DE102018007583A1 - Method for regulating a voltage of a low-voltage vehicle electrical system, and voltage regulation system - Google Patents
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- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren einer Spannung eines Niedervoltbordnetzes eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Spannungsdelta eines Niedervoltkreises des Niedervoltbordnetzes mit einer Sensoreinheit erfasst wird, und wobei bei Erfassung des Spannungsdeltas eine Regelungsprozedur durchführt wird, um das Spannungsdelta zu reduzieren. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Spannungsreg ulierungssystem. One aspect of the invention relates to a method for regulating a voltage of a low-voltage vehicle electrical system, wherein a voltage delta of a low-voltage circuit of the low-voltage vehicle electrical system is detected with a sensor unit, and a control procedure is performed upon detection of the voltage delta in order to reduce the voltage delta. Furthermore, the invention relates to a Spannungsreg ulierungssystem.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren einer Spannung eines Niedervoltbordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Spannungsregulierungssystem.The invention relates to a method for regulating a voltage of a low-voltage vehicle electrical system of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a voltage regulation system.
Hochvoltfahrzeuganwendungen setzen sich häufig aus verschiedenen Hochvoltkomponenten (beispielsweise DCDC-Wandler oder Motorinverter) zusammen. Beispielsweise sorgt der Motorinverter für hohe Spannungsschwankungen im Hochspannungskreis des Kraftahrzeugs. Der DCDC-Wandler wandelt die Hochspannung, z.B. 300 Volt in Niederspannung um. Bei der Umwandlung der Hochspannung in Niederspannung werden ebenfalls die Spannungsschwankungen des Hochvoltkreises auf den Niedervoltkreis übertragen. Durch diese Spannungsschwankungen können Teile des Niedervoltbordnetzes beschädigt werden.High-voltage vehicle applications often consist of various high-voltage components (for example, DCDC converters or motor inverters). For example, the motor inverter ensures high voltage fluctuations in the high voltage circuit of the motor vehicle. The DCDC converter converts the high voltage, e.g. 300 volts in low voltage. When converting the high voltage into low voltage, the voltage fluctuations of the high-voltage circuit are also transmitted to the low-voltage circuit. These voltage fluctuations can damage parts of the low-voltage on-board electrical system.
Aus der
In der
Spannungsschwankungen können sich nachteilig auf ein Hochvoltbordnetz auswirken.Voltage fluctuations can adversely affect a high-voltage vehicle electrical system.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Robustheit und Stabilität von Hochvoltfahrzeuganwendungen zu verbessern.The object of the present invention is to improve the robustness and stability of high voltage vehicle applications.
Diese Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen und nützlichen Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved according to the independent claims. Meaningful developments and useful embodiments are described in the subclaims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regulieren einer Spannung eines Niedervoltbordnetzes eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Spannungsdelta eines Niedervoltkreises des Niedervoltbordnetzes mit einer Sensoreinheit erfasst wird, und wobei bei Erfassung des Spannungsdeltas eine Regelungsprozedur durchführt wird, um das Spannungsdelta zu reduzieren. Die Sensoreinheit kann beispielsweise in einem Gleichspannungswandler des Niedervoltbordnetzes des Kraftfahrzeugs installiert sein. Beispielsweise kann die Sensoreinheit einen hochauflösenden Niedervolt-Spannungssensor umfassen. Der Niedervolt-Spannungssensor kann eine schnelle Abtastrate und eine hohe Genauigkeit aufweisen. Die Sensoreinheit detektiert vorzugsweise das Spannungsdelta beziehungsweise Spannungsrippel in positiver und negativer Richtung. Beispielsweise kann bei einem erfassten Spannungsdelta von 4 Volt eine Rippelderatingfunktion aufgerufen werden. Die Rippelderatingfunktion hat die Aufgabe den Spannungsrippel zu reduzieren, indem verschiedene Regelungsprozeduren durchgeführt werden können. Beispielsweise kann ein Modulationsparameter oder eine Taktfrequenz zum Ansteuern einer elektrischen Maschine modifiziert werden.One aspect of the invention relates to a method for regulating a voltage of a low-voltage vehicle electrical system, wherein a voltage delta of a low-voltage circuit of the low-voltage vehicle electrical system is detected with a sensor unit, and a control procedure is performed upon detection of the voltage delta in order to reduce the voltage delta. The sensor unit can be installed, for example, in a DC-DC converter of the low-voltage vehicle electrical system. For example, the sensor unit may comprise a high-resolution low-voltage voltage sensor. The low voltage voltage sensor can have a fast sampling rate and high accuracy. The sensor unit preferably detects the voltage delta or voltage ripple in the positive and negative directions. For example, with a detected voltage delta of 4 volts, a ripple derating function can be called. The ripple derating function has the task of reducing the voltage ripple by performing various control procedures. For example, a modulation parameter or a clock frequency for driving an electrical machine can be modified.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit des Spannungsdeltas von einem ersten Schwellenwert eine Taktfrequenz eines Schaltelements eines Motorinverters verändert wird. So kann beispielsweise die Taktfrequenz eines Transistors (beispielsweise ein IGBT) eines Motorinverters erhöht werden. Dies führt in den meisten Fällen dazu, dass sich das Spannungsdelta beziehungsweise der Spannungsrippel reduziert. Dabei kann beispielsweise der Spannungsrippel auf der Hochvoltseite und gleichzeitig beziehungsweise leicht verzögert im Niedervoltkreis minimiert werden. Wird beispielsweise der erste Schwellwert der Spannung erreicht, so wird die Taktfrequenz des Transistors beispielsweise von 6 kHz auf 7 kHz erhöht.It is preferably provided that, depending on the voltage delta, a clock frequency of a switching element of a motor inverter is changed from a first threshold value. For example, the clock frequency of a transistor (eg an IGBT) of a motor inverter can be increased. This leads in most cases to a reduction in the voltage delta or voltage ripple. In this case, for example, the voltage ripple on the high-voltage side and at the same time or slightly delayed in the low-voltage circuit can be minimized. If, for example, the first threshold value of the voltage is reached, then the clock frequency of the transistor is increased, for example, from 6 kHz to 7 kHz.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit des Spannungsdeltas von einem zweiten Schwellwert eine Modulation des Motorinverters abhängig von einer Motordrehzahl und/oder einem Motormoment des Kraftfahrzeugs zur Reduktion des Spannungsdeltas verändert wird. Die Modulation des Motorinverters beziehungsweise der elektrischen Maschine wird derart angepasst, insbesondere wird ein Tastgrad einer PWM-Modulation der elektrischen Maschine reduziert, damit der Spannungsrippel verändert, insbesondere reduziert, wird. Vorzugsweise ist der zweite Schwellenwert nach dem ersten Schwellenwert angeordnet. Dies führt in der Regel dazu, dass zunächst die mit dem ersten Schwellenwert verbundene Maßnahme ausgeführt wird, um den Spannungsrippel zu beeinflussen. Zusätzlich zur der Modulation kann die Taktfrequenz des Transistors erhöht werden.In one embodiment, it is provided that, depending on the voltage delta, a modulation of the motor inverter is changed as a function of an engine speed and / or an engine torque of the motor vehicle for reducing the voltage delta from a second threshold value. The modulation of the motor inverter or the electrical machine is adapted in such a way, in particular a duty cycle of a PWM modulation of the electric machine is reduced so that the voltage ripple changes, in particular reduces. Preferably, the second threshold is located after the first threshold. This leads in Typically, the action associated with the first threshold is first performed to affect the voltage ripple. In addition to the modulation, the clock frequency of the transistor can be increased.
Es können verschiedene Modulationsverfahren, insbesondere SVPWM, DPWM, Pulsweitenansteuerung oder Blocktaktung, angewendet werden.Various modulation methods, in particular SVPWM, DPWM, pulse width control or block timing, can be used.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit des Spannungsdeltas von einem dritten Schwellwert die Taktfrequenz eines Gleichspannungswandlers des Niedervoltbordnetzes zur Reduktion des Spannungsdeltas verändert wird. Sollten die Maßnahmen bei Überschreiten des ersten und zweiten Schwellwerts keine signifikante Reduzierung des Spannungsdeltas erfolgen, so kann die Taktfrequenz des Gleichspannungswandlers (DCDC-Wandler) erhöht werden. Beispielsweise kann die Taktfrequenz des DCDC-Wandlers von 90 kHz auf 100 kHz erhöht werden, um so den Spannungsrippel zu minimieren.In an advantageous embodiment, it is provided that the clock frequency of a DC-DC converter of the low-voltage vehicle electrical system for reducing the voltage delta is changed as a function of the voltage delta from a third threshold value. If the measures do not significantly reduce the voltage delta when the first and second threshold values are exceeded, the clock frequency of the DC-DC converter (DCDC converter) can be increased. For example, the clock frequency of the DCDC converter can be increased from 90 kHz to 100 kHz so as to minimize the voltage ripple.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Spannungsregulierungssystem für ein Niedervoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs, wobei mit einer Auswerteeinheit ein Spannungsdelta im Niedervoltbordnetz erfassbar ist, und in Abhängigkeit des erfassten Spannungsdeltas eine Taktfrequenz und/oder ein Modulationsverfahren eines Motorinverters oder eines Gleichspannungswandlers des Kraftfahrzeug veränderbar ist. A further aspect of the invention relates to a voltage regulation system for a low-voltage on-board electrical system of a motor vehicle, wherein a voltage delta in the low-voltage electrical system can be detected with an evaluation unit, and a clock frequency and / or a modulation method of a motor inverter or a DC-DC converter of the motor vehicle can be changed depending on the detected voltage delta.
Das Temperaturbegrenzungssystem weist zudem eine Auswerteeinheit auf, die ausgebildet ist, ein Spannungsdelta beziehungsweise Spannungsrippel zu erfassen und in Abhängigkeit von dem Spannungsdelta einen Modulationsparameter oder eine Taktfrequenz zum Ansteuern einer elektrischen Maschine beziehungsweise eines Motorinverters zu verändern, um den Spannungsrippel zumindest zu begrenzen. Der Modulationsparameter kann zum Beispiel ein Tastgrad sein. Er kann auch eine Phasenverschiebung oder eine Frequenzmodulation bedeuten. Insbesondere wird die Taktfrequenz zum Ansteuern der elektrischen Maschine beziehungsweise des Motorinverters erhöht.The temperature limiting system also has an evaluation unit, which is designed to detect a voltage delta or voltage ripple and to vary a modulation parameter or a clock frequency for driving an electric machine or a motor inverter as a function of the voltage delta in order to limit the voltage ripple at least. The modulation parameter may be, for example, a duty cycle. It can also mean a phase shift or a frequency modulation. In particular, the clock frequency for driving the electric machine or the motor inverter is increased.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.
Die einzige Fig. zeigt verschiedene Diagramme, in welchen das Spannungsregulierungssystem und das Verfahren zum Regulieren einer Spannung eines Niedervoltbordnetzes eines Kraftfahrzeugs dargestellt sind.The single FIGURE shows various diagrams in which the voltage regulation system and the method for regulating a voltage of a low-voltage vehicle electrical system are shown.
Im Diagramm
Im Diagramm
Das Diagramm
Die erste Regelstrategie
Ist die erste Regelstrategie
Bei der zweiten Regelstrategie
RS3 stellt eine dritte Regelstrategie dar. Bei der dritten Regelstrategie
Ein Diagramm E zeigt beispielhaft die Entwicklung der Spannungsverlauf im nicht regulierten Zustand.A diagram E shows by way of example the development of the voltage curve in the unregulated state.
Es ist möglich, zwischen den Regelstrategien
Der Bereich C der Fig. zeigt die Regelstrategien des Logikbausteins zur Spannungsregulierung. Der Logikbaustein kann auch als Deratingkonzept betrachtet werden. Das Deratingkonzept ist ohne neue Hardware umsetzbar und kann mittels entsprechender Modifikation der Auswerteeinheit realisiert werden. Es bedarf somit keines neuen Materialeinsatzes. Dies kann die Robustheit des Hochvoltgesamtsystems deutlich erhöhen. Damit können mögliche Schädigungen im Niedervoltkreis beziehungsweise Niedervoltkomponenten abgewendet werden.The area C of the FIGURE shows the control strategies of the logic module for voltage regulation. The logic module can also be regarded as a derating concept. The derating concept can be implemented without new hardware and can be realized by appropriate modification of the evaluation unit. It therefore requires no new material use. This can significantly increase the robustness of the high-voltage overall system. Thus, possible damage in the low-voltage circuit or low-voltage components can be averted.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- U1U1
- erster Spannungsschwellwertfirst voltage threshold
- U2U2
- zweiter Spannungsschwellwertsecond voltage threshold
- U3U3
- dritter Spannungsschwellwertthird voltage threshold
- UU
- Spannungsverlaufvoltage curve
- MM
- Drehmomenttorque
- L1 bis L3L1 to L3
- Lastpunkteload points
- A bis DA to D
- Diagrammediagrams
- RS1RS1
- erste Regelstrategiefirst rule strategy
- RS2RS2
- zweite Regelstrategiesecond rule strategy
- RS3RS3
- dritte Regelstrategiethird rule strategy
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102017111844 A1 [0003]DE 102017111844 A1 [0003]
- US 6313602 B1 [0004]US 6313602 B1 [0004]
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DE102018007583.5A DE102018007583A1 (en) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | Method for regulating a voltage of a low-voltage vehicle electrical system, and voltage regulation system |
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DE102018007583A1 true DE102018007583A1 (en) | 2019-04-25 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102017111844A1 (en) | 2016-06-01 | 2017-12-07 | Ford Global Technologies, Llc | Current-based six-step control |
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2018
- 2018-09-25 DE DE102018007583.5A patent/DE102018007583A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R079 | Amendment of ipc main class |
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R230 | Request for early publication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DAIMLER AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |