DE10342178B4

DE10342178B4 - On-board network with several on-board network circuits and method for supplying electrical consumers in a vehicle

Info

Publication number: DE10342178B4
Application number: DE10342178A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gebhardt
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2023-09-13
Also published as: DE10342178A1

Abstract

Bordnetz (1) zur Versorgung elektrischer Verbraucher (2a, 2b) in einem Fahrzeug,
umfassend eine Anzahl von Bordnetzkreisen (1a, 1b) mit jeweils einer Anzahl von zugeordneten Verbrauchern (2a, 2b) und mit einem jedem Bordnetzkreis (1a, 1b) zugehörigen elektrischen Energiespeicher (18a, 18b),
wobei einem ersten, als Leistungskreis (4) ausgebildeten Bordnetzkreis (18a) erste Verbraucher (2a) mit hoher Leistungsaufnahme zugeordnet sind und
wobei eine erste Spannung (Ua) zur Energieversorgung der ersten Verbraucher (2a) im Leistungskreis (4) innerhalb eines vorgegebenen Nennbereichs variabel einstellbar ist. Vehicle electrical system (1) for supplying electrical consumers (2a, 2b) in a vehicle,
comprising a number of onboard power supply circuits (1a, 1b) each having a number of associated consumers (2a, 2b) and an electrical energy store (18a, 18b) associated with each onboard power supply circuit (1a, 1b),
wherein a first, as power circuit (4) formed on-board electrical circuit (18a) first consumers (2a) are associated with high power consumption and
wherein a first voltage (Ua) for supplying energy to the first load (2a) in the power circuit (4) is variably adjustable within a predetermined nominal range.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz mit mehreren Bordnetzkreisen zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern in einem Fahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Bordnetzes.The The invention relates to a vehicle electrical system with several on-board electrical circuits for Supply of electrical consumers in a vehicle. Farther The invention relates to a method for operating such Board network.

Bordnetze für Kraftfahrzeuge dienen zur elektrischen Stromversorgung der in einem Kraftfahrzeug angeordneten elektrischen Verbraucher. Dabei werden die Verbraucher über eine Anzahl von Versorgungsleitungen mit elektrischer Energie versorgt und auch über entsprechende Steuerleitungen und Schaltungen des Bordnetzes angesteuert. Zur Energieversorgung des Bordnetzes dient in der Regel ein Generator, der vom Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben wird. Neben dem Generator als Energielieferant ist eine Bordnetzbatterie als zusätzlicher Energiespeicher notwendig. Diese Bordnetzbatterie wird hauptsächlich beim Startvorgang des Verbrennungsmotors belastet, um über den Anlasser den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs zu starten. Außerdem wird sie für die Energieversorgung von Verbrauchern benötigt, die bei Verbrennungsmotorstillstand bzw. Generatorstillstand betrieben werden, wie beispielsweise die Alarmanlage, das Radio oder die Innenbeleuchtung. Ein Auslegungsziel derartiger Bordnetze ist in der Regel, eine möglichst hohe Fahrzeugstandzeit und eine möglichst lange Lebensdauer der Bordnetzbatterie erreichen zu können. Außerdem wird eine möglichst hohe Energieeffizienz angestrebt, um über den Generator den Verbrennungsmotor möglichst wenig energetisch zu belasten und damit den Kraftstoffverbrauch zu minimieren.Bordnetze for motor vehicles serve for the electrical power supply in a motor vehicle arranged electrical consumers. In doing so, consumers will have one Number of supply lines supplied with electrical energy and also over corresponding control lines and circuits of the electrical system driven. The power supply of the on-board network is usually a generator, which is driven by the internal combustion engine of the vehicle. Next the generator as an energy supplier is a board battery as additional Energy storage necessary. This electrical system battery is mainly used in the Starting process of the internal combustion engine charged to over the Starter to start the engine of the motor vehicle. In addition, will she for the energy supply needed by consumers who are at engine standstill or generator standstill are operated, such as the Alarm system, the radio or the interior lighting. A design goal Such Bordnetze is usually, the highest possible vehicle life and one possible To be able to achieve a long service life of the vehicle electrical system battery. In addition, will one possible high energy efficiency aimed at the internal combustion engine via the generator preferably little energy to load and thus the fuel consumption to minimize.

Bei heutigen Kraftfahrzeugen nimmt die Anzahl elektrischer Verbraucher, die von der Bordnetzbatterie mit elektrischer Energie versorgt werden müssen immer mehr zu. So werden neben den herkömmlichen elektrischen Verbrauchern wie beispielsweise Gebläse, Scheinwerfer oder dem Radio zusätzliche Verbraucher in Kraftfahrzeuge eingesetzt, wie beispielsweise Klimaanlagen Navigationsgeräte, Fernseher, oder Einrichtungen zur mobilen Kommunikation wie Faxgerät und Mobiltelefon. Die in einem Kraftfahrzeug verwendeten Verbraucher weisen in der Regel eine sehr unterschiedliche Energiebedarfscharakteristik auf. Diese unterscheidet sich sowohl zwischen der benötigten Energiemenge als auch dem Energiebedarfszeitraum. Außerdem kann die erforderliche Mindestansprechzeit der verschiedenen Verbraucher sehr unterschiedlich sein. Um eine zuverlässige Energieversorgung aller Verbraucher sicherzustellen, wird bei der Verwendung von vergleichsweise vielen und energie-intensiven Verbrauchern eine zusätzliche Bordnetzbatterie zur Energieversorgung verwendet und mit dem Bordnetz verschaltet. Aufgrund der unterschiedlichen Energiecharakteristiken der Verbraucher können sich die Spannungen der Bordnetzbatterien, unterscheiden.at today's automobiles are decreasing the number of electrical consumers, which must always be supplied with electrical energy by the electrical system battery more to. So, in addition to the conventional electrical consumers such as blowers, Headlamp or the radio additional Consumer used in motor vehicles, such as air conditioning Navigation devices, televisions, or mobile communication devices such as a fax machine and a mobile telephone. The consumers used in a motor vehicle have in the Usually a very different energy demand characteristics. This differs both between the required amount of energy and the Energy demand period. Furthermore can the required minimum response time of different consumers be very different. To provide a reliable energy supply to all Consumers will be assured of using comparatively many and energy-intensive consumers an additional On-board battery used for power supply and with the electrical system connected. Due to the different energy characteristics the consumer can the voltages of the on-board batteries differ.

Die zusätzliche Bordnetzbatterie kann dabei mit so genannten Ultracaps bzw. Superkondensatoren ausgestaltet sein, die je nach Betriebszustand des Kraftfahr zeuges auf- bzw. entladen werden. Diese Kondensatoren haben die Eigenschaft sehr schnell elektrische Energie auf- bzw. abzugeben. Diese Kondensatoren weisen bei vergleichsweise kurzen Lade- und Entladevorgängen eine hohe Leistungsdichte auf. Die Spannungsversorgung des Bordnetzes über einen Superkondensator ist zeitlich begrenzt. Wenn diese Superkondensatoren und eine zusätzliche Bordnetzbatterie mit unterschiedlichen Spannungen betrieben werden, muss diese Spannung an der Schnittstelle der verschiedenen Energiespeichern zugeordneten Spannungskreisen über DC/DC-Wandler umgewandelt werden.The additional On-board battery can be used with so-called ultracaps or supercapacitors be configured, the tool depending on the operating condition of the motor be loaded or unloaded. These capacitors have the property to charge or dispense electrical energy very quickly. These capacitors have a comparatively short loading and unloading a high power density. The voltage supply of the electrical system via a Supercapacitor is limited in time. If these supercapacitors and an additional one Electrical system battery can be operated with different voltages, this voltage must be at the interface of different energy stores assigned voltage circuits via DC / DC converter being transformed.

Nachteilig an einem heutigem Bordnetz ist, dass durch die Verbraucher mit hoher Leistungsaufnahme und dadurch hohem Stromfluss die Spannungsstabilität des Bordnetzes schwankt. Durch das Ein- bzw. Ausschalten von Verbrauchern. mit hoher Leistung können sehr hohe Spannungsspitzen auf dem Bordnetz erzeugt werden (= Load Dump). Diese Spannungs-spitzen können die Ursache für Beeinträchtigungen oder Funktionsstörungen an Elektronik Steuergeräten verursachen. Um Beeinträchtigungen dieser Art zu vermeiden, muss ein zusätzlicher schaltungstechnischer Aufwand, z.B. Filter, betrieben werden, um die gefährdeten Elektronikbereiche zu schützen.adversely on a current electrical system is that by consumers with high Power consumption and thus high current flow, the voltage stability of the electrical system fluctuates. By switching consumers on and off. With high performance can very high voltage peaks are generated on the electrical system (= load Dump). These voltage peaks can the cause of impairments or malfunctions on electronics control devices cause. To impairments of this Way of avoiding, must be an additional circuit complexity, e.g. Filter, operated to the endangered Protect electronics areas.

Außerdem ist ein heutiges Bordnetz hinsichtlich der Energieeffizienz nachteilig, weil die Energiespeicher nicht an die Verbraucher, die eine unterschiedliche Energiebedarfscharakteristik aufweisen, angepasst sind bzw. ein oben beschriebenes Bordnetz nur einen Kompromiss zwischen einer hohen Energiespeicherungsfähigkeit und einer effizienten Energieversorgung darstellt.Besides that is a present-day wiring system is disadvantageous in terms of energy efficiency, because the energy stores are not giving to consumers, which is a different Have energy demand characteristics are adapted or a above-described electrical system only a compromise between a high energy storage capability and an efficient energy supply.

DE 198 46 319 C1 beschreibt ein System mit zwei Bordnetzkreisen unterschiedlicher Spannungsebenen, wobei ein erster Bordnetzkreis zur Versorgung von Hochlastverbrauchern und ein weiterer Bordnetzkreis zur Versorgung von Niederlastverbrauchern ausgelegt ist. Zur Trennung der beiden Bordnetzkreise ist ein Leistungswandler zwischen diesen angeordnet. Ferner ist das Niederspannungsnetz mit dem ihm zugeordneten Energiespeicher nicht mehr direkt verbunden, sondern vielmehr über einen weiteren, sog. Mehrfach-Wandler entkoppelt. DE 198 46 319 C1 describes a system with two on-board electrical circuits of different voltage levels, wherein a first electrical system is designed to supply high load consumers and another electrical system for the supply of low-load consumers. For the separation of the two electrical systems a power converter is arranged between them. Furthermore, the low-voltage network with its associated energy storage is no longer directly connected, but rather decoupled via another, so-called. Multiple converter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug aufzuzeigen, das mög lichst energieeffizient und mit genügend Energiespeicherungsfähigkeit ausgebildet ist.Of the The invention is therefore the object of an electrical system for a motor vehicle show as much as possible energy efficient and with sufficient energy storage capability is trained.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Bordnetz durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.The Task is according to the invention in a Vehicle electrical system achieved by the features of independent claim 1.

Das Bordnetz wird dabei bevorzugt in verschiedene Versorgungsbereiche aufgeteilt, z.B. alle Verbraucher mit hoher Leistung werden in einem Leistungskreis angeordnet. Dieser Leistungskreis wird durch einen Hochenergiespeicher wie UltraCaps gepuffert und mit der repräsentierenden Spannung in einem vorgegeben Nennbereich variabel versorgt. Ein weiterer Versorgungsbereich versorgt alle elektrischen Verbraucher mit einer konstanten Spannung. Dieser Versorgungsbereich wird durch eine Batterie gepuffert. Die beiden Bereiche werden durch einen DC/DC- Wandler entkoppelt. Durch die Trennung des Bordnetzes erreicht man die Entkopplung der empfindlichen Elektronik von der Leistungselektrik. Bei Stillstand des Fahrzeugs kann der Leistungskreis komplett abgeschaltet werden. Die Energiespeicher können nach ihrer Anforderung optimiert werden. Im Leistungskreis wird ein Energiespeicher mit hoher Zyklenfestigkeit verwendet (z.B. UltraCap oder Batterie) und in dem weiteren Versorgungsbereich eine Batterie mit hoher Speicherkapazität.The Vehicle electrical system is preferred in different coverage areas split, e.g. All high power consumers will be in one power circuit arranged. This power circuit is powered by a high energy storage like UltraCaps buffered and with the voltage representing in one specified nominal range variably supplied. Another service area supplies all electrical consumers with a constant voltage. This Supply area is buffered by a battery. The two Areas are decoupled by a DC / DC converter. By the Separation of the on-board network achieves the decoupling of the sensitive ones Electronics from the power electronics. At standstill of the vehicle the power circuit can be switched off completely. The energy stores can after be optimized to their requirement. In the power circuit is an energy storage used with high cycle resistance (e.g., UltraCap or battery) and in the wider service area, a high-capacity battery.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass es für die Bereitstellung eines effizienten Bordnetzes sinnvoll wäre, Verbraucher mit ähnlichen Energiebedarfscharakteristiken in einem Bordnetzkreis zusammenzufassen und so von den restlichen Verbrauchern entkoppelt zu halten. Eine derartige Zusammenfassung von Verbrauchern gleicher Energiebedarfscharakteristiken bietet sich insbesondere für Verbraucher mit einer hohen Leistungsaufnahme an, um diese gleichzeitig mit einer auf sie abgestimmten Energieversorgung versehen zu können. Weiterhin treten bei Verbrauchern mit hoher Leistungsaufnahme vergleichsweise verstärkt Strom- und Spannungsspitzen auf, die durch eine Zusammenfassung dieser Verbraucher einerseits im betreffenden ersten Bordnetzkreis oder Teilkreis eines Bordnetzes konzentriert werden können und andererseits diese von anderen Teilkreisen, wie dem zweiten Bordnetzkreis des Bordnetzes und von den dort positionierten Verbrauchern mit geringer Leistungsaufnahme entkoppelt gehalten werden.The Invention is based on the consideration, that it is for the provision of an efficient on-board network would be useful to consumers with similar energy demand characteristics in a vehicle electrical circuit to summarize and so of the remaining consumers keep decoupled. Such a summary of consumers The same energy demand characteristics are particularly useful for consumers with a high power consumption, these at the same time to provide them with a tailored energy supply. Farther occur in consumers with high power consumption comparatively reinforced Power and voltage peaks, by a summary of this Consumers on the one hand in the relevant first electrical system or Partial circuit of a vehicle electrical system can be concentrated and on the other hand this from other sub-circuits, such as the second electrical system of the electrical system and from the consumers positioned there with low power consumption be kept decoupled.

Bezüglich des variablen Spannungsbereichs im ersten als Leistungskreis ausgebildeten Bordnetzkreis geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass es für eine effiziente Energieversorgung nützlich wäre, elektrische Energie nur dann zu produzieren und in das Bordnetz oder dessen Teilkreise einzuspeisen, wenn diese zu energetisch günstigen Bedingungen zur Verfügung steht. Da diese Bedingungen bei dem Betrieb des Kraftfahrzeuges zeitlich schwanken, geht die Erfindung weiterhin davon aus, dass die Energie möglichst bei energetisch günstigsten Zeitpunkten, z.B. durch Nutzung der Bremsenergie, produziert und in das Bordnetz eingespeist werden sollte. Um eine derartige nicht kontinuierliche Energieeinspeisung des Bordnetzes sicherstellen zu können, ist der Leistungskreis für einen variablen Spannungsbereich ausgelegt. Hierdurch ist aufgrund des hohen elektrischen Leistungsbedarfs in diesem Bordnetzkreis ein signifikantes Energieeinsparpotential vorhanden, wenn statt mit einer konstanten Spannung mit einer in Grenzen variablen Spannung gearbeitet wird.Regarding the variable voltage range in the first designed as a power circuit On-board electrical system, the invention is based on the consideration that it is efficient Energy supply useful would be electric Energy only to produce and in the electrical system or its To feed partial circles, if these too energetically favorable Conditions available stands. As these conditions in the operation of the motor vehicle vary in time, the invention continues to assume that the energy as possible at energetically most favorable Times, e.g. through the use of braking energy, produced and should be fed into the electrical system. To such a not ensure continuous energy supply of the vehicle electrical system to be able to is the power circle for designed a variable voltage range. This is due to the high electrical power consumption in this electrical system significant energy saving potential exists if instead of with a constant voltage with a variable voltage is working.

Je nach Art und Aufbau des Bordnetzes, beispielsweise als ein Ein- oder Mehrspannungsbordnetz, ist die erste Spannung in verschiedenen Nennbereichen, bevorzugt in einem Nennbereich von 11 V bis 14,4 V oder von 33 V bis 43,2 V einstellbar.ever according to the type and structure of the vehicle electrical system, for example as an or multi-voltage electrical system, is the first voltage in different Rated ranges, preferably in a nominal range of 11 V to 14.4 V or adjustable from 33 V to 43.2 V.

Um einen ersten, dem Leistungskreis zugeordneten Energiespeicher aufladen und die ersten Verbraucher mit hoher Leistungsaufnahme direkt mit Energie versorgen zu können, ist vorteilhafterweise ein Generator des Verbrennungsmotors im Leistungskreis des Bordnetzes angeordnet. Zweckmäßigerweise ist ein Anlasser zum Start des Verbrennungsmotors ebenfalls im Leistungskreis des Bordnetzes angeordnet, da dieser zum Start des Verbrennungsmotors vergleichsweise viel Energie benötigt. Als weitere Verbraucher sind dem Leistungskreis beispielsweise Pumpen, Heizungen, Gebläse oder andere Verbraucher mit hohen Leistungsaufnahmen zugeordnet, welche nicht auf eine konstante Spannungsversorgung angewiesen sind.Around Charge a first, the power circuit associated energy storage and the first consumers with high power consumption directly with energy to be able to provide is advantageously a generator of the internal combustion engine in the power circuit arranged the electrical system. Conveniently, is a starter to the start of the internal combustion engine also in the power circuit of On-board network arranged, since this to the start of the internal combustion engine comparatively much energy needed. When other consumers are the power circuit, for example pumps, Heaters, blowers or other consumers associated with high power consumption, which are not dependent on a constant voltage supply.

Für eine möglichst zeitlich flexible und damit effiziente Energieeinspeisung und Energieabgabe an die Verbraucher ist der erste Energiespeicher des Leistungskreises vorzugsweise aus einer Anzahl von Hochenergiespeichern, z. B. Superkondensatoren gebildet. Über diese Hochenergiespeicher wie den Superkondensatoren ist insbesondere auch der Anlasser des Verbrennungsmotors, der auch im Leistungskreis angeordnet ist, mit Energie versorgbar, wobei die hohen Leistungsdichten von Superkondensatoren im Einschaltvorgang des Anlassers seiner Energiebedarfscharakteristik entsprechen.For as possible time-flexible and thus efficient energy supply and energy delivery to the consumers is the first energy storage of the power circuit preferably from a number of high energy stores, e.g. B. supercapacitors formed. About these High energy storage such as the supercapacitors is particular also the starter of the internal combustion engine, which is also in the power circuit is arranged to be supplied with energy, the high power densities of supercapacitors in the turn-on of the starter of its energy demand characteristics correspond.

Um zweite Verbraucher mit geringer Leistungsaufnahme, d. h. mit niedrigerem Stromverbrauch oder Verbraucher mit für Leistungsspitzen anfälliger Elektronik mit Energie zu versorgen, weist das Bordnetz vorteilhaf terweise mindestens einen zweiten Bordnetzkreis, der mit einer zweiten Spannung mit einem vorgegebenen, insbesondere mit einem konstanten Nennwert eingestellt ist, auf. Vorzugsweise weist der zweite Bordnetzkreis eine Spannung mit einem Nennwert von 13,8 V auf. Alternativ kann der Nennwert 41,4 V betragen.To power second consumers with low power consumption, ie with lower power consumption or consumers with power surge prone electronics with energy, this has Vehicle electrical system advantageously at least one second electrical system, which is set with a second voltage with a predetermined, in particular with a constant nominal value on. Preferably, the second electrical system circuit has a voltage with a nominal value of 13.8 V. Alternatively, the nominal value may be 41.4V.

Damit eine Energieversorgung von Bordnetzkreisen wie dem zweiten Bordnetzkreis, der eine konstante Spannung mit vorgegebenen Nennwert aufweist, über den Generator oder einen Hochenergiespeicher sichergestellt werden kann, ist der Leistungskreis zweckmäßigerweise über einen uni- oder bidirektionalen Gleichspannungswandler, z. B. einem DC/DC-Wandler mit den Bordnetzkreisen, die eine konstante Spannung mit vorgegebenen Nennwert aufweisen, verbunden. Über diese Verbindung sind auch die weiteren Energiespeicher dieser Bordnetzkreise aufladbar. Über den Gleichspannungswandler ist die Spannung der verschiedenen Bordnetzkreise entsprechend auf- oder abwärts transformierbar.In order to an energy supply of on-board network circuits such as the second electrical system, which has a constant voltage of predetermined nominal value over the Generator or a high-energy storage can be ensured is the power circuit expediently over a uni- or bidirectional DC-DC converter, z. B. a DC / DC converter with the on-board electrical circuits, which are given a constant voltage with Denominated, connected. about This connection is also the other energy storage of these electrical systems circuits rechargeable. about the DC-DC converter is the voltage of the various electrical systems circuits accordingly up or down transformable.

Um das Bordnetz so zu steuern, dass eine zuverlässige und effiziente Energieversorgung der an das Bordnetz angeschlossenen Verbraucher sichergestellt ist, verfügt das Bordnetz vorzugsweise über eine zentrale Steuerungs- und Überwachungseinheit. Diese überwacht den Betriebszustand sämtlicher Komponenten des Bordnetzes wie insbesondere die gespeicherte Energiemenge in den Energiespeichern, die Spannung der Bordnetzkreise, die produzierte Energie des Generators und den Betriebszustand des Fahrzeugs. Von dieser Überwachung ausgehend wird das Bordnetz insbesondere über die Steuerung des Generators geregelt bzw. die Menge der von ihm produzierten und in das Bordnetz eingespeisten Energie gesteuert.Around To control the electrical system so that a reliable and efficient energy supply the consumer connected to the electrical system is ensured has the electrical system preferably via a Central control and monitoring unit. This monitors the operating status of all Components of the electrical system such as in particular the stored amount of energy in the energy stores, the voltage of the electrical system circuits that produced Energy of the generator and the operating condition of the vehicle. From this monitoring starting from the electrical system, in particular via the control of the generator regulated or the amount of it produced and fed into the electrical system Energy controlled.

Um ausreichend Energie für den Start des Verbrennungsmotors in einem Hochenergiespeicher bei Fahrzeugstillstand vorzuhalten, ist dieser bei Fahrzeugstillstand nicht entladbar. Dazu ist der Leistungskreis bei Verbrennungsmotorstillstand über die Überwachungs- und Steuereinheit vorteilhafterweise von den anderen Bordnetzkreisen des Bordnetzes trennbar, so dass er sich nicht über angeschlossene, im Betrieb befindliche Verbraucher oder sich aufladende Energiespeicher entladen kann.Around enough energy for the start of the engine in a high energy storage at Vehicle standstill is to be kept, this is at vehicle standstill not dischargeable. For this, the power circuit in case of engine standstill is via the monitoring and control unit advantageously from the other wiring systems the electrical system separable, so that he is not connected, in operation unloaded consumers or charging energy storage can.

Um sämtliche Energiespeicher der Bordnetzkreise des Bordnetzes aufzuladen, werden diese zweckmäßigerweise von dem Generator des Verbrennungsmotors aufgeladen. Dabei wird der Hochenergiespeicher über den Leistungskreis und die in den anderen Bordnetzkreisen befindlichen Energiespeicher über den an den Leistungskreis angeschlossenen Gleichspannungswandler mit elektrischer Energie versorgt.Around all Energy storage of the on-board electrical circuits of the on-board network to be charged this expediently charged by the generator of the internal combustion engine. It will the high energy storage over the power circuit and those in the other electrical systems Energy storage over the DC-DC converter connected to the power circuit supplied with electrical energy.

Um einen Hochenergiespeicher erst bei Fahrzeugbetrieb in das Bordnetz einzuschalten und damit ein Entladen dieses zu vermeiden und somit den Anlasser des Verbrennungsmotors zuverlässig starten zu können, wird der Leistungskreis vorteilhafterweise erst beim Start des Verbrennungsmotors über die Steuerungs- und Überwachungseinheit dem Bordnetz zugeschaltet.Around a high-energy storage only when vehicle operation in the electrical system turn on and thus avoid discharging this and thus the Starter of the internal combustion engine is able to reliably start the power circuit advantageously only at the start of the engine on the Control and monitoring unit the on-board network switched on.

Um die beim Start des Verbrennungsmotors vom Hochenergiespeicher zu leistende Energie möglichst gering zu halten, wird der Hochenergiespeicher zweckmäßigerweise beim Startvorgang des Verbrennungsmotors ausschließlich mit dem Anlasser des Verbrennungsmotors verbunden. Der Generator wird frühestens im Betrieb des Verbrennungsmotors zugeschaltet, um beim Startvorgang den Hochenergiespeicher nicht zusätzlich zu belasten. Dies gilt auch für alle elektrischen Verbraucher, welche nicht unmittelbar zum Start des Motors benötigt werden.Around at the start of the engine from the high energy storage to as much energy as possible to keep low, the high energy storage is expediently during the starting process of the internal combustion engine exclusively with connected to the starter of the internal combustion engine. The generator will be the earliest in the operation of the internal combustion engine switched to the startup process not burden the high-energy storage additionally. this applies also for everyone electrical loads which are not immediately at the start of the Motors needed become.

Damit an allen im Leistungskreis befindlichen ersten Verbraucher mit hoher Leistungsaufnahme eine für ihren Betrieb ausreichende elektrische Spannung anliegt, wird der Generator über die Steuerungs- und Überwachungseinheit derart geregelt, dass die Spannung des Leistungskreises vorzugsweise eine Mindestspannung mit einem vorgegebenen Mindestnennwert überschreitet und somit der Mindestnennwert nicht unterschritten wird. Zweckmäßigerweise beträgt dieser Mindestnennwert 11V oder 33V. Bei einem Erreichen des Mindestnennwert für die Mindestspannung wird der Generator von der Steuerungs- und Überwachungseinheit aufwärts geregelt, so dass die Spannung im Leistungskreis wieder ansteigt.In order to at all in the power circuit located first consumer with high Power consumption one for their operation sufficient electrical voltage is applied, the Generator over the control and monitoring unit regulated such that the voltage of the power circuit preferably exceeds a minimum voltage with a given minimum rating and thus the minimum nominal value is not undershot. Conveniently, is this minimum rated value is 11V or 33V. Upon reaching the minimum rating for the minimum voltage the generator is controlled upwards by the control and monitoring unit, so that the voltage in the power circuit increases again.

Für eine effiziente Produktion der elektrischen Energie, die zur Versorgung des Bordnetzes dient, ist vorgesehen, dass die in den Verbrennungsmotor eingespeiste Bremsenergie genutzt wird. Dafür wird die Generatorleistung zweckmäßigerweise immer beim Abbremsen des Kraftfahrzeuges über die Steuerungs- und Überwachungseinheit aufwärtsgeregelt. Hierbei wird die überschüssige Bremsenergie, die in Form von kinetischer Energie vorhanden ist, über den Generator in elektrische Energie umgewandelt, und über das Bordnetz die Energiespeicher aufgeladen werden.For an efficient Production of electrical energy, which serves to supply the vehicle electrical system is provided that the braking energy fed into the internal combustion engine is being used. Therefore the generator power is expediently always when braking of the motor vehicle over the Control and monitoring unit up regulated. This is the excess braking energy, which is present in the form of kinetic energy over the Generator converted into electrical energy, and over that On-board network, the energy storage are charged.

Um bei aufgeladenem Superkondensator keine Energie über den Generator in das Bordnetz einzuspeisen und damit die Energieeffizienz zu verschlechtern, wird der Generator bei aufgeladenem Hochenergiespeicher über die Steuereinheit vorteilhafterweise derart abwärts geregelt, dass der zweite Bordnetzkreis oder jeder weitere einen konstanten Nennwert aufweisende Bordnetzkreis über den Hochenergiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird. Dabei wird sowohl der Leistungskreis als auch der zweite oder jeder weitere Bordnetzkreis des Bordnetzes über den Hochenergiespeicher mit elektrischer Energie versorgt.In order to feed energy in the supercharged supercapacitor via the generator in the electrical system and thus deteriorate energy efficiency, the generator with charged high energy storage via the control unit is advantageously down regulated so that the second electrical system or any other constant nominal value having on-board electrical system on the high energy storage electrical energy is supplied. It is both the power circuit as Also, the second or each additional electrical system of the electrical system supplied via the high energy storage with electrical energy.

Um die im Spannungsbereich schwankende Spannung des Leistungskreises nicht über einen Gleichspannungswandler in den zweiten Bordnetzkreis zu übertragen bzw. keine Spannungsschwankungen mitzuwandeln wird der Gleichspannungswandler von der Steuerungs- und Überwachungseinheit derart gesteuert, dass die erste variable Spannung des Leistungskreises zweckmäßigerweise in eine zweite konstante Spannung im angrenzenden zweiten Bordnetzkreis des Bordnetz umgewandelt wird.Around the voltage of the power circuit fluctuating in the voltage range no over to transmit a DC-DC converter in the second electrical system or to mitigwandeln no voltage fluctuations is the DC-DC converter from the control and monitoring unit so controlled that the first variable voltage of the power circuit expediently in a second constant voltage in the adjacent second electrical system the electrical system is converted.

Damit der Hochenergiespeicher für die Versorgung des Anlassers des Verbrennungsmotor ausreichend aufgeladen ist, wird der Verbrennungsmotor vorzugsweise erst dann von der Steuerungs- und Überwachungseinheit abgestellt, wenn der Hochenergiespeicher aufgeladen ist. Nach langem Fahrzeugstillstand erfolgt dann bei entladenem ersten Energiespeicher und einem zumindest teilweise geladenen zweiten Energiespeicher beim Start des Fahrzeuges über den Gleichspannungswandler, z.B. einen bidirektionalen DC/DC- Wandler, vorzugsweise ein Laden des ersten Energiespeichers.In order to the high energy storage for the supply of the starter of the internal combustion engine sufficiently charged is, the internal combustion engine is preferably only then from the control and monitoring unit turned off when the high energy storage is charged. After a long time Vehicle standstill is then carried out at unloaded first energy storage and an at least partially charged second energy storage at the start of the vehicle over the DC-DC converter, e.g. a bidirectional DC / DC converter, preferably a charging of the first energy store.

Die mit Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der hohen Energieeffizienz des oben beschriebenen Bordnetzes. Diese Energieeffizienz kann durch eine zeitlich flexible Energieerzeugung durch den Generator und deren Einspeisung in das Bordnetz erreicht werden, indem die Spannung im Leistungskreis variabel ist. Weiterhin ermöglicht die Überwachungs- und Steuereinheit eine Abstimmung und Steuerung aller befindlicher Kompo nenten des Bordnetzes wie insbesondere des Generators, was die Energieeffizienz ebenfalls steigert. Besonders positiv wirkt sich dabei die Nutzung von Bremsenergie für die Versorgung des Bordnetzes aus.The achieved with invention advantages are particularly in the high Energy efficiency of the electrical system described above. This energy efficiency can by a temporally flexible power generation by the generator and their supply are achieved in the electrical system by the Voltage in the power circuit is variable. Furthermore, the monitoring and control unit a vote and control of all befindlicher Compo nents of the electrical system, in particular the generator, what the Energy efficiency also increases. Especially positive affects while the use of braking energy for the supply of the electrical system out.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die effiziente Regelung des Generators Kraftstoff des Verbrennungsmotors eingespart wird, da der Generator den Verbrennungsmotor nicht andauernd durch seinen Betrieb belastet und möglichst nur in energetisch günstigen Zeiträumen von der Steuerungs- und Überwachungseinheit aufwärts geregelt wird, wie insbesondere beim Bremsen.One Another advantage is that due to the efficient control of the generator Fuel of the internal combustion engine is saved, since the generator the Internal combustion engine is not constantly burdened by its operation and as possible only in energetically favorable periods from the control and monitoring unit up is regulated, in particular when braking.

Die Trennung des Generators beim Start wirkt sich sinkend auf die Startleistung aus. Erst das Verbinden des Leistungskreises mit dem zweiten Bordnetzkreis des Bordnetzes nach Verbrennungsmotorstart verhindert eine frühzeitige Entladung des Superkondensators, so dass sowohl die Standzeit verlängert wird als auch die Wahrscheinlichkeit von Startschwierigkeiten gering ist. Dabei wirkt sich weiterhin positiv aus, dass diejenigen Energiespeicher, die nicht für den Start des Verbrennungsmotors verwendet werden, für eine hohe Energiespeicherung ausgelegt werden können.The Separation of the generator at start has a sinking effect on the take-off power out. Only the connection of the power circuit with the second electrical system of the electrical system after engine start prevents premature Discharge of the supercapacitor, so that both the service life is extended as well as the probability of starting difficulties low is. It continues to have a positive effect that those energy storage, the not for the start of the internal combustion engine can be used for a high Energy storage can be designed.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Zusammenfassung der ersten Verbraucher mit hoher Leistungsaufnahme in einem ersten als Leistungskreis ausgebildeten Bordnetzkreis weniger störende Beeinflussung der Elektronik von in einem zweiten Bordnetzkreis angeordneten Verbrauchern mit geringer Leistungsaufnahme durch Leistungsspitzen auftreten, wodurch sich die betriebliche Sicherheit erhöht.One Another advantage is that by the summary of the first Consumers with high power consumption in a first as a power circuit trained electrical circuit less disturbing influence on the electronics of arranged in a second electrical system consumers with low power consumption due to power peaks occur, causing the operational safety increases.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur ein Prinzipschaltplan eines Bordnetzes 1 eines Kraftfahrzeuges. Das in 1 dargestellte Bordnetz 1 eines Kraftfahrzeuges mit einem nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor dient zur Versorgung von in dem Kraftfahrzeug angeordneten Verbrauchern 2. Für eine möglichst effiziente Energieversorgung ist das Bordnetz 1 in zwei Bordnetzkreise 1a und 1b unterteilt. Je nach Art und Ausbildung des Bordnetzes 1 können auch weitere Bordnetzkreise 1a bis 1z vorgesehen sein.An embodiment will be explained in more detail with reference to a drawing. Therein, the figure shows a schematic diagram of a vehicle electrical system 1 a motor vehicle. This in 1 illustrated electrical system 1 a motor vehicle with an internal combustion engine, not shown, is used to supply arranged in the motor vehicle consumers 2 , For a most efficient energy supply is the electrical system 1 in two electrical circuits 1a and 1b divided. Depending on the type and design of the electrical system 1 can also other electrical systems 1a to 1z be provided.

Ein erster Bordnetzkreis 1a bildet dabei einen Leistungskreis 4, welchem als Verbraucher 2 erste Verbraucher 2a mit hoher Leistungsaufnahme zugeordnet sind. Demgegenüber sind einem zweiten Bordnetzkreis 1b als Verbraucher 2 zweite Verbraucher 2b mit geringer Leistungsaufnahme zugeordnet. Als erste Verbraucher 2a mit hoher Leistungsaufnahme sind beispielsweise ein Generator 6 eines zugehörigen Verbrennungsmotors M, ein Anlasser 8 des Verbrennungsmotors M, ein Lüftungssystem 10 und/oder eine Heizung 12 im Leistungskreis 4 angeordnet. Im zweiten Bordnetzkreis 1b sind demgegenüber als Verbraucher 2 zweite Verbraucher 2b mit geringer Leistungsaufnahme angeordnet, die insbesondere einen konstanten Spannungsbedarf aufweisen. Als zweite Verbraucher 2b sind dem zweiten Bordnetzkreis 1b beispielsweise eine Beleuchtungsanlage 14 und/oder ein elektronisches Steuergerät 16 zugeordnet.A first electrical system 1a forms a power circuit 4 which as a consumer 2 first consumer 2a associated with high power consumption. In contrast, a second electrical system circuit 1b as a consumer 2 second consumer 2 B associated with low power consumption. As the first consumer 2a with high power consumption, for example, a generator 6 an associated internal combustion engine M, a starter 8th the internal combustion engine M, a ventilation system 10 and / or a heater 12 in the power circuit 4 arranged. In the second electrical system 1b are in contrast as consumers 2 second consumer 2 B arranged with low power consumption, in particular, have a constant voltage requirement. As a second consumer 2 B are the second electrical system 1b For example, a lighting system 14 and / or an electronic control unit 16 assigned.

Für eine Energiespeicherung verfügen beide elektrischen Verbraucher- oder Bordnetzkreise 1a und 1b jeweils über einen zugehörigen ersten bzw. zweiten Energiespeicher 18a bzw. 18b. Der erste Energiespeicher 18a des ersten Bordnetzkreises 1a und somit des Leistungskreises 4 ist dabei für häufige Lade- und Entladevorgänge mit einer vergleichsweise hohen Energiedichte ausgelegt. Der erste Energiespeicher 18a muss zyklenfest sein, um alle Lade- bzw. Endladezyklen schadlos zu überstehen. Dieser erste Energiespeicher 18a versorgt den Anlasser 8 des Verbrennungsmotors M mit elektrischer Energie beim Startvorgang. Dafür setzt sich dieser aus einer Anzahl von Hochenergiespeichern 20 (auch Superkondensatoren genannt) zusammen, die eine besonders hohe Leistungsdichte aufweisen. Der zweite Energiespeicher 18b des zweiten Bordnetzkreises 1b ist demgegenüber für eine hohe Standzeit des Fahrzeugs und hohe Energiespeicherung ausgelegt und aus einer Batterie 22 gebildet. Die Hochenergiespeicher 20 sind vorteilhaft in der Nähe des Anlassers 8 angeordnet, während die Batterie 22 keinen elektrisch bevorzugten Einbauort im Fahrzeug hat. Da keine hohen Ströme mehr aus dieser Batterie 22 entnommen werden, kann sie im Kofferraum des Kraftfahrzeuges befinden, um diese nicht gegenüber der Verbrennungsmotorabwärme isolieren zu müssen und eine bessere Gewichtsverteilung erreichen zu können.For energy storage, both electrical consumer or vehicle electrical circuits have 1a and 1b in each case via an associated first or second energy store 18a respectively. 18b , The first energy storage 18a of the first electrical system circuit 1a and thus the power circle 4 is designed for frequent charging and discharging with a comparatively high energy density. The first energy storage 18a must be cycle-safe to withstand all charge and discharge cycles without damage. This first energy storage 18a supplies the starter 8th of the internal combustion engine M with electrical energy during the starting process. For this, this consists of a number of high energy storage 20 (also called supercapacitors) together, which have a particularly high power density. The second energy storage 18b of the second electrical system circuit 1b In contrast, is designed for a long service life of the vehicle and high energy storage and from a battery 22 educated. The high energy storage 20 are beneficial near the starter 8th arranged while the battery 22 has no electrically preferred location in the vehicle. There are no high currents anymore from this battery 22 can be removed, they can be located in the trunk of the vehicle in order not to have to isolate them from the waste heat of the engine and to be able to achieve a better weight distribution.

Um einen Energieaustausch zwischen den Bordnetzkreisen 1a und 1b, d. h. dem Leistungskreis 4 und dem zweiten Bordnetzkreis 1b, sicherzustellen, sind diese über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler 24 miteinander verbunden. Der Gleichspannungswandler 24 dient dabei auch der Entkopplung der beiden Bordnetzkreise 1a und 1b. Je nach Art und Ausführung des Bordnetzes 1 beispielsweise als Ein- oder Mehrspannungsbordnetz dient der Gleichspannungswandler 24 der Umwandlung oder Transformation einer ersten dem ersten Bordnetzkreis 1a zugehörigen, insbesondere variablen Spannung Ua in eine zweite, dem zweiten Bordnetzkreis 1b zugehörige, insbesondere konstante Spannung Ub.For an energy exchange between the on-board electrical circuits 1a and 1b ie the power circuit 4 and the second electrical system 1b To ensure these are via a bidirectional DC-DC converter 24 connected with each other. The DC-DC converter 24 It also serves to decouple the two electrical systems 1a and 1b , Depending on the type and design of the electrical system 1 For example, as a single or multi-voltage vehicle electrical system is used, the DC-DC converter 24 the conversion or transformation of a first to the first electrical system 1a associated, in particular variable voltage Ua in a second, the second electrical system circuit 1b associated, in particular constant voltage Ub.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Leistungskreis 4 des ersten Bordnetzkreises 1a für die ersten Verbraucher 2a mit hoher Leistungsaufnahme mit ei ner ersten Spannung Ua in einem variablen Nennbereich von 11 V bis 14,4 V einstellbar. Der zweite Bordnetzkreis 1b für die zweiten Verbraucher 2b mit geringer Leistungsaufnahme weist eine zweite, insbesondere konstante Spannung Ub mit einem Nennwert von 13,8 V auf. Alternativ können bei einem als 42 V-Bordnetz oder 42 V-/14 V-Bordnetz ausgebildeten Bordnetz 1 für die erste und/oder zweite Spannung Ua bzw. Ub Nennbereiche von 11 V bis 14,4 V bzw. 33 V bis 43,2 V oder Nennwerte von 14 V bzw. 42 V vorgesehen sein.In a preferred embodiment, the power circuit is 4 of the first electrical system circuit 1a for the first consumers 2a With high power consumption with egg ner first voltage Ua in a variable nominal range of 11 V to 14.4 V adjustable. The second wiring system 1b for the second consumer 2 B with low power consumption has a second, in particular constant voltage Ub with a nominal value of 13.8 V. Alternatively, a vehicle electrical system designed as a 42 V vehicle electrical system or 42 V / 14 V vehicle electrical system 1 be provided for the first and / or second voltage Ua or Ub nominal ranges of 11 V to 14.4 V and 33 V to 43.2 V or nominal values of 14 V or 42 V.

Um das gesamte Bordnetz 1 möglichst effizient zu steuern, verfügt es über eine zentrale Steuerungs- und Überwachungseinheit 26 (im weiteren kurz Steuergerät 26 genannt). Je nach Art und Aufbau kann das Steuergerät 26 separat ausgebildet sein oder Bestandteil eines Batterie- und/oder Motor-Steuergerätes sein. Dabei ist das zentrale Steuergerät 26 über eine Übertragungseinheit 28, z. B. einen CAN-Bus oder eine Drahtverbindung, mit Komponenten wie dem Generator 6, dem Anlasser 8, einem Schaltelement S zu deren Steuerung bzw. mit weiteren Komponenten wie dem ersten und zweiten Energiespeicher 18a bzw. 18b zur Erfassung von Betriebszuständen verbunden. Das zentrale Steuergerät 26 steuert das Bordnetz 1 wie folgt:
Bei Verbrennungsmotorstillstand ist der Hochenergiespeicher 20 aufgeladen und, um ein Entladen zu Vermeiden, vom zweiten Bordnetzkreis 1b mit zum Teil im Stillstand aktivierten Verbrauchern 2b und der dort angeordneten Batterie 22 beispielsweise mittels eines Schaltelements S getrennt. Die Batterie 22 ist dabei ebenfalls aufgeladen und versorgt bei Verbrennungsmotorstillstand die ggf. angeschalteten zweiten Verbraucher 2b mit geringer Leistungsaufnahme, wie das elektronische Steuergerät 16, dem beispielsweise eine Alarmanlage zugeordnet sein kann oder die Beleuchtungsanlage 14. Um über den Anlasser 8 den Verbrennungsmotor M zu starten, und diesen dabei möglichst wenig energetisch zu belasten, wird beim Verbrennungsmotorstart der Anlasser 8 sowie die Motorsteuerung über das zentrale Steuergerät 26 ausschließlich mit dem Hochenergiespeicher 20 verbunden.To the entire electrical system 1 As efficiently as possible, it has a central control and monitoring unit 26 (hereinafter briefly control unit 26 called). Depending on the type and structure, the control unit 26 be formed separately or be part of a battery and / or engine control unit. Here is the central control unit 26 via a transmission unit 28 , z. As a CAN bus or a wire connection, with components such as the generator 6 , the starter 8th , a switching element S for their control or with other components such as the first and second energy storage 18a respectively. 18b connected to the detection of operating conditions. The central control unit 26 controls the electrical system 1 as follows:
When engine stall is the high energy storage 20 charged and, to avoid discharging, from the second board electrical circuit 1b with partially activated at standstill consumers 2 B and the battery located there 22 for example, separated by a switching element S. The battery 22 is also charged and supplies the optionally connected second consumers when the engine is at a standstill 2 B with low power consumption, such as the electronic control unit 16 , which can be assigned for example an alarm system or the lighting system 14 , To over the starter 8th To start the engine M, and this as little as possible energetically burden, is the engine start the starter 8th and the engine control via the central control unit 26 exclusively with the high-energy storage 20 connected.

Während des Betriebs des Verbrennungsmotors M wird sowohl der Leistungskreis 4 mit den angeschlossenen ersten Verbrauchern 2a als auch der zweite Bordnetzkreis 1b mit den angeschlossenen zweiten Verbrauchern 2b und die zugehörigen Energiespeicher 18a bzw. 18b entweder über den zugeschalteten Generator 6 oder den Hochenergiespeicher 20 mit Spannung versorgt bzw. aufgeladen. Dabei wird die entweder von dem Hochenergiespeicher 20 oder vom Generator 6 abgegebene erste Spannung Ua über den Gleichspannungswandler 24 vom Leistungskreis 4 in die zweite Spannung Ub des zweiten Bordnetzkreises 1b gewandelt, so dass sich die dort positionierte Batterie 22 aufladen kann.During operation of the internal combustion engine M, both the power circuit 4 with the connected first consumers 2a as well as the second wiring system 1b with the connected second consumers 2 B and the associated energy storage 18a respectively. 18b either via the switched-on generator 6 or the high energy storage 20 energized or charged. This is either from the high energy storage 20 or from the generator 6 output first voltage Ua via the DC-DC converter 24 from the power circle 4 in the second voltage Ub of the second electrical system circuit 1b converted so that the battery positioned there 22 can charge.

Das zentrale Steuergerät 26 steuert dabei die Einspeisung der Energie derart, dass sich die erste Spannung Ua im Leistungsnetz 4 im Nennbereich von 11 V bis 14,4 V bzw. von 33 V bis 42,4 V bewegt. Dabei wird insbesondere beim Bremsen der Generator 6 aufwärts- oder hochgeregelt, so dass das gesamte Bordnetz 1, d. h. der erste und der zweite Bordnetzkreis 1a und 1b, über den Generator 6 gespeist wird bzw. werden, um die kinetische Bremsenergie des Verbrennungsmotors M für die Versorgung des Bordnetzes 1 nutzen zu können. Während dieser Zeit wird der Hochenergiespeicher 20 (= die Superkondensatoren) aufgeladen, so dass nach dem Ende des Bremsvorgangs das Bordnetz 1, d. h. der erste und der zweite Bordnetzkreis 1a und 1b, ausschließlich aus diesen mit Energie versorgt werden kann. Der Generator 6 wird dazu von dem zentralen Steuergerät 26 abwärts- oder heruntergeregelt, um den Verbrennungsmotor M nicht unnötig energetisch zu belasten. Erst wenn die erste Spannung Ua im Leistungsnetz 4 auf einen Mindestnennwert von 10 V abgesunken ist, wird der Generator 6 wieder hochgeregelt, um eine ausreichend hohe erste Spannung Ua für die ersten Verbraucher 2a mit hoher Leistungsaufnahme wie dem Lüftungssystem 10 oder der Heizung 12 sicherzustellen. Der Gleichspannungswandler 24 wird von dem zentralen Steuergerät 26 derart gesteuert, dass die im Leistungskreis 4 auftretenden Spannungsschwankungen nicht in den zweiten Bordnetzkreis 1b übertragen werden.The central control unit 26 controls the supply of energy such that the first voltage Ua in the power grid 4 in the rated range of 11 V to 14.4 V and 33 V to 42.4 V respectively. This is especially when braking the generator 6 up-regulated or up-regulated, so that the entire electrical system 1 ie the first and the second electrical system 1a and 1b , about the generator 6 is fed or to the kinetic braking energy of the internal combustion engine M for the supply of the electrical system 1 to be able to use. During this time the high energy storage becomes 20 (= the supercapacitors) charged, so that after the end of the braking process, the electrical system 1 ie the first and the second electrical system 1a and 1b , exclusively from these can be energized. The generator 6 is from the central controller 26 down or down regulated, so as not to unnecessarily burden the internal combustion engine M energetically. Only when the first voltage Ua in the leis pipeline network 4 has fallen to a minimum rating of 10 V, the generator is 6 again upshifted to a sufficiently high first voltage Ua for the first consumer 2a with high power consumption such as the ventilation system 10 or the heater 12 sure. The DC-DC converter 24 is from the central controller 26 controlled so that the in the power circuit 4 occurring voltage fluctuations not in the second electrical system 1b be transmitted.

Beim Abschalten des Verbrennungsmotors M wird der Abschaltvorgang mittels des zentralen Steuergeräts 26 derart verzögert, dass der Hochenergiespeicher 20 über den dem Verbrennungsmotor zugeordneten Generator 6, für einen folgenden Start des Verbrennungsmotors M mit den Anlasser 8, aufgeladen werden.When switching off the engine M, the shutdown by means of the central controller 26 delayed so that the high energy storage 20 over the generator associated with the internal combustion engine 6 , for a subsequent start of the internal combustion engine M with the starter 8th , to be charged.

Sollte sich der erste Energiespeicher 18a durch sehr langes Stehen des Fahrzeuges entladen haben und im zweiten Energiespeicher 18b ist noch Energie verfügbar, dann erfolgt vor dem Start des Fahrzeuges ein Laden des ersten Energiespeichers 18a über den Gleichspannungswandler 24, z.B. einen bidirektionalen DC/DC- Wandler. Dies wird ebenfalls durch die Steuereinheit 26 gesteuert.Should the first energy storage 18a have discharged by very long standing of the vehicle and in the second energy storage 18b if there is still energy available, the first energy store is charged before starting the vehicle 18a over the DC-DC converter 24 , eg a bidirectional DC / DC converter. This is also done by the control unit 26 controlled.

11: Bordnetzboard network
1a1a: erster Bordnetzkreisfirst Board power supply circuit
1b1b: zweiter Bordnetzkreissecond Board power supply circuit
22: Verbraucherconsumer
2a2a: erste Verbraucher mit hoher Leistungsaufnahmefirst Consumers with high power consumption
2b2 B: zweite Verbraucher mit geringer Leistungsaufnahmesecond Consumers with low power consumption
44: Leistungskreispower circuit
66: Generatorgenerator
88th: AnlasserStarter
1010: Lüftungssystemventilation system
1212: Heizungheater
1414: Beleuchtungsanlagelighting system
1616: elektrisches Steuergerätelectrical control unit
18a18a: erster Energiespeicherfirst energy storage
18b18b: zweiter Energiespeichersecond energy storage
2020: HochenergiespeicherHigh energy storage
2222: Batteriebattery
2424: GleichspannungswandlerDC converter
2626: Steuerungs- und Überwachungseinheitcontrol and monitoring unit
2828: Übertragungseinheittransmission unit
MM: Motorengine
SS: Schaltelementswitching element
UaUa: erste Spannungfirst tension
Ubub: zweite Spannungsecond tension

Claims

Electrical system ( 1 ) for supplying electrical consumers ( 2a . 2 B ) in a vehicle comprising a number of on-board electrical networks ( 1a . 1b ) each having a number of associated consumers ( 2a . 2 B ) and with each electrical system ( 1a . 1b ) associated electrical energy storage ( 18a . 18b ), with a first, as a power circle ( 4 ) trained electrical system ( 18a ) first consumers ( 2a ) are associated with high power consumption and wherein a first voltage (Ua) for supplying energy to the first consumer ( 2a ) in the power circuit ( 4 ) is variably adjustable within a predetermined nominal range.

The electrical system according to claim 1, wherein the first voltage (Ua) is adjustable in a nominal range of 10 V to 14.4 V.

Vehicle electrical system according to claim 1 or 2, wherein as the first consumer ( 2a ) with high power consumption a starter ( 8th ) for the start of an internal combustion engine (M), a generator ( 6 ) and / or a heater ( 12 ) in the power circuit ( 4 ) are arranged.

Vehicle electrical system according to one of the preceding claims, wherein a first, the power circuit ( 4 ) associated energy store ( 18a ) from a high energy storage ( 20 ) is formed.

Vehicle electrical system according to one of the preceding claims, wherein a second vehicle electrical system ( 1b ) a number of second consumers ( 2 B ) is associated with a low power consumption and a second voltage (Ub) for supplying energy to the second consumer ( 2a ) in the second electrical system ( 1b ) is set at a predetermined constant nominal value.

The electrical system according to claim 5, wherein the second voltage (Ub) is set at a nominal value of 13.8V.

Vehicle electrical system according to one of the preceding claims, wherein the first and the second electrical system ( 1a and 1b ) via a uni- or bidirectional DC-DC converter ( 24 ) are interconnected.

Vehicle electrical system according to one of the preceding claims, wherein a central control and monitoring unit ( 26 ) is provided which the feeding of energy into the energy storage ( 18a ) of the power circuit ( 4 ) controls.

Vehicle electrical system according to claim 8, wherein by means of the control and monitoring unit ( 26 ) the DC-DC converter ( 24 ) is controllable such that the power circuit ( 4 ) in the case of an engine standstill by means of the DC-DC converter ( 24 ) from the other wiring systems ( 1b ) separable is.

Method for supplying electrical consumers ( 2 . 2a . 2 B ) in a vehicle by means of a vehicle electrical system ( 1 ), which contains a number of vehicle electrical circuits ( 1a . 1b ) each having a number of associated consumers ( 2 . 2a . 2 B ) and each electrical system ( 1a . 1b ) associated electrical energy storage ( 18a . 18b ), wherein a first, as a power circuit ( 4 ) trained electrical system ( 1a ) first consumers ( 2a ) are associated with high power consumption and a first voltage (Ua) for supplying power to the first consumer ( 2a ) in the power circuit ( 4 ) is set variably in a predetermined nominal range.

The method of claim 10, wherein the first voltage (Ua) is set in a nominal range of 10 V to 14.4 V.

Method according to claim 10 or 11, wherein the energy stores ( 18a . 18b ) of the electrical system circuits ( 1a . 1b ) from one in the power circuit ( 4 ) arranged generator ( 6 ) are charged electrically.

Method according to one of the preceding claims 10 to 12, wherein the power circuit ( 4 ) due to the event, in particular after the start of the internal combustion engine (M), the electrical system ( 1 ) is switched on.

Method according to one of the preceding claims 10 to 13, wherein a first, the power circuit ( 4 ) associated energy store ( 18a ) with the starter only with the starter ( 8th ) and a motor control of the internal combustion engine (M) is connected.

Method according to one of the preceding claims 10 to 14, wherein one in the power circuit ( 4 ) generator ( 6 ), for charging in the power circuit ( 4 ) arranged energy store ( 18a ), by means of a control and monitoring unit ( 26 ) is controlled such that the first voltage (Ua) of the power circuit ( 4 ) exceeds a minimum voltage with a predetermined minimum rating.

The method of claim 15, wherein the minimum rating 10V is.

Method according to one of claims 10 to 16, wherein when braking the vehicle, the generator power by means of the control and monitoring unit ( 26 ) is regulated upward.

Method according to one of claims 10 to 17, wherein one in the power circuit ( 4 ) generator ( 6 ) by means of a control and monitoring unit ( 26 ) when loaded to a predetermined value first energy storage ( 18a ) is regulated such that a second energy store ( 18b ) of a second electrical system ( 1b ) from the first energy store ( 18a ) is loaded.

Method according to one of claims 10 to 18, wherein a control and monitoring unit ( 26 ) to the power circuit ( 4 ) connected DC-DC converter ( 24 ) such that the first, variable voltage (Ua) of the power circuit ( 4 ) in a second, constant voltage (Ub) in the adjacent second electrical system ( 1b ) is converted.

Method according to one of claims 10 to 19, wherein by means of a control and monitoring unit ( 26 ) the internal combustion engine (M) is turned off only when the first energy storage ( 18a ) is charged.

Method according to one of claims 10 to 20, wherein after a long vehicle standstill with unloaded first energy storage ( 18a ) and an at least partially charged second energy store ( 18b ) before the start of the vehicle, the first energy store ( 18a ) via the DC-DC converter ( 24 ), eg a bidirectional DC / DC converter, from the second energy store ( 18b ) is loaded.