DE102022111868A1

DE102022111868A1 - Versorgen eines NV-Teilbordnetzes eines Fahrzeugs aus dessen HV-Teilbordnetz

Info

Publication number: DE102022111868A1
Application number: DE102022111868.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Baumann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2023-11-16
Also published as: WO2023217470A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (S1-S8) zum Versorgen eines NV-Teilbordnetzes (NVN) eines Fahrzeugs aus dessen HV-Teilbordnetz (HVN) über mindestens einen galvanisch getrennten Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) mit einem einstellbaren Wert (Iout,max|def, Iout,max|red) der Stromsättigung (Iout,max), bei dem an dem Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) eine Hilfsspannung (Vin,th), die zwischen einer Nominalspannung (Vin,nom) des HV-Teilbordnetzes (HVN) und einer vorgegebenen minimalen Eingangsspannung (Vin,min) liegt, festgelegt wird (S0), dann, wenn eine an dem Gleichspannungswandler gemessene Eingangsspannung (Vin) unter den Wert der Hilfsspannung (Vin,th) fällt (S1), eine zugehörige Eingangsleistung (Pin) bestimmt wird (S5), ein leistungsangepasster Wert (Iout,max|red) der Stromsättigung (Iout,max) anhand der zuvor bestimmten Eingangsleistung (Pin) berechnet und anstelle eines Standardwerts (Iout,max|def) der Stromsättigung (Iout,max) eingestellt wird (S5) und erst dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) die Nominalspannung (Vin,nom) des HV-Teilbordnetzes (HVN) wieder erreicht (S2), die Stromsättigung (Iout,max) auf den Standardwert (Iout,max|def) zurückgestellt wird (S3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen eines NV-Teilbordnetzes eines Fahrzeugs aus dessen HV-Teilbordnetz über mindestens einen galvanisch getrennten Gleichspannungswandler. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, aufweisend ein Energiebordnetz mit einem HV-Teilbordnetz und einem NV-Teilbordnetz, denen mindestens ein galvanisch getrennter Gleichspannungswandler zwischengeschaltet ist, wobei das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Elektrofahrzeuge.
M. Baumann, Yue Sun, Bert Haj Ali, C. Weissinger, H. Herzog: „Deadzone Compensated Double Integral Sliding Mode Control for Distributed Converters“, IEEE Transportation Electrification Conference & Expo (ITEC), 21. - 25. Juni 2021 offenbart ein Entwurfsverfahren für eine sog. „Double Integral Sliding Mode Control“ (DISMC), das auf von Abwärtswandlern abgeleitete Topologien angewendet wird. Die auf der sog. „Voltage Mode Control“, VMC, basierende Regelstrategie wird um eine totzonenkompensierte Stromregelung erweitert, um Fehlerzustände wie Kurzschlüsse zu stabilisieren. Ein Regelungskonzept für dezentrale Stromrichter wird abgeleitet und durch prüfstandsbasierte Messungen verifiziert. DISMC wird an einem prototypischen 1-kW-Wandler validiert und mit branchenüblichen PI-basierten Steuerungsdesigns verglichen. Sowohl die Einschwingzeit als auch die Überschwingamplituden können um bis zu 67 % bzw. 35 % reduziert werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine sicherere Versorgung eines NV-Teilbordnetzes ohne chemischen NV-Speicher aus einem HV-Teilbordnetz eines Fahrzeugs bereitzustellen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Versorgen eines NV-Teilbordnetzes eines Fahrzeugs aus dessen HV-Teilbordnetz über mindestens einen galvanisch getrennten Gleichspannungswandler mit einem einstellbaren Wert der Stromsättigung, I_out,max, bei dem an dem Gleichspannungswandler ein

- eine Hilfsspannung, V_in,th, die zwischen einer Nominalspannung, V_in,nom, des HV-Teilbordnetzes und einer vorgegebenen minimalen Eingangsspannung, V_in,min, liegt, festgelegt wird,
- dann, wenn eine an dem Gleichspannungswandler gemessene Eingangsspannung, V_in, unter den Wert der Hilfsspannung V_in,th fällt, eine Eingangsleistung, P_in, an dem Gleichspannungswandler bestimmt wird und
- ein „leistungsangepasster“ Wert, I_out,max|red, der Stromsättigung anhand der zuvor bestimmten Eingangsleistung berechnet und anstelle eines Standardwerts der Stromsättigung eingestellt wird, und
- erst dann, wenn die Eingangsspannung V_in die Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes wieder erreicht, die Stromsättigung I_out,max auf den Default- oder Standardwert I_out,max|def zurückgestellt wird.

Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass die Versorgung des Niedervolt-Energiebordnetzes auch bei einer leistungslimitierten Quelle (bspw. einer gealterten Hochvoltbatterie, einer erhöhten Impedanz des HV-Teilbordnetzes, usw.) bereitgestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Anpassung der Stromsättigung I_out,max anhand einer Hysterese in Abhängigkeit der ermittelten Eingangsleistung erfolgt. Dadurch kann auch bei einer kleinen HV-seitigen Eingangsspannung V_in an dem Gleichspannungswandler die Versorgung des NV-Teilbordnetzes mit einer kleinen Spannung erreicht werden kann.
Das Niedrigvolt („NV“)-Teilbordnetz weist eine nominale Bordnetzspannung auf, die geringer ist als die nominale Bordnetzspannung V_in,nom des Hochvolt („HV“)-Teilbordnetzes.
Der galvanisch getrennte Gleichspannungswandler ist ein Gleichspannungswandler, bei dem dessen an das HV-Teilbordnetz angeschlossene Eingangsseite galvanisch von der an das NV-Teilbordnetz angeschlossenen Ausgangsseite getrennt ist. Die galvanische Trennung kann auf grundsätzlich bekannte Weise durch gegenüberliegende eingangs- und ausgangsseitige Spulen mit jeweiligen Windungszahlen umgesetzt sein. Für den Gleichspannungswandler ist somit ein Windungszahlverhältnis n gegeben. Die an der Eingangsseite anliegende Eingangsspannung V_in kann durch den Gleichspannungswandler selbst gemessen werden.
Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftwagen mit Verbrennungsmotor, ein Plug-In-Hybridfahrzeug, PHEV, oder ein vollelektrisch betriebenes Fahrzeug, BEV, sein. Das Fahrzeug ein Personenwagen, Lastwagen, Motorrad, Luftfahrzeug (Flugzeug, Helikopter, usw.), Wasserfahrzeug (Boot, Schiff usw.) oder eine Kombination daraus sein.
Die Stromsättigung I_out,max entspricht insbesondere demjenigen Stromwert, der von dem jeweiligen Gleichspannungswandler ausgangsseitig in das NV-Teilbordnetz einspeisbar ist. Der Wert der Stromsättigung I_out,max ist insbesondere mittels des Gleichspannungswandlers selbst einstellbar ist. Der Standardwert kann beispielsweise dem bauartbedingt maximal ausgebbaren Stromwert entsprechen.
Es gilt insbesondere V_in,nom > V_in,th > V_in,min.
Dass dann, wenn die Eingangsspannung V_in unter den Wert der Hilfsspannung V_in,th fällt, die Eingangsleistung P_in an dem Gleichspannungswandler bestimmt wird, ein neuer, „leistungsangepasster“ Stromsättigungswert I_out,max|red berechnet und anstelle des Standard-Stromsättigungswerts I_out,max|def eingestellt wird, umfasst insbesondere, dass in diesem Szenario, das typischerweise gegeben ist, wenn keine Transienten vorliegen, zunächst gilt und ferner I_out,max = I_out,max|def gilt. Erst wenn, z.B. beim Auftreten einer Transiente, V_in unter den Wert der Hilfsspannung V_in,th fällt, wird I_out,max auf I_out,max|red umgeschaltet, wobei I_out,max|red von der zum Erkennungszeitpunkt des Unterschreitens vorliegenden Eingangsspannung P_in abhängt und typischerweise kleiner als I_out,max|def ist, also I_out,max|red (P_in) < I_out,max|def gilt. Der Gleichspannungswandler führt dann zu einer kleineren Belastung des HV-Teilbordnetzes. Dass die Eingangsspannung V_in unter den Wert der Hilfsspannung V_in,th fällt, kann - je nach Auslegung - der Beziehung V_in < V_in,th oder der Beziehung V_in ≤ V_in,th entsprechen.
Dass die Stromsättigung I_out,max erst dann auf den Standardwert I_out,max|def zurückgestellt wird, wenn die Eingangsspannung V_in die Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes wieder erreicht, entspricht einer Hysterese des Werts der Stromsättigung I_out,max im Bereich zwischen V_in,th und V_in,nom. Liegt somit die Eingangsspannung V_in zwischen V_in,th und V_in,max, bleibt der aktuelle Wert für I_out,max erhalten. Dass die Eingangsspannung V_in die Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes wieder erreicht, kann - je nach Auslegung - der Beziehung V_in ≥ V_in,nom oder der Beziehung V_in > V_in,nom entsprechen.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Eingangsleistung P_in = V_in · I_in mit I_in dem an der Eingangsseite durch den Gleichspannungswandler fließenden elektrischen Strom berechnet wird. Diese Eingangsleistung entspricht unter Vernachlässigung der Verlustleistung des Gleichspannungswandlers der Ausgangsleistung V_out · I_out an der Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers. Die Eingangsleistung P_in kann also auch anhand der Beziehung V_out · I_out mit oder ohne Berücksichtigung der Verlustleistung des Gleichspannungswandlers berechnet werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass dann, wenn die Eingangsspannung V_in unter die vorgegebene minimale Eingangsspannung V_in,min fällt (d.h., je nach Umsetzung , V_in ≤ V_in,min oder V_in < V_in,min gilt), sich der Gleichspannungswandler abschaltet und dann, wenn die Eingangsspannung V_in die minimale Eingangsspannung V_in,min wieder erreicht (d.h., je nach Umsetzung , V_in > V_in,min bzw. V_in ≥ V_in,min gilt), sich der Gleichspannungswandler wieder einschaltet. Dass sich der
Dass sich der Gleichspannungswandler abschaltet, umfasst insbesondere, dass er seine Wandlerfunktionalität abschaltet und also ausgangsseitig kein Signal ausgibt. Analog umfasst, dass sich der Gleichspannungswandler einschaltet, insbesondere, dass er seine Wandlerfunktionalität einschaltet. Andere Funktionen und/oder Komponenten des Gleichspannungswandlers wie sein Überwachen der Eingangsspannung, das Erkennen eines Erreichens verschiedener Schwellwerte und folgendes Reagieren (z.B. das Ab- und Einschalten der Wandlerfunktionalität) bleiben davon insbesondere unberührt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das NV-Teilbordnetz mittels mehrerer Gleichspannungswandler aus dem HV-Teilbordnetz versorgt wird. Dies ergibt den Vorteil, dass vergleichsweise einfache und preiswerte Gleichspannungswandler einsetzbar sind und zudem eine besonders hohe Ausfallsicherheit und damit Versorgungssicherheit der Versorgung des NV-Teilbordnetzes erreicht wird. Das Verfahren ist für diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft, weil es Kreisströme zwischen den verteilten Gleichspannungswandler verhindert oder zumindest deren Auswirkungen merklich reduziert. Diese Kreisströme führen ansonsten zu Verlusten und können außerdem die Gleichspannungswandler schädigen.
Denn während einer transienten Belastung können die Eingangsspannungen V_in an den Knoten der einzelnen Gleichspannungswandler unterschiedlich bzw. kann die Summenleistung von verteilt im Fahrzeug angeordneten Gleichspannungswandler die Versorgungsleistung des HV-Teilbordnetzes übersteigen. In dem letztgenannten Fall kann sich dann ein Gleichspannungswandler abschalten, wenn V_in unter V_in,min fällt. Dieser Gleichspannungswandler schaltet sich unmittelbar folgend wieder ein, wenn V_in den Wert V_in,min wieder erreicht. Der zugeschaltete Gleichspannungswandler versorgt dann wieder das NV-Teilbordnetz, und die verfügbare Systemleistung des HV-Teilbordnetz wird überschritten. Es würde dann ohne weitere Maßnahmen ein erneutes Ab- und Zuschalten folgen, das mit weiteren Wiederholungen zu einer starken Belastung der Elektronik der Gleichspannungswandler führt, die im schlimmsten Fall sogar Schaden nehmen können. Diese Belastung der Elektronik wird durch die oben beschriebene Anpassung des Stromsättigungswerts vermieden.
Es ist eine Weiterbildung, dass das obige Verfahren für jeden der Gleichspannungswandler eigenständig durchgeführt wird. Dies ist vorteilhaft, da die Eingangsspannungen V_in der einzelnen Gleichspannungswandler unterschiedlich sein können, beispielsweise bei Auftreten von Transienten. Es ist eine Weiterbildung, dass die an den Gleichspannungswandlern anliegende Eingangsspannung Vin für jeden der Gleichspannungswandler individuell bestimmt wird. Dadurch ergibt sich auch ein individuelles Einschalten und Ausschalten der Gleichspannungswandler.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die minimale Eingangsspannung V_in,min gemäß V_in,min = n · V_out,ref mit n einem Windungszahlverhältnis des Gleichspannungswandlers und V_out,ref einer Regelreferenzspannung berechnet wird. Die (Regel-) Referenzspannung entspricht insbesondere einer Zielregelgröße des Gleichspannungswandlers an seinen ausgangsseitigen Klemmen. Sie kann fahrzeugseitig eingestellt werden und so z.B. an verschiedene Anforderungsszenarien angepasst werden. Sie kann allgemein höher, niedriger oder gleich der Nominalspannung des NV-Teilbordnetzes sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Referenzspannung V_out,ref auf einer Datenleitung, insbesondere auf einem CAN-Bus, zwischen den Gleichspannungswandlern ausgetauscht wird. Dies ergibt den Vorteil einer einfachen Anpassung der Referenzspannung V_out,ref über mehrere Wandler und ist beispielsweise auch deshalb praktisch umsetzbar, weil diese Anpassung innerhalb typischer Übertragungszeiten eines Busses nicht zeitkritisch ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der leistungsangepasste Stromsättigungswert I_out,max|red gemäß I_out,max|red = P_in · n / V_in,th berechnet wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Gleichspannungswandler ein Synchrongleichrichter ist. Dies ergibt den Vorteil, dass vergleichsweise geringe Verluste auftreten. Bei dieser Art von Gleichrichtern werden typischerweise keine Bauteile verwendet, die von sich aus einen Stromfluss nur in eine Richtung zulassen; stattdessen werden häufig MOSFETs verwendet, die durch eine Ansteuerelektronik des Gleichspannungswandlers so gesteuert werden, dass sie wie Halbleiterdioden mit sehr kleiner Durchlassspannung wirken.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Synchrongleichrichter ein Gegentaktflusswandler mit Vollbrückenansteuerung ist. Es ist eine Ausgestaltung, dass der Synchrongleichrichter ein Phasenschieber-Vollbrücken-Gleichspannungswandler ist. Ein solcher Wandler eignet sich besonders gut für auch bei höheren Leistungsklassen bis hin zu mehreren Kilowatt.
Der Gleichrichter kann insbesondere analog zu dem in 1 (a) des Artikels „Deadzone Compensated Double Integral Sliding Mode Control for Distributed Converters“ beschriebenen Gleichrichter aufgebaut sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes zwischen 48 V und 1000 V liegt. Es ist eine Ausgestaltung, dass die Nominalspannung V_NV,nom des NV-Teilbordnetzes zwischen 12 V und 60 V liegt. Dabei gilt allgemein, dass die Nominalspannung des HV-Teilbordnetzes größer ist als die Nominalspannung des HV-Teilbordnetzes. Mögliche Beispiele umfassen V_in,nom = 48 V, 60 V oder 120 V und V_NV,nom = 12 V; V_in,nom = 120 V, 400 V oder 800 V und V_NV,nom = 48 V oder 60 V; usw.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, aufweisend ein Energiebordnetz mit einem HV-Teilbordnetz und einem NV-Teilbordnetz, denen mindestens ein galvanisch getrennter Gleichspannungswandler zwischengeschaltet ist, wobei das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, das Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen. Das Fahrzeug kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
So kann das Fahrzeug in einer Ausgestaltung ein teil- oder vollelektrisch angetriebenes Elektrofahrzeug sein, z.B. ein Plug-In-Hybridfahrzeug bzw. Batterieelektrisches Fahrzeug.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

1 zeigt eine Skizze eines Ausschnitts eines Energiebordnetzes eines Fahrzeugs; und
2 zeigt einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt eine Skizze eines Ausschnitts eines Energiebordnetzes EBN eines Fahrzeugs F. Das Energiebordnetz EBN weist ein NV-Teilbordnetz NVN, das aus einem HV-Teilbordnetz HVN über hier mehrere galvanisch getrennte Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 versorgbar ist. Die Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 wandeln eine höhere Spannung V_in des HV-Teilbordnetzes HVN in eine niedrigere Spannung V_out,ref um. Eine jeweilige Ausgangsspannung V_out der Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 wird an einen Kabelbaum KB des NV-Teilbordnetzes NVN angelegt, optional über jeweilige Widerstände Z, die gleich oder unterschiedlich sein können.
Die Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 sind an einen Kommunikationskanal des Fahrzeugs F, hier z.B. einen CAN-Bus CAN, angeschlossen und können darüber miteinander kommunizieren. Insbesondere können die Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 in einer Master-Slave-Anordnung vorliegen, wobei z.B. der Gleichspannungswandler GSW1 als Master verwendet wird und die Gleichspannungswandler GSW2, GSW3 als Slaves eingesetzt werden.
Ein gewünschter Wert der Referenzspannung V_out,ref des NV-Teilbordnetzes kann z.B. über den CAN-Bus CAN and die Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 kommuniziert werden.
2 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Versorgen des NV-Teilbordnetzes NVN aus dem HV-Teilbordnetz HVN anhand einer Anpassung eines der Gleichspannungswandler GSW1, GSW2 bzw. GSW3. Dabei gilt, dass

- die Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes HVN größer ist als die Nominalspannung des NV-Teilbordnetzes NVN;
- es ist eine Hilfsspannung V_in,th vorgegeben worden, die zwischen der Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes HVN und der vorgegebenen minimalen Eingangsspannung V_in,min des HV-Teilbordnetzes HVN liegt,
- ein Standard- oder Default-Wert der Stromsättigung I_out,max liegt bei I_out,max|def.

Vorliegend werden zur weiteren Beschreibung des Verfahrens rein beispielhaft folgende Werte angenommen: V_in,nom = 48 V, V_in,th = 40 V, V_NV,nom und V_out,ref = 12 V und n = 3. Daraus folgt, dass V_in,min = n · V_NV,nom = 12 V = 36 V beträgt. Es gilt auch V_in,nom > V_in,th > V_in,min. Ferner sei angenommen, dass zu Beginn des Verfahrens in Schritt S0 keine Transienten oder andere Störungen vorliegen und die Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 angeschaltet sind, was durch deren Zustand „ON“ beschrieben wird. Die Eingangsspannung V_in liegt anfänglich über der Hilfsspannung V_in,th von 40 V.
Nach Beginn des Verfahrens in Schritt S0 wird in einem Schritt S1 abgefragt, ob die Eingangsspannung V_in kleiner als die Hilfsspannung V_in,th ist. Dies ist in einem gesunden HV-Teilbordnetz HVN ohne Transienten üblicherweise nicht der Fall („N“), wobei dann in einem Schritt S2 angefragt wird, ob die Eingangsspannung V_in kleiner als die Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes HVN von 48 V ist. Ist dies der Fall („J“) wird zu Schritt S1 zurückverzweigt.
Wird in Schritt S1 jedoch festgestellt, dass die Eingangsspannung V_in kleiner als die Hilfsspannung V_in,th ist („J“), also V_in < V_in,th gilt, wird in einem Schritt S4 abgefragt, ob die Stromsättigung I_out,max auf den leistungsangepassten Wert I_out,max|red gesetzt ist. Ist dies nicht der Fall („N“) und befindet sich die Stromsättigung I_out,max also noch auf dem Standardwert I_out,max|def, wird zu Schritt S5 verzweigt.
In Schritt S5 wird eine aktuell vorliegende Eingangsleistung P_in = V_in · I_in an der Eingangsseite des Gleichspannungswandlers GSW1, GSW2, GSW3 berechnet und daraus ein leistungsangepasster Stromsättigungswert I_out,max = I_out,max|red := (n · P_in) / V_in,th, welcher nun anstelle des Standardwerts I_out,max|def an diesem Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 eingestellt wird. Dabei gilt typischerweise I_out,max|red < I_out,max|def, so dass ein maximaler Leistungsübertrag von dem HV-Teilbordnetz HVN auf das NV-Teilbordnetz NVN über den Gleichspannungswandler GSW1, GSW2 bzw. GSW3 und damit auch insgesamt abgesenkt wird. Folgend wird zu Schritt S6 übergeleitet.
Wird Schritt S4 jedoch positiv beantwortet („J“), d.h., dass die Stromsättigung I_out,max bereits auf einen leistungsangepassten Wert I_out,max|red eingestellt ist, wird direkt zu Schritt S6 verzweigt. Dieses Vorgehen umfasst also, dass der leistungsangepasste Stromsättigungswert I_out,max|red nach seinem Einstellen so lange unverändert beibehalten wird, bis wieder auf den Standardwert I_out,max|def zurückgestellt wird.
Folgend wird in Schritt S6 überprüft, ob die Eingangsspannung V_in sogar kleiner als die minimale Eingangsspannung V_in,min ist, also ob V_in < V_in,min gilt.
Ist dies der Fall („J“), wird der betrachtete Gleichspannungswandler GSW1, GSW2 oder GSW3 in Schritt S7 individuell ausgeschaltet, was durch den Schaltzustand „OFF“ angedeutet ist.
Nach dem Ausschalten wird zu Schritt S6 zurückverzweigt und die damit verbundene Anfrage erneut durchgeführt. Dadurch bleibt der betrachtete Gleichspannungswandler GSW1, GSW2 oder GSW3 so lange ausgeschaltet, bis die Eingangsspannung V_in wieder größer oder gleich der minimalen Eingangsspannung V_in,min wird („N“). In diesem Fall oder wenn schon bei der ersten Abfrage in Schritt S6 festgestellt wurde, dass die Eingangsspannung V_in größer oder gleich der minimalen Eingangsspannung V_in,min ist, wird zu Schritt S8 verzweigt.
In Schritt S8 bleiben oder wird der betrachtete Gleichspannungswandler GSW1, GSW2 oder GSW3 angeschaltet, und es wird zu Schritt S1 zurückverzweigt.
Ist der Wert der Eingangsspannung V_in in Schritt S1 weiterhin kleiner als die Hilfsspannung V_in,th („J“), wird wieder zu Schritt S4 verzweigt. Da immer noch der leistungsangepasste Stromsättigungswert I_out,max|red eingestellt ist, wird von Schritt S4 direkt („J“) zu Schritt S6 verzweigt.
Ist der Wert der Eingangsspannung V_in in Schritt S1 aber nun größer oder gleich der Hilfsspannung V_in,th („N“), wird in Schritt S2 erneut abgefragt, ob die Eingangsspannung V_in kleiner als die Nominalspannung V_in,nom des HV-Teilbordnetzes HVN ist. Ist dies der Fall („J“), wird der aktuelle leistungsangepasste Stromsättigungswert I_out,max|red beibehalten und zu Schritt S1 zurückverzweigt.
Nur wenn der Wert der Eingangsspannung V_in die Nominalspannung V_in,nom wieder erreicht hat („N“), wird die Stromsättigung I_out,max auf den Standardwert I_out,max|def zurückgesetzt bzw. zurückgestellt.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So können auch nur ein Gleichspannungswandler GSW1, nur zwei Gleichspannungswandler GSW1, GSW2 oder mehr als drei Gleichspannungswandler GSW1, GSW2, GSW3 vorhanden sein.
Ferner können allgemein, und in dem Ausführungsbeispiel beispielsweise in den Schritten S1, S2 und/oder S6, anstelle der Bedingungen „kleiner“ bzw. „größer gleich“ die Bedingungen „kleiner gleich“ bzw. „größer“ abgefragt werden.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

CAN: CAN-Bus
EBN: Energiebordnetz
F: Fahrzeug
KB: Kabelbaum
GSW1: Gleichspannungswandler
GSW2: Gleichspannungswandler
GSW3: Gleichspannungswandler
Iin: Eingangsseitiger Strom durch den Gleichspannungswandler
HVN: HV-Teilbordnetz HVN
Iout,max: Stromsättigung
Iout,max|def: Standardwert der Stromsättigung
Iout,max|red: Leistungsangepasster Wert der Stromsättigung
n: Windungszahlverhältnis
NVN: NV-Teilbordnetz
OFF: Abgeschalteter Zustand
ON: Eingeschalteter Zustand
P: Eingangsleistung
S0-S8: Verfahrensschritte
Vin: Gemessene Eingangsspannung
Vin,min: Minimale Eingangsspannung
Vin,nom: Nominalspannung des HV-Teilbordnetzes
Vout,ref: Referenzspannung
Vin,th: Hilfsspannung

Claims

Verfahren (S1 - S8) zum Versorgen eines NV-Teilbordnetzes (NVN) eines Fahrzeugs aus dessen HV-Teilbordnetz (HVN) über mindestens einen galvanisch getrennten Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) mit einem einstellbaren Wert (I_out,max|def, I_out,max|red) der Stromsättigung (I_out,max), bei dem an dem Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) - eine Hilfsspannung (V_in,th), die zwischen einer Nominalspannung (V_in,nom) des HV-Teilbordnetzes (HVN) und einer vorgegebenen minimalen Eingangsspannung (V_in,min) liegt, festgelegt wird (S0), - dann, wenn eine an dem Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) gemessene Eingangsspannung (V_in) unter den Wert der Hilfsspannung (V_in,th) fällt (S1), eine zugehörige Eingangsleistung (P_in) bestimmt wird (S5), - ein leistungsangepasster Wert (I_out,max|red) der Stromsättigung (I_out,max) anhand der zuvor bestimmten Eingangsleistung (P_in) berechnet und anstelle eines Standardwerts (I_out,max|def) der Stromsättigung (I_out,max) eingestellt wird (S5) und - erst dann, wenn die Eingangsspannung (V_in) die Nominalspannung (V_in,nom) des HV-Teilbordnetzes (HVN) wieder erreicht (S2), die Stromsättigung (I_out,max) auf den Standardwert (I_out,max|def) zurückgestellt wird (S3).
Verfahren (S1 - S8) nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn die Eingangsspannung (V_in) unter die minimale Eingangsspannung (V_in,min) fällt (S6), sich der Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) abschaltet (S7) und dann, wenn die Eingangsspannung (V_in) die minimale Eingangsspannung (V_in,min) wieder erreicht (S6), sich der Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) wieder einschaltet (S8).
Verfahren (S1 - S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das NV-Teilbordnetz (NVN) mittels mehrerer Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) aus dem HV-Teilbordnetz (HVN) versorgt wird.
Verfahren (S1 - S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die minimale Eingangsspannung (V_in,min) gemäß V_in,min = n · V_out,ref mit n einem Windungszahlverhältnis des Gleichspannungswandlers (GSW1, GSW2, GSW3) und V_out,ref einer Regelreferenzspannung an der Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers (GSW1, GSW2, GSW3) berechnet wird.
Verfahren (S1 - S8) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem die Referenzspannung (V_out,ref) auf einer Datenleitung, insbesondere auf einem CAN-Bus (CAN), zwischen den Gleichspannungswandlern (GSW1, GSW2, GSW3) ausgetauscht wird.
Verfahren (S1 - S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der leistungsangepasste Stromsättigungswert (I_out,max) gemäß I_out,max = P_in / V_in,th · n mit P_in dem Wert der Eingangsleistung (P_in) und V_in,th dem Wert der Hilfsspannung (V_in,th) berechnet wird.
Verfahren (S1 - S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) ein Synchrongleichrichter ist.
Verfahren (S1 - S8) nach Anspruch 7, bei dem der Synchrongleichrichter ein Phasenschieber-Vollbrücken- Gleichspannungswandler ist.
Verfahren (S1 - S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nominalspannung (V_in,nom) des ersten HV-Teilbordnetzes (HVN) zwischen 48 V und 1000 V liegt.
Verfahren (S1 - S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nominalspannung des NV-Teilbordnetzes (NVN) zwischen 12 V und 60 V liegt.
Fahrzeug (F), aufweisend ein Energiebordnetz (EBN) mit einem HV-Teilbordnetz (HVN) und einem NV-Teilbordnetz (NVN), denen mindestens ein galvanisch getrennter Gleichspannungswandler (GSW1, GSW2, GSW3) zwischengeschaltet ist, wobei das Fahrzeug (F) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (S1 - S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Fahrzeug (F) nach Anspruch 11, wobei das Fahrzeug (F) ein Elektrofahrzeug ist.