DE102012018730B4 - Motor vehicle electrical system with an additional energy storage and associated operating method - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug-Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, mita) einer aufladbaren elektrischen Batterie (1, 2) zur Stromspeicherung,b) einem von dem Verbrennungsmotor antreibbaren Startergenerator (9) mit einem integrierten Generator zur Stromerzeugung, wobei der Startergenerator (9) wahlweise den Verbrennungsmotor starten kann oder von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um Strom zu erzeugen,c) einer spannungsführenden Netzleitung (5) zur elektrischen Kontaktierung der Batterie (1, 2), des Startergenerators (9) und des Anlassers (7),d) einem Energiespeicher (11) zur Stromspeicherung, wobei der Energiespeicher (11)d1) eine ausreichend große Kapazität aufweist, um einen Warmstart des Verbrennungsmotors durchzuführen, undd2) ein Kondensator ist, und mite) einem Start-Stopp-System zum automatischen Abschalten des Verbrennungsmotors bei einer Standphase des Kraftfahrzeugs und zum automatischen Warmstart des Verbrennungsmotors durch den Startergenerator (9) am Ende der Standphase, wobei der Startergenerator (9) bei einem Warmstart aus dem Energiespeicher (11) mit Strom versorgt wird, undf) einem Anlasser (7) für einen Kaltstart des Verbrennungsmotors, wobei der der Anlasser (7) bei einem Kaltstart aus der Batterie (1, 2) mit Strom versorgt wird; dadurch gekennzeichnet,g) dass die Batterie (1, 2) über einen Hauptschalter (4) mit der spannungsführenden Netzleitung (5) verbunden ist, wobei die Batterie (1, 2) an die spannungsführende Netzleitung (5) anschließbar ist; undh) dass das Kraftfahrzeug-Bordnetz einen Gleichspannungswandler (10) aufweist, der mit der Netzleitung (5) verbunden ist, um den Startergenerator (9) für einen Warmstart mit der erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen und um den Startergenerator (9) bei einem Warmstart unabhängig von der Batterie (1, 2) aus dem elektrischen Energiespeicher (11) mit der erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen.Motor vehicle electrical system for a motor vehicle with an internal combustion engine, with a) a rechargeable electric battery (1, 2) for storing electricity, b) a starter generator (9) which can be driven by the internal combustion engine and has an integrated generator for generating electricity, the starter generator (9) optionally being the Internal combustion engine can start or is driven by the internal combustion engine to generate electricity, c) a live power line (5) for electrical contacting the battery (1, 2), the starter generator (9) and the starter (7), d) an energy storage device (11) for electricity storage, wherein the energy storage (11)d1) has a sufficiently large capacity to carry out a warm start of the internal combustion engine, andd2) is a capacitor, and mite) a start-stop system for automatically switching off the internal combustion engine during a stationary phase of the motor vehicle and for the automatic warm start of the internal combustion engine by the starter generator (9) at the end of the stationary phase, the starter generator (9) being supplied with power from the energy storage (11) during a warm start, andf) a starter (7) for a cold start of the Internal combustion engine, whereby the starter (7) is supplied with power from the battery (1, 2) during a cold start; characterized in,g) that the battery (1, 2) is connected to the live power line (5) via a main switch (4), wherein the battery (1, 2) can be connected to the live power line (5); andh) that the motor vehicle electrical system has a DC-DC converter (10) which is connected to the power line (5) in order to supply the starter generator (9) with the required electrical energy for a warm start and to supply the starter generator (9) during a warm start to supply the required electrical energy from the electrical energy storage (11) independently of the battery (1, 2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und Start-Stopp-Betrieb sowie ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein solches Kraftfahrzeug Bordnetz.The invention relates to a motor vehicle electrical system for a motor vehicle with an internal combustion engine and start-stop operation and a corresponding operating method for such a motor vehicle electrical system.
Moderne Personenkraftwagen (Pkw) mit einem Verbrennungsmotor weisen oft-mals ein Start-Stopp-System auf, um Kraftstoff zu sparen. Im Betrieb eines solchen Personenkraftwagens schaltet das Start-Stopp-System den Verbrennungs-motor in kurzen Standphasen ab, wenn der Personenkraftwagen beispielsweise an einer Ampel hält. Am Ende der Standphase startet das Start-Stopp-System den Verbrennungsmotor dann wieder automatisch, damit der Personenkraftwagen weiterfahren kann, wenn beispielsweise die Ampel auf grün wechselt. Derartige Start-Stopp-Systeme können zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs auch bei Nutzfahrzeugen (z.B. Stadtbusse) eingesetzt werden. Problematisch bei einem Einsatz eines Start-Stopp-Systems in einem Stadtbus ist jedoch die hohe Anzahl von Start-Stopp-Zyklen über die Lebensdauer des Stadtbusses, wodurch das Kraftfahrzeug-Bordnetz und insbesondere die Batterie des Stadtbusses stark belastet wird. Ohne aufwändige Zusatzmaßnahmen ist deshalb bei einem Einsatz eines Start-Stopp-Systems in einem Stadtbus mit einer verringerten Lebensdauer der Fahrzeugbatterie zu rechnen. Darüber hinaus führt der hohe Stromverbrauch beim Starten des Verbrennungsmotors zu einem entsprechenden Spannungseinbruch in dem Kraftfahrzeug-Bordnetz, was mit Funktionseinschränkungen (z.B. bei Steuergeräten und Komforteinrichtungen) verbunden ist. Durch den großen Energiebedarf bei Motorstopp und Fahrzeugstillstand wird die Batterie zusätzlich belastet.Modern passenger cars with an internal combustion engine often have a start-stop system to save fuel. When operating such a passenger car, the start-stop system switches off the internal combustion engine during short standstill phases, for example when the passenger car stops at a traffic light. At the end of the stationary phase, the start-stop system automatically starts the combustion engine again so that the car can continue driving if, for example, the traffic light turns green. Such start-stop systems can also be used in commercial vehicles (e.g. city buses) to reduce fuel consumption. However, the problem with using a start-stop system in a city bus is the high number of start-stop cycles over the lifespan of the city bus, which puts a lot of strain on the vehicle's electrical system and in particular on the city bus's battery. Without complex additional measures, a reduced service life of the vehicle battery can therefore be expected when using a start-stop system in a city bus. In addition, the high power consumption when starting the internal combustion engine leads to a corresponding voltage drop in the vehicle electrical system, which is associated with functional restrictions (e.g. in control devices and comfort devices). The large energy requirement when the engine stops and the vehicle is stationary puts additional strain on the battery.
Aus
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Die
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Zum allgemeinen technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuweisen auf
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Probleme beim Einsatz eines Start-Stopp-Systems in einem Stadtbus oder einem sonstigen Kraftfahrzeug zu lösen.The invention is therefore based on the object of solving the above-mentioned problems when using a start-stop system in a city bus or other motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug-Bordnetz mit den Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. durch ein entsprechendes Betriebsverfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.This object is achieved by a motor vehicle electrical system according to the invention with the features of the main claim or by a corresponding operating method with the features of the secondary claim. Advantageous further developments are specified in the dependent claims and the description.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz zur Stromversorgung zusätzlich zu der herkömmlichen Batterie einen Energiespeicher (z.B. Ultracap) vorzusehen, um die Bordnetzspannung in dem Kraftfahrzeug-Bordnetz insbesondere bei einem durch das Start-Stopp-System eingeleiteten Warmstart des Verbrennungsmotors zu stabilisieren und bei Motorstopp das Bordnetz zu versorgen. Ferner kann der Energiespeicher auch im normalen Betrieb zur Stromversorgung des Kraftfahrzeug-Bordnetzes eingesetzt werden, um Kraftstoff zu sparen, wobei der Energiespeicher in Schubphasen durch Rekuperation aufgeladen wird, so dass der Generator im zeitlichen Mittel weniger mechanische Antriebsleistung benötigt, was zu einer entsprechenden Kraftstoffeinsparung führt.The invention includes the general technical teaching of providing an energy storage device (e.g. Ultracap) in a motor vehicle electrical system for power supply in addition to the conventional battery in order to maintain the electrical system voltage in the motor vehicle electrical system, in particular during a warm start of the internal combustion engine initiated by the start-stop system to stabilize and supply the on-board electrical system when the engine stops. Furthermore, the energy storage can also be used in normal operation to power the vehicle electrical system in order to save fuel, with the energy storage being charged in overrun phases by recuperation, so that the generator requires less mechanical drive power on average over time, which leads to corresponding fuel savings .
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz weist zunächst in Übereinstimmung mit herkömmlichen Kraftfahrzeug-Bordnetzen eine aufladbare elektrische Batterie zur Stromspeicherung auf, wobei die Batterie üblicherweise eine elektro-chemische Batterie ist, wie beispielsweise ein herkömmlicher Bleiakkumulator.The motor vehicle on-board electrical system according to the invention initially has, in accordance with conventional motor vehicle on-board electrical systems, a rechargeable electric battery for storing electricity, the battery usually being an electro-chemical battery, such as a conventional lead accumulator.
Darüber hinaus weist auch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen herkömmlichen Anlasser auf, um den Verbrennungsmotor zu starten, wobei derartige Anlasser an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen. Dieser herkömmliche Anlasser wird für Kaltstarts verwendet.In addition, the motor vehicle electrical system according to the invention also has a conventional starter in accordance with the prior art in order to start the internal combustion engine, such starters being known from the prior art and therefore need not be described in more detail. This conventional starter is used for cold starts.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Generator auf, der auch als Lichtmaschine bezeichnet wird und zur Stromerzeugung dient. Gemäß der Erfindung ist der Generator ein sogenannter integrierter Startergenerator (ISG), wobei der integrierte Startergenerator wahlweise den Verbrennungsmotor starten kann oder von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um Strom zu erzeugen. In einer Betriebsart „Generator“ arbeitet der Startergenerator also als Generator zur Stromerzeugung, wohingegen der Startergenerator in einer Betriebsart „Starter“ als Anlasser arbeitet, um den Verbrennungsmotor zu starten.In addition, the motor vehicle electrical system according to the invention, in accordance with the prior art, has a generator, which is also referred to as an alternator and is used to generate electricity. According to the invention, the generator is a so-called integrated starter generator (ISG), wherein the integrated starter generator can either start the internal combustion engine or is driven by the internal combustion engine to generate electricity. In a “generator” operating mode, the starter generator works as a generator to generate electricity, whereas in a “starter” operating mode, the starter generator works as a starter to start the internal combustion engine.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz eine spannungsführende Netzleitung auf, an die die Batterie, der Generator und der Anlasser angeschlossen sind bzw. angeschlossen werden können.In addition, the motor vehicle electrical system according to the invention has a live power line to which the battery, the generator and the starter are or can be connected.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz auch ein Start-Stopp-System auf, das den Verbrennungsmotor bei einer Standphase des Kraftfahrzeugs automatisch abschaltet und den Verbrennungsmotor am Ende der Standphase automatisch wieder startet. Derartige Start-Stopp-Systeme sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden.In addition, the motor vehicle electrical system according to the invention also has a start-stop system which automatically switches off the internal combustion engine when the motor vehicle is stationary and automatically restarts the internal combustion engine at the end of the stationary phase. Such start-stop systems are known from the prior art and therefore do not need to be described in more detail.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel arbeitet der Startergenerator mit 24V-Spannung und ist magnetfrei, d.h. der Startergenerator weist keine Permanentmagnete auf. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch keine Sicherheitsvorkehrungen bezüglich eines Berührschutzes erforderlich sind, da auch in einem Fehlerfall keine elektrischen Spannungen über den gesetzlichen Grenzwerten auftreten können. Beispielsweise kann der Startergenerator als Reluktanzmotor ausgeführt sein, insbesondere als geschaltete Reluktanzmaschine.In the preferred embodiment, the starter generator works with 24V voltage and is magnet-free, i.e. the starter generator has no permanent magnets. This is advantageous because it means that no safety precautions regarding contact protection are required, since even in the event of a fault, no electrical voltages above the legal limit values can occur. For example, the starter generator can be designed as a reluctance motor, in particular as a switched reluctance machine.
Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Energiespeicher handelt es sich um einen Kondensator, beispielsweise einen sogenannten Superkondensator, insbesondere in Form eines Doppelschicht-Kondensators. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Bauweise und der Funktionsweise des Energiespeichers nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Allerdings weist der Energiespeicher vorzugsweise eine große Kapazität auf, um genügend elektrische Energie speichern zu können. Allgemein lässt sich sagen, dass der Energiespeicher eine ausreichend große Kapazität aufweist, um die für einen Warmstart des Verbrennungsmotors und zur Versorgung in den Stoppphasen erforderliche elektrische Energie zu speichern.The energy storage device provided according to the invention is a capacitor, for example a so-called supercapacitor, in particular in the form of a double-layer capacitor. However, the invention is not limited to these exemplary embodiments with regard to the design and functionality of the energy storage device. However, the energy storage preferably has a large capacity in order to be able to store enough electrical energy. In general, it can be said that the energy storage device has a sufficiently large capacity to store the electrical energy required for a warm start of the internal combustion engine and for supply during the stop phases.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz einen Gleichspannungswandler. Der Gleichspannungswandler kann den Energiespeicher mit der Netzleitung und/oder direkt mit dem Startergenerator verbinden, wobei der Gleichspannungswandler netzseitig die Netzspannung bereitstellt.Furthermore, the motor vehicle electrical system according to the invention comprises a DC-DC converter. The DC-DC converter can connect the energy storage device to the power line and/or directly to the starter generator, with the DC-DC converter providing the mains voltage on the network side.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug-Bordnetz eine Bordnetzspannung auf, die so gering ist, dass kein Berührschutz erforderlich ist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug-Bordnetz eine Bordnetzspannung von 24 Volt aufweisen, da erst bei Bordnetzspannungen von mehr als 60 Volt Gleichspannung ein Berührschutz erforderlich ist. Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass das Kraftfahrzeug-Bordnetz vorzugsweise hochspannungsfrei ist ohne Hochspannungskomponenten mit einer Spannung, die einen Berührschutz erfordert, insbesondere ohne Hochspannungskomponenten mit mehr als 60 Volt Gleichspannung oder 25 Volt Wechselspannung.In the preferred exemplary embodiment, the motor vehicle electrical system has an electrical system voltage that is so low that no contact protection is required. For example, the motor vehicle electrical system can have an electrical system voltage of 24 volts, since contact protection is only required when the electrical system voltage is more than 60 volts DC. In addition, it should be mentioned that the motor vehicle electrical system is preferably free of high voltage without high-voltage components with a voltage that requires protection against contact, in particular without high-voltage components with more than 60 volts DC or 25 volts AC.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für das vorstehend beschriebene Kraftfahrzeug-Bordnetz unabhängig von dem zugehörigen Kraftfahrzeug. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein komplettes Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeug-Bordnetz, wobei es sich beispielsweise um einen Lastkraftwagen oder einen Stadtbus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug handeln kann.Furthermore, it should be noted that the invention does not only claim protection for the motor vehicle electrical system described above, regardless of the associated motor vehicle. Rather, the invention also claims protection for a complete motor vehicle with such a motor vehicle electrical system, which can be, for example, a truck or a city bus or another commercial vehicle.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein solches Kraftfahrzeug-Bordnetz, wobei die spannungsführende Netzleitung des Kraftfahrzeug-Bordnetzes aus dem Energiespeicher gespeist wird, insbesondere bei einem Startvorgang des Verbrennungsmotors, um die Bordnetzspannung bei dem Startvorgang des Verbrennungsmotors zu stützen und bei abgestelltem Motor das Bordnetz zu versorgen.Finally, the invention also includes a corresponding operating method for such a motor vehicle on-board electrical system, wherein the live power line of the motor vehicle on-board electrical system is fed from the energy storage, in particular when the internal combustion engine is started, in order to support the on-board electrical system voltage during the starting process of the internal combustion engine and when the engine is switched off to supply the on-board electrical system.
Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzug-Bordnetz sowohl einen Anlasser als auch einen Startergenerator auf. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens erfolgt der Start des Verbrennungsmotors bei einem Warmstart stets mittels des Startergenerators, wohingegen der Verbrennungsmotor bei einem Kaltstart stets von dem herkömmlichen Anlasser gestartet wird.According to the invention, the motor vehicle electrical system has both a starter and a starter generator. As part of the operating method according to the invention, the internal combustion engine is always started by means of the starter generator during a warm start, whereas the internal combustion engine is always started by the conventional starter during a cold start.
Darüber hinaus besteht noch die Möglichkeit, dass der Energiespeicher aus dem Kraftfahrzeug-Bordnetz aufgeladen wird, wenn der Verbrennungsmotor im Schubbetrieb arbeitet und keine mechanische Leistung abgibt, was unter dem Begriff Rekuperation an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.In addition, there is also the possibility that the energy storage device is charged from the vehicle electrical system when the internal combustion engine is operating in overrun mode and does not produce any mechanical power, which is known from the prior art under the term recuperation.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Bordnetzes, -
2 eine Abwandlung des Kraftfahrzeug-Bordnetzes aus1 für einen Betrieb in einem Stadtbus, -
3 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Startens des Verbrennungsmotors bei einem Kaltstart, -
4 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung von Start und Abschalten des Verbrennungsmotors durch das Start-Stopp-System, sowie -
5 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der Rekuperation zum Aufladen des Energiespeichers.
-
1 a schematic circuit diagram of a motor vehicle electrical system according to the invention, -
2 a modification of the vehicleelectrical system 1 for operation in a city bus, -
3 a flowchart to illustrate starting the internal combustion engine during a cold start, -
4 a flowchart to illustrate starting and switching off the internal combustion engine by the start-stop system, as well as -
5 a flowchart to illustrate the recuperation for charging the energy storage.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz weist zwei herkömmliche wiederaufladbare Bleibatterien 1, 2 auf, die in Reihe geschaltet sind und beispielsweise als sogenannte AGM Batterien (AGM: absorbent glass mat) ausgeführt sein können.The motor vehicle electrical system according to the invention has two conventional rechargeable
Die masseseitige Bleibatterie 1 ist mit einem Massepunkt 3 des Kraftfahrzeugs verbunden, während die spannungsseitige Bleibatterie 2 über einen Hauptschalter 4 mit einer spannungsführenden Netzleitung 5 verbunden ist.The ground-
Zum einen ist an die Netzleitung 5 über einen Schalter 6 die sogenannte „Klemme 15“ angeschlossen, wobei die „Klemme 15“ auch als „Zündungsplus“ oder „geschaltetes Plus“ bezeichnet wird und den mit dem Zündschloss des Kraftfahrzeugs geschalteten Pluspol bezeichnet. An die „Klemme 15“ werden dann die Verbraucher (z.B. Radio, Scheinwerfer, elektrische Heizung, etc.) angeschlossen.On the one hand, the so-called “terminal 15” is connected to the
Zum anderen ist an die Netzleitung 5 ein herkömmlicher Anlasser 7 angeschlossen, der zum Anlassen des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs dient, insbesondere bei einem Kaltstart. Der Anlasser 7 ist hierbei in herkömmlicher Weise ausgeführt.On the other hand, a
Darüber hinaus ist an die Netzleitung 5 über einen DC/AC Wandler 8 ein integrierter Startergenerator 9 (ISG: integrierter Startergenerator) angeschlossen. Zum einen dient der Startergenerator 9 in einer Betriebsart „Generator“ als Generator und wird dabei von dem Verbrennungsmotor angetrieben, um Strom zu erzeugen und das Kraftfahrzeug-Bordnetz mit der erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen. Zum anderen ermöglicht der Startergenerator 9 in einer Betriebsart „Starter“ das Starten des Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Warmstart am Ende einer Standphase, in der der Verbrennungsmotor durch ein Start-Stopp-System vorübergehend abgeschaltet war.In addition, an integrated starter generator 9 (ISG: integrated starter generator) is connected to the
Schließlich ist an die Netzleitung 5 noch ein Gleichspannungswandler 10 angeschlossen, der mit einem sogenannten Ultracap 11 verbunden ist, wobei es sich um einen Kondensator mit einer sehr großen Kapazität handelt, so dass der Ultracap 11 zur Stromspeicherung geeignet ist. Die Kapazität des Ultracaps 11 ist hierbei so groß, dass der Ultracap 11 genügend elektrische Energie speichern kann, um den Startergenerator 9 bei einem Warmstart unabhängig von den Bleibatterien 1, 2 mit der erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen.Finally, a DC-
Der Ultracap 11 stützt die Bordnetzspannung auf der Netzleitung 5 sowohl beim Kaltstart als auch bei einem Warmstart, wobei die Stützung bei einem Warmstart besonders wichtig ist, da bei einem Einsatz eines Start-Stopp-Systems Warm-starts sehr häufig auftreten.The
Zum einen verhindert die Stützung der Bordnetzspannung durch den Ultracap 11, dass die Lebensdauer der Bleibatterien 1, 2 durch die häufigen Warmstarts beim Einsatz eines Start-Stopp-Systems verringert wird.On the one hand, the support of the vehicle electrical system voltage by the
Zum anderen verhindert die Stützung der Bordnetzspannung durch den Ultracap 11 aber auch Spannungseinbrüche der Bordnetzspannung auf der Netzleitung 5 bei einem Kaltstart oder einem Warmstart aufgrund des dann großen Betriebsstroms. Dadurch wird auch verhindert, dass bei einem Kaltstart bzw. einem Warmstart störende Funktionsbeschränkungen aufgrund eines Spannungseinbruchs auftreten.On the other hand, the support of the vehicle electrical system voltage by the
Hierbei ist zu erwähnen, dass der Startergenerator 9 magnetfrei ist, d.h. der Startergenerator 9 weist keine Permanentmagneten auf. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch keine weiteren Sicherheitsvorkehrungen bezüglich eines Berührschutzes erforderlich sind, da auch im Fehlerfall keine Spannungen über den gesetzlichen Grenzwerten auftreten können.It should be mentioned here that the
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Batteriestrom mittels eines Strommesswiderstands 12 gemessen wird, wobei die über dem Strommesswiderstand 12 abfallende elektrische Spannung ein Maß für den Batteriestrom bildet und von einem Steuergerät 13 erfasst wird. Darüber hinaus ist der Gleichspannungswandler 10 hierbei auch direkt mit dem DC/AC-Wandler 8 verbunden, so dass auch der Kalt- oder Notstart ohne Beeinträchtigung des konventionellen Bordnetzes erfolgen kann.A special feature of this exemplary embodiment is that the battery current is measured by means of a
Schließlich zeigt
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- BleibatterieLead battery
- 22
- BleibatterieLead battery
- 33
- Massepunktground point
- 44
- HauptschalterMain switch
- 55
- NetzleitungPower line
- 66
- SchalterSwitch
- 77
- AnlasserStarter
- 88th
- DC/AC-WandlerDC/AC converter
- 99
- StartergeneratorStarter generator
- 1010
- GleichspannungswandlerDC-DC converter
- 1111
- UltracapUltracap
- 1212
- StrommesswiderstandsCurrent measuring resistor
- 1313
- SteuergerätControl unit
Claims (9)
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10100889A1 (en) | 2001-01-11 | 2002-07-25 | Bosch Gmbh Robert | Implementing start/stop operation of vehicles involves using two sub-supply systems, each containing an energy storage device, for supplying power when the motor is idle |
DE10305058B3 (en) | 2003-02-07 | 2004-03-25 | Daimlerchrysler Ag | Power supply circuit for vehicle electrical system has starter/generator connected to system via branches with switches controlled depending on battery, energy storage device charge, operating state |
DE10313081A1 (en) | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Heinz Leiber | Automobile has electrical system with energy store directly coupled to generator driven by automobile engine and connected via DC converter to onboard network |
DE102007026164A1 (en) | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Ipgate Ag | Electrical supply system for motor vehicle, has battery charging ultra cap by direct current-direct current converter before start of vehicle on high stress than rated stress, where stress level of electrical system is determined |
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DE102008054885A1 (en) | 2008-12-18 | 2010-06-24 | Daimler Ag | Device for controlling power supply of electrical system of vehicle, particularly automobile, has energy storage for providing electricity to starter, and generator for producing generator voltage |
DE102009027931A1 (en) | 2009-07-22 | 2011-01-27 | Robert Bosch Gmbh | Control device for an electric machine and operating method for the control device |
DE102010027828A1 (en) | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Motor car, has network and staring device connected with each other over separating device, so that energy is supplied form staring device to network, when voltage drop between voltages in network and staring device is exceed |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10100889A1 (en) | 2001-01-11 | 2002-07-25 | Bosch Gmbh Robert | Implementing start/stop operation of vehicles involves using two sub-supply systems, each containing an energy storage device, for supplying power when the motor is idle |
DE10305058B3 (en) | 2003-02-07 | 2004-03-25 | Daimlerchrysler Ag | Power supply circuit for vehicle electrical system has starter/generator connected to system via branches with switches controlled depending on battery, energy storage device charge, operating state |
DE10313081A1 (en) | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Heinz Leiber | Automobile has electrical system with energy store directly coupled to generator driven by automobile engine and connected via DC converter to onboard network |
DE102007026164A1 (en) | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Ipgate Ag | Electrical supply system for motor vehicle, has battery charging ultra cap by direct current-direct current converter before start of vehicle on high stress than rated stress, where stress level of electrical system is determined |
DE102008041298A1 (en) | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for starter support in a motor vehicle |
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