WO2012019817A2 - Method for controlling electrical loads in an electrical network - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for controlling electrical consumers in an electrical network, in particular an electrical vehicle electrical system, according to the preamble of patent claim 1.
- a high load of the electrical system occurs, for example, in hybrid vehicles, when the vehicle is electrically powered and the
- Control unit at least control a second consumer such that the electrical system is not overloaded when the first consumer switches on or increases its power.
- Control unit at least control a second consumer such that the electrical system is not overloaded when the first consumer switches on or increases its power.
- Starter motor of the internal combustion engine to be switched on delayed when a safety-related consumer, such as a vehicle dynamics control system, has signaled an imminent activation, because the vehicle is in a critical driving condition.
- the electrical system is thus temporarily relieved, causing the electrical energy for the
- Vehicle dynamics controller is available.
- the first electrical load may be a single electrical component, but may also be a multi-component system, such as one
- Vehicle dynamics control system with several valves, hydraulic pumps and an associated control unit.
- the single component the
- the information can be transmitted to another control unit which controls the second electrical load.
- the control unit of the system can also control the second consumer directly.
- the power of the second load is preferably reduced or its turn-on time is delayed.
- the electrical system is relieved for a possibly imminent power requirements of the first consumer.
- the control of the second consumer or consumers preferably takes place depending on the energy available in the electrical system and the required energy consumption for the future operation of the first consumer.
- the to Available energy can in a known manner z. B. from the battery state of charge and / or another battery characteristic can be determined.
- the first electrical load is a vehicle dynamics control system or an anti-lock braking system.
- the second consumer is preferably one
- Air conditioning compressor and / or a seat heating Air conditioning compressor and / or a seat heating.
- the information about the future operating state of the first consumer may include, for example, a probability value for the connection of the first consumer.
- Fig. 1 shows an embodiment according to a first embodiment of the
- Fig. 2 shows an embodiment according to a second embodiment of the invention.
- FIG. 1 shows various electrical components in a vehicle electrical system.
- Vn denotes a vehicle dynamics control system, such as ESP, which is constructed in a known manner.
- the vehicle dynamics control system comprises a plurality of sensors, such as wheel speed sensors, acceleration sensors and a yaw rate sensor, various actuators, such as controllable 2-way valves and
- Hydraulic pumps as well as an associated control unit. All components are summarized here in a block Vn.
- One in the ESP control unit contained algorithm evaluates the sensor data and can thus a
- This information can be, for example
- the information I is transmitted in the present embodiment to an engine control unit 1, which controls the connection or disconnection of an internal combustion engine (not shown) in a hybrid vehicle.
- the engine control unit 1 contains an algorithm 2, which evaluates the information supplied by the vehicle dynamics control system I and controls the electric starter motor V 2 i of the internal combustion engine accordingly.
- the algorithm 2 thus decides depending on the information I, if and when the internal combustion engine is switched on.
- the algorithm 2 may decide not to start the internal combustion engine or to start it only after a predetermined period of time. As a result, the energy available in the electrical system is reserved for an imminent activation of the vehicle dynamics controller and the vehicle electrical system is not additionally burdened.
- the second electrical consumer V 2 i may also be, for example, an air-conditioning compressor, a seat heater or another
- Figure 2 shows a configuration with a plurality of first consumers V i V 1n , each of which is able to transmit information about their future operating condition -nn to a control unit 1.
- the control unit 1 in turn comprises an algorithm 2 which processes the individual information 11 n and drives one or more second consumers V 2 iV 2n as a function of the information 11 n .
- the second consumers V 2 iV 2n may be, for example, a starter motor for the internal combustion engine of a hybrid vehicle or various comfort consumers, such as the air conditioning compressor of an air conditioner or a seat heater act.
- the power of one or more of the second electrical consumers V 2 iV 2n can be reduced.
- the switch-on time of at least one of the second consumers V 2 iV 2n can also be delayed. As a result, more energy is available to the safety-relevant consumers V i V 1n in the electrical system, so that the grid voltage does not break down when one of the first consumers V i V 1n switches on or requires more power.
Abstract
The invention relates to a method for controlling electrical loads (V11-V1n, V21-V2n) in an electrical network, in particular an on-board motor vehicle network, which comprises a plurality of loads (V11-V1n, V21-V2n). A voltage dip in the electrical network can be prevented effectively if at least a first load (V11-V1n) generates an item of information (I1-In) about the future operating state thereof, and a control device (1) drives at least a second load (V21-V2n) according to the item of information (I1-In).
Description
Beschreibung Titel Description title
Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher in einem elektrischen Netz Stand der Technik Method for controlling electrical consumers in an electrical network prior art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher in einem elektrischen Netz, insbesondere einem elektrischen KFZ-Bordnetz, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a method for controlling electrical consumers in an electrical network, in particular an electrical vehicle electrical system, according to the preamble of patent claim 1.
In modernen Kraftfahrzeugen werden in zunehmendem Maße elektrische Verbraucher, wie zum Bespiel Klimaanlagen, Sitzheizungen, etc. verbaut, die viel Leistung benötigen. Bei voller Last dieser Systeme kann es vorkommen, dass das Bordnetz nicht ausreichend Energie zur Verfügung stellen kann und die Bordnetzspannung einbricht. Vor allem spannungsempfindliche elektrische Verbraucher, wie zum Bespiel Steuergeräte oder Sensoren können dadurch ausfallen. Dies ist gerade bei sicherheitsrelevanten Systemen problematisch. In modern motor vehicles are increasingly electrical consumers, such as air conditioners, seat heaters, etc. installed, which require a lot of power. At full load of these systems, it may happen that the electrical system can not provide sufficient energy and breaks the vehicle electrical system voltage. Above all, voltage-sensitive electrical consumers, such as controllers or sensors may fail. This is problematic especially with safety-relevant systems.
Eine hohe Belastung des elektrischen Bordnetzes tritt beispielsweise bei Hybridfahrzeugen auf, wenn das Fahrzeug elektrisch fährt und der A high load of the electrical system occurs, for example, in hybrid vehicles, when the vehicle is electrically powered and the
Verbrennungsmotor zugeschaltet wird. Dadurch kann die Bordnetz-Spannung wegen des hohen Leistungsbedarfs des Startermotors einbrechen. Im Internal combustion engine is switched on. As a result, the vehicle electrical system voltage can break because of the high power requirement of the starter motor. in the
ungünstigsten Fall unterschreitet die Bordnetz-Spannung einen Minimalwert, bei dem beispielsweise Steuergeräte ausfallen. worst case, the vehicle electrical system voltage falls below a minimum value in which, for example, control units fail.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher zu schaffen, mit dem die Ausfallsicherheit des elektrischen Netzes verbessert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind It is therefore the object of the present invention to provide a method for controlling electrical consumers, with which the reliability of the electrical network can be improved. This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1. Further embodiments of the invention are
Gegenstand von Unteransprüchen. Subject of dependent claims.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, einen ersten elektrischen Verbraucher derart auszubilden, dass er eine Information über seinen zukünftigen According to the invention, it is proposed to design a first electrical load in such a way that it has information about its future
Betriebszustand ermitteln kann. Mit Kenntnis dieser Information kann ein Can determine operating status. With knowledge of this information can be
Steuergerät wenigstens einen zweiten Verbraucher derart ansteuern, dass das Bordnetz nicht überlastet wird, wenn der erste Verbraucher zuschaltet oder seine Leistung erhöht. Bei einem Hybridfahrzeug kann z. B. der elektrische Control unit at least control a second consumer such that the electrical system is not overloaded when the first consumer switches on or increases its power. In a hybrid vehicle z. B. the electrical
Startermotor des Verbrennungsmotors verzögert eingeschaltet werden, wenn ein sicherheitsrelevanter Verbraucher, wie zum Beispiel ein Fahrdynamikregelungssystem, eine kurz bevorstehende Aktivierung signalisiert hat, weil sich das Fahrzeug in einem kritischen Fahrzustand befindet. Das Bordnetz wird somit vorübergehend entlastet, wodurch die elektrische Energie für den Starter motor of the internal combustion engine to be switched on delayed when a safety-related consumer, such as a vehicle dynamics control system, has signaled an imminent activation, because the vehicle is in a critical driving condition. The electrical system is thus temporarily relieved, causing the electrical energy for the
Fahrdynamikregler zur Verfügung steht. Vehicle dynamics controller is available.
Der erste elektrische Verbraucher kann ein einzelnes elektrisches Bauteil, aber auch ein System mit mehreren Komponenten sein, wie zum Beispiel ein The first electrical load may be a single electrical component, but may also be a multi-component system, such as one
Fahrdynamikregelungssystem mit mehreren Ventilen, Hydraulikpumpen und einem zugehörigen Steuergerät. Im Falle des einzelnen Bauteils wird die Vehicle dynamics control system with several valves, hydraulic pumps and an associated control unit. In the case of the single component, the
Information vorzugsweise von einer zugehörigen Elektronik erzeugt und an ein Steuergerät übertragen, das den zweiten Verbraucher gemäß einem Information preferably generated by an associated electronics and transmitted to a control unit, the second consumer according to a
vorgegebenen Algorithmus ansteuert. Im Falle eines Systems mit eigenem Steuergerät kann die Information an ein anderes Steuergerät übertragen werden, das den zweiten elektrischen Verbraucher ansteuert. Das Steuergerät des Systems kann den zweiten Verbraucher aber auch direkt ansteuern. predefined algorithm. In the case of a system with its own control unit, the information can be transmitted to another control unit which controls the second electrical load. The control unit of the system can also control the second consumer directly.
Gemäß der Erfindung wird die Leistung des zweiten Verbrauchers vorzugsweise reduziert oder dessen Einschaltzeitpunkt verzögert. Dadurch wird das elektrische Bordnetz für einen möglicherweise kurz bevorstehenden Leistungsbedarf des ersten Verbrauchers entlastet. According to the invention, the power of the second load is preferably reduced or its turn-on time is delayed. As a result, the electrical system is relieved for a possibly imminent power requirements of the first consumer.
Die Steuerung des bzw. der zweiten Verbraucher erfolgt vorzugsweise abhängig von der im Bordnetz zur Verfügung stehenden Energie und dem benötigten Energiebedarf für den zukünftigen Betrieb des ersten Verbrauchers. Die zur
Verfügung stehende Energie kann in bekannter Weise z. B. aus dem Batterie- Ladezustand und/oder einer anderen Batterie-Kenngröße ermittelt werden. The control of the second consumer or consumers preferably takes place depending on the energy available in the electrical system and the required energy consumption for the future operation of the first consumer. The to Available energy can in a known manner z. B. from the battery state of charge and / or another battery characteristic can be determined.
Sofern mehrere zweite Verbraucher zur Verfügung stehen, kann eine If several second consumers are available, one can
unterschiedliche Priorität für die einzelnen Verbraucher vergeben werden. Das heißt, es können z. B. bestimmte zweite Verbraucher später zugeschaltet werden als andere. Alternativ kann auch die Leistung bestimmter zweiter Verbraucher früher oder in größerem Maße reduziert werden als die Leistung anderer. different priority for each consumer. That is, it can, for. B. certain second consumers will be switched later than others. Alternatively, the performance of certain second consumers may be reduced earlier or to a greater extent than the performance of others.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem ersten elektrischen Verbraucher um ein Fahrdynamikregelungssystem oder ein Anti-Blockier-System. Der zweite Verbraucher ist vorzugsweise ein According to a preferred embodiment of the invention, the first electrical load is a vehicle dynamics control system or an anti-lock braking system. The second consumer is preferably one
Startermotor für den Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugs, ein Starter motor for the internal combustion engine of a hybrid vehicle, a
Klimakompressor und/oder eine Sitzheizung. Air conditioning compressor and / or a seat heating.
Die Information über den zukünftigen Betriebszustand des ersten Verbrauchers kann beispielsweise einen Wahrscheinlichkeitswert für das Zuschalten des ersten Verbrauchers umfassen. The information about the future operating state of the first consumer may include, for example, a probability value for the connection of the first consumer.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel gemäß einer ersten Ausführungsform der Fig. 1 shows an embodiment according to a first embodiment of the
Erfindung; und Invention; and
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 shows an embodiment according to a second embodiment of the invention.
Figur 1 zeigt verschiedene elektrische Komponenten in einem KFZ-Bordnetz. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen Vn ein Fahrdynamikregelungssystem, wie zum Beispiel ESP, das in bekannter Weise aufgebaut ist. Das Fahrdynamikregelungssystem umfasst mehrere Sensoren, wie zum Beispiel Rad- Drehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren und einen Gierratensensor, verschiedene Aktoren, wie zum Bespiel steuerbare 2-Wege-Ventile und FIG. 1 shows various electrical components in a vehicle electrical system. Here, the reference character Vn denotes a vehicle dynamics control system, such as ESP, which is constructed in a known manner. The vehicle dynamics control system comprises a plurality of sensors, such as wheel speed sensors, acceleration sensors and a yaw rate sensor, various actuators, such as controllable 2-way valves and
Hydraulikpumpen, sowie ein zugehöriges Steuergerät. Sämtliche Komponenten sind hier in einem Block Vn zusammengefasst. Ein im ESP-Steuergerät
enthaltener Algorithmus wertet die Sensordaten aus und kann somit eine Hydraulic pumps, as well as an associated control unit. All components are summarized here in a block Vn. One in the ESP control unit contained algorithm evaluates the sensor data and can thus a
Information über den zukünftigen Betriebszustand des Fahrdynamikregelungssystems ermitteln. Diese Information kann beispielsweise ein Determine information about the future operating state of the vehicle dynamics control system. This information can be, for example
Wahrscheinlichkeitswert sein, der angibt, wie wahrscheinlich eine unmittelbar bevorstehende Aktivierung des Fahrdynamikreglers ist. Probability value that indicates how likely an imminent activation of the vehicle dynamics controller is.
Die Information I wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel an ein Motor- Steuergerät 1 übertragen, das das Zu- beziehungsweise Abschalten eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) in einem Hybridfahrzeug steuert. Das Motor- Steuergerät 1 enthält einen Algorithmus 2, der die vom Fahrdynamikregelungssystem gelieferte Information I auswertet und den elektrischen Startermotor V2i des Verbrennungsmotors entsprechend ansteuert. Der Algorithmus 2 entscheidet also abhängig von der Information I, ob und wann der Verbrennungsmotor zugeschaltet wird. The information I is transmitted in the present embodiment to an engine control unit 1, which controls the connection or disconnection of an internal combustion engine (not shown) in a hybrid vehicle. The engine control unit 1 contains an algorithm 2, which evaluates the information supplied by the vehicle dynamics control system I and controls the electric starter motor V 2 i of the internal combustion engine accordingly. The algorithm 2 thus decides depending on the information I, if and when the internal combustion engine is switched on.
Wenn sich das Fahrzeug z. B. in einer kritischen Fahrsituation befindet, in der ein Aktivieren des Fahrdynamikreglers kurz bevorsteht und somit die If the vehicle z. B. is in a critical driving situation in which an activation of the vehicle dynamics controller is imminent and thus the
Wahrscheinlichkeit für eine Aktivierung des Fahrdynamikreglers größer ist als ein bestimmter Schwellenwert, kann der Algorithmus 2 beispielsweise entscheiden, den Verbrennungsmotor nicht oder erst nach einer vorgegebenen Zeitdauer zu starten. Dadurch wird die im Bordnetz zur Verfügung stehende Energie für eine kurz bevorstehende Aktivierung des Fahrdynamikreglers reserviert und das Bordnetz nicht zusätzlich belastet. For example, if the probability of an activation of the vehicle dynamics controller is greater than a certain threshold value, the algorithm 2 may decide not to start the internal combustion engine or to start it only after a predetermined period of time. As a result, the energy available in the electrical system is reserved for an imminent activation of the vehicle dynamics controller and the vehicle electrical system is not additionally burdened.
Bei dem zweiten elektrischen Verbraucher V2i kann es sich zum Beispiel auch um einen Klimakompressor, eine Sitzheizung oder einen anderen The second electrical consumer V 2 i may also be, for example, an air-conditioning compressor, a seat heater or another
Komfortverbraucher handeln. Comfort consumers act.
Figur 2 zeigt eine Konfiguration mit mehreren ersten Verbrauchern Vi V1n, die jeweils in der Lage sind, eine Information über ihren zukünftigen Betriebszustand -ln an ein Steuergerät 1 zu übertragen. Das Steuergerät 1 umfasst wiederum einen Algorithmus 2, der die einzelnen Information l ln verarbeitet und einen oder mehrere zweite Verbraucher V2i-V2n abhängig von der Information l ln ansteuert. Bei den zweiten Verbrauchern V2i-V2n kann es sich beispielsweise um einen Startermotor für den Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugs oder
verschiedene Komfortverbraucher, wie zum Beispiel den Klimakompressor einer Klimaanlage oder eine Sitzheizung handeln. Figure 2 shows a configuration with a plurality of first consumers V i V 1n , each of which is able to transmit information about their future operating condition -nn to a control unit 1. The control unit 1 in turn comprises an algorithm 2 which processes the individual information 11 n and drives one or more second consumers V 2 iV 2n as a function of the information 11 n . The second consumers V 2 iV 2n may be, for example, a starter motor for the internal combustion engine of a hybrid vehicle or various comfort consumers, such as the air conditioning compressor of an air conditioner or a seat heater act.
Bei einer kurz bevorstehenden Aktivierung oder einem erhöhten Leistungsbedarf eines der ersten Verbraucher Vn-V1n kann die Leistung eines oder mehrerer der zweiten elektrischen Verbraucher V2i-V2n reduziert werden. Wie zuvor beschrieben, kann auch der Einschaltzeitpunkt wenigstens eines der zweiten Verbraucher V2i-V2n verzögert werden. Dadurch steht mehr Energie für die sicherheitsrelevanten Verbraucher Vi V1n im Bordnetz zur Verfügung, so dass die Netzspannung nicht einbricht, wenn einer der ersten Verbraucher Vi V1n zuschaltet beziehungsweise mehr Leistung benötigt.
In the case of an imminent activation or an increased power requirement of one of the first consumers Vn-V 1n , the power of one or more of the second electrical consumers V 2 iV 2n can be reduced. As described above, the switch-on time of at least one of the second consumers V 2 iV 2n can also be delayed. As a result, more energy is available to the safety-relevant consumers V i V 1n in the electrical system, so that the grid voltage does not break down when one of the first consumers V i V 1n switches on or requires more power.
Claims
1 . Verfahren zum Steuern elektrischer Verbraucher (Vi V1n; V2i-V2n) in einem elektrischen Netz, insbesondere einem elektrischen Kfz-Bordnetz, dass mehrere elektrische Verbraucher (Vi V1n, V2i-V2n) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster Verbraucher (Vi V1n) eine Information (l-i-ln) über seinen zukünftigen Betriebszustand erzeugt und ein Steuergerät (1 ) wenigstens einen zweiten Verbraucher (V2i-V2n) abhängig von der Information (l-i-ln) ansteuert. 1 . Method for controlling electrical consumers (V i V 1n , V 2 iV 2n ) in an electrical network, in particular an electrical vehicle electrical system comprising a plurality of electrical consumers (V i V 1n , V 2 iV 2n ), characterized in that at least a first consumer (V i V 1n ) generates information (lil n ) about its future operating state and a control device (1) controls at least one second consumer (V 2 iV 2n ) depending on the information (lil n ).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1 ) den Leistungsverbrauch wenigstens eines zweiten Verbraucher (V2i-V2n) reduziert oder das Einschalten des wenigstens einen zweiten Verbrauchers (V2i-V2n) verzögert. 2. The method according to claim 1, characterized in that the control unit (1) reduces the power consumption of at least one second consumer (V 2 iV 2n ) or the switching on of the at least one second consumer (V 2 iV 2n ) delayed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mehrerer zweiter Verbraucher (V21-V2n) das Steuergerät (1 ) die zweiten Verbraucher (V21-V2n) mit unterschiedlicher Priorität ansteuert. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of several second consumers (V 21 -V 2n ), the control unit (1) controls the second consumer (V 21 -V 2n ) with different priority.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Verbraucher (Vi V1n) ein Fahrdynamikregelungssystem oder ein Anti-Blockier-System (ABS) ist. characterized in that the at least one first consumer (V i V 1n ) is a vehicle dynamics control system or an anti-lock braking system (ABS).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Verbraucher (V21-V2n) einen oder mehrere Verbraucher aus der Gruppe: Startermotor eines Verbrennungsmotors, Klimakompressor oder Sitzheizung umfasst. characterized in that the at least one second consumer (V 21 -V 2n ) comprises one or more consumers from the group: starter motor of an internal combustion engine, air conditioning compressor or seat heating.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass als Information (lrln) über den zukünftigen characterized in that as information (lrl n ) on the future
Betriebszustand ein Wahrscheinlichkeitswert für das Zuschalten eines elektrischen Verbrauchers (Vi V1n) ermittelt wird. Operating state, a probability value for the connection of an electrical load (V i V 1n ) is determined.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Verbraucher (Vi V1n) seinen zukünftigen Betriebszustand basierend auf einer Sensorinformation abschätzt. in that the at least one first consumer (V i V 1n ) estimates its future operating state based on sensor information.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der erste Verbraucher (Vi V1n) ein Fahrdynamik- Regelungssystem, und der zweite Verbraucher (V2i-V2n) ein Startermotor für einen Verbrennungsmotor ist. characterized in that the first consumer (V i V 1n ) is a vehicle dynamics control system, and the second consumer (V2i-V 2n ) is a starter motor for an internal combustion engine.
9. Steuergerät (1 ), umfassend Mittel zum Durchführen eines der vorstehend beanspruchten Verfahren. A controller (1) comprising means for performing any of the methods claimed above.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11738637 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11738637 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |