CN107813780A - 用于运行车载电网的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行在机动车中的车载电网（10）的方法，其中，所述车载电网（10）具有直流变压器（30）和能量存储器，其中，在所述车载电网（10）的运行中所述直流变压器（30）的损坏以及所述能量存储器的损坏被获取，其中，既为所述直流变压器（30）也为所述能量存储器分别预先给定额定‑损坏变化过程，并且，所述车载电网（10）被如此运行，使得所获取的损坏分别考虑所配属的额定‑损坏变化过程。

Description

用于运行车载电网的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行在机动车中的车载电网的方法以及一种用于执行所述方法的组件。此外，本发明涉及一种计算机程序以及一种机器可读的存储介质。

背景技术

车载电网能够被理解为在车辆中的所有电气部件的整体。尤其是在多电压-车载电网中，直流变压器被使用。直流变压器是电路，该电路将施加在其输入端处的直流电压转换成具有更高的、更低的或者反向的电压水平的的直流电压。在许多情况下，在机动车中使用的车载电网被构造为多电压电网，所述多电压电网确保了在机动车中的部件的电力供应。

由于增加的、机组的电气化以及新的驾驶功能的引入，对在机动车中的电能供应的可靠性的要求升高。

在机动车中，驾驶员在未来的、自动化的或者自主的行驶运行时不再作为传感式的、调节技术的、机械的和能量的回归水平（Rückfallebene）。车辆承担驾驶员的功能，由此，出于安全性角度（ISO 26262）以及根据制动标准（ECE R13），具有冗余的通道的车载电网是必不可少的。

自动化的或者自主的驾驶的功能被提供给用户，只有当所述车载电网在完好的状态中时。为了获取***的状态，所述车载电网-部件在运行期间被监视，并且它们的损坏被获取。

文献DE 10 2013 203 661 A1描述了一种用于运行电气化的机动车的方法以及用于实施该方法的装置。所述机动车具有车载电网，该车载电网具有至少一个半导体开关，该半导体开关在所述机动车的运行期间基于至少一个影响负载的因素加载以负载事件。此外，使用寿命-负载关系被设置用于所述半导体开关，该使用寿命-负载关系对额定负载来说表明额定使用寿命。利用它，能够为在所述额定使用寿命之内的至少一个时刻获取额定负载份额，该额定负载份额与所述至少一个时刻相对应。所述方法实现了，对剧烈地分散的负载以及对与之相关的、同样分散的所述半导体开关的故障时刻作出反应。

已知在电池与直流变压器的一定的损坏比例中实施运行策略的一次性设计。这种设计基于行驶循环，所述行驶循环估计车辆的使用，并且因此具有一定的不准确性。就不同（abweichend）的车辆的使用而言，电池和直流变压器没有被使用寿命最佳地要求。

作为次优化（suboptimal）的使用的结果，所述自动化的或者自主的驾驶不被开启。经常的去往车间是必要的，这不必要地在财务上和时间上加重了客户的负担，并且，这样引起对车辆的不满。所述部件的、未被使用的使用寿命等同于浪费的成本，因为所述部件没有被使用至预先规定的程度。

发明内容

在这种背景下，根据权利要求1的方法以及根据权利要求8的组件被介绍。此外，根据权利要求9的计算机程序以及具有权利要求10的特征的机器可读的存储介质被介绍。构造方案由从属权利要求和说明书中得出。

所介绍的方法实现了，通过取决于损坏的变压器-运行策略来运行例如电池的至少一个能量存储器以及使用寿命最佳地运行至少一个直流变压器。这在方案中能够通过纯软件实施来实现，并且由此成本有利地被实现。

原则上，就多个直流变压器以及多个能量存储器而言，就不同类型的能量存储器而言，所述方法也能够被执行。

通过本发明的实施，所述能量存储器的以及所述直流变压器的成本最佳的使用被确保。客户的车间停留被减少，由此，客户满意度被提高。

所介绍的组件被设置用于执行所介绍的方法，并且能够例如在所述机动车的控制装置中被实施为例如软件或者计算机程序。这种计算机程序又能够被储存在机器可读的存储介质上。此外，在这里介绍了车载电网，该车载电网被如此设置，使得它适于执行所描述的方法。

本发明的其它的优点和方案由说明书以及附上的附图中得出。

应当理解的是，前面提到的以及下面仍要阐述的特征不仅能够在被分别说明的组合中，而且也能够在其它的组合中或者在单独的情况下使用，而不脱离本发明的框架。

附图说明

图1示出了用于执行所述方法的车载电网的实施例。

图2在六张图表中示出了取决于直流变压器-运行策略的部件使用寿命。

图3在两张图表中示出了电池的以及直流变压器的、使用寿命最优化的设计的原理。

具体实施方式

本发明参照实施方式在附图中示意性地被示出，并且，下面在参考所述附图的情况下详细地被描述。

冗余的车辆-车载电网的实施例在图1中被示出，并且整体利用附图标记10来标记。这种车载电网10包括基础车载电网12以及耦接的第二通道14，该基础车载电网也别称为第一通道并且以12伏特运行，该第二通道也以12伏特运行。

起动器20、发电机22、第一电池B1 24、不与安全相关的耗电器R3 26和安全关键的耗电器R1a 28被设置在基础车载电网12中。耗电器R3 26代表在基础车载电网12中的所有不与安全相关的耗电器。耗电器R1a 28代表在基础车载电网12中与安全相关的耗电器，所述与安全相关的耗电器示出了冗余的功能实现的第一部分。直流变压器30、第二电池B2 32和安全关键的耗电器R1b 34被设置在第二通道14中。耗电器R1b 34代表在第二通道14中的、与安全相关的耗电器，所述与安全相关的耗电器示出了冗余的功能实现的第二部分。耗电器R1a 28和R1b 34代表被设置用于与安全相关的功能（例如：转向、制动等）的、冗余的功能实现的耗电器，耗电器R1a 28和R1b 34彼此冗余。

对所介绍的方法来说重要的部件是直流变压器30以及电池B2 32，该直流变压器用作在两个通道12、14之间的耦接元件，该电池示出能量存储器并且例如被构造为铅-电池。在第二通道14中的电压波动也应当注意，所述电压波动例如通过耗电器的接通和关断引起。除所示出的12V/12V之外，其它的、可能的车载电网-电压水平是12V/48V以及12V/HV-变量。

如上所述，自动化的或者自主的驾驶的功能被提供给用户，只有当所述车载电网在完好的状态中时。为了确保这一点，车载电网-部件在运行期间被监视，并且，它们的损坏被获取。

为了铅电池B2 32的损坏获取，在运行中所经历的损坏-/负载-循环能够被计数并且在考虑其它的影响参数的情况下被求和。通过对所述损坏与电池的负载能力和/或预先给定的临界值的比较，电池B2 32的剩余的使用寿命能够被预测。

在计算所述电池损坏时，下面的特征值被考虑：

- 所述电池的、至今所经历的SOC-升降（SOC：state of charge（充电状态））的振幅或者整体高度

- 所述SOC-升降的中心

- 所述升降的开始以及持续时间

- 在所述升降期间的电池-温度

其它的、可能的影响参数是：

- 所述电池的充电电流和放电电流

- 通过静止时间的、按历法的老化

就直流变压器30而言，借助电输入量和输出量、例如借助输入电流和输出电流以及输入电压和输出电压，在直流变压器中的温度升降被获取。这种温度升降能够被换算成变压器的损坏。通过与电池的负载能力和/或预先给定的临界值的比较，直流变压器30的、剩余的使用寿命能够被计算出。原则上，温度升降也能够直接通过温度测量被获取，例如借助适当的传感器。

认识到的是，在电池B2 32的损坏和直流变压器30的损坏之间存在关联。不仅电池B2 32的循环，而且在直流变压器30中温度升降通过对动态的电压波动的补偿引起，并且所述部件由此被损坏。视直流变压器30的运行策略而定，所述损坏能够分配到电池B2 32和直流变压器30上。

在图2中示出三种情况，所述三种情况在此可能出现，所述三种情况同样也能够在所介绍的方法的、可能的实施例中被实现。

1. 电池-零电流-调节

电池的损坏的变化过程56在第一图表50中被说明，电池的使用寿命被绘制在该第一图表的横坐标52处，并且损坏被绘制在该第一图表的纵坐标54处。此外，虚线58说明电池的使用寿命的结束。线59示出其规定的使用寿命。

直流变压器的损坏的变化过程66在第二图表60中被说明，直流变压器的使用寿命被绘制在该第二图表的横坐标62处，并且损坏被绘制在第二图表的纵坐标64处。此外，虚线68说明直流变压器的使用寿命的结束。线69示出其规定的使用寿命。

铅电池B2的循环操作（Zyklisierung）例如通过电池-零电流-调节被保持为最小。由此，电池经历小的损坏，并且超出规定的使用寿命。

直流变压器补偿动态的电压波动，由此产生在直流变压器中的最大的温度升降。所述温度升降导致变压器的最大的损坏。没有达到规定的使用寿命，变压器过早地故障。

2. 惰性的变压器

电池的损坏的变化过程76在第三图表70中被说明，电池的使用寿命被绘制在该第三图表的横坐标72处，并且损坏被绘制在该第三图表的纵坐标74处。此外，虚线78说明电池的使用寿命的结束。线79示出其规定的使用寿命。

直流变压器的损坏的变化过程86在第四图表80中被说明，直流变压器的使用寿命被绘制在该第四图表的横坐标82处，并且损坏被绘制在第四图表的纵坐标84处。此外，虚线88说明直流变压器的使用寿命的结束。线89示出其规定的使用寿命。

认识到的是，在直流变压器中的温度升降通过惰性的变压器被保持为最小。这种直流变压器不立即对每个电压峰值做出反应。由此，直流变压器的损坏是最小的。因而，它超过了其规定的使用寿命。

电池B2接受动态的电压波动，并且，与之相应地，最大程度地被循环操作。循环操作导致电池B2的最大的损坏。电池B2没有达到规定的使用寿命并且过早地故障。

3. 静态的损坏比例

电池的损坏的变化过程96在第五图表90中被说明，电池的使用寿命被绘制在该第五图表的横坐标92处，并且损坏被绘制在该第五图表的纵坐标94处。此外，虚线98说明电池的使用寿命的结束。线99示出其规定的使用寿命。

直流变压器的损坏的变化过程106在第六图表100中被说明，直流变压器的使用寿命被绘制在该第六图表的横坐标102处，并且损坏被绘制在第六图表的纵坐标104处。此外，虚线108说明直流变压器的使用寿命的结束。线109示出其规定的使用寿命。

运行策略的选择在之前阐述的第一和第二操作策略之间。表明的是，损坏能够通过适当的参数化被如此调节，使得在直流变压器的损坏和电池B2的损坏之间的、所期望的、静态的损坏比例被实现。

运行策略的一次性的设计能够以电池B2与直流变压器的、一定的损坏比例进行。这种设计基于行驶循环，所述行驶循环估计车辆的使用，并且因此具有一定的不准确性。就不同的车辆的使用而言，电池B2和直流变压器不被使用寿命最佳地要求。

作为次优化的使用的结果，所述自动化的或者自主的驾驶不被开启，如这在开头被描述的那样。经常地前往车间是必要的，这不必要地在财务上和时间上加重了客户的负担，并且这样引起对车辆的不满。尤其地，所述部件的、未被使用的使用寿命导致升高的成本，因为部件没有被使用至预先规定的程度。

现在建议的是，通过取决于损坏的变压器-运行策略，使用寿命最佳地运行电池B2和所述直流变压器。以这种方式，电池B2的以及直流变压器的、成本最佳的使用被确保。

变压器-运行策略的适配以在车辆运行中的电池B2的以及直流变压器的损坏的获取为前提。这对于自动化的或者自主的运行是必要的，因为所述功能只有在车辆的完好的状态中才被开启。认知到的是，完好的状态的确定只有通过与损坏相关的参数的获取是可能的。

用于实现变压器-运行策略的、可能的原理被示出在图3中，该原理基于电池B2的以及变压器的损坏。

图3在第一图表150中示出电池的损坏的额定变化过程156和实际变化过程158以及校正极限160，电池的使用寿命被绘制在该第一图表的横坐标152处，并且损坏被绘制在该第一图表的纵坐标154处。此外，虚线162说明电池的使用寿命的结束。线164示出其规定的使用寿命。

直流变压器的损坏的额定变化过程176和实际变化过程178以及校正极限180被记录在第二图表170中，直流变压器的使用寿命被绘制在该第二图表的横坐标172处，并且损坏被绘制在第二图表的纵坐标174处。此外，虚线182说明直流变压器的使用寿命的结束。线184示出其规定的使用寿命。

因此，对电池B2以及对于直流变压器来说，额定-损坏变化过程参照规定的使用寿命被预先给定。在额定损坏变化过程之上，就这种实施例而言，极限变化过程或者校正极限被定义，所述极限变化过程或者校正极限在任何时刻都不得被超出。

因此，车载电网被如此运行，使得所获取的或者所计算的或者所预测的损坏考虑到所配属的额定-损坏变化过程。

在图3中，电池B2的损坏在点1中达到校正极限160。接着，变压器-运行策略被如此适配，使得电池被更少地损坏，由此，在直流变压器中的损坏更剧烈地增加。在点2时，直流变压器的损坏达到校正极限160，由此，直流变压器的损坏被降低，并且，电池再次被更严重地损坏。以这种方式，两个部件的使用寿命能够最佳地直到点5被充分利用。

此外，能够设想的是，运行策略在如此的程度上适配于行驶特点（Fahrprofil），使得对损坏额定变化过程的、最佳的接近是可能的。针对变化过程的、其它的几何形状同样也是能够设想的。

在执行所描述的方法时，就所述车载电网的、持久高动态的电压负载而言，变压器-运行策略的更换能够通过电池的或者直流变压器的不同（abweichend）强的损坏示出。

就在第二通道中的、恒定的、高动态的电压波动而言，对电池来说，安时流量（Amperestundendurchsatz）能够取决于时间地被获取。同时，取决于时间的温度测量能够在直流变压器处被执行。在这种情况下，电池的安时流量反周期（antizyklisch）于直流电压转化器的温度行为地行为。

所介绍的方法和所描述的组件能够原则上被使用在多通道的车载电网中，所述车载电网具有相同的或者不同的电压水平，例如被使用在双通道的12V/48V、12V/12V、12V/HV、48V/48V、HV/HV的电中。

在所有包括直流变压器的***中的使用都是可能的，该直流变压器将能量传输到配备有电池的通道中，并且，所述***应当使用寿命最佳地被设计。

Claims (10)

1.用于运行在机动车中的车载电网（10）的方法，其中，所述车载电网（10）具有直流变压器（30）和能量存储器，其中，在所述车载电网（10）的运行中获取所述直流变压器（30）的损坏以及所述能量存储器的损坏，其中，既为所述直流变压器（30）也为所述能量存储器分别预先给定额定-损坏变化过程（156、176），并且，所述车载电网（10）被如此运行，使得所获取的损坏分别考虑所配属的额定-损坏变化过程（156、176）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述额定-损坏变化过程（156、176）分别定义校正极限（160、180），并且，如此运行所述车载电网（10），使得所述所获取的损坏没有超过所述校正极限（160、180）。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，为了获取所述直流变压器（30）的所述损坏，获取在所述直流变压器（30）中的温度升降，所述温度升降被换算成损坏。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，参照所述直流变压器（30）的、所检测的电输入量和输出量，获取所述温度升降。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，为了获取所述能量存储器的所述损坏，求和所经历的循环。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过所述所获取的损坏与所述能量存储器的负载能力和/或预先给定的临界值的比较，预测所述能量存储器的剩余使用寿命。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，取决于所述所获取的损坏，开启所述机动车的自动化的运行。

8.组件，该组件被设置用于执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法。

9.具有程序代码工具的计算机程序，该计算机程序被设计用于执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，当所述计算机程序在计算机上执行时。

10.机器可读的存储介质，根据权利要求9所述的计算机程序存储在该存储介质上。