DE102021205851A1 - Method for operating an on-board network - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes (202), in dem Verbraucher (208) und mindestens eine Energiequelle (206) vorgesehen sind, wobei eine Rückspeisung von Energie durch mindestens einen der Verbraucher (208) prädiziert wird und im Falle des Erkennens einer Rückspeisung wenigstens eine Gegenmaßnahme eingeleitet wird, die sich auf die Höhe einer durch die Rückspeisung bewirkten Überspannung im Bordnetz (202) auswirkt.Method for operating an on-board electrical system (202) in which consumers (208) and at least one energy source (206) are provided, wherein energy is predicted to be fed back by at least one of the consumers (208) and, if a feed back is detected, at least one countermeasure is initiated, which affects the level of an overvoltage caused by the feedback in the vehicle electrical system (202).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.The invention relates to a method for operating a vehicle electrical system and an arrangement for carrying out the method. The invention further relates to a computer program and a machine-readable storage medium.
Stand der TechnikState of the art
Unter einem Bordnetz ist im automotiven Einsatz die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in einem Kraftfahrzeug zu verstehen. Somit sind davon sowohl elektrische Verbraucher als auch Versorgungsquellen, wie bspw. Batterien, umfasst. Man unterscheidet dabei zwischen dem Energiebordnetz und dem Kommunikationsbordnetz.In automotive use, an on-board network is to be understood as the entirety of all electrical components in a motor vehicle. This includes both electrical consumers and supply sources, such as batteries. A distinction is made between the on-board power supply and the on-board communication supply.
Ein Bordnetz, das auch als Fahrzeugbordnetz bezeichnet wird, weist einen nominalen Spannungsbereich von z. B. 9 bis 16 Volt auf, in dem alle Komponenten voll funktionsfähig sind. Das Verlassen dieses Bereichs für eine gewisse Zeit bewirkt eine Funktionsdegradierung bzw. einen Ausfall der Komponenten. Aus diesem Grund kommen unterschiedliche Steueralgorithmen, wie bspw. das Lastmanagement, zum Einsatz, um diesen Bereich einzuhalten.A vehicle electrical system, which is also referred to as a vehicle electrical system, has a nominal voltage range of z. B. 9 to 16 volts, in which all components are fully functional. Leaving this range for a certain period of time causes functional degradation or component failure. For this reason, different control algorithms, such as load management, are used to maintain this range.
Aktuelle prädiktive Lastmanagementsysteme haben das Ziel, die nieder priorisierten Verbraucher zu degradieren, um einen Spannungseinbruch bei Aktivierung von hochdynamischen Verbrauchern, wie z. B. der Lenkung und der Bremse, zu minimieren und das untere Spannungslimit nicht zu verletzen. Dafür werden die Leistungsreserven der Energiequellen und der Leistungsbedarf der Verbraucher prädiziert, gegeneinander verglichen und es wird die Leistungsbilanz bestimmt. Im Falle eines Leistungsdefizits werden Verbraucher degradiert bzw. abgeschaltet. Andernfalls werden die Verbraucher basierend auf den Zuschaltwünschen betrieben.Current predictive load management systems have the aim of downgrading the low-priority consumers in order to prevent a voltage drop when highly dynamic consumers are activated, such as e.g. B. the steering and the brakes, and not to violate the lower voltage limit. For this purpose, the power reserves of the energy sources and the power requirements of the consumers are predicted, compared and the power balance is determined. In the event of a power deficit, consumers are degraded or switched off. Otherwise, the loads are operated based on the switch-on requests.
Die Druckschrift
Einige Bordnetzverbraucher, wie bspw. die Lenkung oder der Lüfter, sind dazu bedingt, situationsabhängig Strom in das Bordnetz zurückzuspeisen. In diesen Situationen agieren die Verbraucher als Quellen und arbeiten in einem generatorischen Betrieb. Wenn der rückgespeiste Strom nicht durch andere Verbraucher oder Energiespeicher aufgenommen werden kann, erhöht sich das Spannungsniveau im Bordnetz, was zu einer Verletzung des oberen Spannungslimits von z. B. 16 V und einer Funktionsdegradierung bzw. einem Komponentenausfall führen kann.Some electrical system consumers, such as the steering or the fan, are required to feed current back into the electrical system depending on the situation. In these situations, the consumers act as sources and work in generator mode. If the current fed back cannot be absorbed by other consumers or energy storage devices, the voltage level in the vehicle electrical system increases, which can lead to the upper voltage limit being violated, e.g. B. 16 V and functional degradation or component failure.
Die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 8 vorgestellt. Es werden weiterhin ein Computerprogramm nach Anspruch 9 sowie ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a method with the features of claim 1 and an arrangement according to claim 8 are presented. A computer program according to claim 9 and a machine-readable storage medium according to
Das vorgestellte Verfahren dient zum Betreiben eines Bordnetzes, in dem Verbraucher und mindestens eine Energiequelle vorgesehen sind. Dabei wird eine Rückspeisung von Energie durch mindestens einen der Verbraucher prädiziert. Im Falle des Erkennens einer typischerweise drohenden bzw. bevorstehenden Rückspeisung wird wenigstens eine Gegenmaßnahme eingeleitet, die sich auf die Höhe einer durch die Rückspeisung bewirkten Überspannung im Bordnetz auswirkt. Dies bedeutet, dass die Überspannung reduziert oder gar vermieden wird.The method presented is used to operate an on-board electrical system in which consumers and at least one energy source are provided. In this case, energy is predicted to be fed back by at least one of the consumers. If a typically imminent or impending feedback is detected, at least one countermeasure is initiated which affects the magnitude of an overvoltage in the vehicle electrical system caused by the feedback. This means that the overvoltage is reduced or even avoided.
Es wird somit mit einer übergeordneten Funktion das Bordnetz so koordiniert, dass eine Überspannung im Fahrzeugbordnetz vermieden bzw. minimiert wird, indem man für eine situationsorientierte Last im Bordnetz sorgt.The vehicle electrical system is thus coordinated with a higher-level function in such a way that an overvoltage in the vehicle electrical system is avoided or minimized by ensuring a situation-oriented load in the vehicle electrical system.
Bei dem Verfahren ist vorgesehen, eine Rückspeiseenergie vorherzusagen, so kann bspw. eine Prädiktion der Rückspeiseenergie einer elektrischen Antriebsmaschine (Rekuperation) vorgenommen werden, um diese bspw. bei der Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers und bei den Grenzen einer Batterie zu berücksichtigen. Dabei erfolgt keine Konzentration auf die Rekuperationsphasen, sondern auch die Prädiktion anderer Rückspeisesituationen, bei denen zusätzliche Verbraucher bzw. Lasten, wie bspw. die Lenkung oder der Lüfter, rückspeisen können.The method provides for predicting regenerative energy, for example, the regenerative energy of an electric drive machine (recuperation) can be predicted in order to take this into account, for example, when controlling a DC-DC converter and the limits of a battery. There is no concentration on the recuperation phases, but also the prediction of other feedback situations in which additional consumers or loads, such as the steering or the fan, can feed back.
Bei der Einleitung von Gegenmaßnahmen kann bspw. die Batterie vorzeitig entladen werden, um Platz für die Rückspeiseenergie vorzusehen, sobald eine bevorstehende Rückspeisephase erkannt wird. Dies kann bspw. durch Absenkung der Ausgangsleistung eines Gleichspannungswandlers erreicht werden. Außerdem kann die Erhöhung der Verbraucherleistung, bspw. eines Klimatisierungsverbrauchers oder einer Sitzheizung, insbesondere für die Dauer der Rückspeisephase veranlasst werden, wenn die Batterie nicht in der Lage ist, die gesamte Rückspeiseenergie aufzunehmen. Dieser Fall kann bspw. auftreten, wenn die Absenkung der Ausgangsleistung des Gleichspannungswandlers nicht ausreichend ist. Auf diese Weise kann die Rückspeiseenergie schnell abgeführt werden, um eine Überspannung im Bordnetz zu vermeiden.When countermeasures are initiated, the battery can be discharged prematurely, for example, in order to provide space for the regenerative energy as soon as an imminent regenerative phase is detected. This can be achieved, for example, by lowering the output power of a DC/DC converter. In addition, the consumer power, for example an air conditioning consumer or a seat heater, can be increased, in particular for the duration of the feedback phase if the battery is not able to absorb all of the feedback energy. This case can occur, for example, if the reduction in the output power of the DC/DC converter is not sufficient. In this way, the regenerative energy can be dissipated quickly in order to avoid overvoltage in the vehicle electrical system.
Mit dem beschriebenen Verfahren können Überspannungen im Niederspannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs vermieden werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Rückspeiseenergie wiederverwendet und nicht minimiert bzw. vermieden wird. Dies schafft die Voraussetzung dafür, dass zentrale Energiespeicher entfallen können. Diese Energiespeicher dienen in heutigen Fahrzeugbordnetzen zur Pufferung der überschüssigen Energie.With the method described, overvoltages in the low-voltage vehicle electrical system of a motor vehicle can be avoided. It is provided that the feedback energy is reused and not minimized or avoided. This creates the prerequisite for the fact that central energy storage can be omitted. These energy stores are used in today's vehicle electrical systems to buffer excess energy.
Durch Anwendung des beschriebenen Verfahrens ist ein großer zentraler Energiespeicher aus Sicht der Pufferung nicht mehr erforderlich, da die Rückspeiseenergie durch die Koordination der Verbraucher sinnvoll eingesetzt wird und nicht zwischengespeichert werden muss. Außerdem kann das Verfahren mit den aktuell verfügbaren Bordnetzkomponenten umgesetzt werden. Zusätzliche Anforderungen an die Komponenten sind, zumindest in einigen Ausführungen des Verfahrens, nicht gegeben.By using the method described, a large central energy store is no longer required from the point of view of buffering, since the feedback energy is used sensibly through the coordination of the consumers and does not have to be temporarily stored. In addition, the method can be implemented with the currently available vehicle electrical system components. There are no additional requirements for the components, at least in some versions of the method.
Wenn eine Minimierung der Rückspeiseströme einzelner Verbraucher angestrebt wird, ist eine Auswirkung auf den Komponentenentwurf, z. B. durch zusätzliche Schaltungselemente und neue Regelstrategien, zu erwarten. Dies kann zu einer Erhöhung der Kosten führen.If the aim is to minimize the feedback currents of individual loads, this has an impact on the component design, e.g. B. by additional circuit elements and new control strategies to be expected. This can lead to an increase in costs.
In einem konventionellen Fahrzeugbordnetz mit einer Bleibatterie wird versucht, deren Ladezustand auf einem bestimmten Level, bspw. auf 80%, zu halten, um Platz für die Rekuperationsenergie durch Rückspeisung des Generators vorzuhalten. Der Betrieb einer Bleibatterie bei einem gewissen Ladezustand für Rekuperationszwecke führt ohne Gegenmaßnahmen, wie bspw. das Breitstellen einer Refreshladung in gewissen Zeitabständen, allerdings zu einem Kapazitätsverlust durch Sulfatierung. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist ein gezieltes Vorhalten jedoch nur situationsbedingt erforderlich. Nur wenn eine Rekuperationsphase prädiziert wird, wird ein Vorhalt angestrebt. Ansonsten kann der volle obere Ladezustandsbereich der Bleibatterie ausgenutzt werden.In a conventional vehicle electrical system with a lead-acid battery, an attempt is made to keep its state of charge at a certain level, for example at 80%, in order to reserve space for the recuperation energy by feeding back the generator. Operating a lead-acid battery at a certain state of charge for recuperation purposes without countermeasures, such as providing a refresh charge at certain time intervals, leads to a loss of capacity due to sulphation. However, with the proposed method, a targeted lead is only required depending on the situation. Only if a recuperation phase is predicted is a lead attempted. Otherwise the full upper charge level range of the lead-acid battery can be used.
Hierzu wird über eine übergeordnete Funktion das Bordnetz so koordiniert, dass eine Überspannung im Fahrzeugbordnetz vermieden bzw. minimiert wird, indem man für eine situationsorientierte Last im Bordnetz sorgt. Dabei werden die Rückspeisungen von Verbrauchern prädiziert und es können verschiedene Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Zu diesen möglichen Gegenmaßnahmen zählen:
- eine Leistungserhöhung von insbesondere nicht sicherheitsrelevanten Lasten bzw. Verbrauchern und/oder ein Zuschalten von deaktivierten nicht sicherheitsrelevanten Lasten,
- eine Koordination der Energiequellen, um die Ausgangsleistung zu reduzieren oder im Falle einer zu hohen Rückspeiseleistung diese in ein anderes Teilnetz zu transportieren.
- an increase in output of, in particular, non-safety-related loads or consumers and/or switching on deactivated non-safety-related loads,
- a coordination of the energy sources in order to reduce the output power or, in the event that the feedback power is too high, to transport it to another sub-grid.
Die vorgestellte Anordnung dient zum Durchführen des Verfahrens und ist bspw. in einer Hardware und/oder Software bzw. einem Computerprogramm implementiert. Außerdem kann die Anordnung in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs integriert oder als solches ausgebildet sein. Das Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens kann auf einem maschinelesbaren Speichermedium abgelegt sein.The arrangement presented is used to carry out the method and is implemented, for example, in hardware and/or software or a computer program. In addition, the arrangement can be integrated in a control unit of a motor vehicle or designed as such. The computer program for carrying out the method can be stored on a machine-readable storage medium.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below are not only in the respectively specified Combination, but also in other combinations or alone can be used without departing from the scope of the present invention.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt in einem Flussdiagramm einen Ablauf einer Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens.1 shows in a flowchart a sequence of an embodiment of the presented method. -
2 zeigt in einem Flussdiagramm einen Ablauf einer weiteren Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens.2 shows in a flowchart a sequence of a further embodiment of the method presented. -
3 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug mit einem Bordnetz zum Durchführen des Verfahrens.3 shows a schematic representation of a vehicle with an on-board network for carrying out the method.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically on the basis of embodiments in the drawings and is described in detail below with reference to the drawings.
- T0
- Prädiktionszeitpunkt
- delT
- Prädiktionshorizont
- Takt
- aktueller Zeitpunkt
- Taus
- Zeitpunkt zum Einleiten des Notbetriebs
- T0
- prediction time
- delT
- prediction horizon
- tact
- current time
- dew
- Time to initiate emergency operation
Mit einem Start-Schritt 5 startet das Verfahren. In einem Schritt 1 (Bezugsziffer 10) erfolgt eine Prädiktion einer Rückspeisung zum Zeitpunkt T0+delT.The method starts with a
Um „rechtzeitig“ Gegenmaßnahmen einleiten zu können, müssen die Phasen, in denen die Verbraucher Strom in das Fahrzeugbordnetz rückspeisen können, vorausgesagt werden. Diese Phasen können aus den vorausliegenden Fahrsituationen abgeleitet werden. Hierbei ist der Zeitpunkt T0 der Prädiktionszeitpunkt und delT der Prädiktionshorizont. Der Prädiktionshorizont delT ist so gewählt, dass er größer als die Dauer ist, die für das Bewerten und Einleiten von Gegenmaßnahmen notwendig ist.In order to be able to initiate countermeasures "in good time", the phases in which consumers can feed electricity back into the vehicle electrical system must be predicted. These phases can be derived from the driving situations ahead. Here, the time T0 is the prediction time and delT is the prediction horizon. The prediction horizon delT is chosen so that it is longer than the time required for evaluating and initiating countermeasures.
Falls ein Fahrzeug ein System zu einer prädizierten Fahrsituationserkennung aufweist, sollte es die entsprechende Information an das vorgestellte Verfahren über die Art und den Zeitpunkt des Eintretens einer Fahrsituation bereitstellen. Demnach wäre die Aufgabe von Schritt 1, aus den erkannten Fahrsituationen die für die Rückspeisung relevanten Fahrsituation abzuleiten.
Andernfalls ist die Aufgabe von Schritt 1, die relevanten Fahrsituationen zu prädizieren. Hierfür können z. B. die Daten von Fahrassistenzsystemen, Navigation und GPS herangezogen werden. So kann bspw. eine bevorstehende Talfahrt aus dem Höhenprofil der vorausliegenden Strecke abgeleitet werden. Bei einer steilen Talfahrt mit entsprechenden Umweltbedingungen kann der Lüfter des Motorkühlers zum Rückspeisen tendieren und zu einer Überspannung im Fahrzeugbordnetz führen. Wenn die benötigten Informationen für die Prädiktion für eine gewisse Zeit nicht vorliegen, kann in diesem Fall ein Notbetrieb eingeleitet werden, um eine gewisse Restkapazität des Energiespeichers vorzuhalten.If a vehicle has a system for predicted driving situation detection, it should provide the relevant information to the presented method about the type and time of occurrence of a driving situation. Accordingly, the task of step 1 would be to derive the driving situation relevant for regeneration from the driving situations identified.
Otherwise, the task of step 1 is to predict the relevant driving situations. For this z. B. the data from driver assistance systems, navigation and GPS are used. For example, an imminent descent can be derived from the altitude profile of the route ahead. On a steep descent with the corresponding environmental conditions, the engine cooler fan can tend to feed back and lead to overvoltage in the vehicle electrical system. If the information required for the prediction is not available for a certain period of time, emergency operation can be initiated in this case in order to reserve a certain residual capacity of the energy store.
In einem Schritt 2 (Bezugsziffer 20) erfolgt eine Abschätzung der Rückspeiseenergie.In a step 2 (reference number 20), the feedback energy is estimated.
Die Menge an Rückspeiseenergie variiert in Abhängigkeit von der Fahrsituation. Demnach kann die Rückspeisung nicht immer zu einer kritischen Situation führen. Diesbezüglich wird in diesem Schritt die Rückspeiseenergie basierend auf der erkannten Fahrsituation abgeschätzt, um die Auswirkung der Rückspeisung auf das Bordnetzverhalten zu bewerten und zu überprüfen, ob eine Einleitung von Gegenmaßnahmen notwendig ist. Die Abschätzung kann bspw. mit einer Datenbank realisiert werden.The amount of regenerative energy varies depending on the driving situation. Accordingly, feedback cannot always lead to a critical situation. In this regard, in this step, the feedback energy is estimated based on the detected driving situation in order to evaluate the effect of the feedback on the vehicle electrical system behavior and to check whether countermeasures need to be initiated. The estimation can be implemented with a database, for example.
In einem Schritt 3 (Bezugsziffer 30) wird die Ladeakzeptanz und die Zyklisierung der Energiespeicher bewertet.In a step 3 (reference number 30), the charging acceptance and the cyclization of the energy store are evaluated.
Eine Überspannung tritt in der Regel nur dann auf, wenn die Ladeakzeptanz der Batterie „schlecht“ ist und der Energiespeicher die überschüssige Rückspeiseenergie nicht oder nur langsam aufnehmen kann. Die Ladeakzeptanz wird durch verschiedene Faktoren wie Ladezustand, Temperatur und die vorherige Nutzung des Energiespeichers beeinflusst. Diesbezüglich wird in diesem Schritt die aktuelle Ladeakzeptanz bestimmt, um die Auswirkung der Rückspeisung auf das Bordnetzverhalten zu bewerten und zu überprüfen, ob eine Einleitung von Gegenmaßnahmen erforderlich ist. Darüber hinaus wird die Zyklisierung der Energiespeicher bewertet. Hiermit lässt sich priorisieren, ob die Rückspeiseenergie im Hinblick auf den aktuellen Energiespeicherzustand eher durch die Verbraucher oder durch den Energiespeicher selbst aufgenommen werden sollte.An overvoltage usually only occurs when the charging acceptance of the battery is "poor" and the energy storage device cannot, or only slowly, absorb the excess regenerative energy. Charge acceptance is influenced by various factors such as state of charge, temperature and previous use of the energy storage device. In this regard, the current charging acceptance is determined in this step in order to evaluate the effect of the feedback on the behavior of the vehicle electrical system and to check whether countermeasures need to be initiated. In addition, the cyclization of the energy storage is evaluated. This makes it possible to prioritize whether the regenerative energy should be absorbed by the consumers or by the energy storage itself with regard to the current energy storage status.
In einem Schritt 4 (Bezugsziffer 40) wird die Auslastung der Verbraucher bewertet.In a step 4 (reference number 40), the utilization of the consumers is evaluated.
In diesem Schritt wird bewertet, inwiefern die Leistung der nicht sicherheitsrelevanten Verbraucher erhöht werden kann. Hierfür wird die Information von bestimmten Verbrauchern analysiert und bestimmt, wie viele Freiheitsgrade zum aktuellen Zeitpunkt zur Verfügung stehen. Am besten eignen sich die Klimatisierungsverbraucher, da diese einen hohen Leistungsbedarf aufweisen. Zusätzlich können die kurzzeitigen Manipulationen im Komponentenverhalten nicht sofort von dem Fahrer bemerkt werden. So kann bspw. die Stufe der Heizung ausgewertet werden und, wenn dies möglich ist, für die Dauer der Rückspeisung ohne Eingriff des Fahrers um eine oder mehrere Stufen erhöht werden. Darüber hinaus ergibt sich dadurch die Möglichkeit, nach der Phase der Rückspeisung für die gleiche Zeitdauer die Stufe der Heizung um 2 zu reduzieren, um eine ausgeglichene Innenraumtemperatur sicherzustellen und zusätzlich Energie einzusparen.In this step, the extent to which the performance of non-safety-related consumers can be increased is evaluated. For this purpose, the information from analyzes certain consumers and determines how many degrees of freedom are currently available. The most suitable devices are the air conditioning consumers, since they have a high power requirement. In addition, the momentary manipulations in component behavior may not be immediately noticed by the driver. For example, the level of the heating can be evaluated and, if this is possible, increased by one or more levels for the duration of the feedback without the driver having to intervene. In addition, it is possible to reduce the heating level by 2 for the same period of time after the feedback phase in order to ensure a balanced interior temperature and save additional energy.
In einem Schritt 5 (Bezugsziffer 50) wird die Verbraucher-Leistung erhöht.In a step 5 (reference number 50), the consumer power is increased.
In diesem Schritt werden die ausgewählten Verbraucher koordiniert. Dafür werden die Verbraucher aufgefordert, eine höhere Leistung zu beziehen, um eine höhere Bordnetzlast zu erzeugen. Dies kann über Kommunikationsbotschaften oder durch eine direkte Signalleitung passieren. Voraussetzung dafür ist die Konnektivität der ausgewählten Verbraucher mit einem Zielsteuergerät, das bei dem vorgestellten Verfahren eingesetzt werden kann.In this step, the selected consumers are coordinated. For this, consumers are asked to draw more power in order to generate a higher on-board network load. This can happen via communication messages or through a direct signal line. The prerequisite for this is the connectivity of the selected consumers with a target control device that can be used in the presented method.
Die Erhöhung der Leistung umfasst sowohl die Koordination der aktiven Verbraucher als auch das Zuschalten inaktiver Verbraucher.The increase in performance includes both the coordination of the active consumers and the connection of inactive consumers.
In einem Schritt 6 (Bezugsziffer 60) erfolgt die Koordination von Energiequellen.In a step 6 (reference number 60) the coordination of energy sources takes place.
Wenn die Verbraucher im Fahrzeugbordnetz komplett ausgelastet sind und/oder keine Möglichkeit besteht, die Verbraucherlast zu erhöhen, wird eine gezielte Entladung des Energiespeichers durchgeführt. Dadurch wird veranlasst, die Ladeakzeptanz des Energiespeichers zu erhöhen. Hierfür wird die Ausgangsleistung der Energiequellen, wie bspw. Generator und Gleichspannungswandler (DC/DC), reduziert, wodurch der Energiespeicher durch eine zusätzliche Last belastet und entladen wird. Dadurch soll eine Reduzierung des Ladezustands und eine Verbesserung der Ladeakzeptanz bewirkt werden.If the consumers in the vehicle electrical system are fully utilized and/or there is no possibility of increasing the consumer load, the energy store is discharged in a targeted manner. This causes the charging acceptance of the energy store to be increased. For this purpose, the output power of the energy sources, such as the generator and direct-current converter (DC/DC), is reduced, as a result of which the energy store is loaded and discharged by an additional load. This is intended to reduce the state of charge and improve charging acceptance.
Falls ein Fahrzeugbordnetz keinen zentralen Energiespeicher aufweist und die Rückspeiseleistung größer ist als die Verbraucherleistung, kann der DC/DC-Wandler in den Boost-modus versetzt werden, um die überschüssige Energie in ein anderes Teilnetz zu befördern.If a vehicle electrical system does not have a central energy store and the feedback power is greater than the consumer power, the DC/DC converter can be switched to boost mode in order to transport the excess energy to another sub-network.
In Schritt 70 wird überprüft, ob ein Ausfall der Eingabedaten für Taus vorliegt. Ist dies der Fall, so folgt ein Sprung (getrichelter Pfeil 72). In Schritt 74 wird überprüft, ob eine Rückspeisung zum Zeitpunkt T0 + delT erkannt wird. Ist dies der Fall, so fährt das Verfahren fort mit Schritt 2 20 (Pfeil 76). Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 78) an den Anfang. In Schritt 80 wird überprüft, ob die Zyklisierung tolerierbar ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 82) zu Schritt 6 60. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 84) zu Sprung 4 40. In Schritt 86 wird überprüft, ob die Energieaufnahme begrenzt ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 88) im Notbetrieb zu Schritt 6 60 bzw. im Normalbetrieb zu Schritt 80. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 90) zu Schritt 110. In Schritt 92 wird überprüft, ob eine Leistungserhöhung möglich ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 94) zu Schritt 5 50. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 96) zu Schritt 6 60.In
In Schritt 110 wird überprüft, ob Takt < T0 + delT. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 112) zu Schritt 3 30. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 114) an den Anfang. In Schritt 120 wird überprüft, ob Eingabedaten vorliegen. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 122) zu Schritt 110. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 124) zu Schritt 3 30.In step 110 it is checked whether clock <T0 + delT. If this is the case, there is a jump (arrow 112) to step 3 30. If this is not the case, there is a jump (arrow 114) to the beginning. In
In
- T0
- Detektionszeitpunkt
- Taus
- Zeitpunkt zum Einleiten des Notbetriebs
- T0
- time of detection
- dew
- Time to initiate emergency operation
Wenn die Prädiktion einer vorausliegenden Fahrsituation nicht möglich ist, kann die Rückspeisung basierend auf dem Strom/Spannungsverhalten des Fahrzeugbordnetzes detektiert werden. Hierbei werden die Gegenmaßnamen erst mit Beginn und/oder im Laufe der Rückspeisung eingreifen. Bei der alternativen Ausführung bleiben die Schritte 3 bis 6 in ihrer Funktionsweise unverändert. Die Schritte 1 und 2 werden zu dem im Folgenden erklärten Schritt zusammengefasst.If it is not possible to predict an upcoming driving situation, the feedback can be detected based on the current/voltage behavior of the vehicle electrical system. In this case, the countermeasures will only intervene at the beginning and/or in the course of the feedback. In the alternative embodiment, the functionality of steps 3 to 6 remains unchanged. Steps 1 and 2 are combined into the step explained below.
Mit einem Start-Schritt 5 startet das Verfahren. In einem Schritt 1 (Bezugsziffer 100) erfolgt eine Detektion einer Rückspeisung.The method starts with a
Für eine Detektion einer Rückspeisung müssen an geeigneten Stellen im Bordnetz Strom und/oder Spannungsmessungen durchgeführt werden. Hierfür können sowohl die gemessenen Ströme direkt an den Komponenten als auch gemessene Summenströme von Teilnetzen herangezogen werden. Die Voraussetzung für die Nutzung der Summenströme ist, dass keine Energiequelle in einem Teilnetz existiert und die Summe der Verbraucherströme kleiner ist als die Summe aller Rückspeiseströme eines Teilnetzes.In order to detect feedback, current and/or voltage measurements must be carried out at suitable points in the vehicle electrical system. Both the currents measured directly on the components and the total currents measured from sub-networks can be used for this purpose. The prerequisite for using the summation currents is that there is no energy source in a Sub-grid exists and the sum of the load currents is smaller than the sum of all feed-back currents of a sub-grid.
In Schritt 70 wird überprüft, ob ein Ausfall der Eingabedaten für Taus vorliegt. Ist dies der Fall, so folgt ein Sprung (getrichelter Pfeil 72). In Schritt 75 wird überprüft, ob eine Rückspeisung zum Zeitpunkt T0 erkannt wird. Ist dies der Fall, so fährt das Verfahren fort mit Schritt 2 20 (Pfeil 76). Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 78) an den Anfang. In Schritt 80 wird überprüft, ob die Zyklisierung tolerierbar ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 82) zu Schritt 6 60. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 84) zu Sprung 4 40. In Schritt 86 wird überprüft, ob die Energieaufnahme begrenzt ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 88) im Notbetrieb zu Schritt 6 60 bzw. im Normalbetrieb zu Schritt 80. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 90) zu Schritt 110. In Schritt 92 wird überprüft, ob eine Leistungserhöhung möglich ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 94) zu Schritt 5 50. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 96) zu Schritt 6 60.In
In Schritt 111 wird überprüft, ob eine Rückspeisung vorhanden ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 112) zu Schritt 3 30. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 114) an den Anfang. In Schritt 120 wird überprüft, ob Eingabedaten vorliegen. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 122) zu Schritt 110. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Sprung (Pfeil 124) zu Schritt 3 30.In
Parallel zu der strombasierten Detektion kann die Spannungstendenz aus Spannungsmessungen abgeleitet werden, um im Falle eines signifikanten Spannungsanstiegs das Einleiten von Gegenmaßnahmen zu veranlassen. Wenn die benötigten Informationen für die Detektion für eine gewisse Zeit nicht vorliegen, wird in diesem Fall ein Notbetrieb eingeleitet, um eine gewisse Restkapazität des Energiespeichers vorzuhalten.Parallel to the current-based detection, the voltage trend can be derived from voltage measurements in order to initiate countermeasures in the event of a significant voltage increase. If the information required for detection is not available for a certain period of time, emergency operation is initiated in this case in order to reserve a certain residual capacity of the energy store.
Das vorgeschlagene Verfahren kann sowohl bei Personenkraftwagen als auch bei Lastkraftwagen, unabhängig von dem Elektrifizierungsgrad, eingesetzt werden.The proposed method can be used in both passenger cars and trucks, regardless of the degree of electrification.
Da das Verfahren in einem Computerprogramm implementiert und somit als ein Software-Produkt bereitgestellt sein kann, kann es in einem Steuergerät, wie bspw. einem Body Control Module (BCM), einem Zonen-Steuergerät oder einem Koppelelement, wie bspw. einem DC/DC-Wandler oder einem PowerNet Guardian (PNG: Bordnetz-Trennschalter), mit einer Anbindung an die Kommunikationsbusse zum Einsatz kommen.Since the method can be implemented in a computer program and thus provided as a software product, it can be used in a control device such as a Body Control Module (BCM), a zone control device or a coupling element such as a DC/DC -Converter or a PowerNet Guardian (PNG: on-board circuit breaker), with a connection to the communication buses.
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2018077518 A1 [0005]WO 2018077518 A1 [0005]
- DE 102014210283 A1 [0007]DE 102014210283 A1 [0007]
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