DE102011083255A1 - Method for operating dual-memory board network of motor vehicle by computing device, particularly control device, involves providing two sub-networks, two energy storages and starter motor that starts internal combustion engine - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zweispeicherbordnetzes (10) eines Kraftfahrzeugs mit zwei über einen Gleichspannungswandler (13) verbundenen Teilnetzen (11, 12) und einem Generator (14), wobei ein erstes Teilnetz (11) der zwei Teilnetze (11, 12) einen ersten Energiespeicher (15) und ein zweites Teilnetz (12) der zwei Teilnetze (11, 12) einen zweiten Energiespeicher (17), einen Startermotor (16) zum Starten eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs und wenigstens einen Verbraucher (18) umfasst, wobei während eines Zeitraums, in dem der Generator (14) nicht in Betrieb ist und/oder unmittelbar vor dem Starten des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs wenigstens zeitweise eine Spannung des zweiten Teilnetzes (12) mittels des ersten Energiespeichers (15) über eine Erhöhung einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (13) auf eine Startspannung (U3) angehoben wird, die über einer Nennspannung (U2) des zweiten Energiespeichers (17) liegt.The invention relates to a method for operating a two - port onboard vehicle (10) of a motor vehicle having two subnetworks (11, 12) connected via a DC - DC converter (13) and a generator (14), wherein a first subnetwork (11) of the two subnetworks (11, 12 ) comprises a first energy store (15) and a second subnet (12) of the two subnets (11, 12) a second energy store (17), a starter motor (16) for starting an internal combustion engine of the motor vehicle and at least one consumer (18), wherein during a period in which the generator (14) is not in operation and / or immediately before starting the internal combustion engine of the motor vehicle, at least temporarily, a voltage of the second sub-network (12) by means of the first energy store (15) via an increase of an output voltage of the DC-DC converter (13) is raised to a starting voltage (U3), which is above a nominal voltage (U2) of the second energy storage device (17).

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zweispeicherbordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit zwei über einen Gleichspannungswandler verbundenen Teilnetzen sowie eine entsprechende Recheneinheit.The present invention relates to a method for operating a two-port on-board network of a motor vehicle with two sub-networks connected via a DC-DC converter and to a corresponding arithmetic unit.

Stand der TechnikState of the art

Fahrzeuge mit Start-/Stopp-Automatik sind grundsätzlich bekannt. In herkömmlichen Systemen ist dabei, wie bei anderen Kraftfahrzeugen auch, ein elektrischer Speicher vorgesehen, der mit einem Generator ("Lichtmaschine") und einem Startermotor ("Anlasser") bekannter Art sowie den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Bei dem elektrischen Speicher handelt es sich beispielsweise um einen Blei-Säure-Akkumulator, der im Rahmen dieser Anmeldung auch als "Fahrzeugbatterie" bezeichnet wird.Vehicles with automatic start / stop are generally known. In conventional systems, as with other motor vehicles, an electric accumulator is provided which is connected to a generator ("alternator") and a starter motor ("starter") of a known type and to the electrical consumers of the motor vehicle. The electrical storage device is, for example, a lead-acid storage battery, which is also referred to as "vehicle battery" in the context of this application.

Während des Startvorgangs einer Brennkraftmaschine wird die Fahrzeugbatterie durch den Startermotor derart stark belastet, dass die Bordnetzspannung einbricht. Hierdurch kann es bei spannungssensitiven Verbrauchern (z.B. Radios oder Infotainmentsystemen) zu Funktionseinschränkungen kommen. In Fahrzeugsystemen ohne Start-/Stopp-Automatik kann dies toleriert werden, da die Brennkraftmaschine üblicherweise nur einmal bei Fahrtantritt gestartet wird.During the starting process of an internal combustion engine, the vehicle battery is so heavily loaded by the starter motor that the vehicle electrical system voltage breaks down. This can lead to function restrictions in voltage-sensitive consumers (for example radios or infotainment systems). In vehicle systems without automatic start / stop this can be tolerated since the internal combustion engine is usually started only once when driving.

Besonders nachteilig bei der Realisierung eines Start-/Stopp-Betriebs mit einem herkömmlichen Bordnetz ist jedoch auch, dass während der Stopp-Phasen die Fahrzeugbatterie entladen wird, wodurch deren Spannung auf einen Wert unterhalb ihrer Gleichgewichtsspannung absinkt. Die Spannung liegt nach einer derartigen Entladung beispielsweise bei nur noch 12 V gegenüber einer Sollspannung von 14 V. Die Doppelschichtkapazität im Grenzbereich Elektrode/Elektrolyt der Fahrzeugbatterie wird dabei zumindest teilweise entladen. Die Pufferfunktion der Doppelschichtkapazität geht damit verloren. Dies verstärkt den Spannungseinbruch beim Starten des Motors.Particularly disadvantageous in the realization of a start / stop operation with a conventional electrical system, however, is that during the stop phases, the vehicle battery is discharged, whereby the voltage drops to a value below its equilibrium voltage. The voltage is after such a discharge, for example, only 12 V compared to a target voltage of 14 V. The double-layer capacitance in the boundary electrode / electrolyte of the vehicle battery is thereby at least partially discharged. The buffer function of the double-layer capacity is thus lost. This increases the voltage drop when starting the engine.

Zur Verhinderung des Spannungseinbruchs während sogenannter Warmstarts in Fahrzeugen mit Start-/Stopp-Automatik sind unterschiedliche spannungsstabilisierende Maßnahmen bekannt. Derartige Maßnahmen sind jedoch aufwendig und stets mit zusätzlichen Kosten verbunden.To prevent the voltage dip during so-called warm start in vehicles with start / stop automatic different voltage stabilizing measures are known. However, such measures are complex and always associated with additional costs.

Es besteht daher der Bedarf nach kostengünstigen Maßnahmen zur Vermeidung spannungsstabilisierender Eingriffe in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen, die einfach und unaufwendig realisiert werden können, und mittels derer die erläuterten Nachteile des Standes der Technik überwindbar sind.There is therefore a need for cost-effective measures for avoiding voltage-stabilizing interventions in vehicle electrical systems of motor vehicles, which can be implemented simply and inexpensively, and by means of which the described disadvantages of the prior art can be overcome.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betrieb eines Zweispeicherbordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit zwei über einen Gleichspannungswandler verbundenen Teilnetzen sowie eine entsprechende Recheneinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method is proposed for operating a two-port onboard power supply system of a motor vehicle with two subnetworks connected via a DC voltage converter and a corresponding arithmetic logic unit having the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegen beispielsweise Zweispeicherbordnetze zugrunde, wie sie insbesondere für sogenannte rekuperierende Systeme von Kraftfahrzeugen verwendet werden. In rekuperierenden Systemen wird eine Bremsenergie über einen Generator in elektrische Energie zurückgewandelt und in einem Energiespeicher gespeichert.The present invention is based, for example, on two-storage vehicle systems, as used in particular for so-called recuperative systems of motor vehicles. In recuperating systems, a braking energy is converted back into electrical energy via a generator and stored in an energy store.

Die unten erläuterte1 zeigt ein entsprechendes Zweispeicherbordnetz, wie es für rekuperierende Systeme verwendet wird. Das Zweispeicherbordnetz weist zwei Teilnetze mit unterschiedlicher Betriebsspannung auf. Ein in einem ersten Teilnetz vorgesehener und unten näher erläuterter erster Energiespeicher15 wird zur Speicherung von rekuperierter Bremsenergie verwendet. Über einen Gleichspannungswandler13 wird ein zweites Teilnetz, nämlich das eigentliche Bordnetz, versorgt. Dieses umfasst die Fahrzeugbatterie und versorgt damit die elektrischen Verbraucher. Die Leerlaufspannung des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges liegt üblicherweise zwischen ca. 12V (Batterienennspannung) und ca. 14V (Batterieladespannung). Die Nennspannung des ersten Energiespeichers ist üblicherweise deutlich höher als die Nennspannung des zweiten Energiespeichers.The below explained 1 shows a corresponding two-port onboard network, as used for recuperating systems. The two-port on-board network has two subnetworks with different operating voltages. A provided in a first subnet and explained in more detail belowfirst energy storage 15 is used to store recuperated braking energy. About a DC-DC converter 13 is a second subnet, namely the actual electrical system, supplied. This includes the vehicle battery and thus supplies the electrical consumers. The open circuit voltage of the electrical system of a motor vehicle is usually between about 12V (nominal battery voltage) and about 14V (battery charging voltage). The nominal voltage of the first energy store is usually significantly higher than the rated voltage of the second energy store.

Die vorliegende Erfindung schlägt einen verbesserten Betrieb eines derartigen Zweispeicherbordnetzes während einer Stopp-Phase eines Start-/Stopp-Betriebs und/oder unmittelbar vor einem beabsichtigten Motorstart, also allgemeiner während Phasen, in denen ein Generator keine Spannung liefert, vor. In diesen Phasen wird erfindungsgemäß die Fahrzeugbatterie über den Gleichspannungswandler gespeist und das zweite Teilnetz auf eine höhere Spannung als üblich angehoben bzw. dort gehalten (im Rahmen dieser Anmeldung als "Startspannung" bezeichnet). Hierdurch wird die Doppelschichtkapazität der Fahrzeugbatterie mitgeladen. Die Fahrzeugbatterie kann daher mit voller bzw. entsprechend erhöhter Ladespannung und aufgeladener Doppelschicht für einen Startvorgang verwendet werden. Die Fahrzeugbatterie wird während des Startvorgangs vom Gleichspannungswandler unterstützt, wie unten näher erläutert.The present invention contemplates improved operation of such dual-port onboard power during a stop phase of start / stop operation and / or immediately prior to an intended engine start, more generally during phases when a generator is not delivering voltage. In these phases, according to the invention, the vehicle battery is fed via the DC-DC converter and the second sub-network is raised to a higher voltage than usual or held there (in the context of this application referred to as "starting voltage"). As a result, the double-layer capacity of the vehicle battery is also loaded. The vehicle battery can therefore be used with a full or correspondingly increased charging voltage and charged double layer for a starting process. The vehicle battery is assisted during startup by the DC-DC converter, as explained in more detail below.

Mit anderen Worten wird also in einem Zweispeicherbordnetz eines Kraftfahrzeugs, in dem zwei über einen Gleichspannungswandler verbundene Teilnetze und ein Generator vorgesehen sind und ein erstes Teilnetz der zwei Teilnetze einen ersten Energiespeicher und ein zweites Teilnetz der zwei Teilnetze einen zweiten Energiespeicher, einen Startermotor und wenigstens einen Verbraucher umfasst, während eines Zeitraums, in dem der Generator nicht in Betrieb ist und/oder unmittelbar vor einem beabsichtigten Motorstart wenigstens zeitweise die Spannung in dem zweiten Teilnetz mittels des ersten Energiespeichers über eine Erhöhung einer Soll- oder Ist-Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers angehoben.In other words, in a two-bay on-board network of a motor vehicle in which two subnetworks connected via a DC-DC converter and a generator are provided and a first subnetwork of the two subnetworks a first energy store and a second subnetwork of the two subnetworks a second energy store, a starter motor and at least one Consumers includes, during a period in which the generator is not in operation and / or immediately before an intended engine start at least temporarily raised the voltage in the second subnet by means of the first energy storage via an increase of a desired or actual output voltage of the DC-DC converter.

Hierdurch kann der zuvor erläuterte Spannungseinbruch durch den Anlassvorgang so weit reduziert werden, dass keine weiteren Maßnahmen zur Stützung der elektrischen Verbraucher im Bordnetz erforderlich sind. Zusätzliche Maßnahmen zur Verhinderung eines entsprechenden Spannungseinbruchs und damit verbundene Kosten entfallen. Durch die geringere Zyklisierung, d.h. die Reduzierung des wiederholten Entladens und Ladens der Fahrzeugbatterie durch die Stützung während der Stopp-Phasen, altert diese langsamer.As a result, the previously explained voltage dip can be reduced by the starting process so far that no further measures to support the electrical load in the electrical system are required. Additional measures to prevent a corresponding voltage dip and associated costs eliminated. Due to the lower cyclization, i. Reducing the repeated discharging and charging of the vehicle battery by the support during the stop phases ages them slower.

Insgesamt kann durch eine funktionelle Verknüpfung eines Startersystems und eines ohnehin in einem entsprechenden rekuperierenden System vorhandenen Gleichspannungswandlers ein Startspannungseinbruch signifikant verringert werden.Overall, a start voltage drop can be significantly reduced by a functional combination of a starter system and a DC voltage converter which is present anyway in a corresponding recuperating system.

Weitere Vorteile können dadurch erzielt werden, dass bereits mit dem Absetzen eines Startbefehls, der das Starten der Brennkraftmaschine einleitet, eine Sollspannung des Gleichspannungswandlers angehoben wird. Hierdurch erhöht dieser seine Leistung, die zunächst von der bereits mehrfach erläuterten Doppelschichtkapazität der Fahrzeugbatterie aufgenommen (abgepuffert) wird.Further advantages can be achieved in that a setpoint voltage of the DC-DC converter is raised already with the issuing of a start command, which initiates the starting of the internal combustion engine. This increases its performance, which is first recorded (buffered) by the double-layer capacity of the vehicle battery, which has already been explained several times.

Die Erhöhung der Soll-Ausgangsspannung des Wandlers – und damit der Wandlerleistung – kurz vor dem Start bewirkt einen Strom in der Doppelschichtkapazität der Fahrzeugbatterie, so dass zum Startzeitpunkt eine höhere Leistung bereitgestellt werden kann, auch ohne die Bordnetzspannung (Ist-Ausgangsspannung) signifikant zu erhöhen.Increasing the target output voltage of the converter - and thus the converter power - just before the start causes a current in the double-layer capacity of the vehicle battery, so that a higher power can be provided at the start time, even without significantly increasing the vehicle electrical system voltage (actual output voltage) ,

Beim Schalten eines Hauptstroms des Startermotors befindet sich der Wandler damit bereits in einem höheren Lastpunkt und liefert einen deutlich höheren Strom, wodurch der Spannungseinbruch noch weiter verringert werden kann.When switching a main current of the starter motor, the converter is thus already in a higher load point and provides a much higher current, whereby the voltage dip can be further reduced.

Dies ist vorteilhaft, weil damit verhindert werden kann, dass beim Schalten des Hauptstroms der Gleichspannungswandler erst auf Volllast hochgeregelt werden muss, wodurch eine nicht zu vernachlässigende Totzeit entsteht. Erfindungsgemäß wird, mit anderen Worten, vorgeschlagen, einen entsprechenden Wandler vorzusteuern, um einen Spannungseinbruch auf diese Weise zu minimieren.This is advantageous because it can be prevented that when switching the main current of the DC-DC converter must first be controlled up to full load, creating a non-negligible dead time. In other words, it is proposed according to the invention to precede a corresponding transducer in order to minimize a voltage dip in this way.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. als Teil eines Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs ausgebildete Ansteuermittel für einen verwendeten Gleichspannungswandler, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. As a part of a control device of a motor vehicle formed driving means for a DC-DC converter used, is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben, z.B. die Steuerung der Rekuperation, genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of software is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is still available for further tasks, e.g. the control of recuperation, is used and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Zweispeicherbordnetz, das mittels eines Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrieben werden kann. 1 shows a two-port on-board network that can be operated by a method according to a preferred embodiment of the invention.

2 zeigt Startstrom- und -spannungsverläufe gemäß Stand der Technik und gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. 2 shows starting current and voltage curves according to the prior art and according to particularly preferred embodiments of the invention.

3 zeigt ein Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines Ablaufplans. 3 shows a method according to a preferred embodiment of the invention in the form of a flowchart.

Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention

In1 ist ein Zweispeicherbordnetz eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das mittels eines Verfahrens gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrieben werden kann.In 1 A two-port on-board network of a motor vehicle is shown, which can be operated by means of a method according to a particularly preferred embodiment of the invention.

Das Zweispeicherbordnetz ist insgesamt mit10 bezeichnet. Es umfasst zwei Teilnetze11,12, die mittels eines Gleichspannungswandlers13 miteinander verbunden sind. In einem ersten Teilnetz11 ist ein Generator14 vorgesehen, der zur direkten Ladung eines ersten Energiespeichers15, beispielsweise eines Lithium-Ionen-Akkumulators und/oder eines Doppelschichtkondensators mit einer Generatorspannung U1 eingerichtet ist. Das erste Teilnetz11 ist an einen Eingang des Gleichspannungswandlers13 angeschlossen. Der erste Energiespeicher15 kann beispielsweise zur Speicherung mittels des Generators14 rekuperierter Bremsenergie verwendet werden. Im Normalbetrieb kann der Generator damit von der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Die Spannung U1 im ersten Teilnetz kann einige zehn bis wenige hundert Volt betragen und hängt von der praktischen Umsetzung ab.The dual storage board network is a total of 10 designated. It includes two subnets 11 . 12 , which by means of a DC-DC converter 13 connected to each other. In a first subnet 11 is agenerator 14 provided for the direct charge of afirst energy storage 15 , For example, a lithium-ion battery and / or a double-layer capacitor is set up with a generator voltage U1. The first subnet 11 is to an input of the DC-DC converter 13 connected. Thefirst energy storage 15 For example, for storage by means of thegenerator 14 recuperated braking energy can be used. In normal operation, the generator can thus be driven by the internal combustion engine. The voltage U1 in the first subnet can be several tens to a few hundred volts and depends on the practical implementation.

Ein zweites Teilnetz12 des Zweispeicherbordnetzes10 umfasst einen Startermotor16 zum Starten der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs und einen zweiten Energiespeicher17, beispielsweise einen herkömmlichen Blei-Säure-Akkumulator als Fahrzeugbatterie. An das zweite Teilnetz12 ist wenigstens ein Verbraucher18 angeschlossen, bei dem es sich um einen üblichen in einem Kraftfahrzeug vorhandenen Verbraucher, beispielsweise ein Radio, die Beleuchtung, ein Infotainmentsystem usw. handeln kann. Das zweite Teilnetz12 kann ebenfalls über den Generator14 und den zwischengeschalteten Gleichspannungswandler13 mit Spannung versorgt werden. Das zweite Teilnetz kann mit einer Bordnetzspannung U2, z.B. mit 14 V, betrieben werden.Asecond subnet 12 of the dual-storage on-board network 10 includes astarter motor 16 for starting the internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle and asecond energy storage 17 For example, a conventional lead-acid battery as a vehicle battery. To thesecond subnet 12 is at least aconsumer 18 connected, which may be a consumer present in a motor vehicle, such as a radio, lighting, an infotainment system, etc. Thesecond subnet 12 can also via thegenerator 14 and the intermediate DC-DC converter 13 be supplied with voltage. The second subnetwork can be operated with a vehicle electrical system voltage U2, for example with 14 V.

Der Gleichspannungswandler13 ist nach Maßgabe einer Ansteuerung mittels entsprechender Ansteuermittel19, die beispielsweise als Teil eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein können, zur Durchführung einer Ausführungsform im Rahmen der Erfindung eingerichtet.The DC-DC converter 13 is in accordance with a control by means of appropriate control means 19 , which may be formed for example as part of a control device of the motor vehicle, set up for carrying out an embodiment within the scope of the invention.

Stellt der Generator14 keine Spannung zur Verfügung, erfolgt eine Speisung des Bordnetzes, also des zweiten Teilnetzes12 der1, mittels der Energiespeicher15 und17. Hierbei werden diese naturgemäß entladen.Represents thegenerator 14 no voltage available, there is a supply of the electrical system, ie thesecond subnet 12 of the 1 , by means ofenergy storage 15 and 17 , These are naturally discharged.

Durch die Verwendung des ersten elektrischen Energiespeichers15, bei dem es sich beispielsweise um eine Lithium-Ionen-Batterie oder einen Doppelschichtkondensator handeln kann, kann während Stopp-Phasen oder während oder kurz vor einem Motorstart, also in Phasen, in denen der Generator14 nicht in Betrieb ist, eine Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers13 auf einen Wert erhöht bzw. auf diesem Wert gehalten werden, der oberhalb der üblichen Bordnetzspannung von typischerweise 14 V liegt. Beispielsweise kann es sich hierbei um Spannungen von Ua = 14,5 V oder von Ua = 15 V handeln. Hierdurch wird die Spannung des zweiten Energiespeichers17 auf ein höheres Niveau angehoben bzw. dort gehalten.By using the firstelectrical energy storage 15 , which may be, for example, a lithium-ion battery or a double-layer capacitor can during stop phases or during or shortly before an engine start, ie in phases in which thegenerator 14 is not in operation, an output voltage of the DC-DC converter 13 be increased or maintained at a value which is above the usual electrical system voltage of typically 14V. For example, these may be voltages of Ua = 14.5 V or Ua = 15 V. As a result, the voltage of thesecond energy storage 17 raised to a higher level or held there.

Dies führt, wie mehrfach erwähnt, dazu, dass die Doppelschichtkapazität der Fahrzeugbatterie beim Start voll geladen ist und der Start von einem höheren Spannungsniveau aus erfolgt. Hierdurch wird der Minimalwert der Spannung bei dem zwangsläufig erfolgenden Spannungseinbruch ebenfalls angehoben, wodurch im Idealfall keine zusätzlichen Stützmaßnahmen erforderlich sind.This leads, as mentioned several times, to the fact that the double-layer capacity of the vehicle battery is fully charged at start and the start is made from a higher voltage level. As a result, the minimum value of the voltage is also increased in the inevitable voltage dip, which ideally no additional support measures are required.

Darüber hinaus wird ein Teil des erforderlichen Starterstroms I durch den Gleichspannungswandler13 bereitgestellt, wodurch sich der Spannungseinbruch weiter reduziert. Besitzt ein entsprechender Gleichspannungswandler beispielsweise eine elektrische Ausgangsleistung von Pa = 2 kW bei Ua = 14 V, so kann der Gleichspannungswandler13 einen zusätzlichen Strom von Ia = 143 A zur Stützung des Bordnetzes und des damit verbundenen Motorstarts liefern. Der Spannungseinbruch während des Motorstarts wird hierdurch nochmals reduziert.In addition, part of the required starter current I through the DC-DC converter 13 provided, whereby the voltage dip further reduced. If a corresponding DC-DC converter has, for example, an electrical output power of Pa = 2 kW at Ua = 14 V, then the DC-DC converter can 13 provide an additional current of Ia = 143 A to support the vehicle electrical system and the associated engine start. The voltage drop during the engine start is thereby reduced again.

Wie erwähnt, kann auch vorteilhaft sein, mit einem Startbefehl eine Sollspannung des Gleichspannungswandlers anzuheben, wie bereits oben näher erläutert.As mentioned, it may also be advantageous to raise a setpoint voltage of the DC-DC converter with a start command, as already explained in more detail above.

In2 sind in Form der Diagramme A und B Strom- (I) und Spannungsverläufe (U) während eines Motorstarts gemäß dem Stand der Technik und gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in A bzw. V über eine Zeit t in s aufgetragen. Ein konventioneller Strom- bzw. Spannungsverlauf ist dabei jeweils mit20 bzw.21, ein gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhaltener Strom- bzw. Spannungsverlauf mit30 bzw.31 bezeichnet.In 2 are in the form of diagrams A and B current (I) and voltage waveforms (U) during an engine start according to the prior art and according to a particularly preferred embodiment of the invention in A and V over a time t in s plotted. A conventional current or voltage curve is in each case with 20 respectively. 21 , A obtained according to a preferred embodiment of the invention current or voltage curve with 30 respectively. 31 designated.

Der Beginn des Motorstarts erfolgt jeweils zu einer Zeit t von 0 s. Wie aus Diagramm A ersichtlich, wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen im Zeitraum von 0 bis 0,2 s eine beträchtliche Reduzierung des Einschaltstroms erzielt.The start of the engine starts at a time t of 0 s. As can be seen from diagram A, a significant reduction in the inrush current is achieved by the inventive measures in the period of 0 to 0.2 s.

Hinsichtlich der Spannungsverläufe21 und31, die in Diagramm B dargestellt sind, kann festgestellt werden, dass sich durch einen gestützten Startvorgang gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, der zu einem Spannungsverlauf31 führt, eine Reduzierung des Spannungseinbruchs erzielen lässt. Die Spannung an der Fahrzeugbatterie wurde im vorliegenden Fall von 12,5 V auf 15 V angehoben, die Nennspannung im Bordnetz (Ladespannung) beträgt 14 V.Regarding the voltage curves 21 and 31 , which are shown in diagram B, it can be seen that by a supported startup process according to the preferred embodiment of the invention, resulting in avoltage curve 31 leads to a reduction of the voltage dip can be achieved. The voltage at the vehicle battery was raised in this case from 12.5 V to 15 V, the rated voltage in the electrical system (charging voltage) is 14 V.

In3 ist ein Verfahren gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines Ablaufplans stark schematisiert dargestellt und insgesamt mit100 bezeichnet.In 3 a method according to a particularly preferred embodiment of the invention in the form of a flowchart is shown in a highly schematic and total with 100 designated.

Das Verfahren beginnt in einem Schritt110 in einem Grundzustand, in dem ein Fahrzeug sich im Stopp-Zustand befindet, oder, allgemeiner, ein Generator, beispielsweise der Generator14 der1, nicht in Betrieb ist.The procedure begins in onestep 110 in a ground state in which a vehicle is in the stop state or, more generally, a generator, such as thegenerator 14 of the 1 , not in operation.

In Schritt120 wird ein Startsignal121 empfangen, beispielsweise von einem Steuergerät eines Motors oder Ansteuermitteln19, wie in1 erläutert. Hierauf wird ein Signal122 generiert, das beispielsweise einen Gleichspannungswandler13, wie in1 erläutert, dazu veranlasst, eine Ausgangsspannung zu erhöhen und damit einen zweiten Energiespeicher17 auf eine gegenüber einer regulären Bordnetzspannung erhöhte Spannung zu laden. Ferner wird ein Starten des Fahrzeugs eingeleitet.Instep 120 becomes astart signal 121 received, for example, from a control unit of an engine or driving means 19 , as in 1 explained. This will be asignal 122 generated, for example, a DC-DC converter 13 , as in 1 explained, caused to increase an output voltage and thus asecond energy storage 17 to load on a relative to a regular vehicle electrical system voltage increased voltage. Furthermore, starting of the vehicle is initiated.

In einem Schritt130 läuft das Fahrzeug im Regelbetrieb, die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind abgeschlossen.In onestep 130 if the vehicle is in normal operation, the measures according to the invention are completed.

Claims (11)

Translated fromGerman

Verfahren zum Betrieb eines Zweispeicherbordnetzes (10) eines Kraftfahrzeugs mit zwei über einen Gleichspannungswandler (13) verbundenen Teilnetzen (11,12) und einem Generator (14), wobei ein erstes Teilnetz (11) der zwei Teilnetze (11,12) einen ersten Energiespeicher (15) und ein zweites Teilnetz (12) der zwei Teilnetze (11,12) einen zweiten Energiespeicher (17), einen Startermotor (16) zum Starten eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs und wenigstens einen Verbraucher (18) umfasst, wobei während eines Zeitraums, in dem der Generator (14) nicht in Betrieb ist und/oder unmittelbar vor dem Starten des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs wenigstens zeitweise eine Spannung des zweiten Teilnetzes (12) mittels des ersten Energiespeichers (15) über eine Erhöhung einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (13) auf eine Startspannung (U3) angehoben wird, die über einer Nennspannung (U2) des zweiten Energiespeichers (17) liegt.Method for operating a two-bay on-board network ( 10 ) of a motor vehicle with two via a DC-DC converter ( 13 ) connected subnets ( 11 . 12 ) and a generator ( 14 ), where a first subnetwork ( 11 ) of the two subnets ( 11 . 12 ) a first energy store ( 15 ) and a second subnetwork ( 12 ) of the two subnets ( 11 . 12 ) a second energy store ( 17 ), a starter motor ( 16 ) for starting an internal combustion engine of the motor vehicle and at least one consumer ( 18 ), during a period in which the generator ( 14 ) is not in operation and / or immediately before starting the internal combustion engine of the motor vehicle at least temporarily a voltage of the second subnet ( 12 ) by means of the first energy store ( 15 ) via an increase of an output voltage of the DC-DC converter ( 13 ) is raised to a starting voltage (U3) which exceeds a rated voltage (U2) of the second energy store ( 17 ) lies.Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Ausgangsspannung eine Soll-Ausgangsspannung und/oder eine Ist-Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (13) angehoben wird.Method according to Claim 1, wherein a desired output voltage and / or an actual output voltage of the DC-DC converter ( 13 ) is raised.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers zusammen mit einer Abgabe eines Startbefehls an den Startermotor (16) angehoben wird.The method of claim 1 or 2, wherein the output voltage of the DC-DC converter together with a delivery of a start command to the starter motor ( 16 ) is raised.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das im Rahmen eines Start-/Stopp-Betriebs eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, which is carried out in the context of a start / stop operation of a motor vehicle.Verfahren nach Anspruch 4, das während Stopp-Phasen des Start-/Stopp-Betriebs ausgeführt wird.The method of claim 4 performed during stop phases of start / stop operation.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Generator (14) in dem ersten Teilnetz (11) angeordnet ist und der Generator (14) die erste Spannung (U1) als Generatorspannung an das erste Teilnetz bereitstellt.Method according to one of the preceding claims, wherein the generator ( 14 ) in the first subnetwork ( 11 ) and the generator ( 14 ) provides the first voltage (U1) as a generator voltage to the first subnetwork.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Startspannung (U3) wenigstens 0,5 V über der Nennspannung des zweiten Energiespeichers (17) und/oder über der Nennspannung des zweiten Teilbordnetzes (11) liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the starting voltage (U3) at least 0.5 V above the rated voltage of the second energy store ( 17 ) and / or above the rated voltage of the second sub-electrical system ( 11 ) lies.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Startspannung (U3) wenigstens 14,5 V beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the starting voltage (U3) is at least 14.5 V.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als erster Energiespeicher (15) ein Lithium-Ionen-Akkumulator und/oder ein Doppelschichtkondensator verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein as the first energy store ( 15 ) a lithium-ion secondary battery and / or a double-layer capacitor is used.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem als zweiter Energiespeicher (17) wenigstens eine Fahrzeugbatterie in Form eines Blei-Säure-Akkumulators verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, in which as a second energy store ( 17 ) at least one vehicle battery in the form of a lead-acid storage battery is used.Recheneinheit, insbesondere Steuergerät, die dazu eingerichtet ist, einen Gleichspannungswandler (13) in einem Zweispeicherbordnetz (10) eines Kraftfahrzeugs mit zwei über den Gleichspannungswandler (13) verbundenen Teilnetzen (11,12) gemäß einem der Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche anzusteuern.Arithmetic unit, in particular a control unit, which is set up to provide a DC-DC converter ( 13 ) in a two-bay on-board network ( 10 ) of a motor vehicle with two via the DC-DC converter ( 13 ) connected subnets ( 11 . 12 ) according to one of the methods according to any one of the preceding claims.

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