DE102015218167A1

DE102015218167A1 - Method for voltage stabilization in a vehicle electrical system

Info

Publication number: DE102015218167A1
Application number: DE102015218167.7A
Authority: DE
Inventors: Joachim Fröschl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Stabilisierung der Spannung eines Bornetzes mit einem durch einen Generator geladenen Akkumulator, aufweisend die folgenden Schritte: – Erhalten einer ersten Nachricht, die anzeigt, dass ein erster Verbraucher, der an den Akkumulator angeschlossen ist, einen höheren Strombedarf haben wird; – Einschalten eines zweiten Verbrauchers, der an den Akkumulator angeschlossen ist, falls der zweite Verbraucher nicht eingeschaltet ist; und – Ausschalten des zweiten Verbrauchers, sobald der erste Verbraucher einen höheren Strombedarf hat.The invention discloses a method for stabilizing the voltage of a Bornetzes with a charged by a generator accumulator, comprising the following steps: - Receiving a first message indicating that a first consumer, which is connected to the accumulator, will have a higher power consumption ; - Turning on a second consumer which is connected to the accumulator, if the second consumer is not turned on; and - switching off the second consumer as soon as the first consumer has a higher power requirement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spannungsstabilisierung in einem Fahrzeugbordnetz.The invention relates to a method for voltage stabilization in a vehicle electrical system.

Das Bordnetz in einem Fahrzeug umfasst einen Kabelbaum, einen Energiespeicher, eine Energiequelle und elektrische Verbraucher. Grundsätzlich können dabei auch mehrere Energiespeicher oder Energiequellen eingesetzt werden. Während in einem herkömmlichen Fahrzeug mit einem 12 V-Energiebordnetz ein Generator als Energiequelle zum Einsatz kommt, wird die Versorgung in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen von einem DC/DC-Wandler (Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler) übernommen, der wiederum an einem Hochspannungsbordnetz mit einem Hochspannungsakkumulator angeschlossen ist. Die Spitzenleistung dieser Energiequellen ist üblicherweise so dimensioniert, dass die Durchschnittsleistung aller verbauten Systeme im Fahrzeug gedeckt werden kann. Die Spitzenleistung der verbauten Systeme kann dabei allerdings um ein Vielfaches größer sein als die Durchschnittsleistung. Während DC/DC-Wandler eine große Dynamik aufweisen, ist der Generator in einem Fahrzeug aufgrund bautechnischer Gründe in seiner Dynamik begrenzt.The electrical system in a vehicle includes a wiring harness, an energy storage, a power source, and electrical loads. Basically, several energy storage or energy sources can be used. While in a conventional vehicle with a 12 V power cord, a generator is used as an energy source, the supply in hybrid or electric vehicles by a DC / DC converter (DC / DC converter) is taken over, which in turn on a high-voltage onboard High voltage battery is connected. The peak power of these energy sources is usually dimensioned so that the average power of all installed systems in the vehicle can be covered. However, the peak power of the installed systems can be many times greater than the average power. While DC / DC converters have great dynamics, the generator in a vehicle is limited in its dynamics due to structural reasons.

Aktuell werden aus Energieeffizienzgründen immer mehr Fahrwerkskomponenten in einem Fahrzeug elektrifiziert, wodurch die Belastung des 12 V-Energiebordnetzes stark steigt. Dynamische Spitzenleistungsverbraucher in den Fahrwerksregelsystemen, beispielsweise eine elektrische Lenkung, eine Wankstabilisierung oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm, weisen dabei eine größere Dynamik auf als der Generator. Dadurch entsteht die Problematik, dass der Generator bei dynamischer Belastung nicht den gewünschten Strom liefern kann und die Batterie oder ein anderer Speicher als Energiespeicher den Bedarf decken muss. Aufgrund des Innenwiderstandes der Batterie kommt es bei einer Stromabgabe zusätzlich zu Spannungseinbrüchen an den Batterieklemmen. Vor allem dynamische Spitzenleistungsverbraucher wie eine elektrische Lenkung oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm können dadurch zu drastischen Spannungseinbrüchen führen. Diese Problematik kann auch in Bordnetzen auftreten, bei denen ein DC/DC-Wandler als Energiequelle eingesetzt wird. Allerdings muss bei einer dynamischen Belastung des Bordnetzes erst dann die Batterie als Energiepuffer fungieren, wenn der DC/DC-Wandler an seine Leistungsgrenze stößt, obwohl eine Regelung eines DC/DC-Wandlers schneller ist als die Regelung eines Generators.For reasons of energy efficiency, more and more suspension components are currently being electrified in a vehicle, which greatly increases the load on the 12 V power system. Dynamic peak power consumers in the chassis control systems, for example an electric steering, roll stabilization or an electronic stability program, have a greater dynamic than the generator. This creates the problem that the generator can not deliver the desired current under dynamic load and the battery or other memory as energy storage needs to meet the demand. Due to the internal resistance of the battery, there is also a voltage drop at the battery terminals when power is supplied. Especially dynamic peak power consumers such as electric steering or an electronic stability program can lead to drastic voltage drops. This problem can also occur in on-board networks, in which a DC / DC converter is used as an energy source. However, in the case of a dynamic loading of the vehicle electrical system, the battery only has to act as an energy buffer when the DC / DC converter reaches its power limit, although regulation of a DC / DC converter is faster than regulation of a generator.

Wenn zusätzlich Heizsysteme aktiviert sind, verursachen sie im Falle einer Belastung des Energiebordnetzes durch Fahrwerksregelsysteme eine permanente Zusatzbelastung, die zu stärkeren Einbrüchen der Bordnetzspannung führen kann. Dabei kann in kritischen Fällen die Spannung derart stark einbrechen, dass Steuergeräte aufgrund des Spannungseinbruches einen Reset durchführen und damit nicht mehr zuverlässig arbeiten. Letztlich können diese Spannungseinbrüche zu sicherheitskritischen Zuständen führen und sind daher für die Fahrzeuginsassen gefährlich.If additional heating systems are activated, they cause a permanent additional load in the event of a load on the power system by chassis control systems, which can lead to more severe drops in the vehicle electrical system voltage. In this case, the voltage can break in critical cases so much that control units perform a reset due to the voltage dip and thus no longer work reliably. Ultimately, these voltage dips can lead to safety-critical conditions and are therefore dangerous for the vehicle occupants.

Die DE 10 2012 202 009 A1 offenbart das Abschalten eine Verbrauchers beim Unterschreiten eine Spannungswertes.The DE 10 2012 202 009 A1 discloses switching off a consumer when falling below a voltage value.

Die DE 10 2010 039 179 A1 und die DE 41 09 645 A1 offenbaren das Ausschalten von Verbrauchern, um Spannungseinbrüche zu vermeiden.The DE 10 2010 039 179 A1 and the DE 41 09 645 A1 Reveal the switching off of consumers to avoid voltage dips.

Die DE 34 35 057 A1 offenbart eine Schutzschaltung, die einen Teil eines Antiblockiersystem deaktiviert, falls die Spannung unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt.The DE 34 35 057 A1 discloses a protection circuit that deactivates a portion of an antilock system if the voltage falls below a predetermined threshold.

Die DE 10 2010 018 777 A1 offenbart, dass die einem Verbraucher zugeführte Stromstärke gesteuert wird, um ein Absenken der Batteriespannung zu vermeiden.The DE 10 2010 018 777 A1 discloses that the current supplied to a consumer is controlled to avoid lowering the battery voltage.

Die DE 10 2013 006 092 A1 offenbart das Reduzieren einer Leistungsaufnahme eines Verbrauchers, falls ein weiterer Verbraucher hinzu geschaltet werden soll, wobei die Reduzierung der Leistungsaufnahme von einem Anwender nicht spürbar sein soll.The DE 10 2013 006 092 A1 discloses reducing a power consumption of a consumer if another consumer is to be added, wherein the reduction of power consumption by a user should not be noticeable.

Dieser Stand der Technik berücksichtigt nicht die Trägheit der Stromregelung des Generators. Insbesondere Aktoren für Fahrdynamikströme erzeugen hohe Stromspitzen, die zu Spannungseinbrüchen führen können. Derartige Stromspitzen können nicht von der Stromregelung des Dynamos ausgeglichen werden. Die Stromregelung des Generators benötigt etwa 200 msec, um die Stromabgabe zu erhöhen.This prior art does not consider the inertia of the current regulation of the generator. In particular actuators for driving dynamics currents generate high current peaks, which can lead to voltage drops. Such current peaks can not be compensated by the current regulation of the dynamo. The current control of the generator takes about 200 msec to increase the current output.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Stabilisierung der Spannung eines Bordnetzes zu schaffen.The invention has as its object to provide an improved method for stabilizing the voltage of a vehicle electrical system.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beanspruchen bevorzugte Ausführungsformen.The object of the invention is achieved by a method according to claim 1. The dependent claims claim preferred embodiments.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Stabilisieren der Spannung eines Bordnetzes mit einem durch einen Generator geladenen Akkumulator umfasst den Schritt des Erhaltens einer ersten Nachricht, die anzeigt, dass ein erster Verbraucher, der an den Akkumulator angeschlossen ist, in der näheren Zukunft einen höheren Strombedarf haben wird. Die Prädiktion, dass ein Ereignis mit hohen Stromspitzen eintritt, erfolgt heute typisch im Zeitraum von etwa 1 bis etwa 5 sec. Dieser Zeitraum kann jedoch mit zunehmender Fahrzeugvernetzung deutlich über 5 sec bis zu einer Minute hinaus verlängert werden.The inventive method for stabilizing the voltage of a vehicle electrical system with a charged by a generator accumulator comprises the step of receiving a first message indicating that a first consumer, which is connected to the accumulator, in the near Future will have a higher power consumption. The prediction that an event with high current peaks occurs typically takes place in the period of about 1 to about 5 seconds. However, this period of time can be significantly extended beyond 5 seconds to one minute with increasing vehicle networking.

Erfindungsgemäß schaltet das Verfahren einen zweiten Verbraucher, der an den Akkumulator angeschlossen ist, ein, falls der zweite Verbraucher nicht eingeschaltet ist. Dadurch wird die Stromabgabe des Generators erhöht, da der Generator im Wesentlichen den zusätzlichen Strom liefern muss, den der zweite Verbraucher verbraucht. Der zweite Verbraucher wird ausgeschaltet, sobald der erste Verbraucher einen höheren Strombedarf hat.According to the invention, the method switches on a second consumer, which is connected to the accumulator, if the second consumer is not switched on. This increases the power output of the generator since the generator must supply substantially the additional power consumed by the second load. The second consumer is switched off as soon as the first consumer has a higher power requirement.

Sobald ermittelt wird, dass ein höherer Strombedarf eines ersten Verbrauchers vorliegen kann, wird ein zweiter Verbraucher eingeschaltet, was die Stromabgabe des Generators innerhalb der durch die Stromregelung des Generators vorgegebenen Zeit erhöht. Sobald ein erster Verbraucher einen erhöhten Stromverbrauch hat, wird der zweite Verbraucher ausgeschaltet, so dass der zusätzliche durch den Generator erzeugte Strom zum ersten Verbraucher fließt. Dadurch werden Spannungseinbrüche vermieden. Folglich arbeitet ein Fahrzeug, in dem das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, zuverlässiger. Vorzugsweise wird eine solche Anzahl an zweiten Verbrauchern und/oder der zumindest eine zweite Verbraucher so gesteuert, dass der Generator die volle Leistung bzw. die maximale Stromabgabe erzeugt.As soon as it is determined that a higher power consumption of a first consumer may be present, a second consumer is switched on, which increases the current output of the generator within the time specified by the current regulation of the generator. As soon as a first consumer has an increased power consumption, the second consumer is switched off so that the additional power generated by the generator flows to the first consumer. As a result, voltage dips are avoided. Consequently, a vehicle using the method of the invention works more reliably. Preferably, such a number of second consumers and / or the at least one second consumer is controlled so that the generator generates the full power or the maximum current output.

Das Verfahren kann ermitteln, ob ein Ereignis eintreten wird, das bewirkt, dass ein höherer Stromverbrauch bei dem ersten Verbraucher entsteht. Das Verfahren kann für einen vorbestimmten Zeitraum in die Zukunft ermitteln, ob eine hinreichende Wahrscheinlichkeit besteht, dass ein Ereignis eintreten wird, das bewirkt, dass ein höherer Stromverbrauch bei dem ersten Verbraucher entsteht. Das Verfahren kann eine Nachricht senden, die anzeigt, dass ein erster Verbraucher einen höheren Stromverbrauch haben wird. Das Verfahren kann den zweiten Verbraucher ausschalten, sobald das Ereignis eintritt.The method may determine if an event will occur that results in a higher power consumption at the first consumer. The method may determine, for a predetermined period of time into the future, whether there is a sufficient likelihood that an event will occur which results in a higher power consumption at the first consumer. The method may send a message indicating that a first consumer will have a higher power consumption. The method may turn off the second load as soon as the event occurs.

Das Ereignis bzw. das erwartete Ereignis kann ein Eingriff eines Fahrdynamiksystems, eine von einer Warnnachricht von einem anderen Fahrzeug angekündigte Gefahr, eine von einem Sensor des Fahrzeuges erfasste Gefahr, eine von einem Sensor des Fahrzeuges erfasste Kurve, eine von einem Sensor des Fahrzeuges erfasste Abstandsunterschreitung, eine von einem Sensor des Fahrzeuges erfasste kritische Fahrdynamik, eine von einem Navigationssystem des Fahrzeuges angezeigte Kurve, eine Überschreitung einer Grenzgeschwindigkeit und/oder eine Überschreitung einer Grenzgeschwindigkeit in einer Kurve sein. Der Sensor kann eine Kamera, ein LIDAR-Sensor, ein RADAR-Sensor und/oder Kombinationen davon sein. Weiterhin können Verkehrsdaten wie Stau oder Unfallfahrzeuge bei eine unübersichtlichem Straßenverlauf, aber auch meteorologische Informationen einbezogen werden. Dabei vergleicht das erfindungsgemäße Verfahren die Sensorwerte mit den aktuellen Werten des Fahrzeugs. Beispielsweise kann die aktuelle oder prädizierte Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit einer berechneten Grenzgeschwindigkeit für eine Kurve mit Glatteiswarnung verglichen werden, um einen Fahrwerksregeleingriff vorherzusagen. Ein anderes Beispiel wäre ein zu erwartendes Ausweichmanöver bei schlechten Witterungsverhältnissen wie Regen oder Schnee. Das Einbeziehen des Fahrstiles, beispielsweise defensiv oder sportlich, kann auch die Prädiktion verbessern.The event or expected event may be an intervention of a vehicle dynamics system, a hazard announced by a warning message from another vehicle, a hazard detected by a sensor of the vehicle, a curve sensed by a sensor of the vehicle, a distance undercut detected by a sensor of the vehicle a critical driving dynamics detected by a sensor of the vehicle, a curve displayed by a navigation system of the vehicle, exceeding a limit speed and / or exceeding a limit speed in a curve. The sensor may be a camera, a LIDAR sensor, a RADAR sensor, and / or combinations thereof. Furthermore, traffic data such as congestion or accident vehicles can be included in a confusing road course, but also meteorological information. The method according to the invention compares the sensor values with the current values of the vehicle. For example, the current or predicted speed of the vehicle may be compared to a calculated threshold speed for a black ice warning curve to predict a landing gear intervention. Another example would be an expected evasive maneuver in bad weather conditions such as rain or snow. The inclusion of the driving style, for example, defensive or athletic, can also improve the prediction.

Der erste Verbraucher kann ein System, das in die Fahrdynamik eingreifen kann, ein Antiblockiersystem, eine elektrische Servolenkung, eine elektrische Wankstabilisierungseinrichtung, eine dynamische Stabilitätskontrolle (ESP, DSC), eine Hinterachsschräglaufregelung und/oder eine aktives Dämpfersystem sein. Dies gilt gleichermaßen für konventionelle Fahrzeuge wie auch für automatisierte und/oder autonom betriebene Fahrzeuge.The first load may be a system that may interfere with vehicle dynamics, an anti-lock brake system, an electric power steering, an electric roll stabilizer, a dynamic stability control (ESP, DSC), a rear axle slip control, and / or an active damper system. This applies equally to conventional vehicles as well as to automated and / or autonomous vehicles.

Der zweite Verbraucher kann zumindest eine Komforteinrichtung, eine Heizeinrichtung, eine Luftkonditioniereinrichtung, ein Lüfter, eine Heckscheibenheizung, eine Sitzheizung oder dergleichen sein. Der zweite Verbraucher ist bevorzugter Weise ein Verbraucher, der einen hohen Stromverbrauch aufweist und der nicht in die Steuerung oder Fahrdynamik des Fahrzeuges eingreift.The second consumer may be at least one comfort device, a heater, an air conditioner, a fan, a rear window heater, a seat heater, or the like. The second consumer is preferably a consumer who has a high power consumption and does not interfere with the control or driving dynamics of the vehicle.

Das Verfahren kann ermitteln, ob der zweite Verbraucher nach dem Erhalten der ersten Nachricht eingeschaltet wurde. Falls der zweite Verbraucher nach dem Erhalten der ersten Nachricht nicht eingeschaltet wurde, kann der zweite Verbraucher nach einem ersten vorbestimmten Zeitraum eingeschaltet werden, nachdem die höhere Stromaufnahme des ersten Verbrauchers geendet hat. Falls der zweite Verbraucher beim Erhalt der ersten Nachricht eingeschaltet war, kann er nicht zusätzlich eingeschaltet werden. In diesem Fall wird der zweite Verbraucher lediglich ausgeschaltet, sobald die erhöhte Stromaufnahme des ersten Verbrauchers auftritt. Nach einem vorbestimmten Zeitraum, nachdem die höhere Stromaufnahme des ersten Verbrauchers geendet hat, kann der zweite Verbraucher wieder eingeschaltet werden.The method may determine if the second consumer has been powered up after receiving the first message. If the second consumer has not been turned on after receiving the first message, the second consumer may be turned on after a first predetermined period of time after the higher current consumption of the first consumer has ended. If the second consumer was on when receiving the first message, it can not be additionally turned on. In this case, the second consumer is only switched off as soon as the increased current consumption of the first consumer occurs. After a predetermined period of time after the higher current consumption of the first consumer has ended, the second consumer can be turned on again.

Das Verfahren kann ermitteln, ob die Spannung am Akkumulator und/oder im Bordnetz einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Das Verfahren kann anschließend den zweiten Verbraucher einschalten, wenn ermittelt wird, dass die Spannung am Akkumulator und/oder im Bordnetz einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dadurch kann eine Überschreitung der maximal zulässigen Spannung vermieden werden.The method can determine whether the voltage at the accumulator and / or in the electrical system exceeds a predetermined threshold. The method can then be the second Turn on consumer when it is determined that the voltage at the battery and / or in the electrical system exceeds a predetermined threshold. As a result, exceeding the maximum permissible voltage can be avoided.

Falls ermittelt wird, dass der erste Verbraucher innerhalb eines zweiten vorbestimmten Zeitraums nicht eingeschaltet wurde, kann der zweite Verbraucher ausgeschaltet werden. Der zweite Zeitraum kann sich über zumindest 15 sec., vorzugsweise über zumindest 30 sec. erstrecken. Alternativ kann der zweite Verbraucher ausgeschaltet werden, sobald das von dem Sensor ermittelte Ereignis in der Vergangenheit liegt. Der zweite Verbraucher kann ausgeschaltet werden, falls eine zweite Nachricht empfangen wird, die anzeigt, dass der erste Verbraucher nach der ersten Nachricht nicht eingeschaltet wurde. Die erste Nachricht kann eine Warnnachricht und die zweite Nachricht kann eine Entwarnnachricht sein.If it is determined that the first load has not been turned on within a second predetermined time period, the second load may be turned off. The second period may extend over at least 15 seconds, preferably over at least 30 seconds. Alternatively, the second load may be turned off as soon as the event detected by the sensor is in the past. The second consumer may be turned off if a second message is received indicating that the first consumer has not been powered up after the first message. The first message may be a warning message and the second message may be a notification message.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das, wenn es in einen Speicher eines Computers mit einem Prozessor geladen wird, die Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens ausführt.The invention also relates to a computer program product which, when loaded into a memory of a computer having a processor, performs the steps of the method described above.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben, die eine nicht beschränkende exemplarische Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobeiThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, which show a non-limiting exemplary embodiment of the invention, wherein

1 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; und 1 shows a flowchart of the method according to the invention; and

2 einen Teil einer elektrischen Anlage eines Fahrzeuges zum Verständnis der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 shows a part of an electrical system of a vehicle for understanding the present invention.

Zum Erläutern des Verfahrens wird auf 1 Bezug genommen, wobei das Verfahren im Schritt 10 prüft, ob ein Ereignis eintreten könnte, bei dem ein erster Verbraucher einen erhöhten Stromverbrauch aufweisen kann. Der erste Verbraucher kann eine elektrisch unterstützte Servolenkung, ein Anti-Blockier-System, ein elektronisches Stabilitätssystem, einen aktiven Dämpfer oder dergleichen aufweisen. Falls ein Ereignis prädiziert wird, das einen Eingriff eines zuvor beschriebenen ersten Verbrauchers mit einer damit einhergehenden Spitze im Stromverbrauch des ersten Verbrauchers verursacht, wird im Schritt 20 geprüft, ob ein zweiter Verbraucher bereits eingeschaltet ist. Der zweite Verbraucher kann eine Komfortfunktion, eine Heizeinrichtung, eine Luftkonditioniereinrichtung, eine Sitzheizung, eine elektrische Innenraumheizung, eine Heckscheibenheizung oder dergleichen umfassen. Falls der zweite Verbraucher eingeschaltet ist, fährt das Verfahren mit dem Schritt 40 fort. Falls der zweite Verbraucher ausgeschaltet ist, fährt das Verfahren mit dem Schritt 30 fort.To explain the method is on 1 Reference is made, wherein the method in step 10 checks whether an event could occur in which a first consumer can have an increased power consumption. The first consumer may include an electrically assisted power steering, an anti-lock braking system, an electronic stability system, an active damper, or the like. If an event is predicted that causes an intervention of a first consumer described above with a concomitant peak in the power consumption of the first consumer, is in step 20 checked whether a second consumer is already switched on. The second load may include a comfort function, a heater, an air conditioner, a seat heater, an interior electric heater, a rear window heater, or the like. If the second load is on, the procedure moves to the step 40 continued. If the second load is off, the process goes to the step 30 continued.

Im Schritt 30 schaltet das Verfahren den zweiten Verbraucher ein. Dadurch steigt die Stromaufnahme des Bordnetzes und der Generator wird von einer Generatorsteuerung so gesteuert, dass er mehr Strom erzeugt. Die Totzeit bzw. die Regelzeit des Generators kann etwa 200 msec betragen. Das Verfahren fährt nach den Schritt 30 mit dem Schritt 40 fort. Im Schritt 40 wird gewartet, bis das im Schritt 10 prädizierte Ereignis eingetreten ist. Sobald das im Schritt 10 prädizierte Ereignis eingetreten ist, fährt das Verfahren nach dem Schritt 40 mit dem Schritt 50 fort und schaltet den zweiten Verbraucher aus. Die künstlich erhöhte Stromabgabe des Generators steht jetzt dem zumindest einen ersten Verbraucher zur Verfügung, wodurch ein Einbruch der Spannung des Bordnetzes vermieden wird.In step 30 the method switches on the second consumer. This increases the power consumption of the vehicle electrical system and the generator is controlled by a generator controller so that it generates more electricity. The dead time or the control time of the generator can be about 200 msec. The procedure moves to the step 30 with the step 40 continued. In step 40 is waited until that in the step 10 predicted event occurred. Once that in step 10 predicted event has occurred, the procedure continues after the step 40 with the step 50 and turns off the second consumer. The artificially increased current output of the generator is now the at least one first consumer available, whereby a collapse of the voltage of the electrical system is avoided.

Es versteht sich, dass der Ausdruck ein erster Verbraucher eine Mehrzahl erster Verbraucher umfassen kann, ebenso wie der Ausdruck ein zweiter Verbraucher eine Mehrzahl zweiter Verbraucher umfassen kann.It is understood that the term a first consumer may include a plurality of first consumers, just as the term a second consumer may include a plurality of second consumers.

Es wird auf 2 Bezug genommen, die einen Teil einer elektrischen Anlage zeigt, soweit dies zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Das in 2 gezeigte Bordnetz 100 umfasst einen Generator 104 und eine Regelungseinrichtung 106, die an einen Akkumulator 102 angeschlossen sind. Der Akkumulator 102 ist typischerweise ein Bleiakkumulator. Der Generator 104 kann mit dem Verbrennungsmotor und/oder mit dem Antriebsstrang verbunden sein. Vorzugsweise erzeugt der Generator 104 hauptsächlich beim Verzögern des Fahrzeuges elektrischen Strom (Mikro-Hybrid). Der Generator 104 kann ein Drehstrom-Generator sein, der über die Regelungseinrichtung 106 an den Akkumulator 102 angeschlossen ist. Die Regelungseinrichtung 106 regelt den dem Akkumulator 102 zugeführten Strom und die an den Akkumulator 102 angelegte Spannung. Die Arbeitsweise eines Generators 104 und einer Regelungseinrichtung 106 ist ansonsten dem Fachmann bekannt und muss hierin nicht detaillierter ausgeführt werden. Es ist bekannt, dass die Regelungseinrichtung 106 vergleichsweise träge ist, beispielsweise eine Totzeit bzw. Regelzeit von etwa 200 msec aufweist. Bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors kann die Regelzeit tendenziell länger sein, um Komforteinschränkungen aufgrund von Lastwechselvorgängen beim Generator zu vermeiden.It will open 2 Reference is made, which shows a part of an electrical system, where necessary for understanding the present invention. This in 2 shown electrical system 100 includes a generator 104 and a control device 106 connected to an accumulator 102 are connected. The accumulator 102 is typically a lead-acid battery. The generator 104 may be connected to the internal combustion engine and / or to the drive train. Preferably, the generator generates 104 mainly when decelerating the vehicle electric power (micro-hybrid). The generator 104 may be a three-phase generator, via the control device 106 to the accumulator 102 connected. The control device 106 regulates the accumulator 102 supplied power and to the accumulator 102 applied voltage. The operation of a generator 104 and a control device 106 otherwise known to those skilled in the art and need not be detailed herein. It is known that the control device 106 is comparatively sluggish, for example, has a dead time or control time of about 200 msec. At low engine speeds, the control time may tend to be longer to avoid comfort limitations due to alternator load cycles.

An den Akkumulator 102 ist ein erster Verbraucher 108 angeschlossen. Der erste Verbraucher kann, wie zuvor erwähnt wurde, eine elektrische Servolenkung, ein Anti-Blockier-System, ein Stabilitätssystem, ein aktiver Dämpfer oder dergleichen sein. Diese Systeme benötigten innerhalb eines vergleichsweise kurzen Zeitraums einen hohen Strom. Aufgrund der Trägheit der Regelungseinrichtung 106 kann dieser Strom unter normalen Betriebsbedingungen nicht vom Generator 104 erzeugt werden und muss vom Akkumulator 102 entnommen werden, was zu unerwünschten Spannungseinbrüchen führen kann, wodurch Steuergeräte kurzzeitig ihre Funktionsfähigkeit verlieren können.To the accumulator 102 is a first consumer 108 connected. As mentioned previously, the first load may be an electric power steering, an anti-lock braking system, a stability system, an active damper, or the like be. These systems require a high current within a relatively short period of time. Due to the inertia of the control device 106 Under normal operating conditions this current can not be supplied by the generator 104 be generated and must be from the accumulator 102 can be removed, which can lead to unwanted voltage drops, causing control units can temporarily lose their functionality.

An den ersten Verbraucher 108 ist eine Stabilitätseinrichtung 122 angeschlossen, die die Fahrdynamik mittels Sensoren (nicht gezeigt) überwacht und, falls erforderlich, über den ersten Verbraucher 108 in die Fahrdynamik eingreift. Eine Steuerungseinrichtung 114 zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist über einen Bus 124 an eine Schalteinrichtung 112 angeschlossen, wobei die Schalteinrichtung 112 die Zufuhr von Strom aus dem Akkumulator 102 zu einem zweiten Verbraucher 110 steuert. An die Steuerungseinrichtung 114 ist eine Kamera 118 über eine Auswerteeinrichtung 116 angeschlossen. Über den Bus 124 ist die Steuerungseinrichtung 116 mit einem Navigationssystem 120 und der Stabilitätseinrichtung 122 gekoppelt.To the first consumer 108 is a stability device 122 connected, which monitors the driving dynamics by means of sensors (not shown) and, if necessary, via the first consumer 108 engages in the driving dynamics. A control device 114 for carrying out the method according to the invention is via a bus 124 to a switching device 112 connected, the switching device 112 the supply of electricity from the accumulator 102 to a second consumer 110 controls. To the control device 114 is a camera 118 via an evaluation device 116 connected. About the bus 124 is the controller 116 with a navigation system 120 and the stability device 122 coupled.

Es ist möglich, dass die Kamera 118 eine gefährliche Verkehrssituation erfasst. Die Auswerteeinrichtung 116 kann eine derartige gefährliche Situation an die Steuerungseinrichtung 114 weitergeben. Dadurch kann ein Ereignis prädiziert werden, das eine erhöhte Stromaufnahme eines ersten Verbrauchers 108 verursacht. Ferner kann die Stabilitätseinrichtung 122 der Steuerungseinrichtung 114 anzeigen, dass sich die Fahrdynamik in einem Grenzbereich befindet. Folglich kann die Steuerungseinrichtung 114 ein Ereignis prädizieren, bei dem der erste Verbraucher 108 einen erhöhten Stromverbrauch aufweisen kann. Ein Navigationssystem 120 kann der Steuerungseinrichtung 114 mitteilen, dass eine und/oder eine Mehrzahl von Kurven folgt. Dadurch kann sich der Stromverbrauch der elektrischen Servolenkung wesentlich erhöhen. Über eine Empfangseinrichtung 126 kann die Steuerungseinrichtung 114 eine Warnung von einem andern Fahrzeug empfangen, die anzeigt, dass ein gefährliches Ereignis folgen kann. Folglich kann die Steuerungseinrichtung 114 ein Ereignis prädizieren, bei dem ein erhöhter Stromverbrauch des ersten Verbrauchers 108 auftreten kann. Das Ereignis kann auch von einer zentralen Einrichtung (Backend) 130 außerhalb des Fahrzeuges prädiziert werden, die mittels einer Mobilfunkverbindung mit dem Fahrzeug verbunden ist.It is possible that the camera 118 recorded a dangerous traffic situation. The evaluation device 116 can such a dangerous situation to the controller 114 pass on. As a result, an event can be predicted, which is an increased power consumption of a first consumer 108 caused. Furthermore, the stability device 122 the control device 114 indicate that the driving dynamics are in a border area. Consequently, the control device 114 Predict an event in which the first consumer 108 can have an increased power consumption. A navigation system 120 may the controller 114 notify that one and / or a plurality of curves follows. As a result, the power consumption of the electric power steering can increase significantly. About a receiving device 126 can the controller 114 receive a warning from another vehicle indicating that a dangerous event may follow. Consequently, the control device 114 Predict an event in which an increased power consumption of the first consumer 108 can occur. The event can also be handled by a central facility (backend) 130 be predicted outside the vehicle, which is connected by means of a mobile radio connection to the vehicle.

Sobald die Steuerungseinrichtung 114 ein Ereignis prädiziert, bei dem ein erhöhter Stromverbrauch eines ersten Verbrauchers 108 auftreten kann, wird der zweite Verbraucher 110 mittels der Schalteinrichtung 112 eingeschaltet. Folglich muss der Generator 104 durch den Regelungsalgorithmus der Regelungseinrichtung 106 mehr Strom liefern, damit der Akkumulator 102 nicht entladen wird. Der Generator 104 und die Regelungseinrichtung 106 benötigen ca. 200 ms, um die Stromzufuhr zum Bordnetz und zum Akkumulator 102 zu erhöhen.Once the controller 114 an event predicts an increased power consumption of a first consumer 108 can occur is the second consumer 110 by means of the switching device 112 switched on. Consequently, the generator needs 104 by the control algorithm of the control device 106 provide more power, hence the accumulator 102 not unloaded. The generator 104 and the control device 106 take about 200 ms to the power supply to the electrical system and the accumulator 102 to increase.

Sobald das zuvor prädizierte Ereignis eingetreten ist, schaltet die Steuerungseinrichtung 114 über den Bus 124 und die Schalteinrichtung 112 den zweiten Verbraucher 110 aus, so dass der zusätzlich vom Generator 104 erzeugte Strom zum ersten Verbraucher 108 fließt, wodurch Spannungseinbrüche im Bordnetz 100 und am Akkumulator 102 vermieden werden. Dadurch wird die Betriebssicherheit des Fahrzeuges erhöht.Once the previously predicted event has occurred, the controller switches 114 over the bus 124 and the switching device 112 the second consumer 110 out, so that in addition from the generator 104 generated electricity to the first consumer 108 flows, causing voltage drops in the electrical system 100 and at the accumulator 102 be avoided. As a result, the reliability of the vehicle is increased.

Das erfindungsgemäße Verfahren steuert den Generator prädiktiv unter Nutzung einer aktiven Zuschaltung eines Verbrauchers. Wird ein Ereignis prädiziert, das einen hohen Leistungsbedarf nach sich zieht, beispielsweise eine kritische Fahrdynamiksituation mit entsprechenden Eingriffen der Fahrdynamiksysteme, erfolgt eine Spannungserhöhung und gleichzeitig das Zuschalten von Verbrauchern, beispielsweise einer Heckscheibenheizung und/oder eines Lüfter. Die Prädiktion kann unter Verwendung einer bereits bestehenden Kopplung mit einem Navigationssystem, einer Kommunikation mit anderen Fahrzeugen und/oder mittels Sensoren, beispielsweise Kameras, Abstandsensoren, Fahrdynamiksensoren, erfolgen.The inventive method controls the generator predictively using an active connection of a consumer. If an event is predicted which entails a high power requirement, for example a critical driving dynamics situation with corresponding interventions of the vehicle dynamics systems, a voltage increase and at the same time the connection of consumers, for example a rear window heater and / or a fan takes place. The prediction can be done using an already existing coupling with a navigation system, a communication with other vehicles and / or by means of sensors, for example cameras, distance sensors, driving dynamics sensors.

Die Zuschaltung eines Verbrauchers kann eingeschränkt werden, falls die Batterie den vom Generator erzeugten Strom vollständig aufnehmen kann, beispielsweise wenn eine Bleibatterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie vollständig entladen ist. Die Verbraucher werden folglich lediglich zusätzlich eingeschaltet, um die am jeweiligen Arbeitspunkt des Generators vorhandene Stromreserve des Generators vollständig zu nutzen. Bevorzugt können die Verbraucher so geregelt werden, dass sie den Generator in den Arbeitspunkt bringen, in dem er den maximal möglichen Strom erzeugt. Eine weitere Randbedingung für die Optimierung ist, dass im Gesamtsystem so wenig Energie wie möglich verbraucht wird.The connection of a consumer can be limited if the battery can completely absorb the electricity generated by the generator, for example if a lead-acid battery or a lithium-ion battery is completely discharged. Consequently, the consumers are merely additionally switched on in order to fully utilize the current reserve of the generator present at the respective operating point of the generator. Preferably, the consumers can be controlled so that they bring the generator in the operating point in which it generates the maximum possible current. Another constraint for optimization is that as little energy as possible is consumed in the overall system.

Dies gilt auch für ein Zweispannungsbordnetz, beispielsweise ein Bordnetz mit Komponenten, die eine Spannung von 12 V aufweisen, und Komponenten, die eine Spannung von 48 V aufweisen. Bei einem derartigen Zweispannungsbordnetz kann die Versorgungsseite des DC/DC-Wandlers, also die Seite mit der höheren Spannung vorkonditioniert werden, um eine Leistungsspitze auf der Seite mit der niedrigeren Spannung mit dem DC/DC-Wandler kompensieren zu können. Hierbei ist der DC/DC-Wandler der Verbraucher, der die Lastspitze erzeugt.This also applies to a two-voltage on-board electrical system, for example a vehicle electrical system with components which have a voltage of 12 V and components which have a voltage of 48 V. In such a two-voltage on-board network, the supply side of the DC / DC converter, that is, the higher voltage side, can be preconditioned to compensate for a lower voltage side power peak with the DC / DC converter. Here, the DC / DC converter is the consumer that generates the peak load.

Ein aktiv eingeschalteter Verbraucher führt bei Eintritt des prädizierten Ereignisses eine autonome Abschaltung bei Abfall der Bordnetzspannung bei einem hohen Spannungsschwellwert, beispielsweise bei etwa 13,5 V, durch, so dass eine ausreichende Reaktionszeit im System vorhanden bleibt, bevor die Spannung des Bordnetzes auf einen unzulässigen Wert fällt, beispielsweise niedriger als 11,5 V. Folglich steht der erzeugte Strom des Generators sofort Fahrdynamiksystemen für eine bestmögliche Regelung zur Verfügung. Für das Zuschalten der zweiten Verbrauchers und der autonome Abschaltung ist eine Zeitbegrenzung zur Vermeidung von Fehlfunktionen im System vorgesehen. When the predicted event occurs, an actively switched-on consumer performs an autonomous shutdown when the vehicle electrical system voltage drops at a high voltage threshold, for example at approximately 13.5 V, so that a sufficient reaction time remains in the system before the voltage of the vehicle electrical system becomes inadmissible Value falls, for example, lower than 11.5 V. Consequently, the generated power of the generator is immediately available vehicle dynamics systems for the best possible control. For the connection of the second consumer and the autonomous shutdown, a time limit is provided for avoiding malfunctions in the system.

Sollte bei einem Fahrzeug der Akkumulator (Batterie) ausfallen, was als batterieloser Betrieb bezeichnet wird, beispielsweise bei einem Defekt innerhalb des Akkumulators oder bei Abfall einer Batterieklemme, wirkt dieses Verfahren zusätzlich stabilisierend. Die Reaktionszeiten müssen für diesen Fehlerfall angepasst werden.Should the accumulator (battery) fail in a vehicle, which is referred to as battery-free operation, for example in the event of a defect within the accumulator or if a battery terminal drops, this method additionally has a stabilizing effect. The response times must be adjusted for this error case.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 102013006092 A1 [0009]

Claims

Method for stabilizing the voltage of a Bornetzes with a by a generator ( 104 ) charged accumulator ( 102 ), comprising the following steps: - Obtaining ( 10 ) of a first message indicating that a first consumer ( 108 ) connected to the accumulator ( 102 ) is connected, will have a higher power consumption; - Turn on ( 30 ) of a second consumer ( 110 ) connected to the accumulator ( 102 ) is connected if the second consumer ( 110 ) is not switched on ( 20 ); and - switch off ( 40 ) of the second consumer ( 110 ) as soon as the first consumer ( 108 ) has a higher power requirement.

Method according to claim 1, characterized in that the step of switching on the second consumer ( 108 ) causes by the generator ( 104 ) is increased.

Method according to claim 1 or 2, characterized by the following steps: - determining whether an event will occur which causes a higher power consumption at the first consumer ( 108 ) arises; Sending a message indicating that a first consumer ( 108 ) will have a higher power consumption; and - switching off the second consumer ( 108 ) as soon as the event occurs.

A method according to claim 3, characterized in that the event is at least one of the following events: - an intervention of a driving dynamics system; A danger announced by a warning message from another vehicle; - one of a sensor ( 118 ) of the vehicle detected danger; - one of a sensor ( 118 ) of the vehicle detected curve; - one of a sensor ( 118 ) of the vehicle detected distance below; - A detected by a sensor of the vehicle critical driving dynamics; and / or - one of a navigation system ( 120 ) of the vehicle displayed curve; - exceeding a limit speed; - Exceeding a limit speed in a curve.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first consumer ( 108 ) at least one of the following comprises: a system that can intervene in the driving dynamics; An anti-lock system; An electric steering; A roll stabilizer; - an electronic stability control; - a rear axle slip control; and / or - an active damper system.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second consumer ( 110 ) at least one of: - a comfort device; A heating device; An air conditioning device; - a fan; - a rear window heater; - a seat heater.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized by the following steps: - determining whether the second consumer ( 110 ) was turned on after receiving the first message; and - if the second consumer ( 110 ) was not turned on after receiving the first message, turning on the second consumer ( 110 ) after a first predetermined period of time after the higher current consumption of the first consumer ( 108 ) has ended.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized by the following step: - determining whether the voltage at the accumulator ( 102 ) and / or in the electrical system exceeds a predetermined threshold; and - switching on the second consumer ( 110 ), when it is determined that the voltage at the accumulator ( 102 ) and / or in the electrical system exceeds a predetermined threshold.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized by the following steps: - switching off the second consumer ( 110 ), if it is determined that the first consumer ( 108 ) has not been turned on within a second predetermined period of time; and / or - switching off the second consumer ( 110 ) if a message is received indicating that the first consumer ( 108 ) is not turned on after the first message.

A computer program product that, when loaded into a memory of a computer having a processor, performs the method of any one of steps 1 to 9.