DE102013221043A1 - emergency starting - Google Patents

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Abstract

Fahrzeug mit einem Schlüsselschalter (1) und mit einem Starter (2) zum Starten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs sowie mit einem elektrischen Bordnetz, welches einen ersten elektrischen Energiespeicher (4) und einen zweiten elektrischen Energiespeicher (5) umfasst, wobei der erste und der zweite elektrische Energiespeicher über einen Schalter (6) elektrisch parallel schaltbar sind, so, dass dem zweiten elektrischen Energiespeicher eine Steuerelektronik (7) zugeordnet ist, in einem Ruhezustand des Fahrzeugs der zweite elektrische Energiespeicher durch die Steuerelektronik überwachbar ist, in dem Ruhezustand der Schalter geschlossen ist, bei geschlossenem Schalter die beiden Energiespeicher parallel geschaltet sind, in dem Ruhezustand der Schalter durch die Steuerelektronik schaltbar ist, um einen Notruhezustand des Fahrzeugs herzustellen, in dem Notruhezustand der Schalter geöffnet ist, bei geöffnetem Schalter die beiden Energiespeicher elektrisch getrennt sind, und in dem Notruhezustand der Schalter durch Betätigung eines Schlüsselschalters (1) des Fahrzeugs schließbar ist, um einen Notstartzustand des Fahrzeugs herzustellen, und in dem Notstartzustand der Starter schaltbar ist.Vehicle with a key switch (1) and with a starter (2) for starting an internal combustion engine of the vehicle and with an electrical system, which comprises a first electrical energy store (4) and a second electrical energy store (5), wherein the first and the second electrical energy storage via a switch (6) are electrically connected in parallel, so that the second electrical energy storage an electronic control unit (7) is assigned, in a rest state of the vehicle, the second electrical energy storage is monitored by the control electronics, in the idle state of the switch is closed in the closed switch, the two energy storage are connected in parallel, in the idle state, the switch is switchable by the control electronics to establish a Notruhezustand the vehicle in the Notruhezustand the switch is open, with the switch open, the two energy storage are electrically isolated, and in the distress can be closed by the operation of a key switch (1) of the vehicle to establish an emergency start state of the vehicle, and in the emergency start state, the starter is switchable.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Schlüsselschalter und mit einem Starter zum Starten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs sowie mit einem elektrischen Bordnetz, welches einen ersten elektrischen Energiespeicher und einen zweiten elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei der erste und der zweite elektrische Energiespeicher über einen Schalter elektrisch parallel schaltbar sind.The invention relates to a vehicle with a key switch and a starter for starting an internal combustion engine of the vehicle and an electrical system, which comprises a first electrical energy storage and a second electrical energy storage, wherein the first and the second electrical energy storage via a switch electrically connected in parallel are.

Insbesondere moderne Fahrzeuge mit einem großen Umfang an Zusatzausstattung weisen nach dem Stand der Technik neben einer konventionellen Starter- oder Bordnetzbatterie einen weiteren Energiespeicher auf, der gegebenenfalls eine von der Starter- oder Bordnetzbatterie unterschiedliche Spannungslage aufweisen kann (siehe beispielsweise die Schrift EP 1244191 A2 ). Dann stellt meist ein Gleichstrom-Gleichstrom-Steller eine elektrische Kopplung zwischen den Teilbordnetzen her. Dies geht z. B. aus dem Dokument WO/2011/009673 A1 hervor.In particular, modern vehicles with a large amount of additional equipment according to the prior art, in addition to a conventional starter or electrical system battery on another energy storage, which may optionally have a different voltage from the starter or electrical system battery voltage level (see, for example, the Scriptures EP 1244191 A2 ). Then usually a DC-DC adjuster produces an electrical coupling between the sub-board networks. This is z. B. from the document WO / 2011/009673 A1 out.

Ebenso offenbart der Stand der Technik mit der Schrift DE 196 01 241 A1 eine Parallelschaltung von zwei gleichartigen Energiespeichern in einem Fahrzeugbordnetz, die über einen Schalter voneinander trennbar sind.Likewise, the prior art discloses the font DE 196 01 241 A1 a parallel connection of two similar energy storage devices in a vehicle electrical system, which are separated from each other via a switch.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit einem Schlüsselschalter und mit einem Starter zum Starten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs, sowie mit einem elektrischen Bordnetz, welches einen ersten elektrischen Energiespeicher und einen zweiten elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei der erste und der zweite elektrische Energiespeicher über einen Schalter elektrisch parallel schaltbar sind, zu schaffen.It is an object of the invention to provide a vehicle with a key switch and a starter for starting an internal combustion engine of the vehicle, as well as an electrical system, which includes a first electrical energy storage and a second electrical energy storage, wherein the first and the second electrical energy storage via a switch are electrically connected in parallel, to create.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a vehicle according to claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist dem zweiten elektrischen Energiespeicher eine Steuerelektronik zugeordnet, wobei in einem Ruhezustand des Fahrzeugs der zweite elektrische Energiespeicher durch die Steuerelektronik überwachbar ist, es ist in dem Ruhezustand der Schalter geschlossen, wodurch die beiden Energiespeicher parallel geschaltet sind, es ist in dem Ruhezustand der Schalter durch die Steuerelektronik schaltbar, um einen Notruhezustand des Fahrzeugs herzustellen, in welchem der Schalter zur elektrischen Trennung der beiden Energiespeicher geöffnet ist, und es ist in dem Notruhezustand der Schalter durch Betätigung eines Schlüsselschalters des Fahrzeugs schließbar, um einen Notstartzustand des Fahrzeugs herzustellen, in welchem der Starter des Fahrzeugs betätigbar ist.According to the second electrical energy storage is associated with control electronics, wherein in a rest state of the vehicle, the second electrical energy storage is monitored by the control electronics, it is closed in the idle state of the switch, whereby the two energy storage are connected in parallel, it is in the idle state of the switch switchable by the control electronics to establish an emergency rest state of the vehicle in which the switch for electrical separation of the two energy storage is opened, and it is in the emergency rest state of the switch by operating a key switch of the vehicle closable to establish an emergency start state of the vehicle in which the starter of the vehicle is actuated.

Dies bedeutet, dass bei dem Fahrzeug im Ruhezustand (z. B. Parken des Fahrzeugs) der Schalter geschlossen ist und die beiden Energiespeicher parallel geschaltet sind. Dabei wird durch die Steuerelektronik, die als Batteriesensor und/oder als Steuergerät ausgeführt sein kann, der zweite Energiespeicher überwacht. Vorzugsweise wird in regelmäßigen zeitlichen Abständen eine Spannungsmessung durchgeführt. Die Steuerelektronik erfasst beispielsweise das Unterschreiten eines Sollspannungswertes durch einen gemessenen Spannungswert und führt das Fahrzeug durch das Schalten des Schalters aus dem Ruhezustand in den Notruhezustand über, in welchem während der Standphase des Fahrzeugs der Schalter geöffnet ist. In dem Notruhezustand ist die Steuerelektronik von dem zweiten Energiespeicher mit einer Versorgungsspannung speisbar.This means that in the vehicle in the idle state (eg parking of the vehicle) the switch is closed and the two energy stores are connected in parallel. In this case, the second energy store is monitored by the control electronics, which can be designed as a battery sensor and / or as a control unit. Preferably, a voltage measurement is carried out at regular time intervals. The control electronics detects, for example, falls below a target voltage value by a measured voltage value and leads the vehicle by switching the switch from the idle state in the emergency rest state in which during the stance phase of the vehicle, the switch is open. In the emergency rest state, the control electronics can be fed by the second energy store with a supply voltage.

Soll das Fahrzeug aus dem Notruhezustand gestartet werden, wird das Fahrzeug durch Betätigen des Schlüsselschalters durch einen Fahrzeugnutzer in den Notstartzustand überführt, in welchem der Schalter schließt. In diesem Zustand ist der Starter des Fahrzeugs zum Start des Motors betätigbar.If the vehicle is to be started from the emergency rest state, the vehicle is converted into the emergency start state by actuating the key switch by a vehicle user, in which the switch closes. In this state, the starter of the vehicle is operable to start the engine.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Fahrzeug eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit von dem ersten Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgbar ist, die Steuerelektronik von dem zweiten Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgbar ist, und das Fahrzeug eine Datenkommunikationsvorrichtung zwischen der Steuereinheit und der Steuerelektronik aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, the vehicle comprises a control unit, wherein the control unit can be supplied with electrical power from the first energy store, the control electronics can be supplied with electrical power from the second energy store, and the vehicle has a data communication device between the control unit and the control electronics.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinheit als Steuergerät ausgeführt sein.According to a further embodiment of the invention, the control unit can be designed as a control unit.

Alternativ können die dem zweiten Energiespeicher zugeordnete Steuerelektronik und die Steuereinheit zu einem Steuergerät zusammengefasst sein.Alternatively, the control unit assigned to the second energy store and the control unit can be combined to form a control unit.

Weiterhin ist es sinnvoll, wenn in dem Notstartzustand von der Steuerelektronik ein Notstartsignal an die Steuereinheit übermittelbar ist, und bei übermitteltem Notstartsignal durch die Steuereinheit der Starter nach einer Notladedauer seit der Übermittlung des Notstartsignals schaltbar ist, um einen Notstartversuch des Verbrennungsmotors durchzuführen.Furthermore, it is useful if in the emergency start state of the control electronics an emergency start signal is transmitted to the control unit, and transmitted emergency start signal by the control unit of the starter after a Notladedauer since the transmission of the emergency start signal is switchable to perform an emergency start attempt of the internal combustion engine.

Mit anderen Worten folgt auf das Schließen des Schalters infolge der Betätigung des Schlüsselschalters in dem Notstartzustand eine Zeitdauer als Notladedauer, ehe der Starter betätigt wird. Die Steuereinheit dient also als Signalgeber für einen Motorstart über eine Signalleitung des Datenkommunikationssystems, nachdem die Zeitdauer der Notladedauer verstrichen ist. Es können optional das Stattfinden des Notladens und/oder die Notladedauer von einer Anzeigeeinheit des Fahrzeugs anzeigt werden.In other words, the closing of the switch due to the operation of the key switch in the emergency start state is followed by a period of time as the emergency charge duration before the starter is operated. The The control unit thus serves as a signal generator for an engine start via a signal line of the data communication system after the duration of the emergency charge duration has elapsed. Optionally, the emergency loading and / or the emergency charge duration may be displayed by a display unit of the vehicle.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist während der Notladedauer eine Notladestrommenge an elektrischer Energie von dem zweiten Energiespeicher in den ersten Energiespeicher ladbar und es sind durch die Steuereinheit die Notladedauer und die Notladestrommenge ermittelbar, wobei durch ist die Steuereinheit die Ermittlung der Notladedauer und der Notladestrommenge gemäß einer Optimierung der Wahrscheinlichkeit durchführbar ist, nach welcher der Notstartversuch erfolgreich ist.According to a further variant of the invention, a Notladestrommenge of electrical energy from the second energy storage in the first energy storage can be loaded during the emergency charging and it can be determined by the control unit, the Notladedauer and Notladestrommenge, whereby the control unit is determined by the determination of the emergency charge duration and the Notladestrommenge an optimization of the probability is feasible, after which the emergency start attempt is successful.

Während der Notladedauer kann es zu einem Ladeausgleich von dem zweiten Energiespeicher zu dem ersten Energiespeicher kommen. Dies folgt aus der Tatsache, dass beim Schließen des Schalters von einem höheren Potential des zweiten Energiespeichers im Vergleich zum ersten Energiespeicher auszugehen ist, da während des Notruhezustands der erste Energiespeicher mit einer Ruhestrombelastung bedingt durch das Fahrzeugbordnetz belastet wird und der zweite Energiespeicher bis auf die Versorgung der Steuerelektronik autark ist. Die Ablaufgeschwindigkeit des Ladeausgleichs, d. h. sich ergebenen Notladestromstärke aus der Potentialdifferenz ist besonders von der Ladungsaufnahmefähigkeit des ersten Energiespeichers abhängig.During the emergency charge duration, charging compensation may occur from the second energy store to the first energy store. This follows from the fact that when closing the switch from a higher potential of the second energy storage compared to the first energy storage is assumed because during the emergency rest state of the first energy storage is charged with a quiescent current load due to the vehicle electrical system and the second energy storage up to the supply the control electronics is self-sufficient. The execution rate of the charge balance, d. H. The resulting emergency charge current from the potential difference is particularly dependent on the charge acceptance capability of the first energy store.

Ferner ist es sinnvoll, wenn durch die Steuereinheit zur Ermittlung der Notladedauer und der Notladestrommenge eine Außentemperatur des Fahrzeugs, eine Energiespeicherspannung des zweiten Energiespeichers bei Herstellung des Notstartzustands, ein Alterungszustand des zweiten Energiespeichers, ein Alterungszustand des ersten Energiespeichers, und eine Notladestromstärke von dem zweiten Energiespeicher zu dem ersten Energiespeicher erfassbar ist.Further, it is useful if by the control unit for determining the Notladedauer and Notladestrommenge an outside temperature of the vehicle, an energy storage voltage of the second energy storage when producing the emergency start state, an aging state of the second energy storage, an aging state of the first energy storage, and a Notladestromstärke of the second energy storage can be detected to the first energy storage.

Die Notladedauer, auch als Umladedauer bezeichnet, bemisst sich danach, dass nach der Notladedauer der Motorstart erfolgreich ist. Zur Ermittlung der kürzest nötigen Notladedauer können von der Steuereinheit verschiedene weitere Parameter herangezogen werden wie etwa wahlweise oder in beliebiger Kombination die Außentemperatur, die Alterungszustände (SOH, states-of-health) der beiden Energiespeicher, die Stromstärke während des Ladungstransfers und von zugeordneten Batteriesensoriken ermittelte Ladezustände und Leistungsprognosen der Energiespeicher.The emergency duration, also referred to as Umladedauer measures after that after the emergency charging the engine start is successful. In order to determine the shortest possible emergency charging duration, the control unit can use various other parameters, such as, optionally or in any combination, the outside temperature, states of health of the two energy stores, which determined the current during charge transfer and associated battery sensor systems Charge states and power forecasts of energy storage.

Zweckmäßigerweise sind der erste und der zweite Energiespeicher als eine Blei-Säure-Batterie ausgeführt.Conveniently, the first and the second energy storage are designed as a lead-acid battery.

Alternativ ist der erste Energiespeicher als eine Blei-Säure-Batterie und der zweite Energiespeicher als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt. Als zweiter Energiespeicher kann auch eine Speichereinheit aus Superkondensatoren eingesetzt werden.Alternatively, the first energy store is designed as a lead-acid battery and the second energy store as a lithium-ion battery. As a second energy storage and a storage unit of supercapacitors can be used.

Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:
Ein in einem Energiebordnetz eines modernen Fahrzeugs eingesetzter elektrischer Energiespeicher erfüllt mehrere Aufgaben, nämlich den Motorstart, die elektrische Energieversorgung von Komponenten während eines Motorstillstands (z. B. Infotainment) oder während Abstell- und Parkphasen (z. B. Diebstahlwarnanlage) und die spannungsbezogene Stabilisierung des Bordnetzes.The invention is based on the following considerations:
An electrical energy store used in an energy on-board network of a modern vehicle fulfills a number of tasks, namely the engine start, the electrical power supply of components during an engine standstill (eg infotainment) or during shutdown and parking phases (eg anti-theft alarm) and voltage-related stabilization of the electrical system.

Folgende Fälle können zur Entladung des Energiespeichers unterhalb der sogenannten unteren Startfähigkeitsgrenze und folgerichtig zum Nichtstart des Motors, d. h. zu einem Liegenbleiben des Fahrzeugs führen:

  • – Übliche Ruheströme bei überlanger Standzeit (z. B. mehrere Wochen)
  • – Abstellen des Fahrzeugs nahe der Startfähigkeitsgrenze bei mittlerer Standzeit und
  • – Fehlerfälle von E/E-Komponenten (permanente Bordnetzwecker, hohe Kriechströme oder Einschlafverhinderer).
The following cases may lead to the discharge of the energy store below the so-called lower start capability limit and consequently to the non-start of the engine, ie to a stoppage of the vehicle:
  • - Usual quiescent currents with excessively long service life (eg several weeks)
  • - Parking the vehicle near the start capability limit for medium service life and
  • - Errors of E / E components (permanent on-board alarm clock, high leakage currents or sleep prevention).

Als Energiespeicher kommen dabei verschiedene Technologien zum Einsatz wie zum Beispiel Blei-Säure-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien und Supercaps, die auch zu Energiespeichersystemen, bestehend aus mehreren dieser Energiespeicher, kombiniert werden können. Die Kombinationen können hart parallel verschaltet (d. h. koppelfrei), mit einem Gleichstrom-Gleichstrom-Steller (DC/DC-Wandler) oder mit einem Trennschalter verschaltet sein.As energy storage while various technologies are used such as lead-acid batteries, lithium-ion batteries and supercaps, which can also be combined into energy storage systems consisting of several of these energy storage. The combinations can be hard-wired in parallel (that is, coupling-free), connected to a DC-DC converter (DC / DC converter) or to a disconnecting switch.

Elektrische Trennschalter können bei einem zu niedrigen Ladezustand bzw. bei einer zu niedrigen Spannung nicht mehr geschlossen werden und führen zu einer Erhöhung des Ruhestroms.Electrical disconnectors can not be closed at too low a state of charge or at too low a voltage and lead to an increase in the quiescent current.

Es wird vorgeschlagen, einen mechanischen Trennschalter im Motorstartknopf unterzubringen oder die Betätigung des mechanischen Trennschalters der Betätigung des Motorstartknopfes zeitlich fest zuzuordnen. Ein mechanischer Trennschalter kann auch bei niedrigem Ladezustand bzw. bei niedriger Spannung im Vergleich zu einem elektrischen Trennschalter zuverlässig betätigt werden.It is proposed to accommodate a mechanical disconnect switch in the engine start button or to assign the operation of the mechanical disconnector of the operation of the engine start button in time. A mechanical circuit breaker can be reliably operated even at low state of charge or at low voltage compared to an electrical circuit breaker.

Als dem Startknopf oder dem Schlüsselschalter zugeordneter Trennschalter kann insbesondere ein bistabiles Relais eingesetzt werden. As the start button or the key switch associated circuit breaker, in particular a bistable relay can be used.

Außerdem ist durch die funktionale Kopplung des mechanischen Trennschalters mit dem Motorstartknopf eine minimale Zeitdauer zwischen dem Schließen des Trennschalters und dem Motorstart gewährleistet. Es wird das für den Motorstart notwendige Energie-/Leistungsreservoir nicht durch längere Bordnetzströme schon vorab entladen. Dies kann sich etwa dann ergeben, wenn das Schließen des Trennschalters beispielsweise dem Schalten eines Türkontakts zugeordnet ist und zwischen dem Schalten des Türkontakts und der Betätigung des Motorstartknopfes längerer Zeitraum besteht und/oder Verbraucher vor der Betätigung des Motorstartknopfes genutzt werden.In addition, the functional coupling of the mechanical disconnecting switch with the engine start button ensures a minimum amount of time between closing the disconnector and starting the engine. The energy / power reservoir required for starting the engine will not be discharged in advance due to longer on-board electrical system currents. This may arise, for example, when the closing of the circuit breaker is associated, for example, the switching of a door contact and between the switching of the door contact and the operation of the engine start button longer period and / or consumers are used before the operation of the engine start button.

Bei einer fehlenden Kopplung der Betätigbarkeit des mechanischen Trennschalters mit der Betätigbarkeit des Motorstartknopfes kann in der Zeit zwischen dem Schließen des Schalters und dem Betätigen des Motorstartknopfes eine Belastung der Energiespeicher durch anliegende Bordnetzströme entstehen, deren zeitliche Dauer durch den Nutzer des Fahrzeugs bestimmt ist. In ungünstigen Energiespeicherzuständen kann dies die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Startversuchs reduzieren.In a lack of coupling of the operability of the mechanical disconnector with the operability of the engine start button may be in the time between the closing of the switch and the actuation of the engine start button load of the energy storage by adjacent electrical system currents arise whose duration is determined by the user of the vehicle. In unfavorable energy storage conditions this can reduce the likelihood of a successful start attempt.

Bei einer funktionalen Kopplung des Trennschalters mit dem Motorstartknopf wird die Wahrscheinlichkeit des Liegenbleibens reduziert, da selbst bei niedrigen Ladungszuständen der Batterie ein Motorstart zu einem Zeitpunkt mit der hohen Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Motorstarts erfolgt. Diese gilt insbesondere für eine Li-Ionen-Batterien als zweitem Energiespeicher, da diese auch bei sehr geringem Ladungszustand eine verhältnismäßig hohe Leistungsabgabefähigkeit für einen Motorstart aufweist.Functionally coupling the circuit breaker to the engine start button reduces the likelihood of stalling, since even at low charge states of the battery, engine startup occurs at a time with a high probability of successful engine startup. This is especially true for a Li-ion batteries as a second energy storage, as this has a relatively high power output capability for an engine start even at very low charge state.

Deshalb wird insbesondere eine Parallelschaltung zwischen einer Blei-Säure-Batterie mit einer Lithium-Ionen-Batterie vorgeschlagen. Bei einem solchem Dualspeicher kann durch die im Vergleich zur Bleibatterie auf etwas höherem Spannungsniveau betreibbare Lithium-Ionen-Batterie durch das Schließen des Schalters ein Energieübertrag von der Lithium-Ionen-Batterie auf die Blei-Säure-Batterie erfolgen. Dies ermöglicht eine verbesserte Dynamik durch Übersäuerung der Platten der Blei-Säure-Batterie (infolge der einsetzenden Ladereaktion) bei sofortigem Abrufen der Energie (d. h. bei plötzlichem Einsetzen der Entladereaktion auf die Ladereaktion) mit einer kurzfristigen Erhöhung der abgebbaren Leistung für einen Motorstart durch das erhöhte Säureangebot in den Poren der aktiven Massen der Elektroden und unterstützt die an sich guten Kaltstarteigenschaften bzw. Hochstromeigenschaften einer Blei-Säure-Batterie für einen erfolgreichen Motorstart.Therefore, in particular, a parallel connection between a lead-acid battery with a lithium-ion battery is proposed. In such a dual memory can be effected by the closing of the switch, a transfer of energy from the lithium-ion battery to the lead-acid battery by the compared to the lead acid battery to a slightly higher voltage level operable lithium-ion battery. This allows for improved dynamics by acidification of the plates of the lead-acid battery (due to the onset of supercharging action) with immediate recovery of energy (ie, sudden onset of unloader response to the supercharger action) with a short term increase in deliverable power for engine startup by the increased one Acid offer in the pores of the active masses of the electrodes and supports the per se good cold-start properties or high current properties of a lead-acid battery for a successful engine start.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigt schematischIn the following, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. This results in further details, preferred embodiments and further developments of the invention. In detail shows schematically

1 Schematischer Ausschnitt eines Bordnetzes eines Fahrzeugs. 1 Schematic section of a vehicle electrical system.

1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Fahrzeugbordnetzes mit einem Motorstarttaster (1) als Schlüsselschalter, einem Starter (2) für einen Verbrennungsmotor und einem Steuergerät (3). Dem Bordnetz sind mehrere Verbraucher (8) zugeordnet. Das Bordnetz weist einen ersten Energiespeicher (4) auf, der zu den genannten Komponenten parallel geschaltet ist. Zu dem ersten Energiespeicher ist ein zweiter Energiespeicher (5) über einen elektromechanischen Trennschalter (Relais, 6) parallel schaltbar. Das Relais ist von einer dem zweiten Energiespeicher zugeordneten Steuerelektronik (7), die als intelligenter Batteriesensor ausgeführt ist, schaltbar. Der Starttaster, der Batteriesensor, das Relais, das Steuergerät und der Starter sind Komponenten in einem Datenbordnetz des Fahrzeugs. 1 shows a schematic section of a vehicle electrical system with an engine start button ( 1 ) as a key switch, a starter ( 2 ) for an internal combustion engine and a control unit ( 3 ). There are several consumers ( 8th ). The electrical system has a first energy storage ( 4 ), which is connected in parallel to said components. To the first energy storage is a second energy storage ( 5 ) via an electromechanical circuit breaker (relay, 6 ) can be switched in parallel. The relay is of a second energy storage device associated control electronics ( 7 ), which is designed as an intelligent battery sensor, switchable. The start button, the battery sensor, the relay, the control unit and the starter are components in a vehicle on-board network.

Durchgezogene Linien in 1 kennzeichnen einen Ausschnitt des Energiebordnetzes, gestrichelte Linien kennzeichnen einen Ausschnitt des Datenbordnetzes.Solid lines in 1 indicate a section of the energy grid, dashed lines indicate a section of the onboard network.

In einem Ruhezustand des Fahrzeugs (z. B. eine Abstellphase oder Parkphase) ist das Fahrzeug mit geschlossenem Relais abgestellt. Bei einem Start des Fahrzeugs wird nach dem Aufwachen des Fahrzeugs durch die Betätigung des Starttasters über das Steuergerät ein Signal an den Starter zum Starten des Motors, das Startsignal, weitergeleitet. Die für den Motorstart nötige Leistung wird den beiden parallel geschalteten Speichern entnommen.In a resting state of the vehicle (eg a parking phase or parking phase), the vehicle is parked with the relay closed. At a start of the vehicle, a signal to the starter for starting the engine, the start signal, forwarded after the awakening of the vehicle by the operation of the start button via the control unit. The power required for starting the engine is taken from the two parallel storages.

Der Ruhezustand des Fahrzeugs kann durch den Batteriesensor in einen Notruhezustand überführt werden, indem das Relais die parallel geschalteten Speicher trennt. Dadurch wird der zweite Energiespeicher vor weiterer Entladung geschützt und der Ruhestrom des Fahrzeugs belastet dann den ersten Energiespeicher ggf. bis unter die Startfähigkeit des Motors durch den ersten Energiespeicher.The idle state of the vehicle can be transferred by the battery sensor in an emergency rest state by the relay separates the parallel-connected memory. As a result, the second energy store is protected against further discharge and the quiescent current of the vehicle then loads the first energy store, if necessary, below the starting capability of the engine through the first energy store.

Bei einem erwünschten Start des Fahrzeugs aus diesem Notruhezustand wird das Fahrzeug durch Betätigung des Starttasters in einen Notstartzustand überführt. In diesem wird zunächst das Relais durch den Batteriesensor geschlossen. Dazu umfasst der Batteriesensor z. B. eine Komparatorschaltung zwischen drei Eingängen des Sensors im Energiebordnetz. Falls die Komparatorschaltung zwischen dem dem Taster zugeordneten Eingang und dem der Masse des zweiten Speichers zugeordneten Eingang bei geschlossenem äußerem Stromkreis infolge der Tasterbetätigung in diesem Stromkreis keinen Spannungsabfall detektiert, wird das Relais geschlossen.Upon a desired start of the vehicle from this emergency rest state, the vehicle is transferred by pressing the start button in an emergency start state. In this first the relay is closed by the battery sensor. For this purpose, the battery sensor z. B. a comparator circuit between three inputs of the sensor in the power cord network. If the comparator circuit between the input associated with the probe and the input assigned to the mass of the second memory does not detect a voltage drop when the external circuit is closed as a result of the pushbutton actuation in this circuit, the relay is closed.

Es kommt zu einer Ausgleichsladung, d. h. zu einem Umladen, von dem im Notruhezustand vor weiterer Entladung geschützten zweiten Energiespeicher in den ersten Energiespeicher. Durch das Schließen des Schalters wird das Bordnetz durch den zweiten Energiespeicher versorgt und wacht auf. Je nach Zustand der beteiligten Speicher erfolgt beim Betätigen des Starttasters ein sofortiger Start oder es wird nach einer durch das Steuergerät bestimmbaren Umladezeit dem Starter durch das Steuergerät das Startsignal zeitverzögert gesetzt.It comes to a balance charge, d. H. to a transhipment, from the second energy store protected in the emergency rest state from further discharge to the first energy store. By closing the switch, the electrical system is powered by the second energy storage and wakes up. Depending on the state of the memory involved takes place when you press the start button an immediate start or it is set after a determinable by the controller recharging time the starter by the control unit, the start signal with a time delay.

Ein sofortiger Start wird z. B. durchgeführt, wenn sich aufgrund einer stark eingeschränkten Ladungsaufnahmefähigkeit nur eine vernachlässigbare Notladestromstärke von dem zweiten Energiespeicher in den ersten Energiespeicher einstellt. In diesem Fall ist kein die Startfähigkeit des Motors begünstigender Effekt durch eine Plattenübersäuerung des ersten Speichers in vertretbarer Zeit erwartbar. Ein sofortiger Start kann auch durchgeführt werden, falls zum zweiten Energiespeicher von der Steuerelektronik ermittelte Zustandsparameter einen erfolgreichen Start alleinig aufgrund des Zustandes des zweiten Speichers erwarten lassen.An immediate start is z. B. performed when sets only a negligible Notladestromstärke of the second energy storage in the first energy storage due to a highly limited charge receiving capacity. In this case, no effect promoting the starting ability of the engine can be expected in a reasonable time due to plate over-acidification of the first reservoir. An immediate start can also be carried out if condition parameters determined by the control electronics for the second energy store allow a successful start to be expected solely on the basis of the state of the second memory.

Das Öffnen des Relais erfolgt insbesondere bei einer unter einen kritischen Wert sinkenden Spannung der parallel geschalteten Speicher, die von dem Batteriesensor überwachbar ist.The opening of the relay takes place in particular at a falling below a critical value voltage of the parallel-connected memory, which is monitored by the battery sensor.

Durch die in der Zeitdauer bestimmbaren Umladezeit erfolgt das Startsignal an den Starter relativ zur Betätigung des Motorstarttasters mit einem zeitlichen Versatz. Die Umladezeit ermöglicht einen Ladungsausgleich zwischen den Speichern, um die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Motorstarts zu erhöhen. Diese Umladezeit, auch Notladezeit genannt, bewegt sich in der Größenordnung von Sekunden. Eine obere Grenze für die Notladezeit bildet ein bestimmbarer, mindestens zu erhaltender Ladezustandswert des zweiten Energiespeichers.As a result of the charge time that can be determined in the period of time, the start signal to the starter is relative to the actuation of the motor start button with a time offset. The recharge time allows charge equalization between the memories to increase the likelihood of a successful motor start. This recharging time, also called emergency charging time, is on the order of seconds. An upper limit for the emergency charging time forms a determinable, at least to be maintained state of charge value of the second energy store.

Die von dem Batteriesensor und/oder von dem Steuergerät erfassten Zustandsparameter betreffen besonders die Lade- und Alterungszustände der beiden Energiespeicher, die Notladestromstärke, die Außentemperatur und optional zusätzliche Motorparameter.The state parameters detected by the battery sensor and / or by the control device relate in particular to the charging and aging states of the two energy stores, the emergency charge power, the outside temperature and optionally additional engine parameters.

Die Umladezeit wird auf Basis der erfassten Zustandsparameter auf die größte Wahrscheinlichkeit des erfolgreichen Motorstarts optimiert.The recharge time is optimized based on the detected state parameters for the greatest likelihood of successful motor startup.

Der erste und der zweite Speicher sind als Blei-Säure-Batterie ausgeführt. Alternativ ist der erste Speicher als Blei-Säure-Batterie und der zweite Speicher als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt.The first and the second memory are designed as lead-acid battery. Alternatively, the first memory is designed as a lead-acid battery and the second memory as a lithium-ion battery.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 2011/009673 A1 [0002] WO 2011/009673 A1 [0002]
  • DE 19601241 A1 [0003] DE 19601241 A1 [0003]

Claims (7)

Fahrzeug mit einem Schlüsselschalter (1) und mit einem Starter (2) zum Starten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs sowie mit einem elektrischen Bordnetz, welches einen ersten elektrischen Energiespeicher (4) und einen zweiten elektrischen Energiespeicher (5) umfasst, wobei der erste und der zweite elektrische Energiespeicher über einen Schalter (6) elektrisch parallel schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass – dem zweiten elektrischen Energiespeicher eine Steuerelektronik (7) zugeordnet ist, – in einem Ruhezustand des Fahrzeugs der zweite elektrische Energiespeicher durch die Steuerelektronik überwachbar ist, – in dem Ruhezustand der Schalter geschlossen ist, – bei geschlossenem Schalter die beiden Energiespeicher parallel geschaltet sind, – in dem Ruhezustand der Schalter durch die Steuerelektronik schaltbar ist, um einen Notruhezustand des Fahrzeugs herzustellen, – in dem Notruhezustand der Schalter geöffnet ist, – bei geöffnetem Schalter die beiden Energiespeicher elektrisch getrennt sind, und – in dem Notruhezustand der Schalter durch Betätigung eines Schlüsselschalters (1) des Fahrzeugs schließbar ist, um einen Notstartzustand des Fahrzeugs herzustellen, und – in dem Notstartzustand der Starter schaltbar ist.Vehicle with a key switch ( 1 ) and with a starter ( 2 ) for starting an internal combustion engine of the vehicle and with an electrical vehicle electrical system, which has a first electrical energy store ( 4 ) and a second electrical energy store ( 5 ), wherein the first and the second electrical energy storage via a switch ( 6 ) are electrically connected in parallel, characterized in that - the second electrical energy storage control electronics ( 7 ) is in an idle state of the vehicle monitored by the control electronics, - in the idle state of the switch is closed, - the switch is closed, the two energy storage are connected in parallel, - switchable in the idle state of the switch by the control electronics is in order to establish an emergency rest state of the vehicle, - in the emergency rest state, the switch is open, - with the switch open, the two energy stores are electrically isolated, and - in the emergency rest state of the switch by pressing a key switch ( 1 ) of the vehicle is closable to establish an emergency start state of the vehicle, and - in the emergency start state, the starter is switchable. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Fahrzeug eine Steuereinheit (3) umfasst, – die Steuereinheit von dem ersten Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgbar ist, – die Steuerelektronik von dem zweiten Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgbar ist, und – das Fahrzeug eine Datenkommunikationsvorrichtung zwischen der Steuereinheit und der Steuerelektronik aufweist.Vehicle according to claim 1, characterized in that - the vehicle has a control unit ( 3 ), - the control unit can be supplied with electrical power from the first energy store, - the control electronics can be supplied with electrical power by the second energy store, and - the vehicle has a data communication device between the control unit and the control electronics. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem Notstartzustand von der Steuerelektronik ein Notstartsignal über die Datenkommunikationsvorrichtung an die Steuereinheit übermittelbar ist, und – bei übermitteltem Notstartsignal durch die Steuereinheit der Starter nach einer Notladedauer seit der Übermittlung des Notstartsignals schaltbar ist, um einen Start des Verbrennungsmotors durchzuführen.A vehicle according to claim 2, characterized in that - in the emergency start state of the control electronics an emergency start signal via the data communication device to the control unit is communicable, and - is transmitted at emergency start signal transmitted by the control unit of the starter after a Notladedauer since the transmission of the emergency start signal to a Start the internal combustion engine perform. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – während der Notladedauer eine Notladestrommenge an elektrischer Energie von dem zweiten Energiespeicher in den ersten Energiespeicher ladbar ist, – durch die Steuereinheit die Notladedauer und die Notladestrommenge ermittelbar sind, und – die Steuereinheit die Ermittlung der Notladedauer und der Notladestrommenge gemäß einer Optimierung der Wahrscheinlichkeit durchführt, nach welcher der Notstartversuch erfolgreich ist.A vehicle according to claim 3, characterized in that - during the emergency charging an emergency charging amount of electrical energy from the second energy storage in the first energy storage is loadable, - by the control unit, the Notladedauer and the Notladestrommenge can be determined, and - the control unit determining the Notladedauer and the emergency charge amount is performed according to an optimization of the probability after which the emergency start attempt succeeds. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit zur Ermittlung der Notladedauer und der Notladestrommenge wahlweise oder in beliebiger Kombination – eine Außentemperatur des Fahrzeugs, – eine Energiespeicherspannung des zweiten Energiespeichers bei Herstellung des Notstartzustands, – ein Alterungszustand des zweiten Energiespeichers, – ein Alterungszustand des ersten Energiespeichers, und – eine Notladestromstärke von dem zweiten Energiespeicher zu dem ersten Energiespeicher erfassbar ist.Vehicle according to claim 4, characterized in that by the control unit for determining the Notladedauer and Notladestrommenge either or in any combination - an outside temperature of the vehicle, - an energy storage voltage of the second energy storage when producing the emergency start state, - an aging state of the second energy storage, - a Aging condition of the first energy storage, and - a Notladestromstärke of the second energy storage to the first energy storage is detected. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste und der zweite Energiespeicher als eine Blei-Säure-Batterie ausgeführt sind.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that - the first and the second energy storage are designed as a lead-acid battery. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Energiespeicher als eine Blei-Säure-Batterie ausgeführt ist und – der zweite Energiespeicher als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist.Vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that - the first energy storage is designed as a lead-acid battery and - the second energy storage is designed as a lithium-ion battery.
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