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DE10248658B4 - Device for on-board network stabilization during stop / start operation - Google Patents

Device for on-board network stabilization during stop / start operation Download PDF

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DE10248658B4
DE10248658B4 DE10248658A DE10248658A DE10248658B4 DE 10248658 B4 DE10248658 B4 DE 10248658B4 DE 10248658 A DE10248658 A DE 10248658A DE 10248658 A DE10248658 A DE 10248658A DE 10248658 B4 DE10248658 B4 DE 10248658B4
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DE
Germany
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voltage
switch
energy store
energy storage
starter
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Reinhold Beck
Thomas Binder
Horst Dr. Brinkmeyer
Fritz Dr. Schmidt
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DaimlerChrysler AG
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Abstract

Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung bei Stopp/Startbetrieb, mit:
einem Starter (S), einem Generator (G) und einem ersten Energiespeicher (1), wobei der Starter (S) in einem ersten Schaltungszweig zum Start über einen ersten Schalter (S1) mit dem Generator (G), dem ersten Energiespeicher (1) und einem damit über einen Umschalter (S2) verbundenen Bordnetz verbindbar ist,
wobei
der Starter (S) ebenfalls über den ersten Schalter (S1) und einen zweiten Schaltungszweig mit einem Aufwärtswandler (3), einem zweiten Energiespeicher (2), dem Umschalter (S2) und einem Leistungsverteiler (4) in Reihe schaltbar ist und dadurch mit zumindest einem stark spannungsabhängigen Verbraucher (B) verbindbar ist,
bei einem Start der erste Schalter (S1) geschlossen ist und der Umschalter (S2) die stark spannungsabhängigen Verbraucher mit dem zweiten Spannungszweig verbindet, so dass zumindest ein stark spannungsabhängiger Verbraucher (B) aus dem ersten Energiespeichers (1) und dem zweiten Energiespeicher (2) mit Energie versorgt wird, und
der Leistungsverteiler (4) durch Pulsweitenmodulation...Device for on-board stabilization during stop / start operation, with:
a starter (S), a generator (G) and a first energy store (1), wherein the starter (S) in a first circuit branch to start via a first switch (S1) with the generator (G), the first energy store (1 ) and a vehicle connected via a switch (S2) electrical system is connected,
in which
the starter (S) can also be connected in series via the first switch (S1) and a second circuit branch with an up-converter (3), a second energy store (2), the change-over switch (S2) and a power distributor (4) and thereby with at least a strongly voltage-dependent consumer (B) is connectable,
at a start, the first switch (S1) is closed and the switch (S2) connects the heavily voltage-dependent consumers with the second voltage branch, so that at least one heavily voltage-dependent consumer (B) from the first energy store (1) and the second energy store (2 ), and
the power distributor (4) by pulse width modulation ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung bei Stopp/Startbetrieb.The The invention relates to a device for on-board network stabilization Stop / start operation.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung, in der mittels eines DC/DC-Wandlers ein Teilbordnetz stabilisiert wird.Known is a device for electrical system stabilization, in the means of a DC / DC converter a sub-board network is stabilized.

Problematisch bei dieser bekannten Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung ist, dass entsprechend der Verbraucheranzahl und daraus resultierendem Leistungsbedarf die Vorrichtung teuer wird, da sie auf die Spitzenleistung ausgelegt werden muss. Zudem ist ein großer Aufwand für eine zusätzliche Verkablung des Teilnetzes vor allem bei vernetzten Fahrzeugen mit teilweise beliebiger Verteilung von Teilfunktionen auf viele Steuergeräte erforderlich.Problematic in this known device for on-board network stabilization, that according to the number of consumers and the resulting Power requirements make the device expensive as it is at peak power must be interpreted. In addition, a lot of effort for an additional Cabling of the subnet especially for networked vehicles with partial arbitrary distribution of sub-functions required on many control devices.

Weiterhin ist aus der EP 0 876 554 B1 ein Starter/Generator für einen Verbrennungsmotor bekannt. Dieser Starter/Generator umfasst eine Drehfeldmaschine, die eine Starter- und Generatorfunktion ausübt, einen Wechselrichter, der die für die magnetischer Felder der Drehfeldmaschine benötigten Spannungen und/oder Ströme variabler Frequenz, Amplitude und/oder Phase durch sinusbewertete Pulsmodulation mit einer Taktfrequenz größer 10 kHz erzeugt. Dabei weist der Wechselrichter einen Zwischenkreis mit einem gegenüber einem Bordnetz erhöhten Spannungsniveau auf, wobei der Zwischenkreis mit einem Energiespeicher zum Speichern von Energie für den Starterbetrieb ausgerüstet ist und sowohl die Energieentnahme aus dem Zwischenkreis im Starterbetrieb als auch die Energieeinspeisung in den Zwischenkreis im Generatorbetrieb auf dem erhöhten Spannungsniveau erfolgt. Aus dem Wechselrichter wird einerseits Strom auf niedrigem Spannungsniveau zum Laden der Fahrzeugbat terie und Versorgen der Niederspannungsverbraucher oder an die Fahrzeugbatterie Strom auf niedrigem Spannungsniveau zum Starten des Verbrennungsmotors abgegeben. Der Zwischenkreis mit hohem Spannungsniveau versorgt verschiedene Hilfsantriebe, wie Klimamaschine und Servoantriebe, sowie verschiedene Heizeinrichtungen (Hochleistungsverbraucher). Außerdem weist der Wechselrichter einen Zusatzspeicher auf, der vor dem Starten durch langsame Energieentnahme von der Fahrzeugbatterie für eine schnelle Wiederentnahme beim Startvorgang geladen wird und zusätzlich Energie bei Bremsvorgängen speichert. Die gespeicherte Bremsenergie kann später der Fahrzeugbatterie zugeführt werden.Furthermore, from the EP 0 876 554 B1 a starter / generator known for an internal combustion engine. This starter / generator comprises a rotating field machine, which exercises a starter and generator function, an inverter, the required for the magnetic fields of the induction machine voltages and / or currents of variable frequency, amplitude and / or phase by sinusoidal pulse modulation with a clock frequency greater than 10 kHz generated. In this case, the inverter has an intermediate circuit with a relation to a vehicle electrical system increased voltage level, the intermediate circuit is equipped with an energy storage for storing energy for starter operation and both the energy from the intermediate circuit in the starter operation and the power supply to the intermediate circuit in the generator mode on the increased voltage level occurs. From the inverter on the one hand power to low voltage level for charging the Fahrzeugbat volume and supplying the low-voltage consumers or to the vehicle battery power is delivered to a low voltage level for starting the engine. The intermediate circuit with high voltage level supplies various auxiliary drives, such as air conditioning machine and servo drives, as well as various heating devices (high-performance consumers). In addition, the inverter has an additional memory, which is loaded before starting by slow energy withdrawal from the vehicle battery for a quick re-take at startup and additionally stores energy during braking. The stored braking energy can later be supplied to the vehicle battery.

Schließlich ist aus "Groß..., Maxi..., Ultracap, Zyklierbare Speicher für das 42-V-Bordnetz" von Dr. Hartmut Michel und Bernd Staib, Elektronik 2/2002, bekannt, ein Ultracap-Modul parallel zum Starter und über einen DC/DC-Wandler parallel zu einem Fahrzeugbatterie zu schalten. Das Ultracap-Modul liefert hierbei die für den Startvorgang benötigte hohe Leistung. Beim Bremsen wird über den Starter als Generator Energie zurückgewonnen und diese Energie direkt im Ultracap-Modul gespeichert. Diese Energie wird dem Bordnetz anschließend über den DC/DC-Wandler zugeführt. Das 14V-Bordnetz ist über den DC/DC-Wandler entkoppelt. Während des Startvorgangs werden die Fahrzeugbatterie und das Ultracap-Modul parallel betrieben. Somit können am Ultracap-Modul große Spannungshübe auftreten, ohne dass das Bordnetz großen Schwanlungen unterworfen ist, da das Ultracap-Modul Stromspitzen gegenüber der Fahrzeugbatterie und dem Bordnetz abpuffert.Finally is from "Big ..., Maxi ..., Ultracap, Cyclic Storage for the 42 V electrical system "from Dr. Hartmut Michel and Bernd Staib, Electronics 2/2002, known, an ultracap module parallel to the starter and parallel via a DC / DC converter to switch to a vehicle battery. The Ultracap module delivers here the for needed the boot process high performance. When braking is about the starter as a generator Energy recovered and this energy is stored directly in the Ultracap module. This energy will then fed to the electrical system via the DC / DC converter. The 14V electrical system is over the DC / DC converter decoupled. While the startup procedure will be the vehicle battery and the ultracap module operated in parallel. Thus, you can great on the ultracap module voltage swings occur without the electrical system subjected to large swings is because the ultracap module Current peaks opposite the vehicle battery and the electrical system buffers.

Auf diese Weise können mit den herkömmlichen Spannungsstabilisierungen extreme Spannungsschwankungen ausgeglichen werden, indem eine zusätzliche Energieversorgung während des Startvorgangs zugeschaltet wird. Jedoch ist diese Spannungsstabilisierung für sensible Verbraucher, d.h. Verbrau cher, die stark spannungsabhängig sind, d.h. beispielsweise Komfortverbraucher wie die Beleuchtung, nicht ausreichend.On this way you can with the conventional ones Voltage stabilization compensates extreme voltage fluctuations be by adding an extra Energy supply during the startup process is switched on. However, this voltage stabilization is for sensitive Consumers, i. Consumers who are strongly voltage dependent, i. For example, comfort consumers such as lighting, not sufficient.

Aus der DE 43 02 809 A1 ist eine Vorrichtung zum Regeln oder Steuern der Bordnetz-Spannung in Kraftfahrzeugen bekannt. Mittels dieser Vorrichtung sollen durch das Zuschalten starker Verbraucher auftretende Nebeneffekte, wie beispielsweise Auswirkungen auf weitere Verbraucher begrenzt oder verhindert werden. Dazu wird eine Hilfsbatterie zu einer Hauptbatterie in Reihe geschaltet. Ein Strang zum Lichtkreis mit Radio kann sowohl über die Hauptbatterie als auch über die Hilfsbatterie mit Spannung versorgt werden. Bei eingeschalteter Zündung wird der Strang zum Lichtkreis mit Radio aus der Hauptbatterie versorgt. Zum Laden bzw. Versorgen mit einem Erhaltungs-Ladestrom wird die Hilfsbatterie parallel mit der Hauptbatterie verbunden. Über eine gezielte Ansteuerung von Relais erfolgt eine Umschaltung der Hilfsbatterie zwischen einer Parallelschaltung mit der Hauptbatterie zum Laden und einer Reihenschaltung mit der Hauptbatterie zur Versorgung des Stranges zum Lichtkreis mit Radio. Die Spannung der Hilfsbatterie wird über einen Spannungsregler, der die Spannung auf eine vorbestimmte Spannung herunterregelt und schließlich dem Strang mit Lichtkreis und Radio zugeführt wird. Diese vorbestimmte Spannung ist derart eingestellt, dass bei laufendem Anlasser im Strang zum Lichtkreis mit Radio zur Verfügung stehende Spannung größer als die Klemmenspannung der Hauptbatterie ist. Es ist über ein Relais möglich, die Hilfsbatterie entweder dann mit der Hauptbatterie in Reihe zu schalten, wenn der Motor stillgesetzt wird oder erst bei einer Betätigung des Anlassers. Somit ist im Normalbetrieb, d.h. bei laufendem Motor die Hilfsbatterie nicht mit dem Strang zum Lichtkreis mit Radio verbunden und die Hilfsbatterie zur Hauptbatterie parallelgeschaltet und beide Batterien werden durch einen Generator geladen. Nach dem Stillsetzen des Motors oder erst zum Anlassen desselben wird die Hilfsbatterie zur Hauptbatterie in Reihe verbunden und die Summe der Spannungen Hauptbatterie – Hilfsbatterie oder weniger wird über den Spannungsregler dem Strang zum Lichtkreis mit Radio zu Verfügung gestellt. Bei stillgesetztem Fahrzeug wird die Hilfsbatterie vom übrigen Kreis freigeschaltet.From the DE 43 02 809 A1 is a device for controlling or controlling the electrical system voltage in motor vehicles known. By means of this device should be limited or prevented by the addition of strong consumers occurring side effects, such as effects on other consumers. For this purpose, an auxiliary battery is connected in series with a main battery. A strand to the circle of light with radio can be supplied with voltage both via the main battery and via the auxiliary battery. When the ignition is switched on, the line to the light circuit is supplied with radio from the main battery. For charging or supplying with a trickle charging current, the auxiliary battery is connected in parallel with the main battery. A targeted control of relay switching the auxiliary battery between a parallel circuit with the main battery for charging and a series circuit with the main battery to supply the strand to the light circle with radio. The voltage of the auxiliary battery is via a voltage regulator, which down-regulates the voltage to a predetermined voltage and finally the strand with light circle and radio is supplied. This predetermined voltage is set such that when the starter is running in the strand to the circle of light with radio available voltage is greater than the terminal voltage of the main battery. It is possible via a relay to connect the auxiliary battery in series with the main battery either when the engine is stopped or only when the starter is operated. Thus, in normal operation, ie at With the engine running, do not connect the auxiliary battery to the strand to the light circuit with the radio and the auxiliary battery to the main battery in parallel and both batteries are charged by a generator. After stopping the engine or just starting it, the auxiliary battery is connected in series to the main battery and the sum of the main battery - auxiliary battery or less voltages is provided via the voltage regulator to the strand to the light circuit with radio. When the vehicle is stopped, the auxiliary battery is disconnected from the rest of the circuit.

Somit offenbart der nächstkommende Stand der Technik eine Umschaltung zwischen einem Ladebetrieb von parallelgeschalteter Hauptbatterie und Hilfsbatterie während eines Betriebs des Fahrzeugs mit laufendem Motor und einer Reihenschaltung von Hauptbatterie und Hilfsbatterie beim Anlassen des Motors, wobei die einem Strang zum Lichtkreis mit Radio während des Anlassens zugeführte Spannung dabei über einen Spannungsregler auf eine vorbestimmte Spannung oberhalb der Klemmenspannung der Hauptbatterie heruntergeregelt und der Klemmenspannung der Hauptbatterie nachgeführt wird.Consequently reveals the nearest one Prior art switching between a loading operation of parallel main battery and auxiliary battery during one Operation of the vehicle with the engine running and a series connection of main battery and auxiliary battery when starting the engine, wherein The one strand to the circle of light with radio during cranking supplied voltage while a Voltage regulator to a predetermined voltage above the terminal voltage of Main battery down regulated and the terminal voltage of the main battery tracked becomes.

Ebenso wie dieser bekannte Stand der Technik verwendet die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung bei Stopp/Startbetrieb zumindest einen zusätzlichen Energiespeicher im Bordnetz zu Stützung der Versorgungsspannung sensibler, stark spannungsabhängiger Verbraucher, wie beispielsweise des Lichtkreises oder des Radios. Durch die Vorrichtung soll der Starter entkoppelt und der durch ihn im Bordnetz verursachte Spannungseinbruch reduziert oder vermieden werden.As well As this known prior art uses the device according to the invention for on-board network stabilization at stop / start operation at least one additional Energy storage in the electrical system to support the supply voltage sensitive, strongly voltage-dependent Consumers, such as the light circle or the radio. By the device of the starter is decoupled and by reduced or avoided voltage drop caused in the electrical system become.

Im Gegensatz zum Stand der Technik sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung ein Aufwärtswandler sowie ein Leistungsverteiler zwischen dem Umschalter und dem/den stark spannungsabhängigen Verbraucher/n ausgebildet.in the Contrary to the prior art are in the device according to the invention for on-board stabilization a boost converter as well as a power distributor formed between the switch and / the strong voltage-dependent consumers / n.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung auszubilden, mit der mit geringen Kosten und ohne großen Zusatzaufwand eine Bordnetzstabilisierung derart erreicht werden kann, dass auch stark spannungsabhängige Verbraucher problemlos betrieben werden können.Therefore It is an object of the present invention to provide a device for Train electrical system stabilization, with the low cost and without big ones Additional effort an electrical system stabilization can be achieved in such a way can be that even highly voltage-sensitive consumers easily can be operated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.According to the invention this Task by a device for on-board network stabilization with the features of claim 1 solved. In the dependent claims advantageous developments of the invention are given.

Dazu wird erfindungsgemäß zumindest ein zusätzlicher Energiespeicher im Bordnetz zur Stützung der Versorgungsspannung sensibler Verbraucher genutzt, und/oder der Starter entkoppelt und der durch ihn im Bordnetz verursachte Spannungseinbruch dadurch reduziert oder vermieden.To is at least according to the invention an additional one Energy storage in the electrical system to support the supply voltage used by sensitive consumers, and / or the starter decoupled and the voltage drop caused by it in the electrical system thereby reduced or avoided.

Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass diese skalierbare Lösung auch dezentral einsetzbar ist. Dadurch ergeben sich Kostenvorteile bei allen bekannten Steuergeräte-Architekturen durch Wegfall einer Zusatzverkabelung. Außerdem können vorhandene Komponenten mehrfach genutzt werden.Especially advantageous for the solution according to the invention it, that scalable solution too can be used decentrally. This results in cost advantages all known ECU architectures by omitting an additional cabling. In addition, existing components be used several times.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung offensichtlich.These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention.

Dabei zeigt:there shows:

1 ein Bockschaltbild einer Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, genauer beschrieben. 1 a block diagram of a device for voltage stabilization according to a first embodiment of the invention and an embodiment of a device according to the invention for vehicle electrical system stabilization, in particular in motor vehicles, described in more detail below.

Bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung kann eine Reduktion des Einbruchs der Bordnetzspannung beim Starten durch Zuschalten mindestens eines zusätzlichen Energiespeichers speziell für den Starter erfolgen. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie dieser zusätzliche Energiespeicher erfindungsgemäß mit der Bordnetz-Batterie, d.h. einem ersten Energiespeicher, dem Starter und dem Generator verschaltet werden kann.at this embodiment a device according to the invention for on - board stabilization can reduce the burglary of On-board voltage when starting by connecting at least one additional Energy storage specifically for take the starter. There are different ways like this extra Energy storage according to the invention with the On-board battery, i. a first energy storage, the starter and the generator can be interconnected.

Durch die Verwendung mindestens eines zusätzlichen Energiespeichers kann eine Aufteilung des Startstroms auf die verschiedenen Energiespeicher erreicht werden. Entsprechend wird auch der Strom aus der Bordnetz-Batterie reduziert, wodurch der im Bordnetz wirksame Spannungseinbruch geringer wird und die minimale Betriebsspannung der Verbraucher nicht unterschritten wird.By the use of at least one additional energy storage can a division of the starting current to the various energy storage be achieved. Accordingly, the power from the electrical system battery reduced, thereby reducing the effective voltage drop in the electrical system and the minimum operating voltage of the consumer is not exceeded becomes.

Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass einige sensible, d.h. stark spannungsabhängige Komfortverbraucher, wie beispielsweise die Beleuchtung, eine deutlichere Spannungsstabilisierung erfordern, nämlich eine Spannungsstabilisierung, bei der Spannungsschwankungen möglichst vollständig beseitigt werden. Für diese Komfortverbraucher muss zentral oder dezentral eine zusätzliche Spannungsstabilisierung erfolgen.Farther is taken into account, that some sensitive, i. strongly voltage-dependent comfort consumers, such as For example, the lighting, a clearer voltage stabilization require, namely a voltage stabilization, with the voltage fluctuations as possible Completely be eliminated. For these comfort consumers must central or decentralized an additional Voltage stabilization done.

Eine weitergehende Spannungsstabilisierung, insbesondere für sensible, d.h. stark spannungsabhängige Komfortverbraucher, wie beispielsweise die Beleuchtung, erfolgt erfindungsgemäß durch Bereitstellung eines insgesamt erhöhten Spannungsniveaus mittels eines auf die Spannung der Bordnetz-Batterie aufgesetzten Energiespeichers, vorzugsweise eines sogenannten Superkondensators bzw. Ultracap, auf das die Versorgung der Beleuchtung während des Starts umgeschaltet werden kann, um den Starteinbruch auszugleichen.A advanced voltage stabilization, especially for sensitive, i.e. strongly voltage-dependent Comfort consumers, such as lighting, takes place according to the invention Providing an overall increased voltage level by means of a mounted on the voltage of the electrical system battery energy storage, preferably a so-called supercapacitor or Ultracap, on which the supply the lighting during the start can be switched to compensate for the start break.

Diese Spannungsstabilisierung kann erfindungsgemäß entweder alternativ zur zuerst beschriebenen Spannungsstabilisierung oder im Kombination mit dieser verwirklicht werden.These Voltage stabilization according to the invention either alternatively to the first described voltage stabilization or in combination with this be realized.

Eine einfache Spannungsstabilisierung, durch die ein Spannungseinbruch beim Startvorgang verringert werden kann, wird durch Vorsehen eines zusätzlichen Energiespeichers erreicht. Hierbei wird, wenn ein Startvorgang erfolgen soll, der zusätzliche Energiespeicher derart zugeschaltet, dass der Starterkreis vom restlichen Bordnetz entkoppelt ist.A simple voltage stabilization, through which a voltage dip can be reduced during startup, by providing an additional Energy storage achieved. This is when a boot process occurs should, the additional energy storage so switched that the starter circuit from the rest of the electrical system is decoupled.

Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf 1 der Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung genauer erläutert, die eine insbesondere für stark spannungsabhängige Verbraucher ausreichende Spannungsstabilisierung erzielt.The following will now be with reference to 1 the construction of a device according to the invention for voltage stabilization explained in more detail, which achieves sufficient voltage stabilization, especially for heavily voltage-dependent consumers.

In 1 bezeichnet S einen Starter, der über einen Schalter S1 mit einem unstabilisierten Bordnetz, einem Generator G und einem Energiespeicher 1 verbunden ist. Der Energiespeicher 1 ist in der Regel durch die Fahrzeugbatterie gebildet. Darüber hinaus ist der Starter S ebenfalls über den Schalter S1 mit einem weiteren Zweig verbunden, in dem ein Aufwärts- bzw. DC/DC-Wandler 3, ein Energiespeicher 2, ein Umschalter S2, ein Leistungsverteiler 4 in Reihe geschaltet und mit einem oder mehreren sensiblen, d.h. stark spannungsabhängigen Verbrauchern, wie beispielsweise der Beleuchtung B in 1 verbunden sind. Der Energiespeicher 2 ist mit dem positiven Anschluss des Energiespeichers 1 verbinden, so dass ein erhöhtes Spannungsniveau erhalten wird. Im Fall eines Starts erfolgt über den Umschalter S2 eine Umschaltung der Versorgung des/der sensiblen Verbraucher vom Energiespeicher 1 auf den Energiespeicher 2. Als Energiespeicher 2 wird vorzugsweise ein Superkondensator bzw. Supercap bzw. ein Supercap-Modul verwendet. Auf diese Weise kann ein Einbruch der Versorgungsspannung des/der sensiblen Verbraucher ausgeglichen werden.In 1 S denotes a starter, which via a switch S1 with an unstabilized electrical system, a generator G and an energy storage 1 connected is. The energy storage 1 is usually formed by the vehicle battery. In addition, the starter S is also connected via the switch S1 to another branch, in which a step-up or DC / DC converter 3 , an energy storage 2 , a switch S2, a power distributor 4 connected in series and with one or more sensitive, ie highly voltage-dependent consumers, such as the lighting B in 1 are connected. The energy storage 2 is with the positive connection of the energy storage 1 connect, so that an increased voltage level is obtained. In the case of a start takes place via the switch S2 switching the supply of the / the sensitive consumer from the energy storage 1 on the energy storage 2 , As energy storage 2 Preferably, a supercapacitor or a supercap module is used. In this way, a collapse of the supply voltage of the / the sensitive consumer can be compensated.

Damit diese Umschaltung auf einen erhöhten Spannungspegel des Energiespeichers 2 keine Leistungserhöhung (Erhöhung der Leuchtstärke) zur Folge hat, ist zwischen dem Umschalter S2 und dem/den sensiblen Verbrauchern der Leistungsverteiler 4 ausgebildet. Durch diesen Leistungsverteiler erfolgt eine leistungsbegrenzte Versorgung des/der sensiblen Verbraucher durch Pulsweitenmodulation der zugehörigen Halbleiterschalter, was sich zusätzlich positiv auf die Lebensdauer des (der sensiblen Verbraucher, beispielsweise der Glühbirne der Beleuchtung auswirkt. Diese Pulsweitenmodulation wirkt sich wie eine Spannungsbegrenzung nach oben auf einen festgelegten Wert aus, so dass bei einer Umschaltung auf eine Versorgung durch den zweiten Energiespeicher 2 keine Leistungserhöhung auftritt.Thus, this switching to an increased voltage level of the energy storage 2 no increase in power (increase in luminosity) results, is between the switch S2 and the / the sensitive consumers of the power distribution 4 educated. This power distributor provides a power-limited supply to the sensitive consumer by pulse width modulation of the associated semiconductor switches, which additionally has a positive effect on the life of the sensitive consumer, for example the bulb of the illumination Value off, so that when switching to a supply through the second energy storage 2 no increase in performance occurs.

Der Energiespeicher 2 wird entsprechend der Dauer des Startimpulses und dem Leistungsbedarf der angeschlossenen Verbraucher gewählt, wobei bei der Verwendung von Kondensatoren die Absenkung der Zusatzspannung durch Entladung berücksichtigt wird.The energy storage 2 is chosen according to the duration of the start pulse and the power requirement of the connected consumers, wherein when using capacitors, the reduction of the additional voltage is taken into account by discharge.

Vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäße Schaltung gemäß 1 beliebig skalierbar ist und dadurch kostengünstig und kann gegebenenfalls auch dezentral eingesetzt werden. Dadurch kann die zusätzliche Versorgungs-Verkabelung zu den über diverse Steuergeräte verteilten sensiblen Funktionen eingespart werden.It is advantageous that the inventive circuit according to 1 is arbitrarily scalable and therefore inexpensive and can optionally also be used decentralized. As a result, the additional supply cabling to the sensitive functions distributed via various control units can be saved.

Auf dieser Weise kann für auf einfache Weise und kostengünstig für stark spannungsabhängige Verbraucher einer Spannungsstabilisierung erzielt werden. Das restliche Bordnetz wird mit der nicht stabilisierten Spannung versorgt.On this way can for in a simple and inexpensive way for strong voltage-dependent consumers a voltage stabilization can be achieved. The rest of the electrical system is supplied with the unstabilized voltage.

Um nun ergänzend eine einfache und kostengünstige Stabilisierung auch nicht stark spannungsabhängiger Elemente des Bordnetzes zu erreichen, kann nun in einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spannungsstabilisierung gemäß 1 zusätzlich ein weiterer Energiespeicher 5 vorgesehen werden, der über einen Schalter S3 im Fall eines Startvorgangs parallel zum ersten Energiespeicher 1 zuschaltbar ist, so dass eine Reduzierung des Stroms aus der Bordnetzbatterie 1 erzielt werden kann. Dieser zusätzliche Energiespeicher 5 sowie der Schalter S3 sind in 1 gestrichelt dargestellt.In order to additionally achieve a simple and cost-effective stabilization of elements of the vehicle electrical system which are not strongly voltage-dependent, it is now possible, according to an embodiment of the inventive device for voltage stabilization 1 In addition, another energy storage 5 be provided, via a switch S3 in the case of a start-up parallel to the first energy storage 1 is switchable, so that a reduction of the current from the on-board battery 1 can be achieved. This additional energy storage 5 as well as the switch S3 are in 1 shown in dashed lines.

Durch das Parallelschalten dieses zusätzlichen Energiespeichers 5 kann eine Aufteilung des Starterstroms auf die beiden Energiespeicher erreicht werden. Daher wird der aus der Bordnetzbatterie erforderliche Strom reduziert und demzufolge der im bisher unstabilisierten Bordnetz wirksame Spannungseinbruch geringer und die minimale Betriebsspannung der weniger stark spannungsabhängigen Verbraucher des Restbordnetzes wird nicht unterschritten.By connecting this additional energy storage in parallel 5 a division of the starter current can be achieved on the two energy storage. Therefore, the current required from the on-board battery power is reduced and consequently the effective voltage reduction in the previously unstabilized vehicle electrical system is lower and the minimum operating voltage of the less voltage-dependent consumers of the onboard electrical system is not exceeded.

Auf diese Weise kann einfach und kostengünstig eine Spannungsstabilisierung sowohl für stark spannungsabhängige Verbraucher als auch für das übrige Bordnetz mit weniger stark spannungsabhängigen Verbrauchers ausgebildet werden.On this way can easily and inexpensively stabilize the voltage both for strong voltage-dependent Consumers as well as for the rest of the electrical system with less voltage-dependent Consumer be trained.

Claims (5)

Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung bei Stopp/Startbetrieb, mit: einem Starter (S), einem Generator (G) und einem ersten Energiespeicher (1), wobei der Starter (S) in einem ersten Schaltungszweig zum Start über einen ersten Schalter (S1) mit dem Generator (G), dem ersten Energiespeicher (1) und einem damit über einen Umschalter (S2) verbundenen Bordnetz verbindbar ist, wobei der Starter (S) ebenfalls über den ersten Schalter (S1) und einen zweiten Schaltungszweig mit einem Aufwärtswandler (3), einem zweiten Energiespeicher (2), dem Umschalter (S2) und einem Leistungsverteiler (4) in Reihe schaltbar ist und dadurch mit zumindest einem stark spannungsabhängigen Verbraucher (B) verbindbar ist, bei einem Start der erste Schalter (S1) geschlossen ist und der Umschalter (S2) die stark spannungsabhängigen Verbraucher mit dem zweiten Spannungszweig verbindet, so dass zumindest ein stark spannungsabhängiger Verbraucher (B) aus dem ersten Energiespeichers (1) und dem zweiten Energiespeicher (2) mit Energie versorgt wird, und der Leistungsverteiler (4) durch Pulsweitenmodulation eine Spannungsbegrenzung nach oben auf einen vorgegebenen Wert bei einer Umschaltung auf eine Versorgung des zumindest einen stark spannungsabhängigen Verbrauchers (B) ermöglicht.Device for on-board stabilization during stop / start operation, comprising: a starter (S), a generator (G) and a first energy store ( 1 ), wherein the starter (S) in a first circuit branch to start via a first switch (S1) with the generator (G), the first energy storage ( 1 ) and to a vehicle connected via a switch (S2) electrical system is connected, wherein the starter (S) also via the first switch (S1) and a second circuit branch with an up-converter ( 3 ), a second energy store ( 2 ), the switch (S2) and a power distributor ( 4 ) is connectable in series and thereby connectable to at least one heavily voltage-dependent consumer (B) is closed at a start of the first switch (S1) and the switch (S2) connects the strong voltage-dependent consumer with the second voltage branch, so that at least one strongly voltage-dependent consumer (B) from the first energy store ( 1 ) and the second energy store ( 2 ), and the power distributor ( 4 ) by pulse width modulation, a voltage limitation up to a predetermined value when switching to a supply of at least one heavily voltage-dependent consumer (B) allows. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher (2) entsprechend der Dauer des Startimpulses und dem Leistungsbedarf des angeschlossenen zumindest einen stark spannungsabhängigen Verbrauchers (B) dimensioniert ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the second energy store ( 2 ) is dimensioned according to the duration of the starting pulse and the power requirement of the connected at least one heavily voltage-dependent consumer (B). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein dritter Energiespeicher (5) ausgebildet ist, der im ersten Schaltungszweig über einen Schalter (S3) parallel zum ersten Energiespeicher (1) schaltbar ist, so dass durch den aus dem dritten Energiespeicher (5) gelieferten Strom der Strom aus dem ersten Energiespeicher (1) reduziert wird.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in addition a third energy storage ( 5 ) is formed in the first circuit branch via a switch (S3) parallel to the first energy store ( 1 ) is switchable, so that by the third energy storage ( 5 ) supplied stream of electricity from the first energy store ( 1 ) is reduced. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als dritter Energiespeicher (5) eine Stützbatterie zumindest eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer elektrohydraulischen Bremse verwendet wird.Apparatus according to claim 3, characterized in that as the third energy storage ( 5 ) a backup battery of at least one electrical load, such as an electro-hydraulic brake is used. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und/oder der dritte Energiespeicher (2) ein Supercapkondensator oder ein Supercap-Modul ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second and / or the third energy storage ( 2 ) is a supercapacitor or a supercap module.
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