DE10350523B4

DE10350523B4 - On-board network for a motor vehicle and method for operating a vehicle electrical system of a motor vehicle

Info

Publication number: DE10350523B4
Application number: DE10350523.7A
Authority: DE
Inventors: Josef Winkler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: DE10350523A1

Abstract

Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten (12) und einem zweiten (16) Generator, wobei am Ausgang (14) des ersten Generators (12) eine erste Spannung bereitstellbar ist und am Ausgang (18) des zweiten Generators (16) eine zweite Spannung, die mindestens so groß ist wie die erste Spannung, und wobei die Amplitude der zweiten Spannung über eine Steuervorrichtung (60), die an eine Regeleinheit (22) des zweiten Generators (16) gekoppelt ist, steuerbar ist, wobei mit dem Ausgang (18) des zweiten Generators (16) über jeweils eine Schaltervorrichtung (48, 58, 52, 66) mindestens zwei Verbraucher (50, 46, 74) koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Verbraucher (50, 46, 74) auf die Versorgung mit einer Spannung ausgelegt sind, die größer ist als die erste Spannung, wobei die Schaltervorrichtungen (48, 58, 52, 66) nur derart steuerbar sind, dass immer nur ein einzelner der mindestens zwei Verbraucher (50, 46, 74) mit dem Ausgang (18) des zweiten Generators (16) leitend verbunden ist, wobei die Kopplung der mindestens zwei Verbraucher (50, 46, 74) mit dem Ausgang (18) des zweiten Generators (16) dergestalt ist, dass der jeweils angekoppelte Verbraucher (50; 46; 74) ohne Zwischenschaltung weiterer Regeleinheiten mit der Spannung am Ausgang (18) des zweiten Generators (16) versorgt wird, wobei die Regeleinheit (22) ausgelegt ist, die Spannung am Ausgang (18) des zweiten Generators (16) in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung des jeweils mit dem Ausgang (18) des zweiten Generators (16) gekoppelten Verbrauchers (50, 46, 74) einzustellen.Vehicle electrical system for a motor vehicle with a first (12) and a second (16) generator, wherein at the output (14) of the first generator (12) a first voltage is provided and at the output (18) of the second generator (16) has a second voltage , which is at least as large as the first voltage, and wherein the amplitude of the second voltage via a control device (60) which is coupled to a control unit (22) of the second generator (16) is controllable, wherein the output (18 ) of the second generator (16) via a respective switching device (48, 58, 52, 66) at least two consumers (50, 46, 74) are coupled, characterized in that the at least two consumers (50, 46, 74) on the Supply are designed with a voltage which is greater than the first voltage, wherein the switch devices (48, 58, 52, 66) are controllable only so that only a single one of the at least two consumers (50, 46, 74) with the Output (18) of the second generator (16 ) is conductively connected, wherein the coupling of the at least two consumers (50, 46, 74) to the output (18) of the second generator (16) is such that the respectively coupled consumer (50; 46; 74) is supplied to the voltage at the output (18) of the second generator (16) without the interposition of further control units, the control unit (22) being designed to control the voltage at the output (18) of the second generator (16) in dependence on a power demand of the in each case with the output (18) of the second generator (16) coupled consumer (50, 46, 74) set.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten und einem zweiten Generator, wobei am Ausgang des ersten Generators eine erste Spannung bereitstellbar ist und am Ausgang des zweiten Generators eine zweite Spannung, die mindestens so groß ist wie die erste Spannung, und wobei die Amplitude der zweiten Spannung über eine Steuervorrichtung, die an eine Regeleinheit des zweiten Generators gekoppelt ist, steuerbar ist, wobei mit dem Ausgang des zweiten Generators über jeweils eine Schaltervorrichtung mindestens zwei Verbraucher koppelbar sind. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to an electrical system for a motor vehicle having a first and a second generator, wherein at the output of the first generator, a first voltage is provided and at the output of the second generator, a second voltage which is at least as large as the first voltage, and wherein the amplitude of the second voltage via a control device which is coupled to a control unit of the second generator, is controllable, wherein at least two consumers can be coupled to the output of the second generator via a respective switching device. It also relates to a corresponding method for operating a vehicle electrical system of a motor vehicle.

Ein derartiges Bordnetz sowie ein derartiges Verfahren sind bekannt und beispielhaft in 1 dargestellt. Das in 1 dargestellte Bordnetz 10 umfasst einen ersten Generator 12, der an seinem Ausgang 14 eine Spannung von 14 Volt bereitstellt, sowie einen zweiten Generator 16, der an seinem Ausgang 18 eine Spannung zwischen 14 und 42 Volt bereitstellen kann. Jedem Generator 12, 16 ist eine Regeleinheit 20, 22 zugeordnet, die eine Erregerspule 24, 26 steuert. Die Regeleinheit 20 misst zum einen über die Leitung 28 die am Ausgang 14 bereitgestellte Spannung, berücksichtigt zum anderen Steuersignale, die über einen Eingang 30 bereitgestellt werden. Entsprechendes gilt für den Regler 22, der weitere Steuersignale über seinen Steuereingang 32 erhält und die an seinem Ausgang bereitgestellte Spannung über eine Leitung 29 misst. An dem 14-Volt-Netz ist eine Fahrzeugbatterie 34 mit einer Nennspannung von 12 Volt, über einen Schalter 36 ein Starter 38, über einen Schalter 40 einer oder mehrere 14-Volt-Verbraucher 42 sowie über eine Kühlerlüfterelektronik 44 ein Kühlerlüfter 46 angeschlossen. Mit dem vom Generator 16 versorgten Teil des Bordnetzes sind über einen Schalter 48 ein oder mehrere Heizverbraucher 50 verbindbar. Über einen Schalter 52 und einen optionalen DC/DC-Wandler 54 kann der vom Generator 16 versorgte Teil des Bordnetzes mit dem vom Generator 12 versorgten Teil des Bordnetzes verbunden werden, um letzteren zu unterstützen.Such a vehicle electrical system and such a method are known and exemplified in 1 shown. This in 1 illustrated electrical system 10 includes a first generator 12 who at his exit 14 provides a voltage of 14 volts, as well as a second generator 16 who at his exit 18 can provide a voltage between 14 and 42 volts. Every generator 12 . 16 is a control unit 20 . 22 associated with an excitation coil 24 . 26 controls. The control unit 20 measures on the one hand on the line 28 the at the exit 14 provided voltage, on the other hand, takes into account control signals via an input 30 to be provided. The same applies to the controller 22 , the other control signals via its control input 32 receives and provided at its output voltage via a line 29 measures. On the 14 volt mains is a vehicle battery 34 with a rated voltage of 12 volts, via a switch 36 a starter 38 , via a switch 40 one or more 14 volt consumers 42 and via a cooling fan electronics 44 a radiator fan 46 connected. With the generator 16 supplied part of the electrical system are via a switch 48 one or more heating consumers 50 connectable. About a switch 52 and an optional DC / DC converter 54 Can the generator 16 supplied part of the electrical system with that of the generator 12 supplied part of the electrical system to support the latter.

Aus der DE 100 42 525 A1 ist eine Regeleinrichtung für einen elektromotorischen Kühlerventilator einer Antriebseinrichtung bekannt, bei dem durch einen regelbaren ohmschen Widerstand festgelegt wird, mit welcher Generatorspannung ein elektromotorischer Kühlerventilator betrieben wird. Die nicht für den Betrieb des Kühlerventilators verwendete Spannung wird im ohmschen Widerstand in Verlustleistung umgewandelt.From the DE 100 42 525 A1 a control device for an electromotive radiator fan of a drive device is known in which is determined by a variable ohmic resistance, with which generator voltage an electromotive radiator fan is operated. The voltage not used for the operation of the radiator fan is converted into power loss in the ohmic resistance.

Auf ähnliche Weise wird in der DE 100 42 532 A1 in einer Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug die einem elektromotorischen Kühlerventilator bereitgestellte Spannung variiert. Als ohmscher Widerstand wird bevorzugt ein Längsregler verwendet.Similarly, in the DE 100 42 532 A1 in a two-voltage supply device for a motor vehicle, the voltage supplied to an electromotive radiator fan varies. As a resistor, a series regulator is preferably used.

Die beiden genannten Druckschriften weisen den Nachteil auf, dass Energie ungenutzt in Verlustleistung umgewandelt wird, was in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs resultiert. Bei dem in 1 dargestellten Bordnetz ergibt sich ein vergleichbarer Nachteil dadurch, dass die Regelelektronik 44 dafür sorgt, dass der Kühlerventilator 46 mit der im jeweiligen Augenblick benötigten Spannung versorgt wird, die aus der am Ausgang 14 bereitgestellten Spannung erzeugt wird. Dabei wird in der Regeleinheit 44 ebenfalls Verlustleistung erzeugt.The two cited documents have the disadvantage that energy is converted unused into power loss, resulting in increased fuel consumption of the motor vehicle. At the in 1 illustrated electrical system results in a comparable disadvantage in that the control electronics 44 Ensures that the radiator fan 46 is supplied with the voltage required at the moment, which is from the output 14 provided voltage is generated. It is in the control unit 44 also generates power loss.

Die Druckschrift DE 100 42 524 A1 offenbart eine Spannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche ein von einem ersten Generator mit elektrischer Energie versorgbares Bordspannungsnetz und ein zweites von einem zweiten Generator mit elektrischer Energie versorgbares Zusatznetz aufweist. Dabei ist dem zweiten Generator eine Steuereinrichtung zugeordnet, welche eine Abgabe der elektrischen Energie des zweiten Generators in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs bewirkt. Ferner weist das Zusatznetz einen Energiespeicher, wie beispielsweise einen Kondensator, auf, welchem die vom zweiten Generator ableitbare elektrische Energie zuführbar ist. Die im Kondensator gespeicherte elektrische Energie kann über einen nachgeschalteten Spannungswandler dem Bordspannungsnetz zur Verfügung gestellt werden.The publication DE 100 42 524 A1 discloses a voltage supply device for a motor vehicle, which has a vehicle supplied by a first generator with electrical energy on-board voltage network and a second supplied by a second generator with electrical energy additional network. In this case, a control device is associated with the second generator, which causes a release of the electrical energy of the second generator in dependence on the operating state of the motor vehicle. Furthermore, the additional network has an energy storage, such as a capacitor, on which the derivable from the second generator electrical energy can be supplied. The electrical energy stored in the capacitor can be made available to the on-board voltage network via a downstream voltage converter.

Die Druckschrift DE 199 53 373 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung in einem Kraftfahrzeug, welche einen Spannungswandler aufweist. Der Spannungswandler ist eingangsseitig an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, welche eine erste Spannung bereitstellt. Der Spannungswandler stellt an seinem Ausgang eine zweite Spannung bereit, mit welcher zwei elektrische Verbraucher versorgbar sind.The publication DE 199 53 373 A1 discloses a power supply device in a motor vehicle having a voltage converter. The voltage converter is connected on the input side to a DC voltage source, which provides a first voltage. The voltage converter provides at its output a second voltage, with which two electrical consumers can be supplied.

Die Druckschrift DE 43 06 510 A1 beschreibt ein Bordnetz für einen Kraftwagen, bei welchem der optimale Ladezustand der Fahrzeugbatterie während des Fahrbetriebs sichergestellt ist. Das Bordnetz beinhaltet einen ersten Generator, an welchen eine Vielzahl von Niederspannungsverbrauchern angeschlossen sind. Über einen ersten Schalter kann die Fahrzeugbatterie mit dem ersten Generator gekoppelt werden. Die Fahrzeugbatterie kann außerdem über einen zweiten Schalter mit dem Ausgang eines zweiten Generators verbunden werden. Dabei kann der zweite Generator wahlweise entweder mit der Fahrzeugbatterie – und gegebenenfalls auch mit den Niederspannungsverbrauchern – oder aber mit einem Hochleistungsverbraucher gekoppelt werden.The publication DE 43 06 510 A1 describes a vehicle electrical system for a motor vehicle, in which the optimal state of charge of the vehicle battery is ensured during driving. The electrical system includes a first generator to which a plurality of low-voltage consumers are connected. Via a first switch, the vehicle battery can be coupled to the first generator. The vehicle battery can also be connected via a second switch to the output of a second generator. In this case, the second generator optionally either with the vehicle battery - and possibly also with the low-voltage consumers - or be coupled with a high-power consumer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das eingangs genannte Bordnetz bzw. das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, dass eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs ermöglicht wird. The object of the present invention is to further develop the vehicle electrical system mentioned at the outset or the method mentioned at the beginning in such a way that a reduction of the fuel consumption of a motor vehicle is made possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Bordnetz mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 6.This object is achieved by a vehicle electrical system having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 6.

Der vorliegenden Erfindung liegen mehrere Erkenntnisse zugrunde: Mit Bezug auf 2a lässt sich die mit einem Generator bei einer festen Drehzahl n_M des Motors bereitstellbare Leistung P_G durch Variation der Ausgangsspannung des Generators nahezu verdreifachen. Mit Bezug auf 2b kann dadurch bei mittleren und hohen Drehzahlen der Wirkungsgrad η_G fast verdoppelt werden. Die zweite Erkenntnis kann 3 entnommen werden: Demnach steigt die Kühl- oder Heizleistung einer Vorrichtung im Wesentlichen bis zu einer vorgebbaren Grenze linear mit der Spannung an, mit der die Kühl- oder Heizvorrichtung (unter dem Begriff Heizvorrichtung können selbstverständlich auch mehrere in einem Fahrzeug angeordnete Heizvorrichtungen verstanden werden) betrieben wird. Die dritte Erkenntnis, auf der die vorliegende Erfindung beruht, besteht darin, dass im Stand der Technik Verlustleistung dadurch entsteht, dass die jeweilige Kühl- oder Heizvorrichtung nicht mit der Spannung versorgt wird, die zum jeweiligen Zeitpunkt erforderlich wäre. Die Erkenntnis beruht insbesondere darauf, dass dies im Stand der Technik deshalb nicht möglich ist, da die jeweilige Spannung auch noch weiteren Verbrauchern zur Verfügung gestellt wird, wobei eine einem jeweiligen Verbraucher zugeordnete Regeleinheit dafür sorgt, dass aus der allen Verbrauchern zur Verfügung stehenden Spannung die Spannung gewonnen wird, die der jeweilige Verbraucher zum jeweiligen Zeitpunkt benötigt. Sie beruht schließlich auf der Erkenntnis, dass dies umgangen werden kann, wenn die von einem Generator erzeugte Spannung genau einem Verbraucher zur Verfügung gestellt wird und zwar in genau der Größe, die der jeweilige Verbraucher zu dem Zeitpunkt benötigt.The present invention is based on several findings: With reference to 2a For example, the power P _G that can be provided by a generator at a fixed speed n _{M of} the motor can be almost tripled by varying the output voltage of the generator. Regarding 2 B This can almost double the efficiency η _G at medium and high speeds. The second realization can 3 Accordingly, the cooling or heating power of a device essentially increases linearly with the voltage with which the cooling or heating device (the term heating device can of course also be understood as meaning a plurality of heating devices arranged in a vehicle) up to a predeterminable limit becomes. The third finding, on which the present invention is based, is that in the prior art power loss arises because the respective cooling or heating device is not supplied with the voltage that would be required at the respective time. The knowledge is based in particular on the fact that this is not possible in the prior art, since the respective voltage is also made available to other consumers, with a respective consumer associated control unit ensures that from the voltage available to all consumers the Voltage is gained, which the respective consumer needs at the respective time. Finally, it is based on the recognition that this can be circumvented if the voltage generated by a generator is made available to precisely one consumer, and in exactly the size that the respective consumer needs at the time.

Die Regeleinheit ist ausgelegt, die Spannung am Ausgang des zweiten Generators im Hinblick auf den jeweils mit dem Ausgang des zweiten Generators gekoppelten Verbraucher, insbesondere in Abhängigkeit von dessen Leistungsanforderung, einzustellen. Damit wird die Möglichkeit bereitgestellt, dass der angekoppelte Verbraucher unmittelbar die von ihm benötigte Spannung selbst einstellt.The control unit is designed to adjust the voltage at the output of the second generator with respect to the respectively coupled to the output of the second generator consumers, in particular depending on the power requirement. This provides the possibility that the coupled consumer sets the voltage required by him directly.

Besonders vorteilhaft wird dabei ein Generator mit variabler an seinem Ausgang bereitstellbarer Spannung ausschließlich für Verbrauchersysteme verwendet, deren Einschaltzeiten sich gegenseitig ausschließen, beispielsweise für Heizverbraucher und Kühlerlüfter: Zur kalten Jahreszeit liefert der Generator ausschließlich Strom für die Heizverbraucher, zur warmen Jahreszeit ausschließlich für den Kühlerlüfter. Dabei lässt sich ein hervorragender Wirkungsgrad erzielen, was in einer großen Kraftstoffersparnis resultiert. Dies ist insbesondere für Heizverbraucher von großer Bedeutung, die bekannterweise hohe Leistungen verbrauchen. Damit kann eine äußerst kostengünstige Fahrgastraumheizung realisiert werden, die einem sogenannten Kraftstoffzuheizer in Performance und Kosten weit überlegen ist.Particularly advantageous is a generator with variable voltage which can be provided at its output is used exclusively for consumer systems whose switch-on times are mutually exclusive, for example for heating consumers and radiator fans: For the cold season, the generator supplies only electricity for the heating consumers, for the warm season exclusively for the radiator fan. In this case, an excellent efficiency can be achieved, resulting in a large fuel economy. This is particularly important for heating consumers of great importance, which is known to consume high performance. Thus, a very low-cost passenger compartment heating can be realized, which is far superior to a so-called fuel heater in performance and cost.

Demnach können die als Beispiel genannten Verbraucher mit einfachen mechanischen und verlustfreien Schaltern an den Ausgang des entsprechenden Generators geschaltet werden, wobei die Leistungsaufnahme durch Variation der Generatorspannung geregelt bzw. gesteuert wird, ohne dass eine zusätzliche, verlustbehaftete Leistungselektronik zur Regelung zwischengeschaltet werden müsste. Der erste Generator, der im Wesentlichen eine konstante Spannung von 14 Volt an seinem Ausgang bereitstellt, kann dadurch wesentlich kleiner ausgeführt werden, da er den Strom für Heizung und Kühlerlüfter nicht zu liefern braucht. Die Zwischenschaltung einer dem jeweiligen Verbraucher zugeordneten Regeleinheit ist deshalb nicht nötig, weil der Generator ohnehin über seine Erregung auf eine Ausgangsspannung geregelt werden kann, die passend für den einzigen angeschlossenen Verbraucher zum jeweiligen Zeitpunkt ist.Accordingly, the consumer mentioned as an example can be connected to the output of the corresponding generator with simple mechanical and lossless switches, wherein the power consumption is regulated or controlled by variation of the generator voltage without having to interpose an additional, lossy power electronics for regulation. The first generator, which essentially provides a constant voltage of 14 volts at its output, can thereby be made substantially smaller because it does not need to supply the power for the heater and radiator fan. The interposition of a respective consumer associated control unit is therefore not necessary because the generator can be controlled anyway via its excitation to an output voltage that is suitable for the only connected consumer at the time.

Neben den beiden erwähnten Verbrauchern Kühlerlüftermotor und Heizvorrichtungen ist bevorzugt eine dritte Vorrichtung an den Ausgang des zweiten Generators koppelbar und zwar eine Rekuperationsvorrichtung. Unter dieser Bezeichnung werden sogenannte Superkondensatoren, auch bekannt unter der Bezeichnung Super-Caps, geführt, die dazu dienen, beispielsweise im Schub- oder Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugs Energie zu speichern, die dann beispielsweise bei einem Beschleunigungsvorgang oder dergleichen dem Antriebssystem zugeführt wird und damit in einer Kraftstoffersparnis resultiert. Im Rekuperationsbetrieb wirkt der Generator als Umwandler von mechanischer in elektrische Energie und der Wirkungsgrad ist umso besser, je höher die Ausgangsspannung am Generator eingestellt wird.In addition to the two consumers mentioned cooler fan motor and heaters a third device is preferably coupled to the output of the second generator and that a recuperation device. Under this name, so-called supercapacitors, also known as super-caps, out, which serve to store energy, for example, in the push or brake operation of the motor vehicle, which is then supplied to the drive system, for example, during an acceleration process or the like, and thus in one Fuel economy results. In recuperation mode, the generator acts as a converter of mechanical to electrical energy and the efficiency is better, the higher the output voltage is set on the generator.

Bevorzugt umfasst das Bordnetz weiterhin einen Temperatursensor, wobei die Schaltervorrichtungen ausgelegt sind, in Abhängigkeit der vom Temperatursensor erfassten Temperatur gesteuert zu werden. Eine bevorzugte temperaturabhängige Steuerung sieht daher vor, unterhalb einer vorgebbaren Temperaturschwelle lediglich mindestens eine Heizvorrichtung an den Ausgang des zweiten Generators zu koppeln und über einer vorgebbaren Temperaturschwelle lediglich den Motorkühlerlüfter. In dem Temperaturbereich, der zwischen diesen beiden Temperaturschwellen liegt, ist die Rekuperationsvorrichtung mit dem Ausgang des zweiten Generators leitend verbunden.Preferably, the electrical system further comprises a temperature sensor, wherein the switch devices are designed to be controlled in dependence on the temperature detected by the temperature sensor. A preferred temperature-dependent control therefore provides to couple only at least one heater to the output of the second generator below a predeterminable temperature threshold and only the engine radiator fan above a predefinable temperature threshold. By doing Temperature range, which is between these two temperature thresholds, the recuperation device is conductively connected to the output of the second generator.

Derselbe oder ein weiterer Temperatursensor des Bordnetzes kann dazu dienen, die Temperatur als Eingangssignal der Regeleinheit zur Verfügung zu stellen, die daraufhin die Spannung am Ausgang des zweiten Generators in Abhängigkeit der vom Temperatursensor erfassten Temperatur steuert. Beispielsweise gehen sehr niedrige Temperaturen mit einem erhöhten Heizbedarf einher, so dass dann die Spannung am Ausgang des zweiten Generators hochgeregelt wird. Letzteres ist ebenfalls zweckmäßig bei sehr hohen Temperaturen, die mit einem erhöhten Kühlbedarf des Kühlers einhergehen.The same or another temperature sensor of the vehicle electrical system can serve to provide the temperature as the input signal of the control unit, which then controls the voltage at the output of the second generator as a function of the temperature detected by the temperature sensor. For example, very low temperatures are associated with increased heating demand, so that then the voltage at the output of the second generator is up-regulated. The latter is also useful at very high temperatures, which are associated with an increased cooling demand of the radiator.

Es sei auch darauf hingewiesen, dass unterschiedliche Temperatursensoren, insbesondere unterschiedlich im Hinblick ihrer Anordnung, zum Einsatz kommen können. Beispielsweise kann der für die Heizvorrichtungen vorgesehene Temperatursensor im Innenraum des Kraftfahrzeugs untergebracht werden, der den Kühlerlüftermotor steuernde Temperatursensor kann beispielsweise die Kühlwasser- und Öltemperatur des Kraftfahrzeugs auswerten.It should also be noted that different temperature sensors, in particular different in terms of their arrangement, can be used. For example, the temperature sensor provided for the heating devices can be accommodated in the interior of the motor vehicle, the temperature sensor controlling the cooling fan motor can evaluate, for example, the cooling water and oil temperature of the motor vehicle.

Alternativ oder zusätzlich zu den erwähnten Temperatursensoren kann ein Drucksensor zur Ermittlung des Drucks im Kältekreislauf einer Klimaanlage des Fahrzeugs vorhanden sein und zu entsprechenden Steuerungszwecken herangezogen werden.Alternatively or in addition to the temperature sensors mentioned, a pressure sensor for determining the pressure in the refrigeration cycle of an air conditioning system of the vehicle may be present and used for corresponding control purposes.

Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bordnetz erwähnten bevorzugten Ausführungsformen und ihre Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.The preferred embodiments mentioned above in connection with the vehicle electrical system according to the invention and their advantages apply correspondingly to the method according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.

Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:In the following, an embodiment of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 in schematischer Darstellung ein aus dem Stand der Technik bekanntes Bordnetz mit zwei Generatoren; 1 a schematic representation of a known from the prior art electrical system with two generators;

2a die Generatorleistung P_G in Abhängigkeit der Motordrehzahl n_M; 2a the generator power P _G as a function of the engine speed n _M ;

2b den Wirkungsgrad η_G des Generators in Abhängigkeit der Motordrehzahl n_M; 2 B the efficiency η _{G of} the generator as a function of the engine speed n _M ;

3 die Abhängigkeit der Kühl- bzw. Heizleistung einer Kühl- bzw. Heizvorrichtung in Abhängigkeit der an sie angelegten Spannung U; 3 the dependence of the cooling or heating power of a cooling or heating device as a function of the voltage applied to it U;

4 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bordnetzes; und 4 a schematic representation of a first embodiment of a vehicle electrical system according to the invention; and

5 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bordnetzes; 5 a schematic representation of a second embodiment of a vehicle electrical system according to the invention;

In den unterschiedlichen Figuren stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile dar und werden deshalb nicht mehrmals beschrieben.In the different figures, the same reference numerals represent the same components and are therefore not described several times.

4 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu 1 ist nunmehr der Kühlerlüfter 46 ohne Zwischenschaltung von Kühlerlüfterelektronik über einen Schalter 58 mit dem Ausgang 18 des Generators 16 verbindbar. Im Hinblick auf eine Heizungsanforderung oder eine Lüfteranforderung, die bevorzugt über einen CAN mitgeteilt wird, steuert ein Steuergerät 60 einerseits die am Ausgang 18 des zweiten Generators 16 bereitgestellte Spannung, andererseits die Stellung der Schalter 48, 52 und 58, wie durch den Pfeil 65 gekennzeichnet. Liegt beispielsweise eine Heizungsanforderung vor, öffnet das Steuergerät 60 die Schalter 58 und 52 und schließt den Schalter 48. Das Steuergerät 60 ist überdies mit einem ersten Temperatursensor 62 und einem zweiten Temperatursensor 64 verbunden. Der erste Temperatursensor 62 ist im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet, der zweite Temperatursensor 64 misst die Kühlwassertemperatur. Im erstgenannten Beispiel einer Heizungsanforderung wertet das Steuergerät 60 die Temperatur, die vom Temperatursensor 62 bereitgestellt wird, aus und stellt über den Regler 22 eine geeignete Spannung 18 am Ausgang des Generators 16 bereit, die nach Schließen des Schalters 48 unmittelbar zum Betreiben der Heizvorrichtung 50, beispielsweise eines PTC-Elements, verwendet wird. Im Falle einer Kühlanforderung, die durch Auswertung des Temperatursensors 64 festgestellt werden kann, schließt das Steuergerät 60 den Schalter 58 und öffnet die Schalter 52 und 48. Liegt die vom Temperatursensor 64 festgestellte Temperatur unter einem vorgebbaren Schwellwert, die vom Temperatursensor 62 festgestellte Temperatur über einem vorgebbaren Schwellwert, liegt weder eine Heizungs- noch Lüfteranforderung vor. Das Steuergerät öffnet daraufhin die Schalter 48, 58 und schließt den Schalter 52. Damit kann der Generator 16 zur Stützung des 14-Volt-Bordnetzes, welches vom Generator 12 versorgt wird, verwendet werden. Im Hinblick auf den Generatorwirkungsgrad η_G, siehe 2a, kann vorgesehen werden, dass die am Ausgang 18 des Generators 16 bereitgestellte Spannung höher als die vom Generator 1 bereitgestellte Spannung ist. Eine Angleichung wird über einen optionalen DC/DC-Wandler 54 hergestellt. 4 shows a schematic representation of a first embodiment of the present invention. Compared to 1 is now the radiator fan 46 without the interposition of cooling fan electronics via a switch 58 with the exit 18 of the generator 16 connectable. With regard to a heating request or a fan request, which is preferably communicated via a CAN, controls a controller 60 on the one hand, at the exit 18 of the second generator 16 provided voltage, on the other hand, the position of the switch 48 . 52 and 58 as by the arrow 65 characterized. For example, if there is a heating request, opens the controller 60 the switches 58 and 52 and close the switch 48 , The control unit 60 is also with a first temperature sensor 62 and a second temperature sensor 64 connected. The first temperature sensor 62 is arranged in the interior of the motor vehicle, the second temperature sensor 64 measures the cooling water temperature. In the first example of a heating request, the controller evaluates 60 the temperature, that of the temperature sensor 62 is provided, and puts over the controller 22 a suitable voltage 18 at the output of the generator 16 ready after closing the switch 48 immediately to operate the heater 50 , For example, a PTC element is used. In the case of a cooling request by evaluation of the temperature sensor 64 can be determined, closes the controller 60 the switch 58 and opens the switches 52 and 48 , Is that from the temperature sensor 64 detected temperature below a predetermined threshold, the temperature sensor 62 detected temperature above a predetermined threshold, there is neither a heating nor fan request. The controller then opens the switches 48 . 58 and close the switch 52 , This allows the generator 16 to support the 14-volt electrical system, which from the generator 12 is used. With regard to the generator efficiency η _G , see 2a , can be provided that at the output 18 of the generator 16 provided voltage higher than that of the generator 1 provided voltage is. An approximation is via an optional DC / DC converter 54 produced.

Alternativ oder zusätzlich zu den Temperatursensoren 62, 64 kann ein Drucksensor 63 vorgesehen sein, der den Druck im Kältekreislauf einer Klimaanlage des Fahrzeugs wiedergibt.Alternatively or in addition to the temperature sensors 62 . 64 can be a pressure sensor 63 be provided, which reflects the pressure in the refrigeration cycle of an air conditioning system of the vehicle.

Für einen Betriebspunkt bei einer Motordrehzahl n_M = 70% n_Mmax haben praktische Versuche folgende Wirkungsgrade ergeben:
Bei dem in 1 dargestellten bekannten Bordnetz hat der Generator einen Wirkungsgrad von 60%. Die Übertragung der vom Generator erzeugten Energie an die Einheit aus Kühlerlüftermotor mit Kühlerlüfterelektronik hat einen Wirkungsgrad von 90%, der Kühlerlüftermotor mit der Kühlerlüfterelektronik selbst einen Wirkungsgrad von 66%. Damit ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von 36%.For an operating point at an engine speed n _M = 70% n _Mmax practical tests have given the following efficiencies:
At the in 1 shown known electrical system, the generator has an efficiency of 60%. The transmission of the energy generated by the generator to the unit of radiator fan motor with radiator fan electronics has an efficiency of 90%, the radiator fan motor with the radiator fan electronics themselves an efficiency of 66%. This results in a total efficiency of 36%.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung hat der Generator einen Wirkungsgrad von 75%, die Übertragung einen Wirkungsgrad von 95% und der Kühlerlüftermotor ohne Kühlerlüfterelektronik, die in diesem Fall nicht benötigt wird, einen Wirkungsgrad von 75%. Daraus ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von 53%.At the in 4 illustrated embodiment of the present invention, the generator has an efficiency of 75%, the transmission efficiency of 95% and the cooling fan motor without cooling fan electronics, which is not needed in this case, an efficiency of 75%. This results in a total efficiency of 53%.

Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine weitere Schaltervorrichtung 66 auf, die über eine Diode 68 die Aufladung eines Speicherkondensators 70, der als sogenannter Super-Cap ausgeführt ist, ermöglicht. Über einen Schalter 72 lässt sich ein Motor 74, der beispielsweise zu einem E-Booster oder einer elektrischen Lenkung gehört, sowohl betreiben durch die im Super-Cap 70 gespeicherte Energie als auch bei Schließen des Schalters 66 und Öffnen der Schalter 48 und 58 durch die vom Generator 16 bereitgestellte Spannung. Über einen DC/DC-Wandler 76, der bevorzugt im Steuergerät 60 untergebracht ist, lässt sich die Spannung, die vom zweiten Generator 16 bereitgestellt wird, sowie die im Super-Cap 70 gespeicherte Energie dem 14-Volt-Bordnetz zuführen. Wird die am Ausgang 18 des zweiten Generators 16 bereitgestellte Spannung auf 14 Volt geregelt, kann zur Unterstützung des vom Generator 12 gespeisten Bordnetzteils der Schalter 78 geschlossen werden. Der Schalter 66 wird bevorzugt angeschlossen, wenn sich das Fahrzeug im Schubbetrieb befindet, um eine sogenannte Rekuperation zu ermöglichen.This in 5 illustrated embodiment has another switch device 66 on that over a diode 68 the charging of a storage capacitor 70 , which is designed as a so-called super-cap allows. About a switch 72 can an engine 74 that belongs to, for example, an e-booster or an electric steering, both operate by those in the super-cap 70 stored energy as well as when closing the switch 66 and opening the switch 48 and 58 through the generator 16 provided voltage. About a DC / DC converter 76 that is preferred in the control unit 60 is housed, can be the voltage coming from the second generator 16 is provided, as well as those in the super cap 70 store stored energy to the 14 volt vehicle electrical system. Will the at the exit 18 of the second generator 16 Provided voltage regulated to 14 volts, can be used to assist the generator 12 powered on-board power supply of the switch 78 getting closed. The desk 66 is preferably connected when the vehicle is in overrun to allow a so-called recuperation.

Claims

On-board network for a motor vehicle with a first ( 12 ) and a second ( 16 ) Generator, whereby at the output ( 14 ) of the first generator ( 12 ) a first voltage can be provided and at the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) a second voltage which is at least as large as the first voltage, and wherein the amplitude of the second voltage via a control device ( 60 ) connected to a control unit ( 22 ) of the second generator ( 16 ) is controllable, with the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) via a respective switching device ( 48 . 58 . 52 . 66 ) at least two consumers ( 50 . 46 . 74 ), characterized in that the at least two consumers ( 50 . 46 . 74 ) are designed for the supply with a voltage that is greater than the first voltage, wherein the switch devices ( 48 . 58 . 52 . 66 ) are only controllable in such a way that only a single one of the at least two consumers ( 50 . 46 . 74 ) with the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ), the coupling of the at least two consumers ( 50 . 46 . 74 ) with the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) is such that the respectively connected consumer ( 50 ; 46 ; 74 ) without the interposition of other control units with the voltage at the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ), the control unit ( 22 ), the voltage at the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) depending on a power requirement of each with the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) coupled consumer ( 50 . 46 . 74 ).

Vehicle electrical system according to claim 1, characterized in that the to the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) coupled consumers ( 50 . 46 . 74 ) comprises a selection of the following consumers: radiator fan motor ( 46 ), Heating device ( 50 ), Recuperation device ( 68 . 70 ).

Vehicle electrical system according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical system a temperature sensor ( 62 . 64 ) and / or a pressure sensor ( 63 ) for determining the pressure in the refrigeration cycle of an air conditioner and the switch devices ( 52 . 48 . 58 . 66 ), depending on the temperature sensor ( 62 ; 64 )) detected temperature to be controlled.

Vehicle electrical system according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical system a temperature sensor ( 62 . 64 ) and / or a pressure sensor ( 63 ) for determining the pressure in the refrigeration cycle of an air conditioning system and the control unit ( 22 ), the voltage at the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) depending on the temperature sensor ( 62 ; 64 ) to control the detected temperature.

Vehicle electrical system according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 60 ), the voltage at the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) in the case of the coupling of a recuperation device ( 68 . 70 ) as a consumer depending on the operating state of the motor vehicle to control.

Vehicle electrical system according to claim 5, characterized in that the control device ( 60 ) is designed to increase the voltage during coasting and / or braking operation of the motor vehicle.

Method for operating a vehicle electrical system of a motor vehicle, wherein the motor vehicle has a first ( 12 ) and a second ( 16 ) Generator, wherein at the output ( 14 ) of the first generator, a first voltage can be provided and at the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) a second voltage, wherein the second voltage is at least as large as the first voltage and wherein the amplitude of the second voltage via a control device ( 60 ) connected to a control unit ( 22 ) of the second generator ( 16 ) is controllable, with the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) via a respective switching device ( 52 . 48 . 58 . 66 ) at least two consumers ( 50 . 46 . 74 ), which are designed to be supplied with a voltage that is greater than the first voltage, and wherein the switch devices ( 52 . 48 . 58 . 66 ) are only controllable in such a way that only a single one of the at least two consumers ( 50 . 46 . 74 ) with the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ) is conductively connected, comprising the following steps: a) determining a temperature relevant to the operation of the at least two consumers; b) Depending on the determined temperature, establishing an electrically conductive connection between in each case only one of the at least two consumers ( 50 . 46 . 74 ) and the output ( 18 ) of the second generator ( 16 ); c) operating the at least one consumer ( 50 ; 46 ; 74 ) without the interposition of control units with the voltage provided at the output of the second generator. d) regulating the voltage provided at the output of the second generator as a function of a power requirement of the respectively operated consumer ( 50 . 46 . 74 ).