DE10248658A1 - Onboard electrical network stabilization device for start-stop operation of automobile using secondary energy store for supplying voltage-dependent load during starting - Google Patents

Onboard electrical network stabilization device for start-stop operation of automobile using secondary energy store for supplying voltage-dependent load during starting Download PDF

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Abstract

The network stabilization device has the switch (S1) which connects the starter (S) with the generator (G), the main energy store (1) and the onboard electrical network in the starting mode, also used for connecting the starter with a further series circuit path containing a forwards converter (3), a secondary energy store, a change-over switch (2) and a power distributor (4) for a voltage-dependant load (B). The change-over switch is closed during starting so that the voltage-dependent load is supplied by the main energy store and the secondary energy store.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung bei Stopp/Startbetrieb.The invention relates to a device for on-board network stabilization during stop / start operation.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung, in der mittels eines DC/DC-Wandlers ein Teilbordnetz stabilisiert wird.A device is known for On-board network stabilization, in which by means of a DC / DC converter Part-board network is stabilized.

Problematisch bei dieser bekannten Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung ist, dass entsprechend der Verbraucheranzahl und daraus resultierendem Leistungsbedarf die Vorrichtung teuer wird, da sie auf die Spitzenleistung ausgelegt werden muss. Zudem ist ein großer Aufwand für eine zusätzliche Verkablung des Teilnetzes vor allem bei vernetzten Fahrzeugen mit teilweise beliebiger Verteilung von Teilfunktionen auf viele Steuergeräte erforderlich.Problematic in this known Device for on-board stabilization is that according to the Number of consumers and the resulting power requirement the Device becomes expensive as it is designed for peak performance must become. Plus, it's a big one Effort for an additional Cabling of the subnet especially for networked vehicles with partial arbitrary distribution of sub-functions required on many control devices.

Weiterhin ist aus der EP 0 876 554 B1 ein Starter/Generator für einen Verbrennungsmotor bekannt. Dieser Starter/Generator umfasst eine Drehfeldmaschine, die eine Starter- und Generatorfunktion ausübt, einen Wechselrichter, der die für die magnetischer Felder der Drehfeldmaschine benötigten Spannungen und/oder Ströme variabler Frequenz, Amplitude und/oder Phase durch sinusbewertete Pulsmodulation mit einer Taktfrequenz größer 10 kHz erzeugt. Dabei weist der Wechselrichter einen Zwischenkreis mit einem gegenüber einem Bordnetz erhöhten Spannungsniveau auf, wobei der Zwischenkreis mit einem Energiespeicher zum Speichern von Energie für den Starterbe trieb ausgerüstet ist und sowohl die Energieentnahme aus dem Zwischenkreis im Starterbetrieb als auch die Energieeinspeisung in den Zwischenkreis im Generatorbetrieb auf dem erhöhten Spannungsniveau erfolgt. Aus dem Wechselrichter wird einerseits Strom auf niedrigem Spannungsniveau zum Laden der Fahrzeugbatterie und Versorgen der Niederspannungsverbraucher oder an die Fahrzeugbatterie Strom auf niedrigem Spannungsniveau zum Starten des Verbrennungsmotors abgegeben. Der Zwischenkreis mit hohem Spannungsniveau versorgt verschiedene Hilfsantriebe, wie Klimamaschine und Servoantriebe, sowie verschiedene Heizeinrichtungen (Hochleistungsverbraucher). Außerdem weist der Wechselrichter einen Zusatzspeicher auf, der vor dem Starten durch langsame Energieentnahme von der Fahrzeugbatterie für eine schnelle Wiederentnahme beim Startvorgang geladen wird und zusätzlich Energie bei Bremsvorgängen speichert. Die gespeicherte Bremsenergie kann später der Fahrzeugbatterie zugeführt werden.Furthermore, from the EP 0 876 554 B1 a starter / generator known for an internal combustion engine. This starter / generator comprises a rotating field machine, which exercises a starter and generator function, an inverter, the required for the magnetic fields of the induction machine voltages and / or currents of variable frequency, amplitude and / or phase by sinusoidal pulse modulation with a clock frequency greater than 10 kHz generated. In this case, the inverter has an intermediate circuit with a relation to a vehicle electrical system increased voltage level, the intermediate circuit is equipped with an energy storage for storing energy for the Starterbe operation and both the energy extraction from the intermediate circuit in the starter operation and the energy supply to the intermediate circuit in the generator mode the increased voltage level occurs. From the inverter, on the one hand, current at a low voltage level for charging the vehicle battery and supplying the low-voltage consumers or to the vehicle battery power to low voltage level for starting the internal combustion engine. The intermediate circuit with high voltage level supplies various auxiliary drives, such as air conditioning machine and servo drives, as well as various heating devices (high-performance consumers). In addition, the inverter has an additional memory, which is loaded before starting by slow energy withdrawal from the vehicle battery for a quick re-take at startup and additionally stores energy during braking. The stored braking energy can later be supplied to the vehicle battery.

Schließlich ist aus „Groß..., Maxi..., Ultracap, Zyklierbare Speicher für das 42-V-Bordnetz" von Dr. Hartmut Michel und Bernd Staib, Elektronik 2/2002, bekannt, ein Ultracap-Modul parallel zum Starter und über einen DC/DC-Wandler parallel zu einem Fahrzeugbatterie zu schalten. Das Ultracap-Modul liefert hierbei die für den Startvorgang benötigte hohe Leistung. Beim Bremsen wird über den Starter als Generator Energie zurückgewonnen und diese Energie direkt im Ultracap-Modul gespeichert. Diese Energie wird dem Bordnetz anschließend über den DC/DC-Wandler zugeführt. Das 14V-Bordnetz ist über den DC/DC-Wandler entkoppelt. Während des Startvorgangs werden die Fahrzeugbatterie und das Ultracap-Modul parallel betrieben. Somit können am Ultracap-Modul große Spannungshübe auftreten, ohne dass das Bordnetz großen Schwanlungen unterworfen ist, da das Ultracap-Modul Stromspitzen gegenüber der Fahrzeugbatterie und dem Bordnetz abpuffert.Finally, from "Big ..., Maxi ..., Ultracap, Cyclic Storage for the 42 V electrical system "from Dr. Hartmut Michel and Bernd Staib, Electronics 2/2002, known, an ultracap module parallel to the starter and parallel via a DC / DC converter to switch to a vehicle battery. The Ultracap module delivers here the for needed the boot process high performance. When braking is about the starter as a generator Energy recovered and this energy is stored directly in the Ultracap module. This energy will then via the DC / DC converter fed. The 14V electrical system is over the DC / DC converter decoupled. While the startup procedure will be the vehicle battery and the ultracap module operated in parallel. Thus, you can great on the ultracap module voltage swings occur without the electrical system subjected to large swings is because the ultracap module has power surges over the vehicle battery and buffers the electrical system.

Auf diese Weise können mit den herkömmlichen Spannungsstabilisierungen extreme Spannungsschwankungen ausgeglichen wer den, indem eine zusätzliche Energieversorgung während des Startvorgangs zugeschaltet wird. Jedoch ist diese Spannungsstabilisierung für sensible Verbraucher, d.h. Verbraucher, die stark spannungsabhängig sind, d.h. beispielsweise Komfortverbraucher wie die Beleuchtung, nicht ausreichend.This way, with the conventional Voltage stabilization compensates extreme voltage fluctuations who by adding an extra Energy supply during the startup process is switched on. However, this voltage stabilization is for sensitive Consumers, i. Consumers who are strongly voltage dependent, i. For example, comfort consumers such as lighting, not sufficient.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung auszubilden, mit der mit geringen Kosten und ohne großen Zusatzaufwand eine Bordnetzstabilisierung derart erreicht werden kann, dass auch stark spannungsabhängige Verbraucher problemlos betrieben werden können.Therefore, it is the task of the present Invention to provide a device for on-board stabilization, with the at low cost and without much additional effort a wiring system stabilization such can be achieved that even highly voltage-dependent consumers can be operated easily.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. 7 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.According to the invention this object is achieved by a Device for on-board network stabilization with the features of claim 1 or 7 solved. In the dependent claims advantageous developments of the invention are given.

Dazu wird erfindungsgemäß zumindest ein zusätzlicher Energiespeicher im Bordnetz zur Stützung der Versorgungsspannung sensibler Verbraucher genutzt, und/oder der Starter entkoppelt und der durch ihn im Bordnetz verursachte Spannungseinbruch dadurch reduziert oder vermieden.At least according to the invention an additional one Energy storage in the electrical system to support the supply voltage used by sensitive consumers, and / or the starter decoupled and the voltage drop caused by it in the electrical system thereby reduced or avoided.

Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass diese skalierbare Lösung auch dezentral einsetzbar ist. Dadurch ergeben sich Kostenvorteile bei allen bekannten Steuergeräte-Architekturen durch Wegfall einer Zusatzverkabelung. Außerdem können vorhandene Komponenten mehrfach genutzt werden.Particularly advantageous in the inventive solution it, that scalable solution too can be used decentrally. This results in cost advantages all known ECU architectures by omitting an additional cabling. In addition, existing components be used several times.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung offensichtlich.These and other tasks, features and advantages of the present invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments of the invention.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein Bockschaltbild einer Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 1 a block diagram of a device for voltage stabilization according to a first embodiment of the invention and

2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 a block diagram of a device for voltage stabilization according to a second embodiment of the invention.

Nachfolgend werden alternative Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, genauer beschrieben.Below are alternative embodiments a device according to the invention for On-board network stabilization, especially in motor vehicles, more precisely described.

Bei diesen alternativen Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung kann eine Reduktion des Einbruchs der Bordnetzspannung beim Starten kann durch Zuschalten mindestens eines zusätzlichen Energiespeichers speziell für den Starter erfolgen. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie dieser zusätzliche Energiespeicher erfindungsgemäß mit der Bordnetz-Batterie, d.h. einem ersten Energiespeicher, dem Starter und dem Generator verschaltet werden kann.In these alternative embodiments a device according to the invention for on - board stabilization can reduce the burglary of On-board voltage when starting can be done by connecting at least one additional Energy storage specifically for take the starter. There are different ways like this extra Energy storage according to the invention with the On-board battery, i. a first energy storage, the starter and the generator can be interconnected.

Durch die Verwendung mindestens eines zusätzlichen Energiespeichers kann eine Aufteilung des Startstroms auf die verschiedenen Energiespeicher erreicht werden. Entsprechend wird auch der Strom aus der Bordnetz-Batterie reduziert, wodurch der im Bordnetz wirksame Spannungseinbruch geringer wird und die minimale Betriebsspannung der Verbraucher nicht unterschritten wird.By using at least one additional Energy storage can be a division of the starting current on the various Energy storage can be achieved. The electricity will be the same reduced from the electrical system battery, making the effective in the electrical system Voltage drop is lower and the minimum operating voltage the consumer is not undershot.

Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass einige sensible, d.h. stark spannungsabhängige Komfortverbraucher, wie beispielsweise die Beleuchtung, eine deutlichere Spannungsstabilisierung erfordern, nämlich eine Spannungsstabilisierung, bei der Spannungsschwankungen möglichst vollständig beseitigt werden.Furthermore, it has to be considered that some sensitive, i. strongly voltage-dependent comfort consumers, such as For example, the lighting, a clearer voltage stabilization require, namely a voltage stabilization, with the voltage fluctuations as possible Completed be eliminated.

Für diese Komfortverbraucher muss zentral oder dezentral eine zusätzliche Spannungsstabilisierung erfolgen.For these comfort consumers must central or decentralized an additional Voltage stabilization done.

Eine weitergehende Spannungsstabilisierung, insbesondere für sensible, d.h. stark spannungsabhängige Komfortverbraucher, wie beispielsweise die Beleuchtung, erfolgt erfindungsgemäß durch Bereitstellung eines insgesamt erhöhten Spannungsniveaus mittels eines auf die Spannung der Bordnetz-Batterie aufgesetzten Energiespeichers, vorzugsweise eines sogenannten Superkondensators bzw. Ultracap, auf das die Versorgung der Beleuchtung während des Starts umgeschaltet werden kann, um den Starteinbruch auszugleichen.A more advanced voltage stabilization, especially for sensitive, i. strongly voltage-dependent comfort consumers, such as For example, the lighting, according to the invention by Providing an overall increased voltage level by means of a mounted on the voltage of the electrical system battery energy storage, preferably a so-called supercapacitor or Ultracap, on which the supply the lighting during the start can be switched to compensate for the start break.

Diese Spannungsstabilisierung kann erfindungsgemäß entweder alternativ zur zuerst beschriebenen Spannungsstabilisierung oder im Kombination mit dieser verwirklicht werden.This voltage stabilization can according to the invention either alternatively to the first described voltage stabilization or be realized in combination with this.

Eine einfache Spannungsstabilisierung, durch die ein Spannungseinbruch beim Startvorgang verringert werden kann, wird durch Vorsehen eines zusätzlichen Energiespeichers erreicht. Hierbei wird, wenn ein Startvorgang erfolgen soll, der zusätzliche Energiespeicher derart zugeschaltet, dass der Starterkreis vom restlichen Bordnetz entkoppelt ist.A simple voltage stabilization, through a voltage drop during starting can be reduced is by providing an additional Energy storage achieved. This is when a boot process occurs should, the additional energy storage so switched that the starter circuit from the rest of the electrical system is decoupled.

Zunächst wird nun unter Bezugnahme auf 1 der Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung genauer erläutert, die eine insbesondere für stark spannungsabhängige Verbraucher ausreichende Spannungsstabilisierung erzielt.First of all, referring to 1 the construction of a device according to the invention for voltage stabilization explained in more detail, which achieves sufficient voltage stabilization, especially for heavily voltage-dependent consumers.

In 1 bezeichnet S einen Starter, der über einen Schalter S1 mit einem unstabilisierten Bordnetz, einem Generator G und einem Energiespeicher 1 verbunden ist. Der Energiespeicher 1 ist in der Regel durch die Fahrzeugbatterie gebildet. Darüber hinaus ist der Starter S ebenfalls über den Schalter S1 mit einem weiteren Zweig verbunden, in dem ein Aufwärts- bzw. DC/DC-Wandler 3, ein Energiespeicher 2, ein Umschalter S2, ein Leistungsverteiler 4 in Reihe geschaltet und mit einem oder mehreren sensiblen, d.h. stark spannungsabhängigen Verbrauchern, wie beispielsweise der Beleuchtung B in 1 verbunden sind. Der Energiespeicher 2 ist mit dem positiven Anschluss des Energiespeichers 1 verbinden, so dass min erhöhtes Spannungsniveau erhalten wird. Im Fall eines Starts erfolgt über den Umschalter S2 eine Umschaltung der Versorgung des/der sensiblen Verbraucher vom Energiespeicher 1 auf den Energiespeicher 2. Als Energiespeicher 2 wird vorzugsweise ein Superkondensator bzw. Supercap bzw. ein Supercap-Modul verwendet. Auf diese Weise kann ein Einbruch der Versorgungsspannung des/der sensiblen Verbraucher ausgeglichen werden.In 1 S denotes a starter, which via a switch S1 with an unstabilized electrical system, a generator G and an energy storage 1 connected is. The energy storage 1 is usually formed by the vehicle battery. In addition, the starter S is also connected via the switch S1 to another branch, in which a step-up or DC / DC converter 3 , an energy storage 2 , a switch S2, a power distributor 4 connected in series and with one or more sensitive, ie highly voltage-dependent consumers, such as the lighting B in 1 are connected. The energy storage 2 is with the positive connection of the energy storage 1 connect so that min increased voltage level is obtained. In the case of a start takes place via the switch S2 switching the supply of the / the sensitive consumer from the energy storage 1 on the energy storage 2 , As energy storage 2 Preferably, a supercapacitor or a supercap module is used. In this way, a collapse of the supply voltage of the / the sensitive consumer can be compensated.

Damit diese Umschaltung auf einen erhöhten Spannungspegel des Energiespeichers 2 keine Leistungserhöhung (Erhöhung der Leuchtstärke) zur Folge hat, ist zwischen dem Umschalter S2 und dem/den sensiblen Verbrauchern der Leistungsverteiler 4 ausgebildet. Durch diesen Leistungsverteiler erfolgt eine leistungsbegrenzte Versorgung des/der sensiblen Verbraucher durch Pulsweitenmodulation der zugehörigen Halbleiterschalter, was sich zusätzlich positiv auf die Lebensdauer des (der sensiblen Verbraucher, beispielsweise der Glühbirne der Beleuchtung auswirkt. Diese Pulsweitenmodulation wirkt sich wie eine Spannungsbegrenzung nach oben auf einen festgelegten Wert aus, so dass bei einer Umschaltung auf eine Versorgung durch den zweiten Energiespeicher 2 keine Leistungserhöhung auftritt.Thus, this switching to an increased voltage level of the energy storage 2 no increase in power (increase in luminosity) results, is between the switch S2 and the / the sensitive consumers of the power distribution 4 educated. This power distributor provides a power-limited supply to the sensitive consumer by pulse width modulation of the associated semiconductor switches, which additionally has a positive effect on the life of the sensitive consumer, for example the bulb of the illumination Value off, so that when switching to a supply through the second energy storage 2 no increase in performance occurs.

Der Energiespeicher 2 wird entsprechend der Dauer des Startimpulses und dem Leistungsbedarf der angeschlossenen Verbraucher gewählt, wobei bei der Verwendung von Kondensatoren die Absenkung der Zusatzspannung durch Entladung berücksichtigt wird.The energy storage 2 is chosen according to the duration of the start pulse and the power requirement of the connected consumers, wherein when using capacitors, the reduction of the additional voltage is taken into account by discharge.

Vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäße Schaltung gemäß 1 beliebig skalierbar ist und dadurch kostengünstig und kann gegebenenfalls auch dezentral eingesetzt werden. Dadurch kann die zusätzliche Versorgungs-Verkabelung zu den über diverse Steuergeräte verteilten sensiblen Funktionen eingespart werden.It is advantageous that the inventive circuit according to 1 is arbitrarily scalable and therefore inexpensive and can optionally also be used decentralized. As a result, the additional supply cabling to the sensitive functions distributed via various control units can be saved.

Auf dieser Weise kann für auf einfache Weise und kostengünstig für stark spannungsabhängige Verbraucher einer Spannungsstabilisierung erzielt werden. Das restliche Bordnetz wird mit der nicht stabilisierten Spannung versorgt.This way can be for easy Wei se and inexpensive for highly voltage-dependent consumers of a voltage stabilization can be achieved. The rest of the electrical system is supplied with the unstabilized voltage.

Um nun ergänzend eine einfache und kostengünstige Stabilisierung auch nicht stark spannungsabhängiger Elemente des Bordnetzes zu erreichen, kann nun in einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung gemäß 1 zusätzlich ein weiterer Energiespeicher 5 vorgesehen werden, der über einen Schalter S3 im Fall eines Startvorgangs parallel zum ersten Energiespeicher 1 zuschaltbar ist, so dass eine Reduzierung des Stroms aus der Bordnetzbatterie 1 erzielt werden kann. Dieser zusätzliche Energiespeicher 5 sowie der Schalter S3 sind in 1 gestrichelt dargestellt.In order to additionally achieve a simple and cost-effective stabilization of elements of the vehicle electrical system which are not strongly voltage-dependent, it is now possible, according to an embodiment of the inventive device for voltage stabilization 1 In addition, another energy storage 5 be provided, via a switch S3 in the case of a start-up parallel to the first energy storage 1 is switchable, so that a reduction of the current from the on-board battery 1 can be achieved. This additional energy storage 5 as well as the switch S3 are in 1 shown in dashed lines.

Durch das Parallelschalten dieses zusätzlichen Energiespeichers 5 kann eine Aufteilung des Starterstroms auf die beiden Energiespeicher erreicht werden. Daher wird der aus der Bordnetzbatterie erforderliche Strom reduziert und demzufolge der im bisher unstabilisierten Bordnetz wirksame Spannungseinbruch geringer und die minimale Betriebsspannung der weniger stark spannungsabhängigen Verbraucher des Restbordnetzes wird nicht unterschritten.By connecting this additional energy storage in parallel 5 a division of the starter current can be achieved on the two energy storage. Therefore, the power required from the electrical system battery is reduced and consequently the voltage drop which is effective in the previously unstabilized vehicle electrical system is lower and the minimum operating voltage of the less voltage-dependent consumers of the onboard electrical system is not undershot.

Auf diese Weise kann einfach und kostengünstig eine Spannungsstabilisierung sowohl für stark spannungsabhängige Verbraucher als auch für das übrige Bordnetz mit weniger stark spannungsabhängigen Verbrauchers ausgebildet werden.This way can be easy and economical a voltage stabilization for both high voltage-dependent consumers as well as for the rest of the electrical system with less voltage-dependent Consumer be trained.

Alternativ zur in 1 dargestellten Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung kann eine Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung, wie in 2 dargestellt, verwendet werden.Alternatively to in 1 A voltage stabilizing device as shown in FIG 2 shown used.

Wesentlich für diese weitere erfindungsgemäße Lösung zur Spannungsstabilisierung ist es, dass zumindest ein Teil des Bordnetzes, insbesondere ein Teil des Bordnetzes, der sensible Verbraucher aufweist, bevorzugt aber das gesamte Bordnetz während eines Startvorgangs auf einen bereits vorhandenen weiteren Energiespeicher für wichtige Verbraucher, wie beispielsweise eine Stützbatterie für die elektrohydraulische Bremse umgeschaltet wird. In 2 ist das Beispiel der Umschaltung des Gesamtbordnetzes dargestellt.Essential for this further inventive solution for voltage stabilization is that at least part of the electrical system, in particular a part of the electrical system, the sensitive consumer has, but preferably the entire electrical system during a boot on an existing further energy storage for important consumers, such as a Backup battery for the electro-hydraulic brake is switched. In 2 is the example of switching the entire on-board network shown.

Die Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung gemäß 2 weist einen Starter S, einen Generator G, einen Energiespeicher 1, einen Energiespeicher 6, eine Umschalteinrichtung 7 sowie optional einen DC/DC-Wandler 8 auf. Der Starter S ist über einen Schalter S1 mit dem Generator G verbindbar. Der Generator G wiederum ist weiterhin mit dem Energiespeicher 1, nämlich der Fahrzeug-Batterie und über die Umschalteinrichtung 7 mit dem Bordnetz verbunden. Der Energiespeicher 6 ist ebenfalls mit der Umschalteinrichtung 7 verbunden. Optional kann der Energiespeicher 6 zusätzlich über den DC/DC-Wandler 8 mit dem Schalter S1 auf seiner dem Generator G zugewandten Seite verbunden sein, wie in 2 gestrichelt dargestellt. Die Umschalteinrichtung 7 weist Schalter S4 und S5 auf, die bevorzugt Halbleiterschalter sind, wobei der Schalter S4 eine Verbindung zwischen dem Generator G und Energiespeicher 1 und dem Bordnetz öffnet und schließt und der Schalter S5 eine Verbindung zwischen dem Energiespeicher 6 und dem Bordnetz öffnet und schließt.The device for voltage stabilization according to 2 has a starter S, a generator G, an energy storage 1 , an energy store 6 , a switching device 7 and optionally a DC / DC converter 8. The starter S can be connected to the generator G via a switch S1. The generator G in turn is still with the energy storage 1 namely, the vehicle battery and the switching device 7 connected to the electrical system. The energy storage 6 is also with the switching device 7 connected. Optionally, the energy storage 6 additionally be connected via the DC / DC converter 8 with the switch S1 on its side facing the generator G, as in 2 shown in dashed lines. The switching device 7 has switches S4 and S5, which are preferably semiconductor switches, wherein the switch S4 is a connection between the generator G and energy storage 1 and the vehicle electrical system opens and closes and the switch S5 a connection between the energy storage 6 and the vehicle electrical system opens and closes.

Im Normalbetrieb, d.h. kein Start, ist der Schalter S4 der Umschalteinrichtung 7 geschlossen und der Schalter S5 der Umschalteinrichtung 7 geöffnet. Während des Startvorgangs wird der Schalter S4 der Umschalteinrichtung 7 geöffnet und gleichzeitig der Schalter S5 der Umschalteinrichtung 7 geschlossen. Das Bordnetz mit den Verbrauchern wird dann aus dem Energiespeicher 6, d.h. der Stützbatterie versorgt und ist vom Starter S entkoppelt. Der Energiespeicher 6 kann dann entweder über den optionalen DC/DC-Wandler 8 oder durch Parallelschalten, d.h. Schließen der Schalter S5 und S4 der Umschalteinrichtung 7 zum Energiespeicher 1 mittels einer entsprechenden Ladesteuerung geladen werden.In normal operation, ie no start, the switch S4 is the switching device 7 closed and the switch S5 of the switching device 7 open. During startup, the switch S4 of the switching device 7 opened and at the same time the switch S5 of the switching device 7 closed. The electrical system with the consumers is then from the energy storage 6 , ie the backup battery supplies and is decoupled from the starter S. The energy storage 6 can then either via the optional DC / DC converter 8 or by parallel switching, ie closing the switches S5 and S4 of the switching device 7 to the energy storage 1 be charged by means of a corresponding charging control.

Somit kann mit der Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung mit geringem Schaltelementaufwand, d.h. ausschließlich durch zusätzliches Ausbilden der Umschalteinrichtung 7 sowie Durchführen einer entsprechenden Ladesteuerung oder Ausbilden einer DC/DC-Wandlers 8 kostengünstig und auf einfache Weise eine zuverlässige Spannungsstabilisierung beim Start erreicht werden.Thus, with the device for voltage stabilization with low switching element complexity, ie only by additional forming the switching device 7 and performing a corresponding charge control or forming a DC / DC converter 8th cost-effective and easy to achieve a reliable voltage stabilization at startup.

Claims (12)

Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung bei Stopp/Startbetrieb, mit: einem Starter (S), einem Generator (G) und einem ersten Energiespeicher (1), wobei der Starter (S) in einem ersten Schaltungszweig zum Start über einen ersten Schalter (S1) mit dem Generator (G), dem ersten Energiespeicher (1) und einem damit verbundenen Bordnetz verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (S) ebenfalls über den ersten Schalter (S1) in einem weiteren Schaltungszweig mit einem Aufwärts-Wandler (3), einem zweiten Energiespeicher (2), einem Umschalter (S2), einem Leistungsverteiler (4) in Reihe schaltbar ist und dadurch mit zumindest einem stark spannungsabhängigen Verbraucher (B) verbindbar ist, wobei bei einem Start der erste Schalter (S1) und der Umschalter (S2) geschlossen sind, so dass zumindest ein stark spannungsabhängiger Verbraucher (B) aus der Reihenschaltung des ersten Energiespeichers (1) und des zweiten Energiespeichers (2) mit Energie versorgt wird.Device for on-board stabilization during stop / start operation, comprising: a starter (S), a generator (G) and a first energy store ( 1 ), wherein the starter (S) in a first circuit branch to start via a first switch (S1) with the generator (G), the first energy storage ( 1 ) and an electrical system connected thereto, characterized in that the starter (S) also via the first switch (S1) in a further circuit branch with an up-converter ( 3 ), a second energy store ( 2 ), a switch (S2), a power distributor ( 4 ) Is connected in series and thereby connectable to at least one heavily voltage-dependent consumer (B), wherein at a start of the first switch (S1) and the switch (S2) are closed, so that at least one heavily voltage-dependent consumer (B) from the Series connection of the first energy store ( 1 ) and the second energy store ( 2 ) is energized. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsverteiler (4) eine leistungsbegrenzte Versorgung des zumindest eines stark spannungsabhängigen Verbrauchers (B) durch Pulsweitenmodulation ermöglicht.Device according to claim 1, characterized in that the power distributor ( 4 ) a power-limited supply of at least one heavily voltage-dependent consumer (B) Pulse width modulation allows. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher (2) entsprechend der Dauer des Startimpulses und dem Leistungsbedarf des angeschlossenen zumindest einen stark spannungsabhängigen Verbrauchers (B) dimensioniert ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the second energy store ( 2 ) is dimensioned according to the duration of the starting pulse and the power requirement of the connected at least one heavily voltage-dependent consumer (B). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein dritter Energiespeicher (5) ausgebildet ist, der im ersten Schaltungszweig über einen Schalter (S3) parallel zum ersten Energiespeicher (1) schaltbar ist, so dass durch den aus dem dritten Energiespeicher (5) gelieferten Strom der Strom aus dem ersten Energiespeicher (1) reduziert wird.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in addition a third energy storage ( 5 ) is formed in the first circuit branch via a switch (S3) parallel to the first energy store ( 1 ) is switchable, so that by the third energy storage ( 5 ) supplied stream of electricity from the first energy store ( 1 ) is reduced. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als dritter Energiespeicher (5) eine Stützbatterie zumindest eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer elektrohydraulischen Bremse verwendet wird.Apparatus according to claim 4, characterized in that as the third energy store ( 5 ) a backup battery of at least one electrical load, such as an electro-hydraulic brake is used. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und/oder der dritte Energiespeicher (2) ein Supercapkondensator oder ein Supercap-Modul ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second and / or the third energy storage ( 2 ) is a supercapacitor or a supercap module. Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung bei Stopp/Startbetrieb, mit: einem Starter (S), einem Generator (G) und einem ersten Energiespeicher (1), wobei der Starter (S) in einem ersten Schaltungszweig zum Start über einen ersten Schalter (S1) mit dem Generator (G), dem ersten Energiespeicher (1) und dem damit verbundenen Bordnetz verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz mit dem ersten Schaltungszweig über eine Umschalteinrichtung (7) über einen zweiten Schalter (S4) verbindbar ist, ein zweiter Schaltungszweig ausgebildet ist, der einen zweiten Energiespeicher (6) aufweist, der über einen dritten Schalter (S5) der Umschalteinrichtung (7) mit dem Bordnetz verbindbar ist, wobei bei einem Start der erste Schalter (S1) geschlossen ist, während der zweite Schalter (S4) der Umschalteinrichtung (7) geöffnet und der dritte Schalter (S5) der Umschalteinrichtung (7) geschlossen ist, so dass das Bordnetz durch den zweiten Energiespeicher (6) mit Energie versorgt wird, während im Normalbetrieb der zweite Schalter (S4) der Umschalteinrichtung (7) geschlossen und der dritte Schalter (S5) der Umschalteinrichtung (7) geöffnet ist.Device for on-board stabilization during stop / start operation, comprising: a starter (S), a generator (G) and a first energy store ( 1 ), wherein the starter (S) in a first circuit branch to start via a first switch (S1) with the generator (G), the first energy storage ( 1 ) and the associated electrical system can be connected, characterized in that the electrical system with the first circuit branch via a switching device ( 7 ) via a second switch (S4) is connectable, a second circuit branch is formed, the second energy storage ( 6 ), which via a third switch (S5) of the switching device ( 7 ) is connectable to the electrical system, wherein at a start of the first switch (S1) is closed, while the second switch (S4) of the switching device ( 7 ) and the third switch (S5) of the switching device ( 7 ) is closed, so that the electrical system by the second energy storage ( 6 ) is energized, while in normal operation, the second switch (S4) of the switching device ( 7 ) and the third switch (S5) of the switching device ( 7 ) is open. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Energiespeicher (6) eine Stützbatterie zumindest eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer elektrohydraulischen Bremse verwendet wird.Apparatus according to claim 7, characterized in that as a second energy store ( 6 ) a backup battery of at least one electrical load, such as an electro-hydraulic brake is used. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher (6) ein Supercapkondensator oder ein Supercap-Modul ist.Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the second energy store ( 6 ) is a supercapacitor or a supercap module. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher geladen wird, wenn der erste und der zweite Schalter (S4, S5) der Umschalteinrichtung (7) geschlossen sind.Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the second energy store is charged when the first and the second switch (S4, S5) of the switching device ( 7 ) are closed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schaltungszweig ein DC/DC-Wandler (8) ausgebildet ist, der mit dem zweiten Energiespeicher (6) sowie dem mit dem Generator verbundenen Anschluss des ersten Schalters (S1) verbunden ist, und der zweite Energiespeicher (6) über den DC/DC-Wandler (8) geladen wird.Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that in the second circuit branch, a DC / DC converter ( 8th ) is formed, which with the second energy storage ( 6 ) and connected to the generator terminal of the first switch (S1), and the second energy storage ( 6 ) via the DC / DC converter ( 8th ) is loaded. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladesteuervorrichtung ausgebildet ist, die den Ladevorgang des zweiten Energiespeichers (6) über die Umschalteinrichtung (7) oder den DC/DC-Wandler steuert.Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that a charging control device is formed which the charging process of the second energy store ( 6 ) via the switching device ( 7 ) or the DC / DC converter controls.
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