DE102008061956A1 - Method for regulating three-phase generator voltage in motor vehicle, involves providing reference voltage such that voltage value of open-circuit voltage corresponds to preset reference-load condition of energy storage - Google Patents
Method for regulating three-phase generator voltage in motor vehicle, involves providing reference voltage such that voltage value of open-circuit voltage corresponds to preset reference-load condition of energy storage Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Generatorspannung in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 und eine korrespondierende Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for controlling a generator voltage in a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1 and a corresponding arrangement for carrying out the method.
Bei heute üblichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird ein Generator, der vorzugsweise als Drehstromgenerator ausgeführt ist, vom Verbrennungsmotor angetrieben und erzeugt elektrische Energie für ein Bordnetz. Zur Pufferung der vom Generator erzeugten elektrischen Energie, ist im Bordnetz ein als Batterie ausgeführter Energiespeicher vorhanden, der nach einer teilweisen Entladung vom Generator wieder aufgeladen wird. Bei einer bekannten Regelung der Generatorspannung wird die Bordnetzspannung laufend mit einer fest vorgegebenen Sollspannung verglichen, wobei die Generatorspannung so geregelt wird, dass die Bordnetzspannung den vorgegebenen Sollwert erreicht. Bei 12-Volt-Bordnetzen liegt eine Nominalspannung im Bereich zwischen 14 und 14,5 Volt, wobei die Nominalspannung der vorgegebenen Sollspannung entspricht. Um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, sind Verfahren bekannt, die verhindern, dass eine Überladung der Batterie erfolgt.at today usual vehicles with internal combustion engine is a Generator, which is preferably designed as an alternator is powered by the internal combustion engine and generates electrical energy for a wiring system. For buffering the generator generated by the generator electrical energy is in the electrical system as a battery running Energy storage available after a partial discharge from the generator is recharged. In a known regulation of the generator voltage the vehicle electrical system voltage is running with a fixed predetermined voltage compared, wherein the generator voltage is controlled so that the Vehicle electrical system voltage reaches the specified setpoint. For 12-volt electrical systems is a nominal voltage in the range between 14 and 14.5 volts, wherein the nominal voltage corresponds to the predetermined target voltage. To extend the life of the battery, procedures are known to prevent overcharging the battery he follows.
In
der Offenlegungsschrift
In
den Offenlegungsschriften
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung einer Generatorspannung in einem Kraftfahrzeug anzugeben, welche auch mit gealterten Batterien verwendet werden können und eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs ermöglichen.task The invention is a method and an arrangement for regulation indicate a generator voltage in a motor vehicle, which can also be used with aged batteries and allow a reduction in fuel consumption.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Regelung einer Generatorspannung in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einer Anordnung zur Regelung einer Generatorspannung in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.The The invention solves this problem by providing a Method for controlling a generator voltage in a motor vehicle with the features of claim 1 and an arrangement for Control of a generator voltage in a motor vehicle with the Features of claim 6.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the invention are specified in the dependent claims.
Eine Generatorspannung wird in Abhängigkeit von einem erkannten Fahrzustand auf einen vorgegebenen Spannungssollwert geregelt, wobei die Generatorspannung bei einem als Rekuperationsbetrieb erkannten ersten Fahrzustand auf einen ersten Spannungssollwert geregelt wird, der einem maximal einstellbaren Spannungswert entspricht, und wobei die Generatorspannung bei einem als Normalbetrieb erkannten zweiten Fahrzustand auf einen zweiten Spannungssollwert geregelt wird, der erfindungsgemäß als ein Spannungswert einer Ruhespannung vorgegeben wird, die mit einem Ladezustandspegel des mindestens einen Energiespeichers korrespondiert. Hierbei wird der zweite Spannungssollwert so vorgegeben, dass der entsprechende Spannungswert der Ruhespannung mit einem vorgegebenen Soll-Ladezustand des mindestens einen Energiespeichers korrespondiert. Durch die niedrige Batteriespannung im Fahrbetrieb können über 10% elektrischer Leistung dauerhaft eingespart werden, so dass in vorteilhafter Weise auch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs reduziert wird. Zusätzlich wird durch Rekuperation ein weiterer Verbrauchsvorteil erzielt. Zudem sind keine Regenerationszyklen notwendig. Das Verfahren kann auch bei gealterten Batterien angewendet werden, da keine Kenntnis über die aktuell vorhandene Batteriekapazität notwendig ist.A Generator voltage is determined depending on a Driving state regulated to a predetermined voltage setpoint, wherein the generator voltage at a recognized as Rekuperationsbetrieb first driving state is regulated to a first voltage setpoint, which corresponds to a maximum adjustable voltage value, and wherein the Generator voltage at a recognized as normal operation second Driving state is controlled to a second voltage setpoint, the According to the invention predetermined as a voltage value of a rest voltage is, with a state of charge level of at least one energy storage corresponds. Here, the second voltage setpoint is specified, that the corresponding voltage value of the rest voltage with a predetermined desired state of charge of the at least one energy storage corresponds. Due to the low battery voltage while driving can last over 10% of electrical power can be saved so that advantageously also the fuel consumption of the Vehicle is reduced. In addition, by recuperation achieved a further consumption advantage. In addition, there are no regeneration cycles necessary. The procedure can also be applied to aged batteries are not aware of the current battery capacity necessary is.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Soll-Ladezustand des mindestens einen Energiespeichers mit einem Ladezustandspegel von ca. 80% vorgegeben, so dass der Energiespeicher ausreichend Rekuperationsenergie aufnehmen kann und ausreichende Energiereserven zur Versorgung der Verbraucher des Bordnetzes während einer Standzeit des Fahrzeugs aufweist. Als erster Spannungssollwert wird der maximal einstellbare Spannungswert mit einem Wert von ca. 15 Volt vorgegeben. Als zweiter Spannungssollwert wird die Ruhespannung mit einem Wert von ca. 12.6 Volt vorgegeben, der mit dem Soll-Ladezustandspegel des Energiespeichers von ca. 80% korrespondiert. Durch die Regelung der Generatorspannung auf den im Vergleich zur Nominalspannung von 14 bis 14,5 Volt niedrigen Ruhespannungswert von 12,6 Volt des Soll-Ladezustandes von 80%, wird im Normalbetrieb bei minimaler Batteriebelastung die Verlustleistung der Steuergeräte im Bordnetz deutlich reduziert. Bei einer konstanten Generatorspannung von 12.6 V wird eine zu 80% geladene Batterie weder weiter geladen noch entladen. Aufgrund der Polarisationsspannung erreicht eine Batterie, an die eine Spannung von 12.6 V angelegt ist, nicht den Ladezustand von 80%, wenn sie einen niedrigeren Ladezustand aufweist. Ebenfalls wird sie nicht auf den Ladezustand von 80% entladen, wenn sie einen höheren Ladezustand aufweist. Die Ladung bei niedrigem Ladezustand geschieht jedoch durch die Rekuperationsphasen. Die Entladung der Batterie geschieht durch die Standphasen. Damit stellt sich auch ohne Kenntnis und Nachführung des SOC ein mittlerer Ladezustand an der Batterie ein.In an embodiment of the method according to the invention, the desired state of charge of at least one energy storage is set with a charge level of about 80%, so that the energy storage can absorb enough Rekuperationsenergie and has sufficient energy reserves to supply the consumers of the electrical system during a service life of the vehicle. The first voltage setpoint is the maximum adjustable voltage value with a value of approx. 15 volts. As a second voltage setpoint, the quiescent voltage is set at a value of about 12.6 volts, which corresponds to the desired state of charge level of the energy store of about 80%. By regulating the generator voltage on the in Compared to the nominal voltage of 14 to 14.5 volts low rest voltage value of 12.6 volts of the nominal state of charge of 80%, the power loss of the control units in the electrical system is significantly reduced during normal operation with minimal battery load. At a constant generator voltage of 12.6 V, an 80% charged battery will neither charge nor discharge. Due to the polarization voltage, a battery to which a voltage of 12.6 V is applied does not reach the state of charge of 80% when it has a lower state of charge. Also, it will not discharge to the 80% state of charge if it has a higher state of charge. The charge at low state of charge, however, happens through the Rekuperationsphasen. The discharge of the battery happens through the stance phases. Thus, even without knowledge and tracking of the SOC a medium state of charge on the battery.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Generatorspannung bei einem Wechsel zwischen den beiden Fahrzuständen mit einer Rampenfunktion vom zweiten Spannungssollwert auf den ersten Spannungssollwert erhöht bzw. vom ersten Spannungssollwert auf den zweiten Spannungssollwert reduziert. Des Weiteren gibt der mindestens eine Energiespeichers die während dem ersten Fahrzustand aufgenommene Energie im anschließenden zweiten Fahrzustand wieder ab, um den Generator zu entlasten.In further embodiment of the method according to the invention is the generator voltage when switching between the two Driving conditions with a ramp function from the second voltage setpoint increased to the first voltage setpoint or from the first Voltage setpoint reduced to the second voltage setpoint. Of Further gives the at least one energy storage during the first driving condition recorded energy in the subsequent second driving state again to relieve the generator.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Regelung einer Generatorspannung in einem Kraftfahrzeug, das einen vom Fahrzeugmotor angetriebenen Generator und mindestens einen Energiespeicher umfasst, wobei der Generator ein Bordnetz mit Verbrauchern und den mindestens einen Energiespeicher mit Energie versorgt, umfasst eine Auswerte- und Steuereinheit, welche die Generatorspannung in Abhängigkeit von einem erkannten Fahrzustand auf einen vorgegebenen Spannungssollwert regelt. Die Auswerte- und Steuereinheit regelt die Generatorspannung bei einem als Rekuperationsbetrieb erkannten ersten Fahrzustand auf einen ersten Spannungssollwert, der einem maximal einstellbaren Spannungswert entspricht. Bei einem als Normalbetrieb erkannten zweiten Fahrzustand regelt die Auswerte- und Steuereinheit die Generatorspannung erfindungsgemäß auf einen zweiten Spannungssollwert, der als ein Spannungswert einer Ruhespannung vorgegeben wird, die mit einem Ladezustandspegel des mindestens einen Energiespeichers korrespondiert. Die Auswerte- und Steuereinheit gibt den zweiten Spannungssollwert so vor, dass der entsprechende Spannungswert der Ruhespannung mit einem vorgegebenen Soll-Ladezustand des mindestens einen Energiespeichers korrespondiert.The inventive arrangement for controlling a Generator voltage in a motor vehicle, the one from the vehicle engine driven generator and at least one energy storage comprises, the generator being an electrical system with consumers and the at least supplies an energy storage with energy, includes an evaluation and Control unit, which determines the generator voltage in dependence from a recognized driving condition to a predetermined voltage command value regulates. The evaluation and control unit regulates the generator voltage at a recognized as Rekuperationsbetrieb first driving condition to a first voltage setpoint, the maximum adjustable voltage value equivalent. In a recognized as normal operation second driving condition The evaluation and control unit regulates the generator voltage according to the invention a second voltage setpoint indicative of a voltage value of a Resting voltage is given, with a state of charge of the corresponds to at least one energy storage. The evaluation and control unit sets the second voltage setpoint such that the corresponding voltage value of the rest voltage with a predetermined Target state of charge of the at least one energy storage corresponds.
In
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung
ist der Soll-Ladezustand des mindestens einen Energiespeichers mit
einem Ladezustandspegel von ca. 80% vorgegeben, so dass der Energiespeicher
ausreichend Rekuperationsenergie aufnehmen kann und ausreichende
Energiereserven zur Versorgung der Verbraucher des Bordnetzes während
einer Standzeit des Fahrzeugs aufweist. Zudem gibt die Auswerte-
und Steuereinheit als ersten Spannungssollwert den maximal einstellbaren
Spannungswert mit einem Wert von ca. 15 Volt vor, wobei die Auswerte-
und Steuereinheit
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung verändert die Auswerte- und Steuereinheit bei einem Wechsel zwischen den beiden Fahrzuständen die Generatorspannung jeweils mit einer Rampenfunktion, wobei die Generatorspannung vom zweiten Spannungssollwert auf den ersten Spannungssollwert erhöht wird bzw. vom ersten Spannungssollwert auf den zweiten Spannungssollwert reduziert wird. Des Weiteren gibt der mindestens eine Energiespeichers die während dem ersten Fahrzustand aufgenommene Energie im anschließenden zweiten Fahrzustand wieder ab, um den Generator zu entlasten.In further embodiment of the arrangement according to the invention changes the evaluation and control unit when changing between the two driving conditions, the generator voltage each with a ramp function, the generator voltage from second voltage setpoint increased to the first voltage setpoint or from the first voltage setpoint to the second voltage setpoint is reduced. Furthermore, the at least one energy storage device the energy absorbed during the first driving condition in the subsequent second driving condition again to the Relieve generator.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.advantageous Embodiments of the invention are in the drawings and are described below.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Wie
aus der
Wie
aus
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf
Wie
aus
Das erfindungsgemäße Verfahren regelt die Generatorspannung so, dass der Kraftstoffverbrauch reduziert wird. Dazu wird im Normalbetrieb die Generatorspannung auf den Ruhespannungswert des Soll-Ladezustandes der Batterie geregelt, wodurch bei minimaler Batteriebelastung die Verlustleistung der Steuergeräte minimiert wird. Durch die niedrige Batteriespannung können im Fahrbetrieb über 10% elektrische Leistung dauerhaft eingespart werden.The The method according to the invention regulates the generator voltage so that the fuel consumption is reduced. This is in normal operation the generator voltage to the rest voltage value of the desired state of charge the battery is regulated, which at minimum battery load the Power loss of the control units is minimized. By The low battery voltage can be exceeded while driving 10% electric power saved permanently.
- 11
- FahrzeugbordnetzVehicle electrical system
- 1010
- Startermotorstarter motor
- 2020
- Generatorgenerator
- 3030
- Energiespeicherenergy storage
- 4040
- Verbraucherconsumer
- 5050
- Auswerte- und Steuereinheitevaluation and control unit
- UG U G
- Generatorspannunggenerator voltage
- UB U B
- BordnetzspannungBoard supply voltage
- UBat U Bat
- Batteriespannungbattery voltage
- IBat I Bat
- Batteriestrombattery power
- URuhe U rest
- Ruhespannungopen circuit voltage
- Umax U max
- Ladespannungcharging voltage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20140701 |