DE102009006665A1 - Electrical on-board power supply operating method for motor vehicle, involves electrically separating starter network from consumer network during starting process, and supplying electrical energy to electrical consumer by energy storage - Google Patents

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Abstract

The method involves electrically separating a starter network (4) from a consumer network (3) by a semiconductor switch (16) e.g. FET, during a starting process for starting an internal combustion machine (7) of a vehicle (2) by a starter (10) within an on-board power supply (1). Electrical energy is supplied to an electrical consumer (6) e.g. car radio, of the consumer network by an electrostatic energy storage (5) e.g. double layer capacitor. The energy storage is connected to the power supply via a direct current converter (8) and operated in a high voltage level than the power supply.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges. Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrisches Bordnetz eines Kraftfahrzeuges.The The present invention relates to a method for operating a electrical system of a motor vehicle. The invention relates as well electrical system of a motor vehicle.

Ein Kraftfahrzeug ist üblicherweise zur Versorgung seiner elektrischen Verbraucher mit einem Bordnetz ausgestattet. An dieses Bordnetz sind die einzelnen elektrischen Verbraucher angeschlossen, ebenso wie eine Batterie zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Ein wesentlicher Verbraucher des Bordnetzes ist ein Starter zum Starten einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs. Während eines Startvorganges wird der Starter von der Batterie mit elektrischer Energie versorgt. Bei eingeschalteter Brennkraftmaschine werden die elektrischen Verbraucher des Bordnetzes üblicherweise über einen an das Bordnetz angeschlossenen und von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator mit elektrischer Energie versorgt. Gleichzeitig wird dabei die Batterie wieder aufgeladen.One Motor vehicle is usually to supply its electrical consumers with a vehicle electrical system fitted. At this electrical system are the individual electrical Connected to consumers, as well as a battery for deployment of electrical energy. An essential consumer of the electrical system is a starter for starting an internal combustion engine of the vehicle. While a startup process is the starter of the battery with electrical Energy supplied. When the internal combustion engine is turned on the electrical consumers of the electrical system usually via a connected to the electrical system and driven by the internal combustion engine Generator supplied with electrical energy. At the same time it is doing the battery is recharged.

Während des Startvorgangs zieht der Starter soviel Strom, dass alle anderen elektrischen Verbraucher des Bordnetzes nicht mehr mit ausreichend elektrischer Energie versorgt werden können. Beim Startvorgang kann sich dies darin zeigen, dass bspw. ein Autoradio vorübergehend ausgeht und dass die Fahrzeugbeleuchtung vorübergehend ausgeht oder zumindest schwächer wird. Bei einem herkömmlichen Dauerbetriebsmodus, bei dem die Brennkraftmaschine für die gesamte Fahrtzeit des Fahrzeugs eingeschaltet bleibt, kann diese Komforteinbuße in Kauf genommen werden, da sie je Fahrt nur einmal auftritt, nämlich beim Startvorgang. Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und zur Steigerung des energetischen Wirkungsgrades kommt einem Start-Stopp-Modus zum Betreiben der Brennkraftmaschine eine erhöhte Bedeutung zu. In diesem Start-Stopp-Modus wird die Brennkraftmaschine grundsätzlich dann automatisch ausgeschaltet, wenn sie nicht erforderlich ist, bspw. im Schubbetrieb des Fahrzeugs. Sobald die Brennkraftmaschine wieder benötigt wird, bspw. zum Erzeugen eines Vortriebs, wird sie wieder automatisch eingeschaltet. Hierdurch kommt es im Start- Stopp-Modus zu einer Vielzahl von Startvorgängen für die Brennkraftmaschine. Die weiter oben erläuterte Komforteinbuße durch den großen Stromverbrauch des Starters tritt im Start-Stopp-Modus somit vermehrt auf und kann nicht mehr akzeptiert werden.During the Starting the starter draws so much power that everyone else electrical load of the electrical system is no longer with sufficient electrical Energy can be supplied. During the boot process, this may show that, for example, a car radio temporarily goes out and that the vehicle lights go out temporarily or at least weaker becomes. In a conventional Continuous mode of operation, in which the internal combustion engine for the entire Travel time of the vehicle remains switched on, this loss of comfort in purchase be taken as it occurs only once each trip, namely the Startup process. To reduce fuel consumption and increase the energy efficiency comes to a start-stop mode Operation of the internal combustion engine increased importance. In this start-stop mode the internal combustion engine is then automatically switched off, if it is not necessary, for example. In overrun operation of the vehicle. As soon as the internal combustion engine is needed again, for example for generating a propulsion, it is switched on again automatically. This comes it in start-stop mode to a variety of starts for the Internal combustion engine. The above-mentioned loss of comfort by the big one Power consumption of the starter occurs in start-stop mode thus increased and can not be accepted anymore.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs bzw. für ein zugehöriges Betriebsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch charakterisiert, dass der Komfort beim Starten der Brennkraftmaschine erhöht ist.The present invention employs dealing with the problem, for an electrical system of a motor vehicle or for an associated operating method a improved embodiment which is characterized in particular by the fact that the comfort is increased when starting the internal combustion engine.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively things the independent one claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Bordnetz mit einem elektrostatischen Energiespeicher auszustatten, der während des Startvorgangs wenigstens einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt. Hierzu wird eine vorübergehende Trennung des Bordnetzes in zwei Teilnetze durchgeführt, nämlich in ein Starternetz, das zumindest den Starter und die Batterie umfasst, und ein Verbrauchernetz, das zumindest den Energiespeicher und den wenigstens einen Verbraucher umfasst. Mittels einer entsprechenden Schalteinrichtung können die Teilnetze für den Startvorgang voneinander getrennt werden, sodass der Spannungsabfall an der Batterie ohne Einfluss auf den oder die Verbraucher des Verbrauchernetzes ist. Nach dem Startvorgang werden die Teilnetze wieder miteinander verbunden, sodass der Energiespeicher wieder aufgeladen werden kann und die Verbraucher des Verbrauchernetzes über die Batterie bzw. über einen in das Bordnetz eingebundenen und von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator mit elektrischer Energie versorgt werden können. Ein derartiger elektrostatischer Energiespeicher, wie z. B. ein Kondensator, arbeitet im Vergleich zu einem elektrochemischen Energiespeicher, wie z. B. einer Batterie, nahezu verschleißfrei im Hinblick auf Entladungszyklen und Beladungszyklen. Er kann daher bspw. ohne weiteres so ausgelegt werden, dass er sich während eines üblichen Startvorgangs weitgehend entleert, da er anschließend im Betrieb der Brennkraftmaschine rasch und quasi ohne Hysterese wieder vollgeladen werden kann.The Invention is based on the general idea, the electrical system with To equip an electrostatic energy storage, which during the boot process at least one electrical consumer with electrical energy provided. This will be a temporary Separation of the electrical system is carried out in two subnets, namely in a starter network comprising at least the starter and the battery, and a consumer network, at least the energy storage and the includes at least one consumer. By means of a corresponding Switching device can the subnets for the starting process are separated, so that the voltage drop on the battery without affecting the consumer or users of the consumer network is. After the boot process, the subnets will be back together connected, so that the energy storage can be recharged and the consumers of the consumer network via the battery or via a integrated in the electrical system and driven by the internal combustion engine Generator can be supplied with electrical energy. Such a electrostatic energy storage, such. B. a capacitor works in comparison to an electrochemical energy storage, such. B. a battery, almost wear-free with regard to discharge cycles and loading cycles. He can therefore, for example, readily so interpreted be that while he is a usual one Startup largely emptied, since he then in the Operation of the engine quickly and virtually without hysteresis again can be fully loaded.

Die damit erzielbare Komfortsteigerung liegt auf der Hand, da komfortsensible Verbraucher, wie z. B. ein Autoradio und Beleuchtungselemente, auch während des Startvorgangs ohne Unterbrechung betrieben werden können.The thus achievable comfort increase is obvious, as comfort-sensitive Consumers, such. As a car radio and lighting elements, even during the Startup can be operated without interruption.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Energiespeicher über einen Gleichstromwandler an das Verbrauchernetz angeschlossen ist. Hierdurch ist es möglich, den Energiespeicher auf einem deutlich höheren Spannungsniveau zu betreiben als das Bordnetz bzw. als die üblichen Verbraucher des Bordnetzes. Durch die höhere Spannung kann der Energiespeicher eine hohe Energiedichte besitzen, wodurch er bei hohem Energiegehalt vergleichsweise kompakt bauen kann.Especially an embodiment is advantageous in which the energy storage via a DC-DC converter is connected to the consumer network. This makes it possible to operate the energy storage at a much higher voltage level as the electrical system or as the usual Consumer of the electrical system. Due to the higher voltage of the energy storage have a high energy density, which makes it high energy content can build comparatively compact.

Zum Trennen und Verbinden der Teilnetze kann bspw. ein Halbleiterschalter, wie z. B. ein Feldeffekttransistor, verwendet werden. Derartige elektronische Schalter lassen sich vergleichsweise preiswert realisieren. Darüber hinaus ist es zusätzlich möglich, einen derartigen Halbleiterschalter so zu konfigurieren, dass er gleichzeitig als Verpolschutz für den Energiespeicher bzw. für den Gleichstromwandler verwendet werden kann. Hierdurch erhält der Halbleiterschalter eine Zusatzfunktion, die für die Einbindung des Energiespeichers sowie des Gleichstromwandlers in das Bordnetz von erhöhter Bedeutung ist.To disconnect and connect the subnets may, for example, a semiconductor switch, such. As a field effect transistor can be used. Such electro niche switches can be implemented comparatively inexpensive. In addition, it is additionally possible to configure such a semiconductor switch so that it can be used at the same time as polarity reversal protection for the energy store or for the DC-DC converter. As a result, the semiconductor switch receives an additional function, which is for the integration of the energy storage and the DC converter in the electrical system of increased importance.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explains where like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Bordnetzes, 1 a greatly simplified schematic diagram of a vehicle electrical system,

2–4 Darstellungen wie in 1, jedoch bei unterschiedlichen Betriebszuständen. 2 - 4 Depictions like in 1 , but at different operating conditions.

Entsprechend den 1 bis 4 umfasst ein nur teilweise dargestelltes elektrisches Bordnetz 1 eines im Übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeugs 2, zwei Teilnetze, nämlich ein Verbrauchernetz 3 und ein Starternetz 4. Das Verbrauchernetz 3 umfasst einen elektrostatischen Energiespeicher 5 sowie zumindest einen elektrischen Verbraucher 6. Dargestellt ist hier nur ein solcher Verbraucher 6. Es ist klar, dass er stellvertretend für mehrere derartige Verbraucher 6 stehen kann. Die dem Verbrauchernetz 3 zugeordneten elektrischen Verbraucher 6 sind insbesondere komfortsensible Verbraucher 6, wie z. B. ein Autoradio und eine Fahrzeugbeleuchtung. Insbesondere handelt es sich hierbei um solche Verbraucher 6, die während eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine 7 des Fahrzeugs 2 nicht ausgehen sollen, sondern unterbrechungsfrei betrieben werden sollen. Beim elektrostatischen Energiespeicher 5 handelt es sich bspw. um eine Kondensatoranordnung. Insbesondere handelt es sich um wenigstens einen Doppelschichtkondensator.According to the 1 to 4 includes an electrical wiring system only partially shown 1 an otherwise not shown motor vehicle 2 , two subnetworks, namely a consumer network 3 and a starter network 4 , The consumer network 3 includes an electrostatic energy storage 5 and at least one electrical consumer 6 , Shown here is just one such consumer 6 , It is clear that he is representative of several such consumers 6 can stand. The consumer network 3 associated electrical consumers 6 are in particular comfort-sensitive consumers 6 , such as B. a car radio and a vehicle lighting. In particular, these are such consumers 6 during a startup of an internal combustion engine 7 of the vehicle 2 should not go out, but should be operated without interruption. For electrostatic energy storage 5 is, for example, a capacitor arrangement. In particular, it is at least a double-layer capacitor.

Im Beispiel umfasst das Verbrauchernetz 3 außerdem einen Gleichstromwandler 8, der es ermöglicht, den Energiespeicher 5 auf einem höheren Spannungsniveau zu betreiben als das übrige Bordnetz 1. Bspw. arbeitet das Bordnetz 1 auf 12 V, während der Energiespeicher 5 bspw. in einem Bereich von 16–40 V arbeiten kann.In the example, the consumer network includes 3 also a DC-DC converter 8th that enables the energy storage 5 to operate at a higher voltage level than the rest of the electrical system 1 , For example. works the electrical system 1 to 12 V while the energy store 5 For example, in a range of 16-40 V can work.

Das Starternetz 4 umfasst zumindest eine Batterie 9 und einen Starter 10. Der Starter 10 ist mit der Brennkraftmaschine 7 antriebsgekoppelt, was durch einen Doppelpfeil 11 angedeutet ist. Im Starternetz 4 sind im Beispiel außerdem ein Generator 12 und wenigstens ein weiterer Verbraucher 13 angeordnet. Es ist klar, dass im Starternetz 4 auch mehrere weitere Verbraucher 13 angeordnet sein können, sodass der gezeigte Verbraucher 13 stellvertretend für mehrere derartige weitere Verbraucher 13 stehen kann. Diese weiteren Verbraucher 13 sind unkritisch für das Komfortempfinden des Fahrzeugführers und betreffen insbesondere für den Fahrzeugführer nicht sichtbare Geräte bzw. Geräte oder Einrichtungen, die während eines Startvorgangs nicht benötigt werden. Bspw. kann eine Sitzverstellung oder eine Niveauregulierung oder dergleichen während des Startvorgangs unterbrochen sein, ohne dass dies für den Fahrzeugführer eine Komforteinbuße darstellt. Der Generator 12 ist entsprechend einem Doppelpfeil 14 ebenfalls mit der Brennkraftmaschine 7 antriebsverbunden. Insbesondere können Starter 10 und Generator 12 ineinander integriert sein, z. B. in Form eines Startergenerators.The starter network 4 includes at least one battery 9 and a starter 10 , The starter 10 is with the internal combustion engine 7 Driven coupled, which by a double arrow 11 is indicated. In the starter network 4 are also a generator in the example 12 and at least one other consumer 13 arranged. It is clear that in the starter network 4 also several other consumers 13 can be arranged so that the consumer shown 13 representative of several such additional consumers 13 can stand. These other consumers 13 are uncritical for the comfort feeling of the driver and relate in particular to the driver invisible devices or devices or devices that are not needed during a startup. For example. For example, seat adjustment or leveling or the like may be interrupted during start-up without compromising comfort for the vehicle operator. The generator 12 is according to a double arrow 14 also with the internal combustion engine 7 drive-connected. In particular, starters can 10 and generator 12 be integrated into each other, for. B. in the form of a starter generator.

Das Bordnetz 1 umfasst außerdem eine Schalteinrichtung 15, die so ausgestaltet ist, dass damit die beiden Teilnetze 3, 4 voneinander elektrisch getrennt sowie miteinander elektrisch verbunden werden können. Die Schalteinrichtung 15 umfasst bspw. einen Halbleiterschalter 16, z. B. in Form eines Feldeffekttransistors. Ferner besitzt sie im Beispiel eine Betätigungseinrichtung 17 zum Betätigen bzw. Ansteuern des Halbleiterschalters 16. Je nach Bestromung bzw. Polung der nicht näher bezeichneten Anschlüsse des Halbleiterschalters 16, sperrt oder verbindet er die beiden Teilnetze 3, 4. Im Beispiel bilden der Energiespeicher 5, der Gleichstromwandler 8 und die Schalteinrichtung 15 eine Einheit 18, was in 1 durch einen gemeinsamen Rahmen angedeutet ist. Insbesondere kann diese Einheit 18 eine komplett vormontierbare Baugruppe bilden, bei der zumindest zwei Bestandteile oder alle Bestandteile weitgehend integriert sind.The electrical system 1 also includes a switching device 15 , which is designed so that the two subnets 3 . 4 electrically isolated from each other and can be electrically connected to each other. The switching device 15 includes, for example, a semiconductor switch 16 , z. B. in the form of a field effect transistor. Further, it has an actuator in the example 17 for actuating or driving the semiconductor switch 16 , Depending on the current or polarity of the unspecified terminals of the semiconductor switch 16 , locks or connects the two subnets 3 . 4 , In the example form the energy storage 5 , the DC converter 8th and the switching device 15 one unity 18 , what in 1 is indicated by a common frame. In particular, this unit can 18 form a completely pre-assembled assembly in which at least two components or all components are largely integrated.

Der Halbleiterschalter 16 ist im Beispiel so ausgestaltet bzw. so geschaltet, dass er gleichzeitig als Verpolschutz für den Energiespeicher 5 bzw. für den Gleichstromwandler 8 dient.The semiconductor switch 16 is configured in the example or switched so that it at the same time as polarity reversal protection for the energy storage 5 or for the DC-DC converter 8th serves.

Ferner umfasst das Bordnetz 1 eine Steuerung 19, die hier vereinfacht dargestellt ist. Die Steuerung 19 kommuniziert auf geeignete Weise z. B. mit dem Starter 10 und mit der Schalteinrichtung 15. Ferner kann sie mit einem hier nicht gezeigten Motorsteuergerät bzw. mit der Brennkraftmaschine 7 kommunizieren. Die Steuerung 19 ist zweckmäßig so ausgestaltet bzw. programmiert, dass sie für die Brennkraftmaschine 7 einen Start-Stopp-Modus realisieren kann.Furthermore, the electrical system includes 1 a controller 19 , which is simplified here. The tax augmentation 19 communicates in a suitable manner z. B. with the starter 10 and with the switching device 15 , Furthermore, it can with an engine control unit, not shown here or with the internal combustion engine 7 communicate. The control 19 is expedient designed or programmed so that they are for the internal combustion engine 7 can realize a start-stop mode.

Die Steuerung 19 kann nun so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie für die Brennkraftmaschine 7 bzw. für das Bordnetz 1 folgende, mit Bezug auf die 2 bis 4 näher erläuterte Betriebsverfahren bzw. Betriebszustände ermöglicht.The control 19 can now be designed or programmed so that they for the internal combustion engine 7 or for the electrical system 1 following, with reference to the 2 to 4 explained in more detail operating method or operating conditions.

2 zeigt mit Pfeilen 20 den Energiefluss im Bordnetz 1 während eines Rekuperationsbetriebs der Brennkraftmaschine 7. Während des Rekuperationsbetriebs ist die Brennkraftmaschine 7 ausgeschaltet. Das Fahrzeug 2 befindet sich in einem Schubbetrieb, sodass es möglich ist, über den Generator 12 elektrische Energie in das Bordnetz 1 einzuspeisen. Diese Energie kann dazu genutzt werden, die Batterie 9 zu laden, die Verbraucher 13 des Starternetzes 4 zu betreiben, den Energiespeicher 5 zu laden und die Verbraucher 6 des Verbrauchernetzes 3 zu betreiben. Hierzu ist die Schalteinrichtung 15 geschlossen, d. h., die Schalteinrichtung 15 ist zum Verbinden der beiden Teilnetze 3, 4 betätigt. 2 shows with arrows 20 the energy flow in the electrical system 1 during a recuperation operation of the internal combustion engine 7 , During the Rekuperationsbetriebs is the internal combustion engine 7 switched off. The vehicle 2 is in an overrun, so it is possible over the generator 12 electrical energy in the electrical system 1 feed. This energy can be used to charge the battery 9 to load the consumers 13 of the starter network 4 to operate, the energy storage 5 to load and consumers 6 of the consumer network 3 to operate. For this purpose, the switching device 15 closed, ie, the switching device 15 is to connect the two subnets 3 . 4 actuated.

3 zeigt den Energiefluss unmittelbar nach einem derartigen Schubbetrieb bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine 7. Erkennbar kann nun dem Energiespeicher 5 die gespeicherte Energie entnommen und bspw. vorübergehend zum Betreiben der Verbraucher 13 des Starternetzes 4 sowie der Verbraucher 6 des Verbrauchernetzes 3 genutzt werden. Der Energiefluss ist in 3 durch Pfeile 21 dargestellt. In dieser Phase kann die elektrische Energie des Energiespeichers 5 auch zum Aufladen der Batterie 9 genutzt werden. Auch in diesem Betriebszustand ist die Schalteinrichtung 5 so geschaltet, dass sie die beiden Teilnetze 3, 4 miteinander verbindet. 3 shows the flow of energy immediately after such a push operation with the internal combustion engine off 7 , Recognizable can now the energy storage 5 taken the stored energy and, for example, temporarily to operate the consumer 13 of the starter network 4 as well as the consumer 6 of the consumer network 3 be used. The energy flow is in 3 through arrows 21 shown. In this phase, the electrical energy of the energy store 5 also for charging the battery 9 be used. Also in this operating state is the switching device 5 switched so that they are the two subnets 3 . 4 connects with each other.

Sobald der Energiespeicher 5 leer ist, kann wieder der in 2 gezeigte Zustand hergestellt werden, jedoch ohne Rekuperation, so dass die Energieversorgung der Verbraucher 6, 13 durch die Batterie 9 erfolgt.Once the energy store 5 is empty, can the back in 2 shown state, however, without recuperation, so that the energy supply to consumers 6 . 13 through the battery 9 he follows.

4 zeigt nun den Energiefluss während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine 7. Während des Startvorgangs betätigt die Steuerung 19 die Schalteinrichtung 15 so, dass sie geöffnet ist, d. h., die beiden Teilnetze 3, 4 sind elektrisch voneinander getrennt. Im Starternetz 4 versorgt die Batterie 9 den Starter 10 mit elektrischer Energie, sodass dieser die Brennkraftmaschine 7 starten kann. Unabhängig davon versorgt der Energiespeicher 5 im Verbrauchernetz 3 den daran angeschlossenen Verbraucher 6 mit elektrischer Energie. Am Verbraucher 6 ist aufgrund der getrennten Teilnetze 3, 4 der während des Startvorgangs an der Batterie 9 auftretende Spannungsabfall nicht spürbar. Sobald der Startvorgang beendet ist, kann die eingeschaltete Brennkraftmaschine 7 wieder den Generator 12 antreiben, sodass die Energieversorgung über den Generator 12 erfolgt. In der Folge stellt sich bei eingeschalteter Brennkraftmaschine 7 wieder der in 2 gezeigte Energiefluss ein. Der Energiefluss (ohne Rekuperation) in diesem Fall ist in 4 durch Pfeile 22 angedeutet. 4 now shows the flow of energy during a startup process of the internal combustion engine 7 , During startup, the controller operates 19 the switching device 15 so that it is open, ie, the two subnets 3 . 4 are electrically separated from each other. In the starter network 4 supplies the battery 9 the starter 10 with electrical energy, so this is the internal combustion engine 7 can start. Regardless, the energy storage supplies 5 in the consumer network 3 the connected consumer 6 with electrical energy. At the consumer 6 is due to the separate subnets 3 . 4 during start-up on the battery 9 occurring voltage drop not noticeable. Once the starting process is completed, the switched-on internal combustion engine 7 again the generator 12 drive, so the power supply through the generator 12 he follows. As a result, turns on when the internal combustion engine 7 again the in 2 shown energy flow. The energy flow (without recuperation) in this case is in 4 through arrows 22 indicated.

Im Unterschied zum Betrieb des wenigstens einen Verbrauchers 6 des Verbrauchernetzes 3 kann während des Startvorgangs der Betrieb des wenigstens einen an das Starternetz 4 angeschlossenen Verbrauchers 13 beeinträchtigt oder unterbrochen werden, was auf den starken Strombedarf des Starters 10 zurückzuführen ist.In contrast to the operation of the at least one consumer 6 of the consumer network 3 during operation, the operation of the at least one to the starter network 4 connected consumer 13 impaired or interrupted, reflecting the strong power needs of the starter 10 is due.

Claims (12)

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes (1) eines Kraftfahrzeuges (2), das zumindest eine Batterie (9), einen Starter (10), einen elektrostatischen Energiespeicher (5) sowie zumindest einen elektrischen Verbraucher (6) aufweist, bei dem während eines Startvorgangs zum Starten einer Brennkraftmaschine (7) des Fahrzeugs (2) mittels des Starters (10) innerhalb des Bordnetzes (1) ein Starternetz (4), das zumindest die Batterie (9) und den Starter (10) umfasst, von einem Verbrauchernetz (3), das zumindest den Energiespeicher (5) und wenigstens einen elektrischen Verbraucher (6) umfasst, elektrisch getrennt wird und der Energiespeicher (5) den wenigstens einen Verbraucher (6) des Verbrauchernetzes (3) mit elektrischer Energie versorgt.Method for operating an electrical vehicle electrical system ( 1 ) of a motor vehicle ( 2 ), the at least one battery ( 9 ), a starter ( 10 ), an electrostatic energy store ( 5 ) and at least one electrical consumer ( 6 ) during which, during a start-up procedure for starting an internal combustion engine ( 7 ) of the vehicle ( 2 ) by means of the starter ( 10 ) within the vehicle electrical system ( 1 ) a starter network ( 4 ) that at least the battery ( 9 ) and the starter ( 10 ), from a consumer network ( 3 ) that at least the energy storage ( 5 ) and at least one electrical consumer ( 6 ) is electrically isolated and the energy storage ( 5 ) the at least one consumer ( 6 ) of the consumer network ( 3 ) supplied with electrical energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrauchernetz (3) außerdem einen Gleichstromwandler (8) enthält, über den der Energiespeicher (5) an das Bordnetz (1) angeschlossen ist, wobei der Energiespeicher (5) auf einem höheren Spannungsniveau betrieben wird als das Bordnetz (1).Method according to claim 1, characterized in that the consumer network ( 3 ) also a DC converter ( 8th ), via which the energy store ( 5 ) to the electrical system ( 1 ), wherein the energy store ( 5 ) is operated at a higher voltage level than the electrical system ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trennen und Verbinden von Starternetz (4) und Verbrauchernetz (3) ein Halbleiterschalter (16) verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that for disconnecting and connecting starter network ( 4 ) and consumer network ( 3 ) a semiconductor switch ( 16 ) is used. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (16) als Verpolschutz für den Energiespeicher (5) oder für den Gleichstromwandler (8) verwendet wird.Method according to Claim 3, characterized in that the semiconductor switch ( 16 ) as Verpolschutz for the energy storage ( 5 ) or for the DC-DC converter ( 8th ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingeschalteter und bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine (7) das Starternetz (4) mit dem Verbrauchernetz verbunden wird, der Energiespeicher (5) aufgeladen wird und der wenigstens eine Verbraucher (6) des Verbrauchernetzes (3) von der Batterie (9) oder von einem an das Bordnetz (1) angeschlossenen Generator (12) mit elektrischer Energie versorgt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that when the engine is switched on and off ( 7 ) the starter network ( 4 ) connected to the consumer network is, the energy storage ( 5 ) and the at least one consumer ( 6 ) of the consumer network ( 3 ) from the battery ( 9 ) or from one to the electrical system ( 1 ) connected generator ( 12 ) is supplied with electrical energy. Elektrisches Bordnetz eines Kraftfahrzeugs (2), – mit einem Verbrauchernetz (3), das einen elektrostatischen Energiespeicher (5) und wenigstens einen elektrischen Verbraucher (6) aufweist, – mit einem Starternetz (4), das eine Batterie (9) und einen Starter (10) zum Starten einer Brennkraftmaschine (7) des Fahrzeugs (2) aufweist, – mit einer Schalteinrichtung (15) zum elektrischen Trennen und elektrischen Verbinden von Starternetz (4) und Verbrauchernetz (3), – mit einer Steuerung (19), die so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie während eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine (7) die Schalteinrichtung (15) zum Trennen des Starternetzes (4) vom Verbrauchernetz (3) ansteuert, – wobei das Verbrauchernetz (3) so konfiguriert ist, dass der Energiespeicher (5) den wenigstens einen Verbraucher (6) mit elektrischer Energie versorgt, solange das Verbrauchernetz (3) während des Startvorgangs vom Starternetz (4) getrennt ist.Electrical system of a motor vehicle ( 2 ), - with a consumer network ( 3 ), which contains an electrostatic energy store ( 5 ) and at least one electrical consumer ( 6 ), - with a starter network ( 4 ), which has a battery ( 9 ) and a starter ( 10 ) for starting an internal combustion engine ( 7 ) of the vehicle ( 2 ), - with a switching device ( 15 ) for electrically disconnecting and electrically connecting starter network ( 4 ) and consumer network ( 3 ), - with a controller ( 19 ) which is designed and / or programmed such that during a starting process of the internal combustion engine ( 7 ) the switching device ( 15 ) for disconnecting the starter network ( 4 ) from the consumer network ( 3 ), - the consumer network ( 3 ) is configured so that the energy store ( 5 ) the at least one consumer ( 6 ) supplied with electrical energy as long as the consumer network ( 3 ) during the boot process from the starter network ( 4 ) is disconnected. Bordnetz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (5) über einen Gleichstromwandler (8) an das Verbrauchernetz (3) angeschlossen ist.Vehicle electrical system according to claim 6, characterized in that the energy store ( 5 ) via a DC-DC converter ( 8th ) to the consumer network ( 3 ) connected. Bordnetz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (15) einen Halbleiterschalter (16) aufweist.Vehicle electrical system according to claim 6 or 7, characterized in that the switching device ( 15 ) a semiconductor switch ( 16 ) having. Bordnetz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (16) als Verpolschutz für den Energiespeicher (5) oder für den Gleichstromwandler (8) ausgestaltet und/oder geschaltet ist.Vehicle electrical system according to claim 8, characterized in that the semiconductor switch ( 16 ) as Verpolschutz for the energy storage ( 5 ) or for the DC-DC converter ( 8th ) is configured and / or switched. Bordnetz nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (16) ein Feldeffekttransistor ist.Vehicle electrical system according to claim 8 or 9, characterized in that the semiconductor switch ( 16 ) is a field effect transistor. Bordnetz nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (5) zumindest einen Doppelschichtkondensator aufweist.Vehicle electrical system according to one of claims 6 to 10, characterized in that the energy store ( 5 ) has at least one double-layer capacitor. Bordnetz nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, – dass die Steuerung (19) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie bei eingeschalteter und bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine (7) die Schalteinrichtung (15) zum Verbinden des Starternetzes (4) mit dem Verbrauchernetz (3) ansteuert, – dass das Bordnetz (1) so konfiguriert ist, dass die Batterie (9) oder ein an das Bordnetz (1) angeschlossener Generator (12) den wenigstens einen Verbraucher (6) des Verbrauchernetzes (3) und den Energiespeicher (5) mit elektrischer Energie versorgt, solange das Verbrauchernetz (3) mit dem Starternetz (4) verbunden ist.Vehicle electrical system according to one of claims 6 to 11, characterized in that - the controller ( 19 ) is designed and / or programmed so that it is switched on when the internal combustion engine is switched on and off ( 7 ) the switching device ( 15 ) for connecting the starter network ( 4 ) with the consumer network ( 3 ), - that the electrical system ( 1 ) is configured so that the battery ( 9 ) or to the electrical system ( 1 ) connected generator ( 12 ) the at least one consumer ( 6 ) of the consumer network ( 3 ) and the energy storage ( 5 ) supplied with electrical energy as long as the consumer network ( 3 ) with the starter network ( 4 ) connected is.
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