV des Kraftfahrzeugs 3 auf.
  • Wesentlich ist nun, dass in der Ladeschaltung 12 den Kondensatorelementen 7, 8 jeweils ein separates elektrisches Schaltelement 13, 14 zur Umwandlung der Versorgungsspannung UV in eine jeweilige Ladespannung UL7, UL8 für das jeweilige Kondensatorelement 7, 8 zugeordnet ist.
  • Mit „separaten“ elektrischen Schaltelementen 13, 14 ist hierbei gemeint, dass den Kondensatorelemente 7, 8 jeweils eineindeutig ein Schaltelement 13, 14 zuzuordnen ist, welches zumindest nicht direkt mit einem weiteren Kondensatorelement 7, 8 in elektrischer Verbindung steht. Insbesondere ist die Anzahl der Kondensatorelemente 7, 8 mit der Anzahl der Schaltelemente 13, 14 identisch. Hier dient das Schaltelement 13 der Bereitstellung der Ladespannung UL7 für das Kondensatorelement 7 und das Schaltelement 14 der Bereitstellung der Ladespannung UL8 für das Kondensatorelement 8.
  • Die Schaltelemente 13, 14 dienen zudem einer Bereitstellung der jeweiligen Ladespannung UL7, UL8 aus der Versorgungsspannung UV. Die Schaltelemente 13, 14 sind hier somit nicht für ein Ausbalancieren im Sinne eines Ladungsausgleichs zwischen den Kondensatorelementen 7, 8 untereinander eingerichtet. Unter einer Umwandlung der Versorgungsspannung UV ist hier und vorzugsweise eine Reduzierung der Versorgungsspannung UV, beispielsweise von einer Nennspannung von 12 V oder 24 V, auf eine geringere jeweilige Ladespannung UL7, UL8 gemeint, welche beispielsweise eine vorgegebene Maximalspannung der Kondensatorelemente 7, 8 nicht übersteigt.
  • Weiter ist wesentlich, dass die Steueranordnung 1 in der Laderoutine die den jeweiligen Kondensatorelementen 7, 8 zugeordneten Schaltelemente 13, 14 zum Bereitstellen der jeweiligen Ladespannung UL7, UL8 ansteuert. Aufgrund der separaten Zuordnung der Schaltelemente 13, 14 können die Kondensatorelemente 7, 8 somit unabhängig voneinander aufgeladen werden. Hierbei kann je nach Bedarf unter anderem ein gleichzeitiges oder zeitversetztes Aufladen erfolgen und/oder das Aufladen der Kondensatorelemente 7, 8 auf unterschiedliche Weise erfolgen, etwa mit unterschiedlichen Ladespannungen UL7, UL8 oder dergleichen.
  • Hier und vorzugsweise überwacht die Steueranordnung 1 einen jeweiligen Ladezustand der Kondensatorelemente 7, 8. Hierbei kann eine für den Ladezustand repräsentative Größe mittels der Steueranordnung 1 ermittelt werden, vorzugsweise der jeweilige Ladestrom, die jeweilige Kondensatorspannung und/oder die jeweilige Kondensatorladung der Kondensatorelemente 7, 8. Hier und vorzugsweise werden mittels eines zwischen den in Reihe geschalteten Kondensatorelementen 7, 8 vorgesehenen Spannungsteilers die über den Kondensatorelementen 7, 8 abfallenden Teilspannungen ermittelt.
  • Die den jeweiligen Kondensatorelementen 7, 8 zugeordneten Schaltelemente 13, 14 werden in der Laderoutine vorzugsweise abhängig vom jeweiligen Ladezustand angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt somit wiederum individuell für die Kondensatorelemente 7, 8 in Abhängigkeit des Ladezustands, beispielsweise abhängig von der Kondensatorspannung.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung nimmt die Steueranordnung 1 in der Laderoutine ein zumindest zeitabschnittsweises Aufladen der Kondensatorelemente 7, 8 mit zeitlich konstanter Ladespannung und/oder zeitlich konstanten Ladestrom vor. Besonders bevorzugt ist hierbei, dass die Steueranordnung 1 in der Laderoutine ein Aufladen der Kondensatorelemente 7, 8 jeweils bis zum Erfüllen eines Ladezustandskriteriums mit zeitlich konstantem Ladestrom vornimmt. Das Ladezustandskriterium kann vorzugweise ein weitgehend vollständiges Aufladen des jeweiligen Kondensatorelements 7, 8 repräsentieren. Die Steueranordnung 1 kann ein Aufladen der Kondensatorelemente 7, 8 nach Erfüllen des Ladezustandskriteriums mit zeitlich konstanter Ladespannung UL7, UL8 vornehmen.
  • Die Steueranordnung 1 nimmt in der Laderoutine ein Aufladen der Kondensatorelemente 7, 8 vorzugsweise bis zum jeweiligen Erfüllen eines Ladezustandabschlusskriteriums vor. Beispiele für das Ladezustandskriterium ist das Erreichen einer vorgegebenen Maximalspannung durch die Kondensatorspannung, ein Unterschreiten einer vorgegebenen Spannungsdifferenz in der zeitlichen Abhängigkeit der Kondensatorspannung sowie das Erreichen einer Maximaltemperatur des Kondensatorelements 7, 8. Aufgrund der separaten Schaltelemente 13, 14 kann das Aufladen für einzelne Kondensatorelements 7, 8 beendet und für weitere Kondensatorelemente 7, 8 fortgesetzt werden, sodass insgesamt eine möglichst vollständige Aufladung in kurzer Zeit erreicht wird.
  • Bei weitgehend entladenen Kondensatorelementen 7, 8 kann das Aufladen der Kondensatorelemente 7, 8 eine Anlaufphase erforderlich machen, was vorliegend wiederum spezifisch auch für einzelne Kondensatorelement 7, 8 vorgenommen werden kann. Die Steueranordnung 1 nimmt vorzugsweise in der Laderoutine auf Erfüllen eines Entladekriteriums durch den Ladezustand eines der Kondensatorelemente 7, 8 ein Aufladen dieses Kondensatorelements 7, 8 gemäß einer Anlaufvorgabe, vorzugsweise unter Einhaltung eines vorgegebenen Anlaufstroms, vor. Das Entladekriterium ist hierbei repräsentativ für eine weitgehende Entladung des Kondensatorelements 7, 8 und ist beispielsweise durch das Unterschreiten einer vorgegebenen Mindestspannung durch die Kondensatorspannung definiert. Mit der Anlaufvorgabe wird beispielsweise der Ladestrom auf einen Maximalstrom begrenzt.
  • Als Schaltelemente 13, 14 können grundsätzlich aktive, hier von der Steuereinheit 10 ansteuerbare, Elemente eingesetzt werden, welche für eine Umwandlung, hier eine Reduzierung, der Versorgungsspannung UV auf die Ladespannung UL7, UL8 geeignet sind. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist als jeweiliges Schaltelement 13, 14 ein Feldeffekttransistor, vorzugsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), vorgesehen. Insbesondere die Verwendung von MOSFETs stellt eine besonders einfache und kostengünstige Umsetzung der Ladeschaltung 12 dar.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist als jeweiliges Schaltelement 13, 14 ein Abwärtswandler (Buck-Converter) vorgesehen. Auch hiermit wird eine besonders einfache Umsetzung des unabhängigen Aufladens der Kondensatorelemente 7, 8 ermöglicht.
  • Wie bereits angesprochen, sind die Kondensatorelemente 7, 8 vorzugsweise unbalanciert in der Steueranordnung 1 vorgesehen. Vorliegend besteht somit keine aktive oder passive Möglichkeit, einen direkten Ladungsausgleich zwischen den Kondensatorelementen 7, 8 zu bewirken. Vielmehr werden Unterschiede in den Kondensatorelementen 7, 8 beim Aufladen über die Ansteuerung der separaten Schaltelemente 13, 14 berücksichtigt. Hier und vorzugsweise weist die Ladeschaltung 12 einen Freigabeschalter 15 für die Schaltelemente 13, 14 auf, der hier ebenfalls von der Steuereinheit 10 angesteuert wird.
  • Die Steueranordnung 1 steuert die Schaltelemente 13, 14 vorzugsweise moduliert, weiter vorzugsweise pulsweitenmoduliert und/oder frequenzmoduliert, an, um beispielsweise die Ladespannung UL7, UL8 und/oder den Ladestrom einzustellen. Vorzugsweise nimmt die Steueranordnung 1 die Modulation für jeweilige Schaltelemente 13, 14 unabhängig voneinander vor.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Kondensatorelemente 7, 8 als Doppelschichtkondensatoren ausgestaltet. Bei einem Doppelschichtkondensator handelt es sich um einen elektrochemischen Energiespeicher. Die Energiespeicherung erfolgt in einer elektrochemischen Doppelschicht, die auch als „Helmholtz-Schicht“ bekannt ist („Lexikon - Aktuelle Fachbegriffe aus Informatik und Telekommunikation“, 9. Auflage, 2007, VDF Hochschulverlag AG, Seite 86). Ein solcher Doppelschichtkondensator wird auch als „Superkondensator“, „Supercap“, „Ultracap“ oder dergleichen bezeichnet. Ein Doppelschichtkondensator kann eine hohe Leistungsdichte für das Kraftfahrzeugschließsystem 2 bereitstellen. Mit der vorschlagsgemäßen Steueranordnung 1 kann zudem beim Aufladen des Doppelschichtkondensators unter anderem ein Überschreiten der jeweiligen zulässigen Höchstspannung mit hoher Sicherheit vermieden werden.
  • Gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Kraftfahrzeugschließsystem 2 als solches beansprucht. Das Kraftfahrzeugschließsystem 2 weist einen elektrischen Antrieb 3 zur Bereitstellung einer motorischen Schließfunktion für ein Verschlusselement 4 eines Kraftfahrzeugs 5 sowie eine vorschlagsgemäße Steueranordnung 1 auf. Auf alle Ausführungen zur vorschlagsgemäßen Steueranordnung 1 wird verwiesen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kraftfahrzeugschließsystem 2 ein Kraftfahrzeugschloss 16 für das verstellbare Verschlusselement 4 des Kraftfahrzeugs 5 auf. Das Kraftfahrzeugschloss 16 ist mit einer um eine Schlossfallenachse 17a schwenkbaren Schlossfalle 17 für den haltenden Eingriff mit einem Schließteil 18 und einer der Schlossfalle 17 zugeordneten, um eine Sperrklinkenachse 19a schwenkbaren Sperrklinke 19 ausgestattet. Bei dem Schließteil 18 kann es sich um einen Schließbügel, einen Schließbolzen oder dergleichen handeln. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeugschloss 16 an dem Verschlusselement 4 angeordnet, während das Schließteil 18 karosseriefest am Kraftfahrzeug angeordnet ist.
  • Die Sperrklinke 19 lässt sich in eine in 1 dargestellte, eingefallene Stellung bringen, in der sie die Schlossfalle 17 in der dargestellten Schließstellung hält. Ferner lässt sich die Sperrklinke 19 mittels des elektrischen Antriebs 3 motorisch ausheben. Hierfür ist ein Antriebsmotor 20 vorzugsweise mit einem Antriebsseil 21 mit der Sperrklinke 19 verbunden. Das motorische Ausheben der Sperrklinke 19 ist in 1 ein Verschwenken der Sperrklinke 19 im Uhrzeigersinn um die Sperrklinkenachse 19a. Grundsätzlich kann die Sperrklinke 19 auch Bestandteil eines aus zwei oder mehreren sequentiell angeordneten Sperrklinken bestehenden, der Schlossfalle 17 zugeordneten Sperrklinkensystems sein.
  • Das motorische Ausheben der Sperrklinke 17 wird beispielsweise durch eine Betätigung eines Türgriffs 22 ausgelöst. Hierfür ist der Türgriff 22 mit einem Sensor oder dergleichen ausgestattet, der eine Betätigung des Türgriffs 22 erfasst und die Erfassung über eine steuerungstechnische Verbindung an die Steueranordnung 1 weitergibt, welche eine Ansteuerung des elektrischen Antriebs 3 auslöst. Insbesondere im Notbetrieb wird die Spannungsversorgung hierfür über den Energiespeicher 6 bereitgestellt.
  • Neben oder anstelle der hier näher erläuterten Schließfunktion des Kraftfahrzeugschlosses 16 kann das Kraftfahrzeugschließsystem 2 ebenfalls eine Antriebsanordnung zur motorischen Verstellung eines vorgenannten Verschlusselements 4 des Kraftfahrzeugs 5 aufweisen, wobei die Antriebsanordnung einem motorischen Verstellen, insbesondere einem Öffnen und/oder Schließen, des Verschlusselements 4 dient. Weitere Beispiele für Schließfunktionen sind eine motorische Verstellung von Bedienelementen wie Bedienhebel, Türgriffe sowie von Innenraumelementen und Außenraumelementen des Kraftfahrzeugs wie Lüfterelementen, Innenspiegeln, Seitenspiegel, Beleuchtung oder dergleichen.
  • Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein für die Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens ausgestaltetes Kraftfahrzeug als solches beansprucht. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise mit einer vorschlagsgemäßen Schließsystemsteuerung 9 und insbesondere mit einem vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschließsystem 1 ausgestattet. Auch insoweit darf auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren verwiesen werden.
  • 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
    • US 20150330116 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Steueranordnung für ein Kraftfahrzeugschließsystem (2), wobei das Kraftfahrzeugschließsystem (2) einen elektrischen Antrieb (3) zur Bereitstellung einer motorischen Schließfunktion für ein Verschlusselement (4) eines Kraftfahrzeugs (5) aufweist, wobei die Steueranordnung (1) einen aufladbaren, elektrischen Energiespeicher (6) mit Kondensatorelementen (7, 8) aufweist und dafür eingerichtet ist, eine Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugschließsystems (1), insbesondere in einem Notbetrieb des Kraftfahrzeugs (5), über den Energiespeicher (6) bereitzustellen, wobei die Steueranordnung (1) eine Ladeschaltung (12) zum Aufladen der Kondensatorelemente (7, 8) in einer Laderoutine ausgehend von einer elektrischen Versorgungsspannung (UV) des Kraftfahrzeugs (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeschaltung (12) den Kondensatorelementen (7, 8) jeweils ein separates elektrisches Schaltelement (13, 14) zur Umwandlung der Versorgungsspannung (UV) in eine jeweilige Ladespannung (UL7, UL8) für das jeweilige Kondensatorelement (7, 8) zugeordnet ist und dass die Steueranordnung (1) in der Laderoutine die den jeweiligen Kondensatorelementen (7, 8) zugeordneten Schaltelemente (13, 14) zum Bereitstellen einer jeweiligen Ladespannung (UL7, UL8) ansteuert.
  2. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (1) einen jeweiligen Ladezustand der Kondensatorelemente (7, 8), vorzugsweise mittels eines zwischen in Reihe geschalteten Kondensatorelementen (7, 8) vorgesehenen Spannungsteilers, überwacht und die den jeweiligen Kondensatorelementen (7, 8) zugeordneten Schaltelemente (13, 14) in der Laderoutine abhängig vom jeweiligen Ladezustand ansteuert.
  3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (1) in der Laderoutine ein zumindest zeitabschnittsweises Aufladen der Kondensatorelemente (7, 8) mit zeitlich konstanter Ladespannung (UL7, UL8) und/oder zeitlich konstanten Ladestrom vornimmt, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (1) in der Laderoutine ein Aufladen der Kondensatorelemente (7, 8) jeweils bis zum Erfüllen eines Ladezustandskriteriums mit zeitlich konstantem Ladestrom vornimmt, weiter vorzugsweise, dass die Steueranordnung (1) ein Aufladen der Kondensatorelemente (7, 8) nach Erfüllen des Ladezustandskriteriums mit zeitlich konstanter Ladespannung (UL7, UL8) vornimmt.
  4. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (1) in der Laderoutine ein Aufladen der Kondensatorelemente (7, 8) bis zum jeweiligen Erfüllen eines Ladezustandabschlusskriteriums vornimmt.
  5. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (1) in der Laderoutine auf Erfüllen eines Entladekriteriums durch den Ladezustand eines der Kondensatorelemente (7, 8) ein Aufladen dieses Kondensatorelements (7, 8) gemäß einer Anlaufvorgabe, vorzugsweise unter Einhaltung eines vorgegebenen Anlaufstroms für den Ladestrom, vornimmt.
  6. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliges Schaltelement (13, 14) ein Feldeffekttransistor, vorzugsweise ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, vorgesehen ist.
  7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliges Schaltelement (13, 14) ein Abwärtswandler vorgesehen ist.
  8. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (1) die Schaltelemente (13, 14) pulsweitenmoduliert und/oder frequenzmoduliert ansteuert, vorzugsweise, dass die Steueranordnung (1) die Modulation für die Schaltelemente (13, 14) unabhängig voneinander vornimmt.
  9. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorelemente (7, 8) als Doppelschichtkondensatoren ausgestaltet sind.
  10. Kraftfahrzeugschließsystem aufweisend einen elektrischen Antrieb (3) zur Bereitstellung einer motorischen Schließfunktion für ein Verschlusselement (4) eines Kraftfahrzeugs (5) sowie eine Steueranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Kraftfahrzeugschließsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugschließsystem (1) ein Kraftfahrzeugschloss (16) für das Verschlusselement (4) des Kraftfahrzeugs (5) aufweist, dass das Kraftfahrzeugschloss (16) mit einer Schlossfalle (17) für den haltenden Eingriff mit einem Schließteil (18) und einer der Schlossfalle (17) zugeordneten Sperrklinke (19) ausgestattet ist, und dass der elektrische Antrieb (3) dem Kraftfahrzeugschloss (16) zugeordnet, vorzugsweise für das motorische Ausheben der Sperrklinke (19) vorgesehen, ist.
  12. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugschließsystems (2), wobei das Kraftfahrzeugschließsystem (2) einen elektrischen Antrieb (3) zur Bereitstellung einer motorischen Schließfunktion für ein Verschlusselement (4) eines Kraftfahrzeugs (5) aufweist, wobei eine Steueranordnung (1) des Kraftfahrzeugschließsystems (2) einen aufladbaren, elektrischen Energiespeicher (6) mit Kondensatorelementen (7, 8) aufweist und dafür eingerichtet ist, eine Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugschließsystems (1), insbesondere in einem Notbetrieb des Kraftfahrzeugs, über den Energiespeicher (6) bereitzustellen, wobei die Steueranordnung (9) eine Ladeschaltung (12) zum Aufladen der Kondensatorelemente (7, 8) in einer Laderoutine ausgehend von einer elektrischen Versorgungsspannung (UV) des Kraftfahrzeugs (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeschaltung (12) den Kondensatorelementen (7, 8) jeweils ein separates elektrisches Schaltelement (13, 14) zur Umwandlung der Versorgungsspannung (UV) in eine jeweilige Ladespannung (UL7, UL8) für das jeweilige Kondensatorelement (7, 8) zugeordnet ist und dass mittels der Steueranordnung (1) in der Laderoutine die den jeweiligen Kondensatorelementen (7, 8) zugeordneten Schaltelemente (13, 14) zum Bereitstellen einer jeweiligen Ladespannung (UL7, UL8) angesteuert werden.
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EP2818366B1 (de) 2012-02-22 2016-04-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Reservestromquellenvorrichtung und kraftfahrzeug damit
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