DE102011006433A1 - Method for regeneration of lead acid battery in motor vehicle, involves determining suitable opportunity to regenerate lead acid battery based on ahead-lying traveling route information - Google Patents

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Abstract

The method involves determining current or future state of electrical system in a vehicle. The suitable opportunity to regenerate a lead acid battery (4) is determined based on ahead-lying traveling route information (6,7) which is provided by a navigation system (5) and based on the determined condition of electrical system in the vehicle. The uninterrupted regeneration of the lead acid battery is enabled based on the determined suitable opportunity. An independent claim is included for control device for controlling regeneration of lead acid battery in motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Bleibatterie, in einem Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Steuergerät zur Steuerung der Regeneration des Energiespeichers.The invention relates to a method for regenerating an electrical energy store, in particular a lead-acid battery, in a motor vehicle and to a corresponding control device for controlling the regeneration of the energy store.

Bei Bleibatterien können sich an der Oberfläche der Elektroden Bleisulfat-Kristalle (sogenannte Dendriten) anlagern. Dies verringert die aktive Oberfläche der Bleielektroden, wodurch die Reaktionsfähigkeit und damit die Kapazität der Batterie verringert werden. Außerdem kann durch die Bleikristalle ein Kurzschluss verursacht werden, der die Batterie zerstört. Ferner kann es zu einer Säureschichtung in dem Elektrolyten kommen.In lead-acid batteries, lead sulfate crystals (so-called dendrites) can accumulate on the surface of the electrodes. This reduces the active surface of the lead electrodes, reducing the responsiveness and thus the capacity of the battery. In addition, the lead crystals can cause a short circuit that destroys the battery. Furthermore, acid stratification may occur in the electrolyte.

Zur Vermeidung einer Degradation der Batterie kann im Kraftfahrzeug eine Regeneration der Bleibatterie durchgeführt werden. Hierbei wird die Ladespannung der Batterie für eine gewisse Zeit (beispielsweise für 5 Minuten) erhöht, um durch eine Überlastsituation die Elektroden und den Elektrolyten neu zu strukturieren. An den Elektroden kommt es zu einem Abbau der Dendriten, im Elektrolyt kommt es zu einer Durchmischung und damit zu einem Abbau der Säureschichtung. Die Ladespannung kann dabei insbesondere soweit erhöht werden, dass die Batterie kurzzeitig zu gasen beginnt. Ein deutliches Gasen der Batterie setzt bei Überschreiten der Gasungsspannung an, die zwischen 14.4 und 14.7 V liegt.To avoid degradation of the battery, a regeneration of the lead-acid battery can be carried out in the motor vehicle. Here, the charging voltage of the battery for a certain time (for example, for 5 minutes) is increased to restructure the electrodes and the electrolyte by an overload situation. At the electrodes there is a degradation of the dendrites, in the electrolyte it comes to a thorough mixing and thus to a reduction of acid stratification. The charging voltage can be increased in particular so far that the battery begins to gas briefly. Significant gasing of the battery starts when the gassing voltage is exceeded, which is between 14.4 and 14.7 V.

Die Regeneration der Bleibatterie durch Erhöhung der Ladespannung erfolgt in konventionellen Systemen auf Anforderung durch eine Batteriezustandserkennung. Hierzu wird beispielsweise die Entnahme einer bestimmten Ladungsmenge (beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl der Batterienennladungskapazität) oder das Verstreichen einer bestimmten Betriebsdauer oder Standdauer geprüft.The regeneration of the lead-acid battery by increasing the charging voltage takes place in conventional systems on request by a battery condition detection. For this purpose, for example, the removal of a certain amount of charge (for example, after a certain number of battery charging capacity) or the lapse of a certain period of operation or service life is checked.

Das Bereitstellen einer erhöhten Ladespannung zur Regeneration der Batterie ist jedoch nicht in allen Betriebssituationen möglich, beispielweise bei einer Motor-Stopp-Phase eines Motor-Start-Stopp-Systems oder im Motorleerlauf bei vielen eingeschalteten Verbrauchern.However, the provision of an increased charging voltage for the regeneration of the battery is not possible in all operating situations, for example during an engine stop phase of an engine start-stop system or during engine idling in the case of many consumers switched on.

Wenn vom Steuergerät eine Regenerationsphase der Batterie ausgelöst wird und die erhöhte Ladespannung jedoch aufgrund einer ungünstigen Betriebssituation des Kraftfahrzeugs nicht während der gesamten Dauer (beispielsweise 5 Minuten) der Regenerationsphase bereitgestellt werden kann, kommt es zu einer Unterbrechung der Regeneration und die Regeneration muss wiederholt werden. Bei Unterschreiten der Gasungsspannung endet nämlich die Gasung und damit der Regenerationsprozess. Die Regeneration muss daher erneut aufgesetzt werden, um eine ausreichende Durchmischung des Elektrolyten zu gewährleisten. Da bei Unterbrechung der Regeneration eine erneute Regenerationsphase mit erhöhter Ladespannung durchlaufen werden muss, ergibt sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch.If a regeneration phase of the battery is triggered by the control unit and the increased charging voltage can not be provided during the entire duration (for example 5 minutes) of the regeneration phase due to an unfavorable operating situation of the motor vehicle, the regeneration is interrupted and the regeneration must be repeated. When falling below the gassing voltage namely ends the gassing and thus the regeneration process. The regeneration must therefore be restarted to ensure adequate mixing of the electrolyte. Since a renewed regeneration phase with increased charging voltage must be run through when the regeneration is interrupted, this results in an increased fuel consumption.

Ferner hat die Erhöhung der Ladespannung in dem Bordnetz die Folge, dass während der Regenerationsphase aktive Verbraucher mit einer Überspannung und damit energetisch ineffizient betrieben werden, wodurch sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch ergibt.Furthermore, the increase of the charging voltage in the electrical system has the consequence that active consumers are operated with an overvoltage and thus energetically inefficient during the regeneration phase, resulting in an increased fuel consumption.

Außerdem besteht die Gefahr einer Destabilisierung des Bordnetzes durch die hohe Ladespannung. Die Destabilisierung bedeutet, dass das Bordnetz bei einer sehr hohen Spannung nicht mehr ausreichend in der Lage ist, zusätzliche Energiemengen aus weiteren Energiequellen, wie beispielsweise ein rekuperierendes Fahrwerkssystem, ohne Überschreitung der maximal zulässigen Bordnetzspannung zu gewährleisten. Die zusätzlichen Energiemengen führen zu einer weiteren Überhöhung der Bordnetzspannung, was im Extremfall zu einer Komponentenzerstörung durch Überspannung führen kann.There is also the risk of destabilization of the electrical system due to the high charging voltage. The destabilization means that the electrical system at a very high voltage is no longer sufficiently able to provide additional amounts of energy from other energy sources, such as a recuperative suspension system, without exceeding the maximum allowable vehicle electrical system voltage. The additional amounts of energy lead to a further increase in the vehicle electrical system voltage, which in extreme cases can lead to a component destruction due to overvoltage.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Bleibatterie, in einem Kraftfahrzeug anzugeben, welches die energetische Effizienz beim Regenerieren eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Bleibatterie, verbessert. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Steuergerät bereitzustellen.It is the object of the invention to specify a method for regenerating an electrical energy store, in particular a lead-acid battery, in a motor vehicle, which improves the energy efficiency when regenerating an electrical energy store, in particular a lead-acid battery. It is another object of the invention to provide a corresponding control device.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object is solved by the features of the independent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug, insbesondere ein Verfahren zur Regeneration einer Bleibatterie, welche durch Erhöhen der Ladespannung regeneriert wird.A first aspect of the invention relates to a method for regenerating an electrical energy store in a motor vehicle, in particular a method for regenerating a lead-acid battery, which is regenerated by increasing the charging voltage.

Das Verfahren verwendet Informationen über die vorausliegende Fahrtroute, um hierdurch eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers auf der vorausliegenden Fahrtroute festzustellen. In Abhängigkeit hiervon erfolgt dann die Regeneration. Bei dem Verfahren wird die Regeneration also streckenbezogen ausgeführt.The method uses information about the route ahead to determine a suitable opportunity to regenerate the electrical energy storage on the route ahead. Depending on this, then the regeneration takes place. In the method, the regeneration is thus carried out stretch-related.

Durch die Verwendung von Information über die vorausliegende Fahrroute kann die Regeneration auf einen günstigen Zeitraum oder eine günstige Strecke auf der vorausliegenden Fahrtroute verschoben werden, beispielsweise wo keine Unterbrechung der Regeneration zu erwarten ist. Eine Batterie lässt sich beispielsweise dann unterbrechungsfrei regenerieren, wenn die Ladespannung über einer veranschlagten Regenerationszeitdauer (z. B. 5 Minuten) auf einem bestimmten geforderten Niveau gehalten werden kann (beispielsweise oberhalb der Gasungsspannung, z. B. auf 14.5 V).By using information about the route ahead, regeneration can be on a favorable period or a favorable route on the route ahead be postponed, for example, where no interruption of regeneration is expected. A battery can be regenerated without interruption, for example, if the charging voltage can be maintained at a certain required level over a predicted regeneration period (eg 5 minutes) (for example above the gassing voltage, eg to 14.5 V).

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, die Regeneration nicht im Stadtverkehr zu aktivieren, da hier mit Motorstopp-Phasen und/oder Leerlaufphasen gerechnet werden kann, in denen die Ladespannung nicht auf dem für die Regeneration erforderlichen Niveau gehalten wird. Stattdessen wird die Regeneration auf einen Streckenabschnitt außerhalb einer geschlossenen Ortschaft, beispielsweise auf einer Autobahn oder Überlandfahrt, verschoben.It may be provided, for example, not to activate the regeneration in city traffic, since it can be expected with engine stoppage phases and / or idling phases in which the charging voltage is not maintained at the level required for regeneration. Instead, regeneration is postponed to a stretch of road outside a built-up area, such as on a highway or overland.

Es kann weiterhin beispielsweise vorgesehen sein, die Regeneration nicht im dynamischen Fahrbetrieb, wie einer kurvigen Landstraße, zu aktivieren, da hier das Risiko einer zusätzlichen Leistungsbeaufschlagung des Bordnetzes durch rekuperierende Fahrwerkssysteme und einer dadurch bedingten Überhöhung der Bordnetzspannung besteht.It can also be provided, for example, not to activate the regeneration in dynamic driving, such as a winding country road, since there is the risk of additional power of the electrical system by recuperative suspension systems and consequent increase of the vehicle electrical system voltage.

Vorzugsweise geht es bei dem Verfahren um eine Regeneration einer Bleibatterie durch Erhöhen der Ladespannung. Es wäre aber auch denkbar, mit dem Verfahren andere elektrische Energiespeicher, beispielsweise Li-Ionen-Zellen, Nickel-Metallhydrid-Zellen oder Doppelschichtkondensatoren, zu regenerieren. Hierbei erfolgt die Regeneration nicht zwingend durch eine Überspannung, beispielsweise kann auch eine Regeneration mit einer konstanten Spannung erfolgen. Ein Beispiel zur Durchführung einer Regeneration von Doppelschichtkondensatoren ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2007/104325 A1 beschrieben.The method is preferably a regeneration of a lead-acid battery by increasing the charging voltage. However, it would also be conceivable to regenerate other electrical energy stores, for example Li-ion cells, nickel-metal hydride cells or double-layer capacitors, using the method. Here, the regeneration is not necessarily by an overvoltage, for example, can also be a regeneration with a constant voltage. An example for carrying out a regeneration of double-layer capacitors is, for example, in the document WO 2007/104325 A1 described.

In Abhängigkeit der Information über die vorausliegende Fahrroute kann die Regeneration auf einen solchen Abschnitt der Fahrtroute gelegt werden, in dem zumindest teilweise oder gar vollständig ein Rekuperationsbetrieb (Schubrekuperation oder Bremsrekuperation) möglich ist, beispielsweise bei einer Bergabfahrt. Im Rekuperationsbetrieb wandelt der über den Antriebsstrang angetriebene Generator beim Abbremsen des Fahrzeugs kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie um, die in der Batterie gespeichert wird. Durch Ausnutzen einer Rekuperationsphase zur Regeneration der Batterie kann der Kraftstoffverbrauch verringert werden, da der bei der Regeneration auftretende erhöhte Energiebedarf aus der rekuperierten Energie gedeckt werden kann.Depending on the information about the route ahead driving the regeneration can be placed on such a section of the route in which at least partially or even completely a recuperation (Schubrekuperation or Bremsrekuperation) is possible, for example, in a downhill. In recuperation mode, the driveline-driven generator converts vehicle kinetic energy into electrical energy as the vehicle decelerates, which energy is stored in the battery. By exploiting a recuperation phase for the regeneration of the battery, the fuel consumption can be reduced since the increased energy demand occurring during the regeneration can be covered from the recuperated energy.

Eine Gelegenheit zur Regeneration kann dadurch bestimmt werden, indem ein geeignetes Zeit- oder Streckenfenster auf der vorausliegenden Fahrroute zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtroute gesucht wird. Es kann beispielsweise ein Zeit- oder Streckenfenster gesucht werden, welches eine unterbrechungsfreie Regeneration des Energiespeichers ermöglicht, also beispielsweise ein Zeit- oder Streckenfenster, in welchem davon auszugehen ist, dass eine zur Regeneration verwendete (typischerweise) erhöhte Ladespannung (beispielsweise eine Spannung oberhalb der Gasungsspannung der Batterie) kontinuierlich über eine veranschlagten Regenerationsdauer aufrecht gehalten werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein Fenster gesucht werden, welches außerhalb einer geschlossenen Ortschaft liegt oder welches einen Rekuperationsbetrieb ermöglicht.An opportunity for regeneration can thereby be determined by searching for a suitable time or distance window on the preceding driving route for the regeneration of the electrical energy store based on information about the route ahead. For example, it is possible to search for a time or distance window which enables an uninterrupted regeneration of the energy store, for example a time or distance window in which it can be assumed that a (typically) increased charging voltage used for regeneration (for example a voltage above the gassing voltage the battery) can be maintained continuously over an estimated regeneration period. For this purpose, for example, a window can be searched for, which lies outside a closed town or which enables a recuperation operation.

Es kann ein Fenster irgendwo auf der vorausliegenden Fahrtroute gesucht werden. Die vorausliegende Fahrtroute kann jedoch je nach Auslegung des Systems nicht bis zum Zielpunkt, sondern nur bis zu einem sogenannten elektronischen Horizont überblickt werden (beispielsweise die nächsten 10 km), so dass die Suche auf die vorausliegende Fahrtroute bis zum elektronischen Horizont beschränkt ist.You can search a window somewhere on the route ahead. Depending on the design of the system, however, the route ahead can not be surveyed as far as the destination point, but only up to a so-called electronic horizon (for example, the next 10 km), so that the search for the route ahead is limited to the electronic horizon.

Es kann geprüft werden, ob der unmittelbar vorausliegende Streckenabschnitt der Fahrroute (beispielsweise die nächsten 5 Minuten der Fahrt) sich zur Regeneration der Batterie eignet. Die kann kontinuierlich geprüft werden. Die Regeneration wird dann vorzugsweise solange verzögert, bis sich der jeweils unmittelbar vorausliegende Streckenabschnitt zur Regeneration eignet.It can be checked whether the immediately preceding section of the route (for example, the next 5 minutes of the journey) is suitable for the regeneration of the battery. This can be checked continuously. The regeneration is then preferably delayed until the immediately preceding track section is suitable for regeneration.

Als Information über die vorausliegende Fahrroute kann statische Routeninformation aus einer digitalen Karte verwendet werden, beispielsweise Information über den Straßentyp der Streckensegmente, die Länge der Streckensegmente, die Position von Kreuzungen oder Höheninformation.As information about the route ahead, static route information from a digital map may be used, for example information about the road type of the route segments, the length of the route segments, the position of intersections or altitude information.

Außerdem kann aber auch dynamische Routeninformation über dynamische Verkehrsbeeinträchtigungen auf der vorausliegenden Fahrroute verwendet werden, beispielsweise Information über die Position vorausliegender Baustellen, Staus oder Verkehrsunfälle sowie auch meteorologische Einflüsse.In addition, however, it is also possible to use dynamic route information about dynamic traffic impairments on the route ahead, for example information about the position of preceding construction sites, traffic jams or traffic accidents as well as meteorological influences.

Die Routeninformationen werden vorzugsweise von einem Navigationssystem geliefert, beispielsweise durch Auslesen von Informationen aus einer digitalen Karte oder durch Radioempfang (z. B. mittels TMC – Traffic Message Channel), wobei die Routeninformationen dann beispielsweise über eine ADAS-Schnittstelle der Batterieregenerations-Steuerung bereitgestellt werden.The route information is preferably provided by a navigation system, for example by reading information from a digital map or by radio reception (eg via TMC - Traffic Message Channel), the route information then being provided, for example, via an ADAS interface of the battery regeneration controller ,

Routeninformation können auch über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation bereitgestellt werden, beispielsweise auch über eine ADAS-Schnittstelle zum Navigationssystem. Route information may also be provided via vehicle-to-vehicle communication or vehicle-to-infrastructure communication, for example also via an ADAS interface to the navigation system.

Neben der Information über die vorausliegende Fahrtroute kann auch Information über den momentanen oder einen zukünftigen Zustand des Fahrzeugs, insbesondere der Zustand des Bordnetzes, berücksichtigt werden. Die Regeneration der Batterie kann also sowohl streckenbezogen als auch zustandsbezogen ausgeführt sein.In addition to the information about the route ahead, information about the current or a future state of the vehicle, in particular the state of the electrical system, can also be taken into account. The regeneration of the battery can therefore be executed both distance-related and state-related.

Beispielsweise kann das momentane oder zukünftig erwartete Energieangebot des elektrischen Generators des Bordnetzes berücksichtigt werden. Wenn nur ein geringes Energieangebot seitens des Generators besteht (beispielsweise im Stadtverkehr), wird die Regeneration der Batterie vermieden und auf ein Zeitfenster mit erhöhtem Energieangebot verschoben.For example, the current or expected future energy supply of the electrical generator of the electrical system can be considered. If there is only a small amount of energy from the generator (for example, in city traffic), the regeneration of the battery is avoided and shifted to a time window with increased energy supply.

Beispielsweise kann die momentane oder zukünftig erwartete Verbraucherlast des Bordnetzes berücksichtigt werden und insbesondere im Fall einer höheren Last eine Regeneration der Batterie vermieden und auf ein Zeitfenster mit geringerer Verbraucherlast verschoben werden. Dadurch wird verhindert, dass bei einer Erhöhung der Ladespannung zur Regeneration einer Bleibatterie und damit Erhöhung der verbraucherseitigen Leistungsaufnahme die absolute Leistungszunahme gering ausfällt. Dies wirkt sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch aus.For example, the current or expected future load load of the electrical system can be considered and especially in the case of a higher load, a regeneration of the battery can be avoided and postponed to a time window with lower load. This prevents that with an increase in the charging voltage for the regeneration of a lead-acid battery and thus increase the consumer-side power consumption, the absolute power increase is low. This has a positive effect on fuel consumption.

Außerdem kann der Kraftstoffverbrauch dadurch weiter gesenkt werden, dass bei einer Erhöhung der Ladespannung zur Batterieregeneration eine Verbraucherdegradation stattfindet, so dass das Bordnetz entlastet wird. Eine Degradation eines elektrischen Verbrauchers bedeutet, dass durch Änderung eines oder mehrerer Funktionsparameter (beispielsweise die pulsweitenmodulierte Ansteuerung eines Heizverbrauchers) die Leistungsaufnahme des Verbrauchers sinken würde, wenn angenommen wird, dass die Ladespannung gleich bliebe (was diese jedoch bei Erhöhung der Ladespannung zur Batterieregeneration typischerweise nicht bleibt). Eine Verbraucherdegradation bietet sich insbesondere dann an, wenn aufgrund eines dringenden Bedarfs nach einer Batterieregeneration zwangsweise eine Batterieregeneration ausgelöst wird.In addition, the fuel consumption can be further reduced by the fact that with an increase in the charging voltage to the battery regeneration, a consumer degradation takes place, so that the electrical system is relieved. Degradation of an electrical load means that by changing one or more functional parameters (for example, the pulse width modulated control of a Heizverbrauchers), the power consumption of the consumer would decrease, if it is assumed that the charging voltage would remain the same (which, however, typically does not increase when the charging voltage for battery regeneration remains). A consumer degradation is particularly useful when, due to an urgent need for a battery regeneration forcibly a battery regeneration is triggered.

Ferner kann zur Auswahl des Regenerationszeitfensters berücksichtigt werden, in welchem Zustand sich die Batterie befindet. So kann es beispielsweise bei einer leeren Batterie (beispielsweise aufgrund einer langen Standzeit) von Vorteil sein, zunächst ein sanftes, strombegrenztes Laden mit geringer Ladespannung durchzuführen. Eine Batterieregeneration sollte vorzugsweise dann erst nach Abschluss des Ladevorgangs stattfinden.Furthermore, it can be considered to select the regeneration time window, in which state the battery is located. For example, it may be advantageous for an empty battery (for example due to a long service life) to first carry out a gentle, current-limited charging with a low charging voltage. A battery regeneration should then take place only after completion of the charging process.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf ein Steuergerät zur Steuerung der Regeneration eines elektrischen Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug gerichtet. Das Steuergerät umfasst ein erstes Mittel zum Feststellen einer geeigneten Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers auf der vorausliegenden Fahrtroute basierend auf Information über die vorausliegende Fahrtroute. Ferner ist ein zweites Mittel zum Auslösen einer Regeneration des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von Information des ersten Mittels vorgesehen.A second aspect of the invention is directed to a control device for controlling the regeneration of an electrical energy store in a motor vehicle. The controller includes first means for determining a suitable opportunity for regeneration of the electrical energy store on the forward route based on information about the route ahead. Furthermore, a second means for triggering a regeneration of the electrical energy store in response to information of the first means is provided.

Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Steuergerät nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.The above statements on the method according to the invention according to the first aspect of the invention also apply correspondingly to the control device according to the invention according to the second aspect of the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:The invention will be described below with reference to the accompanying drawings with reference to an embodiment. In these show:

1 ein Energiemanagementsystem für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs; 1 an energy management system for a vehicle electrical system of a motor vehicle;

2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren einer Batterie; und 2 an embodiment of the inventive method for regenerating a battery; and

3 ein Beispiel für die vorausliegenden Fahrtroute über der Zeit t. 3 an example of the route ahead over time t.

1 zeigt ein Energiemanagementsystem 1 zur Steuerung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Das Bordnetz selbst umfasst einen elektrischen Generator 2 zum Erzeugen einer Spannung, mehrere Verbraucher 3, die von dem Generator 2 mit Spannung versorgt werden, und eine Bleibatterie 4, die zur Batterieregeneration und zum Laden der Batterie von dem Generator 2 mit einer Spannung versorgt werden. Bei der Bleibatterie handelt es sich beispielsweise um eine konventionelle Bleibatterie mit ungebundenem Elektrolyt, eine AGM-Bleibatterie (AGM – Absorbent Glass Mat), bei dem der Elektrolyt in einem Vlies aus Glasfaser gebunden ist, oder um eine Gel-Bleibatterie, bei der der Elektrolyt durch Beigabe von Kieselsäure gebunden ist. 1 shows an energy management system 1 for controlling a vehicle electrical system of a motor vehicle. The electrical system itself includes an electric generator 2 for generating a voltage, several consumers 3 coming from the generator 2 be powered, and a lead acid battery 4 for battery regeneration and for charging the battery from the generator 2 be supplied with a voltage. For example, the lead-acid battery is a conventional lead-acid battery with unbound electrolyte, an AGM (Absorbent Glass Mat) lead in which the electrolyte is bound in a fiberglass mat, or a gel lead-acid battery in which the electrolyte is bound by the addition of silica.

Das Energiemanagementsystem 1 steuert die Regeneration der Bleibatterie 4. Die Regeneration der Batterie 4 wird streckenbezogen ausgeführt. Dazu ist das Energiemanagementsystem mit einem Navigationssystem 5 zum Empfang von Information über die vorausliegende Fahrroute verbunden. Die Bestimmung der vorausliegenden Fahrtroute anhand einer Zielangabe oder die Schätzung einer vorausliegenden Fahrroute wird von dem Navigationssystem 5 durchgeführt.The energy management system 1 controls the regeneration of the lead-acid battery 4 , The regeneration of the battery 4 is executed on a distance basis. This is the energy management system with a navigation system 5 connected to receive information about the route ahead. The determination of the route ahead based on a destination or the estimation of a the driving route ahead is controlled by the navigation system 5 carried out.

Bei der Information über die vorausliegende Fahrtroute handelt es sich vorzugsweise sowohl um statische Information 6 über die vorausliegende Fahrroute als auch um dynamische Information 7 hinsichtlich zu erwartender Beeinträchtigungen auf der vorausliegenden Fahrtroute. Die Information 6 und 7 kann beispielsweise über eine ADAS-Schnittstelle vom Navigationssystem 5 an das Energiemanagementsystem 1 übertragen werden. Die statische Information 6 wird vorzugsweise aus einer digitalen Karte abgerufen, die dynamischen Information 6 stammt vorzugsweise von einem Datenserver und wird beispielsweise per Radioempfang (beispielsweise per TMC) oder aus dem Internet abgerufen.The information about the route ahead is preferably both static information 6 about the route ahead as well as dynamic information 7 with regard to expected impairments on the route ahead. The information 6 and 7 can, for example, via an ADAS interface from the navigation system 5 to the energy management system 1 be transmitted. The static information 6 is preferably retrieved from a digital map, the dynamic information 6 preferably comes from a data server and is retrieved, for example by radio (for example, via TMC) or from the Internet.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren der Bleibatterie 4. Nach Start des Verfahrens (s. Verfahrensstart 100) erfolgt zu einer bestimmten Zeit eine Anforderung einer Batterieregeneration (Schritt 110). Die Regeneration wird beispielsweise nach Entnahme einer bestimmten Ladungsmenge (beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl der Batterieladungskapazität) oder nach einer bestimmten Betriebsdauer seit der letzten Regeneration (oder seit der Erstinbetriebnahme der Batterie 4) angefordert. 2 shows an embodiment of the inventive method for regenerating the lead-acid battery 4 , After starting the procedure (see procedure start 100 ), a request for a battery regeneration occurs at a certain time (step 110 ). Regeneration, for example, after removal of a certain amount of charge (for example, after a certain number of battery charging capacity) or after a certain period of operation since the last regeneration (or since the first commissioning of the battery 4 ) requested.

In Schritt 120 erfolgt eine Auswertung von statischer Information 6 und vorzugsweise auch dynamischer Information 7 über die vorausliegende Fahrtroute, um eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration der Batterie 4 auf der vorausliegenden Fahrtroute zu finden. Es kann beispielsweise geprüft werden, ob ein unmittelbar vorausliegender Streckenabschnitt der Fahrroute zur Regeneration der Batterie 4 geeignet ist. Alternativ kann auch ein geeignetes Zeit- oder Streckenfenster irgendwo auf der Fahrtroute gesucht werden. Bei der Auswertung wird vorzugsweise eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration unter der Prämisse gesucht, dass eine unterbrechungsfreie Regeneration der Batterie 4 möglich ist. Dazu wird beispielsweise gefordert, dass eine erhöhte Ladespannung (beispielsweise eine Ladespannung oberhalb der Gasungsspannung der Batterie 4) zur Batterieregeneration für eine bestimmte Regenerationszeitdauer unterbrechungsfrei vom Generator 2 bereitgestellt werden kann. Wenn beispielsweise anhand der Information über die vorausliegende Fahrtroute festgestellt wird, dass mit einer oder mehreren Fahrzeug-Stopp-Phasen innerhalb der für die Batterieregeneration vorgesehenen Regenerationszeitdauer zu rechnen ist, bei denen das Spannungsangebot des Generators 2 auf Null (Motor aus) oder sehr gering (bei Leerlaufbetrieb) ist, ist keine unterbrechungsfreie Regeneration möglich und die Regeneration wird auf den betrachteten Routenabschnitt gelegt. Stopp-Phasen werden beispielsweise generell innerhalb geschlossener Ortschaften, an Ampeln und bei einem Unfall oder einem Stau angenommen. Ferner kann die Entscheidung über die Eignung des betrachten Routenabschnitts für die Regeneration auch von weiteren Faktoren abhängig gemacht werden, beispielsweise, ob die Regeneration während eines betrachteten Fensters im Rekuperationsbetrieb durchgeführt werden kann.In step 120 an evaluation of static information takes place 6 and preferably also dynamic information 7 about the route ahead, to have a suitable opportunity to regenerate the battery 4 to be found on the route ahead. It can be checked, for example, whether an immediately preceding section of the route for the regeneration of the battery 4 suitable is. Alternatively, a suitable time or distance window can be searched anywhere on the route. In the evaluation, a suitable opportunity for regeneration is preferably sought on the premise that an uninterrupted regeneration of the battery 4 is possible. For this example, it is required that an increased charging voltage (for example, a charging voltage above the gassing voltage of the battery 4 ) for battery regeneration for a certain regeneration period without interruption from the generator 2 can be provided. If, for example, it is determined from the information about the preceding route that one or more vehicle stop phases can be expected within the regeneration period provided for the battery regeneration, in which case the voltage supply of the generator 2 is zero (engine off) or very low (idling), no uninterrupted regeneration is possible and the regeneration is placed on the considered route section. For example, stop phases are generally adopted within closed areas, at traffic lights and in an accident or traffic jam. Furthermore, the decision as to the suitability of the considered route section for the regeneration can also be made dependent on further factors, for example, whether the regeneration can be carried out during a considered window in the recuperation mode.

Wenn keine geeignete Gelegenheit zur Regeneration festgestellt wird (Entscheidung 130), wird der Auswertungsschritt 120 wiederholt.If no suitable opportunity for regeneration is found (decision 130 ), becomes the evaluation step 120 repeated.

Wenn hingegen eine geeignete Gelegenheit zur Regeneration festgestellt wird (Entscheidung 130), wird die Gelegenheit genutzt und die Regeneration durchgeführt (Schritt 140). Je nach Implementierung des Verfahrens wird die Regeneration entweder sofort durchgeführt (wenn kontinuierlich der unmittelbar vorausliegende Streckenabschnitt auf eine Eignung zur Regeneration geprüft) oder später durchgeführt (wenn ein geeignetes Fenster irgendwo auf der Fahrtroute gesucht wird).If, on the other hand, a suitable opportunity for regeneration is found (decision 130 ), the opportunity is used and the regeneration is carried out (step 140 ). Depending on the implementation of the method, the regeneration is either performed immediately (if the immediately preceding leg continuously checks for suitability for regeneration) or later (if a suitable window is searched for somewhere on the leg).

Zur Regeneration der Batterie 4 wird die seitens des Generators 2 bereitgestellte Ladespannung der Batterie 4 für eine gewisse Zeitdauer (beispielsweise 5 Minuten) auf einem erhöhten Niveau gehalten, beispielsweise auf einem Niveau größer der Gasungsspannung der Batterie 4.For the regeneration of the battery 4 will be the part of the generator 2 provided charging voltage of the battery 4 for a certain period of time (for example 5 minutes) at an elevated level, for example at a level greater than the gassing voltage of the battery 4 ,

Nach Durchführung der Regeneration endet das Verfahren (s. Verfahrensende 150).After the regeneration has been completed, the process ends (see end of procedure 150 ).

3 zeigt ein Beispiel für die vorausliegenden Fahrtroute, anhand derer eine geeignete Gelegenheit zum Regenerieren der Batterie 4 festgestellt wird. Hierbei ist in 3 das Streckenprofil der vorausliegenden Fahrtroute über der Zeit t dargestellt. 3 shows an example of the route ahead, on the basis of which a suitable opportunity to regenerate the battery 4 is detected. Here is in 3 the route profile of the route ahead over time t shown.

Zum Finden einer geeigneten Gelegenheit zur Batterieregeneration kann je nach Ausführungsform entweder die unmittelbar vorausliegende Fahrtroute auf ihre Eignung zur Batterieregeneration hin kontinuierlich überprüft werden oder alternativ ein Fenster irgendwo auf der vorausliegenden Fahrtroute gesucht werden.To find a suitable opportunity for battery regeneration, depending on the embodiment, either the immediately preceding route can be continuously checked for suitability for battery regeneration or, alternatively, a window can be searched anywhere on the route ahead.

Anhand statischer Routeninformation 6 ergibt sich, dass bis zum Zeitpunkt t1 der vorausliegenden Fahrtroute eine geschlossene Ortschaft vorliegt; die Fahrtroute bis zum Zeitpunkt t1 wird daher beispielsweise nicht für eine Batterieregeneration berücksichtigt, da hier mit Fahrzeugstopps und dadurch mit einer Unterbrechung der überhöhten Ladespannung zu rechnen ist. Beim Zeitpunkt t2 taucht eine Ampel auf, bei der mit einem Fahrzeugstopp gerechnet werden muss. Die Zeitdauer zwischen Zeitpunkt t1 und Zeitpunkt t2 ist kürzer als die veranschlagte Zeitdauer zur Batterieregeneration, so dass auch innerhalb des Zeitintervalls von t1 und t2 keine Batterieregeneration vorgenommen wird. Aus dynamischer Routeninformation 7 ergibt sich, dass zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 mit einem Stau zu rechnen ist. Die Zeitdauer zwischen Zeitpunkt t2 und Zeitpunkt t3 ist kürzer als die veranschlagte Zeitdauer zur Batterieregeneration, so dass auch innerhalb des Zeitintervalls von t2 und t3 keine Batterieregeneration vorgenommen wird. Die Fahrt im Stau zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 eignet sich auch nicht zur Batterieregeneration, da davon auszugehen ist, dass hier die erhöhte Ladespannung nicht unterbrechungsfrei aufrecht erhalten werden kann. Anhand statischer Routeninformation 6 kann festgestellt werden, dass innerhalb des Zeitintervalls zwischen t5 und t6 mit einem Rekuperationsbetrieb des Fahrzeugs zu rechnen ist. Dieser Bereich eignet sich besonders für die Batterieregeneration, da in diesem Zeitfenster benötigte elektrische Energie aus der Bewegungsenergie des Fahrzeugs gewonnen werden kann. Die Batterieregeneration erfolgt also in dem Beispiel nach 3 während des Zeitintervalls zwischen t5 und t6 (die Regeneration dauert gemäß 3 noch etwas länger als das Zeitintervall zwischen t5 und t6). Eine Regeneration ab dem Zeitpunkt t7 ist nicht zweckmäßig, da ab dem Zeitpunkt t7 eine geschlossene Ortschaft beginnt, in der mit Fahrzeugstopps zu rechnen ist.Based on static route information 6 shows that until the time t 1 of the route ahead there is a closed town; the route up to the time t 1 is therefore not taken into account, for example, for a battery regeneration, since vehicle stops and thus an interruption of the excessive charging voltage must be expected. At time t 2 , a traffic light appears on which a vehicle stop must be expected. The time period between time t 1 and time t 2 is shorter than the estimated period of time for the battery regeneration, so that also within the Time interval of t 1 and t 2 no battery regeneration is made. From dynamic route information 7 shows that between the times t 3 and t 4 is expected to congestion. The time duration between time t 2 and time t 3 is shorter than the estimated period of time for the battery regeneration, so that no battery regeneration is performed even within the time interval of t 2 and t 3 . The drive in the traffic jam between the times t 3 and t 4 is also not suitable for battery regeneration, since it can be assumed that the increased charging voltage can not be maintained uninterrupted here. Based on static route information 6 can be found that within the time interval between t 5 and t 6 is expected to recuperation operation of the vehicle. This area is particularly suitable for the battery regeneration, since in this time window required electrical energy can be obtained from the kinetic energy of the vehicle. The battery regeneration thus takes place in the example 3 during the time interval between t 5 and t 6 (the regeneration lasts according to 3 a little longer than the time interval between t 5 and t 6 ). A regeneration from the time t 7 is not appropriate, since from the time t 7 begins a closed town, is to be expected in the vehicle stops.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2007/104325 A1 [0016] WO 2007/104325 A1 [0016]

Claims (14)

Verfahren zur Regeneration eines elektrischen Energiespeichers (4) in einem Kraftfahrzeug, mit den Schritten: – Feststellen einer geeignete Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) auf der vorausliegenden Fahrtroute basierend auf Information (6, 7) über die vorausliegende Fahrtroute; und – in Abhängigkeit hiervon, Regenerieren des elektrischen Energiespeichers (4).Method for regenerating an electrical energy store ( 4 ) in a motor vehicle, comprising the steps of: - determining a suitable opportunity for the regeneration of the electrical energy store ( 4 ) on the route ahead based on information ( 6 . 7 ) over the route ahead; and - in dependence thereon, regeneration of the electrical energy store ( 4 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geeignete Gelegenheit eine unterbrechungsfreie Regeneration des elektrischen Energiespeichers ermöglicht.The method of claim 1, wherein the appropriate opportunity enables uninterrupted regeneration of the electrical energy storage. Verfahren nach Anspruch 2, wobei – zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) der elektrische Energiespeicher mit einer erhöhten Ladespannung betrieben wird, und – zum Feststellen einer Gelegenheit zur unterbrechungsfreien Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) geprüft wird, ob eine derartige, erhöhte Ladespannung für eine bestimmte Zeitdauer unterbrechungsfrei aufrechterhalten werden kann.Method according to claim 2, wherein - for the regeneration of the electrical energy store ( 4 ) the electrical energy store is operated with an increased charge voltage, and - to determine an opportunity for uninterrupted regeneration of the electrical energy store ( 4 ) is checked whether such increased charging voltage for a certain period of time can be maintained without interruption. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Schritt des Feststellens einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) umfasst: – Bestimmen eines geeigneten Zeit- oder Streckenfensters auf der vorausliegenden Fahrtroute zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers basierend auf Information (6, 7) über die vorausliegende Fahrtroute, und – der elektrische Energiespeicher in diesem Fenster regeneriert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein - the step of determining an opportunity for the regeneration of the electrical energy store ( 4 ) comprises: determining a suitable time or distance window on the preceding travel route for regenerating the electrical energy store based on information ( 6 . 7 ) over the route ahead, and - the electrical energy storage is regenerated in this window. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Feststellens einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) umfasst: – Prüfen, ob ein unmittelbar vorausliegender Streckenabschnitt der Fahrroute zur Regeneration des Energiespeichers (4) geeignet ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the step of determining an opportunity for the regeneration of the electrical energy store ( 4 ) comprises: - checking whether an immediately preceding section of the route for regenerating the energy store ( 4 ) suitable is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information über die vorausliegende Fahrtroute statische Information (6) über die vorausliegende Fahrtroute umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the information about the route ahead comprises static information ( 6 ) over the preceding route. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information über die vorausliegende Fahrtroute dynamische Information (7) über dynamische Verkehrsbeeinträchtigungen auf der vorausliegenden Fahrtroute umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the information about the route ahead comprises dynamic information ( 7 ) on dynamic traffic impairments on the route ahead. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anhand der Information (6, 7) über die vorausliegende Fahrtroute das Vorliegen von Fahrzeugstopp- oder Motorstopp-Phasen prognostiziert wird.Method according to one of the preceding claims, based on the information ( 6 . 7 ) the presence of vehicle stop or engine stop phases is predicted via the route ahead. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Feststellen einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers davon abhängig ist, ob die Regeneration zumindest teilweise während eines angenommenen Rekuperationsbetriebs des Kraftfahrzeugs erfolgen würde.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of an opportunity for the regeneration of the electrical energy storage device is dependent on whether the regeneration would at least partially take place during an assumed recuperation operation of the motor vehicle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Feststellen einer Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers davon abhängig ist, ob die Regeneration zumindest teilweise während einer Überlandfahrt, einer Autobahnfahrt oder innerhalb einer geschlossenen Ortschaft erfolgen würde.The method of any one of the preceding claims, wherein determining an opportunity to regenerate the electrical energy storage device is dependent on whether the regeneration would occur at least in part during a cross-country drive, highway drive, or within a closed locality. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information (6, 7) über die vorausliegende Fahrtroute von einem Navigationssystem (5) geliefert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the information ( 6 . 7 ) via the preceding route from a navigation system ( 5 ) is delivered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Energiespeicher (4) eine Bleibatterie ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrical energy store ( 4 ) is a lead acid battery. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Feststellen einer geeigneten Gelegenheit zur unterbrechungsfreien Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) der aktuelle oder zukünftige Zustand des Fahrzeugs, insbesondere der Zustand des Bordnetzes, berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for determining a suitable opportunity for uninterrupted regeneration of the electrical energy store ( 4 ) the current or future state of the vehicle, in particular the state of the electrical system, is taken into account. Steuergerät zur Steuerung der Regeneration eines elektrischen Energiespeichers (4) in einem Kraftfahrzeug, umfassend – ein erstes Mittel zum Feststellen einer geeigneten Gelegenheit zur Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) auf der vorausliegenden Fahrtroute basierend auf Information (6, 7) über die vorausliegende Fahrtroute; und – ein zweites Mittel zum Auslösen einer Regeneration des elektrischen Energiespeichers (4) in Abhängigkeit von Information des ersten Mittels.Control device for controlling the regeneration of an electrical energy store ( 4 ) in a motor vehicle, comprising - a first means for determining a suitable opportunity for the regeneration of the electrical energy store ( 4 ) on the route ahead based on information ( 6 . 7 ) over the route ahead; and - a second means for triggering a regeneration of the electrical energy store ( 4 ) depending on information of the first agent.
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