DE3936638C1 - Ensuring electrical power supply in motor vehicle - grouping electrical appliances according to their importance for safety of vehicle - Google Patents
Ensuring electrical power supply in motor vehicle - grouping electrical appliances according to their importance for safety of vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherung der elektrischen Energieversorgung in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for securing the electrical power supply in a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
Es ist bereits ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt (DE 16 30 963 A1) wonach in Abhängigkeit des Ladungszustandes der Batterie einer von mehreren an die Batterie angeschlossenen Verbrauchern bei abnehmendem Ladungszustand abgeschaltet und bei zunehmendem Ladungszustand wieder eingeschaltet wird. Dabei ist dieser Verbraucher die Heckscheibenheizung, das Kriterium für die Abschaltung besteht darin, daß die Spannung unter einen Wert von 10 V gesunken ist und das Kriterium für die Wiedereinschaltung besteht darin, daß die Spannung oberhalb eines Wertes von 12 V liegt. Weiterhin ist angesprochen, daß in Abhängigkeit des Ladungszustandes die Funktion der Heckscheibenheizung reduziert aufrechterhalten werden kann, was dadurch realisiert wird, daß die Heckscheibenheizung in getrennte Widerstände unterteilt ist, die getrennt abschaltbar sind.A generic method is already known (DE 16 30 963 A1) according to the state of charge the battery one of several to the battery connected consumers with decreasing charge status switched off and with increasing charge is switched on again. Here is this consumer the rear window heater, the criterion for the shutdown is that the voltage is below a value of 10 V. has dropped and the criterion for restarting is that the voltage is above a value of 12 V is. It is also addressed that depending the function of the rear window heater reduced can be maintained, which realizes it will that the rear window heater in separate Resistors is divided, which can be switched off separately.
Des weiteren ist ein Verfahren bekannt (DE 35 09 073 A1), wonach mehrere Heizwiderstände, die gemeinsam eine Heizung darstellen, bei einem Einschalten der Heizung zusätzlich in Abhängigkeit der Batteriespannung geschaltet werden. Eine Reduzierung der von der Heizung aufgenommenen Leistung erfolgt derart, daß nur so viele Heizwiderstände an die Bordnetzspannung angelegt werden, daß der Batterie kein Strom entzogen werden muß. A method is also known (DE 35 09 073 A1), whereupon several heating resistors that together form a heater represent when switching on the heating additionally depending on the battery voltage. A reduction in the power consumed by the heater takes place in such a way that only so many heating resistors are on the vehicle electrical system voltage are applied to the battery no electricity has to be withdrawn.
Des weiteren ist es bekannt (US-PS 41 88 527), zu einem Heizwiderstand einen widerstandsarmen Bypass zu schalten, der dann kurz geschlossen wird, wenn zur Speisung dieses Heizwiderstandes die Batterie dienen muß und wenn die Klemmenspannung dieser Batterie unter einen vorgegebenen Wert gesunken ist.Furthermore, it is known (US-PS 41 88 527) to one Heating resistor to switch a low-resistance bypass, which is then closed briefly when feeding this Heating resistor the battery must serve and if the Terminal voltage of this battery below a predetermined Value has decreased.
Nachteilig wirkt sich bei den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Sicherung der elektrischen Energieversorgung in einem Kraftfahrzeug aus, daß ein elektrischer Verbraucher, der eine bestimmte Funktion ausübt, die auch bei einem abfallenden Ladungszustand der Batterie zumindest teilweise erhalten werden soll, in einzelne elektrische Verbraucher unterteilt werden muß, die jeweils einzeln angesteuert werden müssen. Dadurch ergibt sich ein relativ großer Aufwand bei der Verdrahtung des elektrischen Verbrauchers.The disadvantage from the prior art Technology known measures to secure the electrical Power supply in a motor vehicle from that one electrical consumer that has a specific function exercises, even with a falling charge state of the Battery to be at least partially preserved individual electrical consumers must be divided, which must be controlled individually. Thereby there is a relatively large amount of effort involved in wiring of the electrical consumer.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitgehende Sicherung der elektrischen Energieversorgung für die für den sicheren Betrieb eines Kraftfahrzeuges notwendigen elektrischen Verbraucher zu gewährleisten und dabei gleichzeitig den Fahrkomfort auf einem möglichst hohen Niveau zu halten, indem dem Fahrkomfort dienende elektrische Verbraucher soweit zugeschaltet werden, daß die Belastung der Batterie auf ein solches Niveau begrenzt wird, daß eine gesicherte elektrische Energieversorgung gewährleistet ist. The object of the invention is an extensive backup the electrical power supply for the safe Operation of a motor vehicle necessary electrical To ensure consumers while doing so driving comfort at the highest possible level hold by driving electrical consumers to the extent that the load on the Battery is limited to such a level that a guaranteed electrical power supply is.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Sicherung der elektrischen Energieversorgung in einem Kraftfahrzeug erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kennzeichnen.This task is used in a generic method Securing the electrical energy supply in one Motor vehicle according to the invention with the characteristic Features of claim 1 solved, the features of Advantageous training and further education mark.
Weitere Vorteile der Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik bestehen darin, daß eine Sicherung der elektrischen Energieversorgung in einem Kraftfahrzeug durch eine Reduzierung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern in dem Kraftfahrzeug möglich ist, ohne die elektrischen Verbraucher in einzelne Widerstände unterteilen zu müssen. Außerdem können die elektrischen Verbraucher entsprechend ihrer Wichtigkeit Leistung aufnehmen, obwohl sie diese Leistung der Battiere entziehen. Durch die Anwendung der entsprechenden Kriterien zur Abschaltung der elektrischen Verbraucher ist die elektrische Energieversorgung in dem Kraftfahrzeug sicher gestellt.Further advantages of the invention compared to the known State of the art is that a backup of electrical power supply in a motor vehicle by reducing the power consumption of electrical Consumers in the motor vehicle is possible without the electrical consumers into individual resistors to divide. In addition, the electrical Consumers perform according to their importance, although they deprive the battiers of this achievement. By applying the appropriate shutdown criteria the electrical consumer is the electrical one Energy supply in the motor vehicle is ensured.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die elektrischen Verbraucher in mindestens drei Gruppen unterteilt, bei denen die für den sicheren Betrieb des Kraftfahrzeuges notwendigen elektrischen Verbraucher die Gruppe 1 bilden. Die elektrischen Verbraucher dieser Gruppe 1 erfahren unabhängig von dem Ladungszustand LZ der Batterie und den Betriebsbedingungen des Bordnetzes eine kontinuierliche Energiezufuhr. Entsprechend ihrer Wichtigkeit für die Fahrsicherheit sind die anderen elektrischen Verbraucher in weitere Gruppen unterteilt, die in Abhängigkeit von dem Ladungszustand LZ der Batterie und den Betriebsbedingungen des Bordnetzes eine getaktete Energiezufuhr erfahren.In the method according to the invention, the electrical consumers are divided into at least three groups in which the electrical consumers necessary for the safe operation of the motor vehicle form group 1 . The electrical consumers of this group 1 experience a continuous supply of energy regardless of the state of charge LZ of the battery and the operating conditions of the vehicle electrical system. According to their importance for driving safety, the other electrical consumers are divided into further groups, which experience a pulsed energy supply as a function of the state of charge LZ of the battery and the operating conditions of the vehicle electrical system.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Kriterium für die Zuschaltung der Gruppen der einzelnen Verbraucher derart gebildet werden, daß der Ladungszustand LZ der Batterie in an sich bekannter Weise bestimmt wird, beispielsweise durch einen Ladebilanzrechner oder durch Messen der Klemmenspannung. Zu diesem Kriterium können zusätzlich die Betriebsbedingungen des Bordnetzes berücksichtigt werden, indem beispielsweise gemessen wird, ob der Generator die Batterie lädt oder ob ein die Batterie entladender Strom fließt bei Betrieb bestimmter elektrischer Verbraucher. Ein Kriterium, das die Betriebsbedingungen des Bordnetzes charakterisiert, kann auch aus einer Messung der Bordnetzspannung UB und einem Vergleich mit mindestens einem Schwellwert gewonnen werden. Insgesamt kann daraus ein Kriterium abgeleitet werden, indem bei einem bestimmten Ladungszustand LZ dem Verhindern einer weiteren Entladung der Batterie eine höhere Priorität eingeräumt wird als dem Betrieb bestimmter Verbraucher.In the method according to the invention, the criterion for connecting the groups of the individual consumers can be formed such that the state of charge LZ of the battery is determined in a manner known per se, for example by means of a charge balance calculator or by measuring the terminal voltage. In addition to this criterion, the operating conditions of the vehicle electrical system can be taken into account, for example by measuring whether the generator is charging the battery or whether a current discharging the battery is flowing when certain electrical consumers are operating. A criterion that characterizes the operating conditions of the vehicle electrical system can also be obtained from a measurement of the vehicle electrical system voltage U B and a comparison with at least one threshold value. Overall, a criterion can be derived from this by giving a higher priority to preventing a further discharge of the battery in a certain state of charge LZ than the operation of certain consumers.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Embodiments of the invention are in the drawing shown schematically and are described in more detail below. It shows
Fig. 1 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a flowchart of the inventive method,
Fig. 2 eine mögliche Einteilung elektrischer Verbraucher in Gruppen und Fig. 2 shows a possible division of electrical consumers into groups and
Fig. 3 eine weitere mögliche Einteilung elektrischer Verbraucher in Gruppen. Fig. 3 shows another possible division of electrical consumers into groups.
In dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Flußdiagramm der Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß die elektrischen Verbraucher in vier Gruppen unterteilt sind. Es wird in dem Schritt (1.) geprüft, ob der Ladungszustand LZ der Batterie unter einen Schwellwert SWL₃ gesunken ist. Ist dies der Fall, wird ein Signal SL₃ generiert, das bewirkt, daß in dem Schritt (2.) alle elektrischen Verbraucher der Gruppen 3 und 4 abgeschaltet werden. In dem Schritt (3.) wird geprüft, ob die Bordnetzspannung UB kleiner als der Schwellwert SWB ist. Dieser Schwellwert SWB kann in der Größenordnung von ca. 13,5 V liegen. Ist dies der Fall, wird ein Signal SBt generiert, das bewirkt, daß in einem Schritt (4.) die elektrischen Verbraucher der Gruppe 2 abgeschaltet werden. Ist dies nicht der Fall, werden in einem Schritt (5.) die elektrischen Verbraucher der Gruppe 2 so bestromt (ggf. getaktet), daß die Bordnetzspannung UB den Schwellwert SWB nicht unterschreitet. Alternativ dazu kann auch die Überprüfung in dem Schritt (3.) entfallen, indem die elektrischen Verbraucher der Gruppen 2 und 3 in einer neuen Gruppe 2 zusammengefaßt werden, wobei die elektrischen Verbraucher der alten Gruppe 4 dann die neue Gruppe 3 bilden. Sinkt der Ladungszustand LZ der Batterie dann unter den Schwellwert SWL₃, erfolgt dann in jedem Fall eine Abschaltung sämtlicher Verbraucher der neuen Gruppen 2 und 3. In dem Schritt (6.) wird geprüft, ob der Ladungszustand LZ der Batterie unter den Schwellwert SWL₂ gesunken ist, wobei der Schwellwert SWL₂ größer ist als der Schwellwert SWL₃. Ist dies der Fall, wird ein Signal SL₂ generiert, das bewirkt, daß in dem Schritt (7.) eine Reduzierung der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppen 3 und 4 erfolgt. Eine Größenordnung für diese Reduzierung kann dadurch gegeben sein, daß die elektrischen Verbraucher der Gruppen 3 und 4 mit einer Einschaltdauer ED in der Größenordnung von ca. 75% betrieben werden. Eine alternative Möglichkeit der Reduzierung der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher besteht darin, die Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 stärker zu reduzieren als die Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 3. Beispielsweise kann für die elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 eine Einschaltdauer ED von ca. 50% vorgegeben werden bei einer Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 3 von ca. 75%. Ebenso ist es möglich, die elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 total abzuschalten. Es kann bei dieser Reduzierung der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppen 3 und 4 eine Berücksichtigung der Bordnetzspannung UB erfolgen. Dazu wird in dem Schritt (8.) geprüft, ob die Bordnetzspannung UB unter den Schwellwert SWB gesunken ist. Dadurch ist es in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform möglich, dem Verhindern der weiteren Entladung der Batterie eine höhere Priorität einzuräumen als dem zumindest teilweisen Betrieb der elektrischen Verbraucher der Gruppen 3 und 4, indem in dem Schritt (9.) eine weitere Reduzierung der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppen 3 und 4 erfolgt. In dem Schritt (10.) wird geprüft, ob der Ladungszustand LZ der Batterie unter einem Schwellwert SWL₁ liegt. Ist dies der Fall, erhalten die elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 wie in dem Schritt (11.) dargestellt eine getaktete Energiezufuhr. Die Taktfrequenz kann dabei so gewählt sein, daß die elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 eine Einschaltdauer ED von ca. 75% aufweisen. Anschließend wird in dem Schritt (12.) abgefragt, ob die Bordnetzspannung UB unter den Schwellwert SWB abgesunken ist, der z. B. bei 13,5 V liegen kann. In dieser besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann dem Verhindern der weiteren Entladung der Batterie eine höhere Priorität eingeräumt werden als dem weiteren Betrieb der elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 mit 75% Einschaltdauer ED. Dann ist es z. B. möglich, in einem Schritt (13.) die Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 weiter zu reduzieren bis hin zu einer totalen Abschaltung. Unter Umständen können bei der weiteren Reduzierung der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 die elektrischen Verbraucher der Gruppe 3 mit einbezogen werden, indem beispielsweise vor einer Reduktion der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 unter einen Schwellwert SWR₁ eine Reduzierung der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 3 erfolgen kann. Dieser Schwellwert SWR₁ kann dabei in einer solchen Größenordnung liegen, daß eine Reduzierung der Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 3 erfolgt, wenn die Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 unter 50% absinkt. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der einzelnen Gruppen in den Schritten (7.) und (11.) auch in Abhängigkeit des Ladungszustandes LZ der Batterie reduziert werden, nachdem für die einzelnen Gruppen der entsprechende Schwellwert SWL₁ bzw. SWL₂ unterschritten wurde. Dabei muß mit schlechter werdendem Ladungszustand LZ der Batterie die Einschaltdauer ED der entsprechenden elektrischen Verbraucher verringert werden. Eine mögliche Ausführungsform besteht darin, daß nach Unterschreiten des Ladungszustandes LZ der Batterie unter den Schwellwert SWL₁ die verbleibende in den Schritten (7.) und (11.) einzustellende Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 4 bestimmt wird nach der Formel:In the exemplary embodiment of the method according to the invention according to the flowchart in FIG. 1, it is assumed that the electrical consumers are divided into four groups. It is checked in step (1.) whether the state of charge LZ of the battery has dropped below a threshold value SWL₃. If this is the case, a signal SL₃ is generated, which causes all electrical consumers of groups 3 and 4 to be switched off in step (2.). In step (3) it is checked whether the vehicle electrical system voltage U B is less than the threshold value SWB. This threshold value SWB can be on the order of approximately 13.5 V. If this is the case, a signal SB t is generated, which has the effect that the electrical consumers of group 2 are switched off in step (4.). If this is not the case, the electrical consumers of group 2 are energized (possibly clocked) in a step (5.) in such a way that the vehicle electrical system voltage U B does not fall below the threshold value SWB. As an alternative to this, the check in step (3) can also be omitted by combining the electrical consumers of groups 2 and 3 in a new group 2 , the electrical consumers of the old group 4 then forming the new group 3 . If the state of charge LZ of the battery then drops below the threshold SWL₃, then all consumers of the new groups 2 and 3 are switched off in any case. In step (6) it is checked whether the state of charge LZ of the battery has dropped below the threshold value SWL₂, the threshold value SWL₂ being greater than the threshold value SWL₃. If this is the case, a signal SL₂ is generated, which has the effect that, in step (7), the duty cycle ED of the electrical consumers of groups 3 and 4 is reduced. An order of magnitude for this reduction can be given in that the electrical consumers of groups 3 and 4 are operated with a duty cycle ED in the order of magnitude of approximately 75%. An alternative way of reducing the duty cycle ED of the electrical consumers is to reduce the duty cycle ED of the electrical consumers of group 4 more than the duty cycle ED of the electrical consumers of group 3 . For example, a duty cycle ED of approximately 50% can be specified for the electrical consumers of group 4 , with a duty cycle ED of the electrical consumers of group 3 of approximately 75%. It is also possible to switch off the electrical consumers of group 4 totally. With this reduction in the duty cycle ED of the electrical consumers of groups 3 and 4, the on-board electrical system voltage U B can be taken into account. For this purpose, it is checked in step (8) whether the vehicle electrical system voltage U B has dropped below the threshold value SWB. This makes it possible in a particularly advantageous embodiment to give higher prevention to the further discharge of the battery a higher priority than the at least partial operation of the electrical consumers of groups 3 and 4 by further reducing the duty cycle ED in step (9) electrical consumers of groups 3 and 4 takes place. In step (10) it is checked whether the state of charge LZ of the battery is below a threshold SWL 1. If this is the case, the electrical consumers of group 4 receive a clocked energy supply as shown in step (11). The clock frequency can be chosen so that the electrical consumers of group 4 have a duty cycle ED of approximately 75%. Subsequently, in step (12), it is queried whether the vehicle electrical system voltage U B has dropped below the threshold value SWB, which, for. B. may be 13.5 V. In this particularly advantageous embodiment, the prevention of further discharge of the battery can be given a higher priority than the further operation of the electrical consumers of group 4 with a 75% duty cycle ED. Then it is e.g. B. possible in a step (13) to further reduce the duty cycle ED of the electrical consumers of group 4 up to a total shutdown. Under certain circumstances, in the further reduction of the duty cycle ED of the electrical consumers of group 4, the electrical consumers of group 3 can be included, for example by reducing the duty cycle ED of before a reduction of the duty cycle ED of the electrical consumers of group 4 below a threshold value SWR₁ electrical consumers of group 3 can take place. This threshold value SWR 1 can be of such a magnitude that there is a reduction in the duty cycle ED of the electrical consumer in group 3 when the duty cycle ED in the electrical consumer in group 4 drops below 50%. In an advantageous embodiment, the duty cycle ED of the electrical consumers of the individual groups in steps (7.) and (11.) can also be reduced as a function of the state of charge LZ of the battery after the corresponding threshold value SWL 1 or SWL 2 has fallen below for the individual groups has been. With the charge state LZ of the battery deteriorating, the duty cycle ED of the corresponding electrical consumers must be reduced. A possible embodiment consists in that after falling below the charge state LZ of the battery below the threshold value SWL 1, the remaining operating time ED to be set in steps (7) and (11) of the electrical consumers of group 4 is determined according to the formula:
Weiterhin kann nach Unterschreiten des Ladungszustandes LZ unter den Schwellwert SWL₃ die verbleibende in dem Schritt (7.) einzustellende Einschaltdauer ED der elektrischen Verbraucher der Gruppe 3 bestimmt werden nach der Formel:Furthermore, after falling below the charge state LZ below the threshold value SWL₃, the remaining switch-on time ED to be set in step (7) of the electrical consumers of group 3 can be determined according to the formula:
Dabei kann durch einen konstanten Faktor const(Verbraucher) sowohl in dem Schritt (7.) als auch in dem Schritt (11.) eine Gewichtung einzelner Verbraucher in einer Gruppe durchgeführt werden. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn einzelne starke Verbraucher wie z. B. die Heckscheibenheizung soviel Strom benötigen, daß auch bei einem nur getakteten Betrieb dieser starken Verbraucher ein Absinken des Ladungszustandes LZ der Batterie unter den nächsten Schwellwert SWL zu befürchten ist. Wird diesem starken Verbraucher einer Gruppe sofort lediglich eine niedrigere Einschaltdauer ED - d. h. ein niedrigerer Wert für const(Verbraucher) - zugestanden, kann unter Umständen ein Absinken des Ladungszustandes LZ unter den nächsten Schwellwert vermieden werden. Diese niedrigere Einschaltdauer ED kann auch dadurch realisiert werden, daß zunächst nur die schwächeren Verbraucher einer Gruppe entsprechend der Einschaltdauer ED bestromt werden. Wenn diese einige Zeit gelaufen sind, werden auch die stärkeren Verbraucher dieser Gruppe nach und nach zugeschaltet. Der Schwellwert SWL₃ liegt dabei zweckmäßigerweise in einer solchen Größenordnung, daß ein Wiederanlassen des Motors mit einem dem Schwellwert SWL₃ entsprechenden Ladungszustand LZ der Batterie sicher möglich ist. Die Schwellwerte SWL₂ und SWL₁ können dabei so gewählt sein, daß sie den Bereich zwischen dem Schwellwert SWL₃ und der vollen Nennkapazität der Batterie äquidistant unterteilen. Für die relative Größenordnung der Schwellwerte SWL₁, SWL₂ und SWL₃ gilt dabei:This can be done by a constant factor const (consumer) in both step (7) and in a weighting of individual consumers in step (11) in a group. This is particularly so then useful if individual strong consumers such. B. the rear window heater need so much electricity that too with a clocked operation of these strong consumers a decrease in the state of charge LZ of the battery below the next threshold SWL is to be feared. Becomes this strong consumer of a group immediately a lower duty cycle ED - d. H. a lower one Value for const (consumer) - may be allowed under certain circumstances a decrease in the state of charge LZ below the next threshold can be avoided. This lower one Duty cycle ED can also be realized in that initially only the weaker consumers in a group be energized according to the duty cycle ED. If these have run for some time, the stronger too Consumers of this group gradually switched on. The Threshold value SWL₃ is expediently in one such a magnitude that restarting the engine with a charge state corresponding to the threshold SWL₃ LZ the battery is safely possible. The threshold values SWL₂ and SWL₁ can be chosen so that they Range between the threshold SWL₃ and the full Divide the nominal capacity of the battery equidistantly. For the relative magnitude of the threshold values SWL₁, SWL₂ and SWL₃ applies:
SWL₁ < SWL₂ < SWL₃ .SWL₁ <SWL₂ <SWL₃.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens startet dabei in einer vorteilhaften Ausführungsform in Zeitabständen von einigen Zehntelsekunden mit dem Schritt (1.). Soll bei der Bestimmung der Einschaltdauer ED der Bestromung der Verbraucher die Bordnetzspannung UB berücksichtigt werden, müssen dann die entsprechenden Verbraucher zugeschaltet werden, um die Bordnetzspannung UB im Falle dieser Belastung bestimmen zu können.In an advantageous embodiment, the sequence of the method according to the invention starts at intervals of a few tenths of a second with step (1.). If the on-board electrical system voltage U B is to be taken into account when determining the on-time ED of the current supply to the consumers, the corresponding consumers must then be connected in order to be able to determine the on-board electrical system voltage U B in the event of this load.
Entsprechend der Darstellung der Fig. 2 sind die elektrischen Verbraucher, die der Gruppe 1 angehören, durch die Bedingung vorgegeben, daß diese elektrischen Verbraucher für den sicheren Betrieb eines Kraftfahrzeuges zwingend notwendig sind. Somit gehören zu dieser Gruppe Verbraucher wie z. B. die Bauteile der Zündungsanlage 2.1, die Kraftstoffpumpe 2.2, die Außenbeleuchtung 2.3 des Fahrzeuges (Warnblinkanlage, Bremslichter, Stand-, Abblend- und Fernlicht, Nebelleuchten, Blinkleuchten) sowie Aggregate, die der Fahrsicherheit dienen wie z. B. ein AntiBlockierSystem (ABS) 2.4, eine AntriebsSchlupfRegelung (ASR) 2.5. Eine mögliche Einteilung elektrischer Verbraucher in weitere Gruppen besteht in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 darin, daß in einer Gruppe 2 Verbraucher zusammengefaßt sind, die einer Verbesserung der Sichtverhältnisse dienen. Diese Verbraucher können beispielsweise die Heizung 2.6 des linken Außenspiegels, die Heizung 2.6.2 des rechten Außenspiegels sowie die Heckscheibenheizung 2.7 sein. Dabei kann beispielsweise bei einem getakteten Betrieb der Verbraucher der Gruppe 2 eine Einschaltung der Heckscheibenheizung 2.7 dann erfolgen, wenn die Heizung 2.6 des linken Außenspiegels bereits einige Zeit gelaufen ist. In einer Gruppe 3 können dann Verbraucher zusammengefaßt werden, die dem Fahrkomfort dienen wie z. B. die Sitzheizung 2.8 oder die Klimaanlage 2.9. Insgesamt ergibt sich eine Einteilung der elektrischen Verbraucher in drei Gruppen.According to the illustration in FIG. 2, the electrical consumers belonging to group 1 are predetermined by the condition that these electrical consumers are absolutely necessary for the safe operation of a motor vehicle. Thus, this group includes consumers such as B. the components of the ignition system 2.1 , the fuel pump 2.2 , the exterior lighting 2.3 of the vehicle (hazard warning lights, brake lights, parking lights, low and high beams, fog lights, turn signals) and units that serve driving safety such. B. an anti-lock braking system (ABS) 2.4 , a traction control system (ASR) 2.5 . A possible division of electrical consumers into further groups in the exemplary embodiment according to FIG. 2 is that two consumers are combined in a group, which serve to improve the visibility. These consumers can be, for example, the heater 2.6 of the left-hand exterior mirror, the heater 2.6.2 of the right-hand exterior mirror and the rear window heater 2.7 . In this case, for example in a clocked operation of the consumers of group 2, the rear window heater 2.7 can be switched on when the heater 2.6 of the left-hand exterior mirror has already been running for some time. In a group 3 consumers can then be summarized, which serve the driving comfort such. B. the seat heating 2.8 or the air conditioning 2.9 . Overall, the electrical consumers are divided into three groups.
Diese elektrischen Verbraucher werden vorzugsweise von einem µP 2.11 angesteuert, mittels dessen die getaktete Bestromung realisiert werden kann. Dazu wird in dem µP 2.11 der Ladungszustand LZ der Batterie ermittelt. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die Lade- und Entladeströme der Batterie gemessen und dem µP 2.11 über Signalleitungen 2.12, 2.13 zugeführt werden. Durch eine Integration dieser Ströme kann eine Ladungsbilanz erstellt werden, aus der durch einen Vergleich mit der Nennkapazität mehrere Signale (SL₂, SL₃, . . .) generiert werden können, die dem Unterschreiten unterschiedlicher Schwellwerte SWL des Ladungszustandes LZ der Batterie entsprechen. Ein weiteres Kriterium für den getakteten Betrieb der elektrischen Verbraucher kann durch die Berücksichtigung der Bordnetzspannung UB gebildet werden, die dem µP 2.11 über die Signalleitung 2.14 zugeführt wird. Die Bestromung der einzelnen Verbraucher erfolgt dabei zweckmäßigerweise so, daß eine möglichst gleichmäßige Belastung des Bordnetzes gegeben ist, d. h., daß bei einer getakteten Bestromung der Verbraucher nicht alle Verbraucher im Gleichtakt bestromt werden, sondern daß die Verbraucher so im Gegentakt bestromt werden, daß sich für die Zeitdauer der Bestromung der Verbraucher ein möglichst gleichmäßiger Widerstand ergibt. Dies ist durch den Wechselschalter 2.15 angedeutet, durch den bei einer getakteten Bestromung der Verbraucher der Gruppe 2 verhindert werden soll, daß die Heizungen 2.6 und 2.6.2 des linken und des rechten Außenspiegels im Gleichtakt mit der Heckscheibenheizung 2.7 bestromt werden, sowie durch den Wechselschalter 2.16, durch den bei einer getakteten Bestromung der Verbraucher der Gruppe 3 verhindert werden soll, daß die Klimaanlage 2.9 im Gleichtakt mit der Sitzheizung 2.8 bestromt wird. Dabei ist darauf zu achten, daß die Einschaltdauer ED der Klimaanlage wegen der Kupplung des Kompressors nicht zu gering werden darf.These electrical consumers are preferably controlled by a µP 2.11 , by means of which the pulsed energization can be implemented. For this purpose, the charge state LZ of the battery is determined in µP 2.11 . This can be done, for example, by measuring the charge and discharge currents of the battery and supplying them to the µP 2.11 via signal lines 2.12, 2.13 . By integrating these currents, a charge balance can be created, from which a number of signals (SL₂, SL₃,...) Can be generated by comparison with the nominal capacity, which correspond to falling below different threshold values SWL of the charge state LZ of the battery. A further criterion for the clocked operation of the electrical consumers can be formed by taking into account the vehicle electrical system voltage U B , which is supplied to the µP 2.11 via the signal line 2.14 . The current supply to the individual consumers is expediently carried out in such a way that the on-board electrical system is loaded as uniformly as possible, that is to say that in the case of a clocked current supply to the consumers, not all consumers are supplied with current in synchronism, but rather that the consumers are supplied with current in a push-pull manner that the duration of the current supply to the consumer results in a resistance that is as uniform as possible. This is indicated by the toggle switch 2.15 , which is intended to prevent the heaters 2.6 and 2.6.2 of the left and right exterior mirrors from being energized in synchronism with the rear window heater 2.7 when the current is applied to the consumers of group 2 , and by the toggle switch 2.16 , which is intended to prevent the air conditioning 2.9 from being energized in synchronism with the seat heating 2.8 when the current is applied to the consumers of group 3 . It should be ensured that the duty cycle ED of the air conditioning system must not be too short due to the clutch of the compressor.
Der Fig. 3 ist eine Einteilung der elektrischen Verbraucher in Gruppen zu entnehmen, die gegenüber der Einteilung der elektrischen Verbraucher in Gruppen gemäß der Darstellung der Fig. 2 eine detaillierte Gliederung aufweist. Die der Gruppe 1 zugeordneten Verbraucher sind die für den Betrieb des Kraftfahrzeuges zwingend notwendigen wie z. B. die Bauteile der Zündungsanlage 3.1, die Kraftstoffpumpe 3.2, die Außenbeleuchtung 3.3 des Fahrzeuges (Warnblinkanlage, Bremslichter, Stand-, Abblend- und Fernlicht, Nebelleuchten, Blinkleuchten) sowie Aggregate, die der Fahrsicherheit dienen wie z. B. ein Anti-Blockier-System (ABS) 3.4, eine Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) 3.5. Die Gruppe 2 besteht lediglich aus der Heizung 3.6 des linken Außenspiegels, der in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 auch dann zugeschaltet werden kann, wenn der Ladungszustand LZ der Batterie unter dem Schwellwert SWL₃ liegt. Die Bedingung für dieses Zuschalten lautet, daß die Bordnetzspannung UB oberhalb des Schwellwertes SWB liegt. Dadurch ist auch bei einer nur geringen zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung eine gute Sicht gewährleistet. Die Einteilung der anderen elektrischen Verbraucher in Gruppen kann dabei entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 durchgeführt werden. Die Gruppe 3 kann in diesem Fall also aus der Heizung 3.7 des rechten Außenspiegels (soweit vorhanden) und der Heckscheibenheizung 3.8 bestehen. Dabei kann beispielsweise bei einem getakteten Betrieb der Verbraucher der Gruppe 3 eine Einschaltung der Heckscheibenheizung dann erfolgen, wenn die anderen Verbraucher der Gruppe 3 bereits einige Zeit gelaufen sind. In einer Gruppe 4 können dann Verbraucher zusammengefaßt werden, die dem Fahrkomfort dienen wie z. B. die Sitzheizung 3.9 oder die Klimaanlage 3.10. FIG. 3 shows a division of the electrical consumers into groups, which has a detailed structure compared to the division of the electrical consumers into groups as shown in FIG. 2. The consumers assigned to group 1 are the absolutely necessary for the operation of the motor vehicle, such as, for. B. the components of the ignition system 3.1 , the fuel pump 3.2 , the exterior lighting 3.3 of the vehicle (hazard warning lights, brake lights, parking, low and high beam, fog lights, turn signals) and units that serve driving safety such. B. an anti-lock braking system (ABS) 3.4 , a traction control system (ASR) 3.5 . The group 2 consists only of the heater 3.6 of the left wing mirror, which can also be switched on in the embodiment of FIG. 3 when the charge state LZ of the battery is below the threshold SWL₃. The condition for this connection is that the vehicle electrical system voltage U B is above the threshold value SWB. This ensures good visibility even with only a small electrical power available. The division of the other electrical consumers into groups can be carried out in accordance with the embodiment of FIG. 2. In this case, group 3 can consist of the heater 3.7 of the right-hand exterior mirror (if available) and the rear window heater 3.8 . In this way, for example in a clocked operation of the consumers of group 3, the rear window heater can be switched on when the other consumers of group 3 have already been running for some time. In a group 4 consumers can then be summarized, which serve the driving comfort such. B. the seat heating 3.9 or the air conditioning 3.10 .
Die Realisierung der Ansteuerung der elektrischen Verbraucher entsprechend der Einteilung in Gruppen des Ausführungsbeispieles der Fig. 3 kann dabei erfolgreich wie durch den µP 2.11 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dargestellt.The implementation of the control of the electrical consumers in accordance with the division into groups of the exemplary embodiment in FIG. 3 can be successful, as represented by μP 2.11 in the exemplary embodiment in FIG. 2.
Claims (12)
wobei eine Reduzierung der von mindestens einem elektrischen Verbraucher aufgenommenen Leistung in Abhängigkeit von dem Ladungszustand der Batterie erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die elektrischen Verbraucher eines Kraftfahrzeuges entsprechend ihrer Wichtigkeit für den sicheren Betrieb des Kraftfahrzeuges in mindestens drei Gruppen (1, 2, . . ., y) eingeteilt werden,
- - wobei in die erste Gruppe die elektrischen Verbraucher eingeteilt werden, die für den sicheren Betrieb des Kraftfahrzeuges zwingend notwendig sind,
- - wobei in die zweite Gruppe die elektrischen Verbraucher eingeteilt werden, die den sicheren Betrieb des Kraftfahrzeuges deutlich verbessern und
- - wobei in mindestens eine weitere Gruppe die anderen elektrischen Verbraucher eingeteilt werden, wobei bei einer weiteren Unterteilung in mehrere Gruppen die für den sicheren Betrieb des Kraftfahrzeuges wichtigeren elektrischen Verbraucher in übergeordnete Gruppen eingeteilt werden,
- - daß zu verschiedenen Schwellwerten (SWL₁, SWL₂, . . ., SWLx) des Ladungszustandes LZ der Batterie jeweils ein Signal (SL₁, SL₂, . . ., SLx) generiert wird, wenn der Ladungszustand LZ der Batterie den entsprechenden Schwellwert (SWL₁, SWL₂, . . ., SWLx) unterschreitet,
- - daß die Zahl (y) gleich der Zahl (x) oder gleich der Zahl (x+1) ist,
- - daß die elektrischen Verbraucher der Gruppe (y) durch das Signal SL₁ veranlaßt eine Reduzierung der Leistungsaufnahme erfahren,
- - daß die elektrischen Verbraucher der nächsten Gruppen ((y-1), (y-2), . . .) durch die nächsten Signale (SL₂, SL₃, . . .) veranlaßt eine Reduzierung der Leistungsaufnahme erfahren,
- - daß durch das Signal SLx veranlaßt die elektrischen Verbraucher der Gruppen mit den Nummern (y-x+1) bis (y) total abgeschaltet werden und
- - daß die Reduzierung der Leistungsaufnahme erfolgt, indem die entsprechenden elektrischen Verbraucher mit einer jeweils vorgegebenen reduzierten Einschaltdauer ED - insbesondere getaktet - bestromt werden.
the power consumed by at least one electrical consumer being reduced as a function of the state of charge of the battery, characterized in that
- - that the electrical consumers of a motor vehicle are divided into at least three groups ( 1, 2 ,..., y) according to their importance for the safe operation of the motor vehicle,
- the electrical consumers which are absolutely necessary for the safe operation of the motor vehicle are divided into the first group,
- - The electrical consumers are divided into the second group, which significantly improve the safe operation of the motor vehicle and
- the other electrical consumers are divided into at least one further group, the electrical consumers, which are more important for the safe operation of the motor vehicle, being divided into superordinate groups in a further division into several groups,
- - That at different threshold values (SWL₁, SWL₂,..., SWL x ) of the state of charge LZ of the battery a signal (SL₁, SL₂,..., SL x ) is generated when the state of charge LZ of the battery has the corresponding threshold value ( SWL₁, SWL₂,..., SWL x ) falls below
- - that the number (y) is equal to the number (x) or equal to the number (x + 1),
- - That the electrical consumers of group (y) experience a reduction in power consumption through the signal SL 1,
- - that the electrical consumers of the next groups ((y-1), (y-2),...) experience a reduction in the power consumption through the next signals (SL₂, SL₃,...),
- - That causes the electrical loads of the groups with the numbers (y-x + 1) to (y) to be completely switched off by the signal SL x and
- - That the power consumption is reduced by energizing the corresponding electrical consumers with a predefined reduced duty cycle ED - in particular clocked.
- - daß die Zahl (y) gleich der Zahl (x+1) ist und
- - daß die Bordnetzspannung UB erfaßt und mit einem Schwellwert SWB verglichen wird, wobei bei Unterschreiten des Schwellwertes SWB durch die Bordnetzspannung UB ein Signal SBt generiert wird, das zu einem totalen Abschalten der elektrischen Verbraucher der Gruppe 2 führt und
- - daß bei Überschreiten des Schwellwertes SWB durch die Bordnetzspannung UB eine solche Reduzierung der Leistungsaufnahme der elektrischen Verbraucher der Gruppe 2 erfolgt, daß ein Unterschreiten des Schwellwertes SWB durch die Bordnetzspannung UB sicher vermieden wird.
- - that the number (y) is equal to the number (x + 1) and
- - that the on-board network voltage U B is detected and compared with a threshold SWB, where a signal SB is t generated when the threshold value is SWB by the vehicle electrical system voltage U B, which leads to a total shutdown of the electric loads of Group 2, and
- - that, when the threshold is exceeded SWB by the vehicle electrical system voltage U B, such a reduction of the power consumption of the electrical consumers of the group 2 is carried out that a falling below the threshold SWB by the vehicle electrical system voltage U B is reliably avoided.
Gruppe 1: Bauteile der Zündanlage (3.1), Kraftstoffpumpe (3.2), Außenbeleuchtung (3.3), Anti-Blockier-System (ABS) (3.4), Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) (3.5);
Gruppe 2: Heizung des linken Außenspiegels (3.6);
Gruppe 3: Heizung des rechten Außenspiegels (3.7), Heckscheibenheizung (3.8);
Gruppe 4: Sitzheizung (3.9), Klimaanlage (3.10).10. A method for securing the electrical energy supply in a motor vehicle according to one of claims 1 to 9, characterized in that there is a division of the electrical consumers into groups by at least belonging to the individual groups:
Group 1 : components of the ignition system ( 3.1 ), fuel pump ( 3.2 ), exterior lighting ( 3.3 ), anti-lock braking system (ABS) ( 3.4 ), traction control system (ASR) ( 3.5 );
Group 2 : heating the left wing mirror ( 3.6 );
Group 3 : heating of the right exterior mirror ( 3.7 ), rear window heating ( 3.8 );
Group 4 : seat heating ( 3.9 ), air conditioning ( 3.10 ).
Gruppe 1: Bauteile der Zündanlage (2.1), Kraftstoffpumpe (2.2), Außenbeleuchtung (2.3), AntiBlockierSystem (ABS) (2.4), AntriebsSchlupfRegelung (ASR) (2.5);
Gruppe 2: Heizung des linken Außenspiegels (2.6), Heizung des rechten Außenspiegels (2.6.2), Heckscheibenheizung (2.7);
Gruppe 3: Sitzheizung (2.8), Klimaanlage (2.9).11. A method for securing the electrical energy supply in a motor vehicle according to one of claims 1 to 9, characterized in that there is a division of the electrical consumers into groups by at least belonging to the individual groups:
Group 1 : Ignition system components ( 2.1 ), fuel pump ( 2.2 ), exterior lighting ( 2.3 ), anti-lock braking system (ABS) ( 2.4 ), traction control system (ASR) ( 2.5 );
Group 2 : heating of the left wing mirror ( 2.6 ), heating of the right wing mirror ( 2.6.2 ), rear window heater ( 2.7 );
Group 3 : seat heating ( 2.8 ), air conditioning ( 2.9 ).
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