WO2014121995A2 - Verfahren zum betreiben einer energieversorgungseinheit für ein bordnetz eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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    • H02J7/1438—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in combination with power supplies for loads other than batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a power supply unit for a vehicle electrical system of a motor vehicle and a computing unit for performing the same.
  • a generator arrangement for motor vehicle electrical systems can have a third-party, electrical machine (in particular an alternator) with a rotor winding (excitation winding) and a stator winding, a rectifier connected downstream of the stator winding (in general a rectifier) and a generator regulator (so-called field regulator), which generates the electric motor generated by the electric machine Voltage by means of the current (excitation current) through the rotor winding regulates.
  • a generator regulator so-called field regulator
  • the control of the excitation current, the output voltage can be controlled to ensure the operation of the electrical system.
  • the task of the voltage regulation is to maintain the vehicle electrical system voltage at a constant level in the event of strongly changing generator speeds and different loads to keep.
  • the control speed is limited by the time constant of the rotor winding, which is in the order of several 100 ms.
  • load dump load dump
  • some or all switching elements of the upper or lower rectifier branch can be short-circuited completely or temporarily, as also discussed, for example, in the mentioned DE 10 2009 046 955 A1.
  • a corresponding drive signal can be clocked in such a way that a minimum voltage level does not fall below and a maximum
  • the invention provides an easy way to reduce over or under voltages in the electrical system or completely suppress by an impending configuration change of the electrical system of the power supply unit is reported and then the height of the exciter field or the effective excitation current is reduced or increased accordingly.
  • a reduction or increase in the height of the exciter field is already initiated before the configuration change takes place.
  • a configuration change is in particular a reduction or increase of energy consumption and / or disconnection or connection of an energy storage device, in particular a battery, from or to the on-board network.
  • Configuration changes of the vehicle electrical system such as reducing or increasing the energy consumption, for example by turning on or off a consumer or gradual increase or decrease in power consumption (eg heating), or disconnecting or connecting the energy storage device, are usually by appropriate control units (eg control unit for the vehicle electrical system management or control unit for the battery charging management), so that the invention can be easily cation of these control units can be implemented with the generator controller.
  • the control units now report the forthcoming configuration change, preferably with a lead time, to the generator controller, which then adjusts the exciter field accordingly, ie reduces it at an expected overvoltage due to the configuration change and increases it at an undervoltage due to the configuration change.
  • the lead time is preferably between 300 and 500 ms. When specifying the lead time, the time constant of the rotor winding and data transmission and / or processing times are preferably taken into account. As a result, voltage fluctuations, in particular over- and under-voltages, can be advantageously reduced.
  • the invention is suitable for all types of vehicle on-board networks, ie in particular for conventional 12V or 48V onboard networks, but also for high-voltage electrical systems with voltages above a permissible contact voltage of 60V.
  • the invention also develops particular advantages in on-board networks in which the electric machine can also be operated by a motor. Here then, e.g. be switched by the invention in good time before a configuration change from a motor to a generator operation.
  • the amount of reduction and / or the increase of the excitation field can be predetermined, whereby advantageously several values for different situations are given.
  • an expected change in the power output may have been determined in advance as a whole depending on the on-board network, e.g.
  • control units also transmit, in addition to the type of the forthcoming configuration change, the associated change in energy consumption or the vehicle electrical system voltage.
  • the control unit controlling the separation and the connection of the energy storage device preferably has measuring means which are designed to determine a current power consumption or output and / or a state of charge of the energy storage device. The current power consumption or output characterizes the change in the energy flow during the
  • Disconnecting the energy storage device since the lost energy flow from the energy storage device to consumers (may also include the electric machine in a motor operation) or from the electric machine to the energy storage device must now be compensated by the electric machine.
  • the state of charge compared to the current voltage in the electrical system characterizes the change in the energy flow when connecting the energy storage device, since in a state of charge with a voltage output below or above the vehicle electrical system voltage, the energy flow from the electrical system to the energy storage device or vice versa must be compensated by the electric machine.
  • the control unit which controls the reduction and increase of the energy consumption preferably has storage means therefor in which information about the usual power consumption of the controlled energy consumers, preferably separated between switch-on operation and continuous operation, is stored.
  • measures are provided if the generator arrangement can not completely avoid an overvoltage or undervoltage caused by the configuration change, for example because the electric machine can not currently provide sufficient current for the vehicle electrical system (eg due to low rotational speed) .
  • a measure includes, for example, the reduction or increase of the instantaneous power consumption by the consumers, in particular by appropriate control of the control unit which controls the reduction and increase of the energy consumption.
  • a voltage profile model which distinguishes between power consumers and power consumers in the electrical system and takes into account an inductance of the consumer, is used. As a result, the necessary excitation current change and a possibly provided lead time can be determined more accurately.
  • the voltage profile model also takes into account an inductance of the electrical machine in order to optimally suppress voltage fluctuations.
  • the excitation current can then be specified so that effects of the respective inductances of the electrical machine and consumers are virtually eliminated and the voltage is kept almost constant.
  • An arithmetic unit e.g. a control device of a motor vehicle, in particular a field controller and / or one of said control units is, in particular programmatically, arranged to perform a method according to the invention.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • Figure 1 shows schematically an electrical system of a motor vehicle, as it may be based on the invention.
  • Embodiment (s) of the invention are schematically an electrical system of a motor vehicle, as it may be based on the invention.
  • the vehicle electrical system 100 has as an energy supply unit a generator arrangement 1 with an electric machine which can be operated as an AC current generator 20 with a stator winding 21 and a rotor winding 22.
  • the rotor winding 22 is energized by means of a generator regulator or field controller 40, preferably clocked.
  • the alternator 20 may be formed, for example, as a claw pole generator.
  • the generator assembly further comprises a power converter or rectifier 30, which is designed to rectify an AC voltage generated by the AC generator and to provide as vehicle electrical system voltage at terminals B + and B-.
  • the rectifier 30 has active switching elements, e.g. MOSFET, and is operated in a known manner.
  • the generator assembly 1 or the power converter 30 has for this purpose a current richter Griffin- unit (not shown).
  • the power converter can also be operated as an inverter for a motorized operation of the electrical machine.
  • an energy storage 2 for example, a lithium-based battery, provided to save in particular the fed by the generator assembly 1 in the electrical system 100 electrical energy.
  • a battery charge control unit 3 which is adapted to disconnect the battery in the event of an overvoltage and / or undervoltage in the electrical system of this and / or a disconnected battery back to the electrical system, if there is no overvoltage or undervoltage.
  • the separation and the Switching on the battery 2 controlling battery charging control unit 3 is further configured to report an impending disconnection or connection process as a configuration change of the on-board network 100 to the generator controller 40, so that this accordingly the current through the rotor winding 22 sen influence, ie reduce or increase , In this sense, the battery charging control unit 3 is operated as an overvoltage or undervoltage detection unit.
  • the separation process is preferably delayed in order to still obtain a certain overvoltage protection by the battery.
  • the separation process can also take place without delay.
  • the connection process is delayed in order not to generate overvoltage.
  • the connection process can take place without delay.
  • the battery charging control unit 3 has measuring means, for example a voltmeter, a power consumption sensor or a
  • Charge state sensor which are designed to determine a current vehicle electrical system voltage and a current power consumption or -abgäbe and / or a state of charge of the battery 2. From these quantities, the change in the energy flow associated with the upcoming separation or connection process can be determined. In particular, the battery charging control unit 3 knows the current that flows into or out of the battery. This current flow will end with the separation. As a consequence, this basically means that the current must be provided by a generator operation of the electric machine in the same height and direction.
  • Consumers 6 are also integrated into the vehicle electrical system 100, in particular high-power consumers, such as a window heating, auxiliary heating, seat heating, air conditioning, etc.
  • the consumers can be switched on and off, as illustrated by switching elements 7, and can possibly also be varied in their power consumption , which is illustrated by the arrow 8.
  • An on-board network control unit 9 is set up to control the consumers 6.
  • the on-board network control unit 9 which controls the reduction and increase of the energy consumption is furthermore set up to report an imminent control of a consumer 6 as a configuration change of the vehicle electrical system 100 to the generator controller 40. so that it can accordingly affect (ie, reduce or increase) the current through the rotor winding 22. In this case, the imminent control of the consumer is delayed in order to at least reduce overvoltages and undervoltages.
  • the onboard power supply control unit 9 is further configured to notify the generator controller 40 together with the imminent control of the consumer and the associated change in energy consumption.
  • the on-board network control unit 9 has storage means, for example a microprocessor and non-volatile memory, in which information about the average power consumption (for variable power consumption, preferably for different power levels) of the controlled
  • Energy consumers 6 are stored in continuous operation and the power-on.
  • An upcoming configuration change may also involve a switchover from motor operation to generator operation of the electrical machine, e.g. to reduce undervoltage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit (100) für ein Bordnetz (30, 31) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Energieversorgungseinheit (1) eine elektrische Maschine (20) mit einer Ständerwicklung (21) und einer Läuferwicklung (22), einen der Läuferwicklung (22) zugeordneten Generatorregler (40) zur Vorgabe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms und einen Stromrichter (30) mit Stromrichterelementen aufweist, wobei eine bevorstehende Konfigurationsänderung des Bordnetzes (100) gemeldet wird und daraufhin die Höhe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms verändert wird.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs sowie eine Recheneinheit zur Durchführung desselben.
Stand der Technik
Eine Generatoranordnung für Kraftfahrzeugbordnetze kann eine fremderregte, elektrische Maschine (i.a. Wechselstromgenerator) mit einer Läuferwicklung (Erregerwicklung) und einer Ständerwicklung, einen der Ständerwicklung nachgeschalteten Stromrichter (i.a. Gleichrichter) und einen Generatorregler (sog. Feldregler) aufweisen, der die von der elektrischen Maschine erzeugte Spannung mittels des Stroms (Erregerstroms) durch die Läuferwicklung regelt. Solche Generatoranordnungen kommen in unterschiedlicher Ausprägung in Kraftfahrzeugbord- netzen zum Einsatz.
Wie beispielsweise in der DE 10 2009 046 955 A1 erläutert, ist zur Gleichrichtung der Einsatz von aktiven Brückengleichrichtern vorteilhaft, weil diese im Gegensatz zu passiven bzw. ungesteuerten Diodengleichrichtern geringere Verlustleistungen aufweisen.
Über die Regelung des Erregerstroms kann die Ausgangsspannung geregelt werden, um den Betrieb des Bordnetzes sicherzustellen. Aufgabe der Spannungsregelung ist es, bei stark wechselnden Generatordrehzahlen und unterschiedlichen Belastungen die Bordnetzspannung auf einem konstanten Niveau zu halten. Dabei ist die Regelgeschwindigkeit begrenzt durch die Zeitkonstante der Läuferwicklung, die in der Größenordnung von mehreren 100 ms liegt. Bei einem schlagartigen Lastabfall (Load Dump) im Bordnetz, z.B. durch das Abschalten eines größeren Verbrauchers, kommt es zunächst zu einem erheblichen Anstieg der Generatorspannung, da die Regelung der Spannung über den Erregerstrom nur mit einer entsprechenden Zeitverzögerung erfolgen kann. Bei höheren Drehzahlen und Abwurf einer größeren Last können dabei unzulässig hohe Spannungswerte auftreten. Diese Spannungsspitzen können elektronische Bauteile beschädigen und zum Ausfall von Steuergeräten führen.
Im Gegensatz zu Diodengleichrichtern, bei denen ein Überspannungsschutz in der Regel durch die Gleichrichterdioden selbst erfolgt, weil dort die Verlustenergie in Wärme umgesetzt werden kann, sind für übliche aktive Schaltelemente, beispielsweise MOSFETs, zusätzliche Schutzstrategien erforderlich.
Bei einem Lastabwurf können beispielsweise einige oder alle Schaltelemente des oberen oder unteren Gleichrichterzweigs ganz oder zeitweise kurzgeschlossen werden, wie auch beispielsweise in der erwähnten DE 10 2009 046 955 A1 diskutiert. Ein entsprechendes Ansteuersignal kann dabei derart getaktet werden, dass ein minimales Spannungsniveau nicht unterschritten und ein maximales
Spannungsniveau nicht überschritten wird. Eine mehrfache Taktung des An- steuersignals innerhalb einer Halbwelle hat jedoch Nachteile, weil hierzu z.B. eine Auswerteschaltung für jede Phase erforderlich und zur Aufrechterhaltung der Bordnetzspannung eine entsprechende Zwischenkreiskapazität vorzusehen ist.
Während bei herkömmlichen 12V-Batterien ein Spannungsklammerungseffekt dadurch entsteht, dass überschüssige Energie in chemische Energie umgewandelt wird (sog. Ausgasen), ist bei modernen Batterien (für 12V- oder 48V- Bordnetze oder auch Hochvolt-Bordnetze mit Spannungen über 60V, beispiels- weise wenige 100V (z.B. 300-400V)) auf Lithium-Basis (z.B. Lithium-Ionen) ein zu hohes Spannungsniveau problematisch und zu vermeiden. Solche Batterien werden daher bei Überspannung über eine entsprechende Schaltung automatisch vom Bordnetz getrennt und können nicht als Überspannungsschutz dienen. Gleichermaßen ist hier auch ein zu niedriges Spannungsniveau kritisch, weshalb auch bei Unterspannungen eine automatische Abtrennung vom Bordnetz erfolgen kann.
Es ist daher wünschenswert, auch in Bordnetzen mit aktiven Stromrichterschaltungen und gleichzeitig abtrennbaren Batterien einen möglichst einfachen Überbzw. Unterspannungsschutz bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schafft eine einfache Möglichkeit, Über- bzw. Unterspannungen im Bordnetz zu reduzieren oder ganz zu unterdrücken, indem eine bevorstehende Konfigurationsänderung des Bordnetzes der Energieversorgungseinheit gemeldet wird und daraufhin die Höhe des Erregerfelds bzw. des effektiven Erregerstroms dementsprechend reduziert oder erhöht wird. Somit wird vorzugsweise eine Reduzierung bzw. Erhöhung der Höhe des Erregerfeldes bereits initiiert wird, bevor die Konfigurationsänderung stattfindet. Eine Konfigurationsänderung ist insbesondere ein Reduzieren oder Erhöhen eines Energieverbrauchs und/oder ein Abtrennen oder Zuschalten einer Energiespeichereinrichtung, insbesondere einer Batterie, von dem bzw. an das Bordnetz.
Konfigurationsänderungen des Bordnetzes, wie z.B. Reduzieren oder Erhöhen des Energieverbrauchs, bspw. durch Ein- oder Ausschalten eines Verbrauchers oder graduelle Erhöhung oder Reduzierung der Leistungsaufnahme (z.B. Heizung), oder das Abtrennen oder Zuschalten der Energiespeichereinrichtung, werden üblicherweise von entsprechenden Steuereinheiten (z.B. Steuereinheit für das Bordnetzmanagement oder Steuereinheit für das Batterielademanagement) gesteuert, so dass die Erfindung auf einfache Weise durch eine Kommuni- kation dieser Steuereinheiten mit dem Generatorregler implementierbar ist. Die Steuereinheiten melden nun die bevorstehende Konfigurationsänderung, vorzugsweise mit einer Vorlaufzeit, an den Generatorregler, der daraufhin das Erregerfeld dementsprechend anpasst, d.h. bei einer aufgrund der Konfigurationsän- derung zu erwartenden Überspannung reduziert und bei einer aufgrund der Konfigurationsänderung zu erwartenden Unterspannung erhöht. Die Vorlaufzeit liegt vorzugsweise zwischen 300 und 500 ms. Bei der Vorgabe der Vorlaufzeit werden vorzugsweise die Zeitkonstante der Läuferwicklung und Datenübertragungsund/oder -Verarbeitungszeiten berücksichtigt. Hierdurch können Spannungs- Schwankungen, insbesondere Über- und Unterspannungen, vorteilhaft reduziert werden.
Die Erfindung eignet sich für alle Arten von Kraftfahrzeugbord netzen, also insbesondere für übliche 12V- oder 48V-Bord netze, aber auch für Hochvoltbordnetze mit Spannungen oberhalb einer zulässigen Berührspannung von 60V. Die Erfindung entfaltet auch bei Bordnetzen, in denen die elektrische Maschine auch motorisch betrieben werden kann, besondere Vorteile. Hier kann dann z.B. durch die Erfindung rechtzeitig vor einer Konfigurationsänderung von einem motorischen in einen generatorischen Betrieb umgeschaltet werden.
Die Höhe der Reduzierung und/oder der Erhöhung des Erregerfeldes kann vorgegeben sein, wobei vorteilhaft mehrere Werte für unterschiedliche Situationen vorgegeben werden. Beispielsweise kann eine erwartete Änderung der Leistungsabgabe pauschal vorab bordnetzabhängig ermittelt worden sein, z.B.
500 W als Zwischenwert von Hochleistungsverbrauchern mit 300-800W Leistungsaufnahme, oder als 50% der Nennleistung bei Batterie-Trennung oder - Zuschaltung. Weiter vorzugsweise wird die Höhe der Reduzierung und/oder der Erhöhung des Erregerfeldes in Abhängigkeit von der erwarteten Verbrauchsänderung vorgegeben. Dazu übermitteln beispielsweise die oben genannten Steu- ereinheiten neben der Art der bevorstehenden Konfigurationsänderung auch die damit einhergehende Veränderung des Energieverbrauchs bzw. der Bordnetzspannung. Die die Abtrennung und das Zuschalten der Energiespeichereinrichtung steuernde Steuereinheit verfügt dafür vorzugsweise über Messmittel, die dazu ausgebildet sind, eine aktuelle Leistungsaufnahme oder -abgäbe und/oder einen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung zu ermitteln. Die aktuelle Leistungsauf- nähme oder -abgäbe charakterisiert die Veränderung des Energieflusses beim
Abtrennen der Energiespeichereinrichtung, da der wegfallende Energiefluss von der Energiespeichereinrichtung zu Verbrauchern (kann auch die elektrische Maschine in einem motorischen Betrieb umfassen) bzw. von der elektrische Maschine zu der Energiespeichereinrichtung nun durch die elektrische Maschine kompensiert werden muss. Der Ladezustand im Vergleich zur aktuellen Spannung im Bordnetz charakterisiert die Veränderung des Energieflusses beim Zuschalten der Energiespeichereinrichtung, da bei einem Ladezustand mit einer Spannungsabgabe unterhalb oder oberhalb der Bordnetzspannung der Energiefluss vom Bordnetz zur Energiespeichereinrichtung bzw. andersherum von der elektrischen Maschine kompensiert werden muss.
Die die Reduktion und Erhöhung des Energieverbrauchs steuernde Steuereinheit verfügt dafür vorzugsweise über Speichermittel, in denen Informationen über die gewöhnliche Leistungsaufnahme der gesteuerten Energieverbraucher, vorzugs- weise separiert zwischen Einschaltvorgang und Dauerbetrieb, gespeichert sind.
Zweckmäßigerweise werden dabei nur Hochleistungsverbraucher mit einer Nennleistung von mehr als 100 W berücksichtigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Maß- nahmen vorgesehen, falls die Generatoranordnung eine von der Konfigurationsänderung hervorgerufen Über- oder Unterspannung nicht vollständig vermeiden kann, weil z.B. die elektrische Maschine momentan (z.B. aufgrund niedriger Drehzahl) nicht genügend Strom für das Bordnetz bereitstellen kann. Eine solche Maßnahme umfasst z.B. die Reduzierung oder Erhöhung des momentanen Stromverbrauchs durch die Verbraucher, insbesondere durch entsprechende An- steuerung der die Reduktion und Erhöhung des Energieverbrauchs steuernden Steuereinheit. Vorzugsweise wird ein Spannungsverlaufsmodell, welches zwischen Leistungsverbrauchern und Stromverbrauchern im Bordnetz unterscheidet und eine Induktivität der Verbraucher berücksichtigt, verwendet. Dadurch können die notwendige Erregerstromveränderung und eine ggf. vorgesehene Vorlaufzeit genauer bestimmt werden. Weiter vorzugsweise berücksichtigt das Spannungsverlaufsmodell auch eine Induktivität der elektrischen Maschine, um Spannungsschwankungen optimal zu unterdrücken. Beispielsweise kann der Erregerstrom dann so vorgegeben werden, dass Effekte der jeweiligen Induktivitäten von elektrischer Maschine und Verbrauchern quasi aufgehoben werden und die Spannung nahezu konstant gehalten wird.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Feldregler und/oder eines der genannten Steuereinheiten, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend 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. Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, wie es der Erfindung zugrunde liegen kann. Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist ein Bordnetz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Bordnetz 100 weist als Energieversorgungseinheit eine Generatoranordnung 1 mit einer als Wechsel- stromgenerator 20 betreibbaren elektrischen Maschinen mit einer Ständerwicklung 21 und einer Läuferwicklung 22 auf. Die Läuferwicklung 22 wird mittels eines Generatorreglers bzw. Feldreglers 40, vorzugsweise getaktet, bestromt. Der Wechselstromgenerator 20 kann beispielsweise als Klauenpolgenerator ausgebildet sein. Die Generatoranordnung weist weiterhin einen Stromrichter bzw. Gleichrichter 30 auf, der dazu ausgebildet ist, eine von dem Wechselstromgenerator erzeugte Wechselspannung gleichzurichten und als Bordnetzspannung an Anschlüssen B+ und B- bereitzustellen. Der Gleichrichter 30 weist aktive Schaltelemente, z.B. MOSFET, auf und wird auf bekannte Weise betrieben. Die Generatoranordnung 1 oder der Stromrichter 30 weist dazu eine Strom richtersteuer- einheit (nicht dargestellt) auf. Der Stromrichter kann für einen motorischen Betrieb der elektrischen Maschine auch als Wechselrichter betrieben werden.
In dem Bordnetz 100 ist ein Energiespeicher 2, beispielsweise eine Batterie auf Lithiumbasis, vorgesehen, um insbesondere die durch die Generatoranordnung 1 in das Bordnetz 100 eingespeiste elektrische Energie zu speichern. Der Batterie
2 ist eine Batterieladesteuereinheit 3 vorgeschaltet, die dazu eingerichtet ist, die Batterie im Falle einer Über- und/oder Unterspannung im Bordnetz von diesem zu trennen und/oder eine abgetrennte Batterie wieder dem Bordnetz zuzuschalten, wenn keine Über- bzw. Unterspannung vorliegt. Die die Abtrennung und das Zuschalten der Batterie 2 steuernde Batterieladesteuereinheit 3 ist weiterhin dazu eingerichtet, einen bevorstehenden Abtrenn- oder Zuschaltvorgang als Konfigurationsänderung des Bordnetzes 100 an den Generatorregler 40 zu melden, so dass dieser entsprechend den Strom durch die Läuferwicklung 22 beeinflus- sen, d.h. verringern oder erhöhen, kann. In diesem Sinne wird die Batterieladesteuereinheit 3 als Überspannungs- bzw. Unterspannungs-Detektionseinheit betrieben. Dabei wird der Abtrennvorgang vorzugsweise verzögert, um noch einen gewissen Überspannungsschutz durch die Batterie zu erhalten. Der Abtrennvorgang kann jedoch auch unverzögert stattfinden. Ebenso wird der Zuschaltvor- gang verzögert, um keine Überspannung zu erzeugen. Auch der Zuschaltvorgang kann jedoch unverzögert stattfinden. Die Batterieladesteuereinheit 3 ist weiterhin dazu eingerichtet, dem Generatorregler 40 zusammen mit dem bevorstehenden Abtrenn- oder Verbindungsvorgang auch die damit verknüpfte Veränderung des Energieverbrauchs zu melden. Die Batterieladesteuereinheit 3 verfügt über Messmittel, z.B. ein Voltmeter, einen Leistungsaufnahmesensor bzw. einen
Ladezustandssensor, die dazu ausgebildet sind, eine aktuelle Bordnetzspannung sowie eine aktuelle Leistungsaufnahme oder -abgäbe und/oder einen Ladezustand der Batterie 2 zu ermitteln. Aus diesen Größen ist die mit dem bevorstehenden Abtrenn- oder Verbindungsvorgang verknüpfte Veränderung des Ener- gieflusses bestimmbar. Insbesondere kennt die Die Batterieladesteuereinheit 3 den Strom, der in die Batterie hineinfließt oder herausfließt. Dieser Stromfluss wird mit der Abtrennung enden. In Konsequenz bedeutet dies grundsätzlich, dass der Strom vom durch einen generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine in gleicher Höhe und Richtung bereitgestellt werden muss.
In das Bordnetz 100 sind weiterhin Verbraucher 6 eingebunden, insbesondere Hochleistungsverbraucher, wie eine Scheibenheizung, Standheizung, Sitzheizung, Klimaanlage usw. Die Verbraucher sind ein- und ausschaltbar, wie über Schaltelemente 7 illustriert, und können ggf. auch in ihrer Leistungsaufnahme va- riiert werden, was durch den Pfeil 8 illustriert wird. Eine Bordnetzsteuereinheit 9 ist dazu eingerichtet, die Verbraucher 6 anzusteuern. Die die Reduktion und Erhöhung des Energieverbrauchs steuernde Bordnetzsteuereinheit 9 ist weiterhin dazu eingerichtet, eine bevorstehende Ansteuerung eines Verbrauchers 6 als Konfigurationsänderung des Bordnetzes 100 an den Generatorregler 40 zu mel- den, so dass dieser dementsprechend den Strom durch die Läuferwicklung 22 beeinflussen (d.h. verringern oder erhöhen) kann. Dabei wird die bevorstehende Ansteuerung des Verbrauchers verzögert, um auf diese Weise Überspannungen und Unterspannungen zumindest zu reduzieren. Die Bordnetzsteuereinheit 9 ist weiterhin dazu eingerichtet, dem Generatorregler 40 zusammen mit der bevorstehenden Ansteuerung des Verbrauchers auch die damit verknüpfte Veränderung des Energieverbrauchs zu melden. Die Bordnetzsteuereinheit 9 verfügt über Speichermittel, z.B. einen Mikroprozessor und nicht-flüchtigen Speicher, in dem Informationen über die mittlere Leistungsaufnahme (bei variabler Leistungsauf- nähme vorzugsweise für unterschiedliche Leistungsstufen) der gesteuerten
Energieverbraucher 6 im Dauerbetrieb und beim Einschaltvorgang gespeichert sind.
Eine bevorstehende Konfigurationsänderung kann auch eine Umschaltung von motorischem Betrieb auf generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine bedingen, z.B. um eine Unterspannung zu reduzieren.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit (1 ) für ein
Bordnetz (100) eines Kraftfahrzeugs,
wobei die Energieversorgungseinheit (1 ) eine elektrische Maschine (20) mit einer Ständerwicklung (21 ) und einer Läuferwicklung (22), einen der Läuferwicklung (22) zugeordneten Generatorregler (40) zur Vorgabe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms und einen Stromrichter (30) mit Stromrichterelementen aufweist,
wobei eine bevorstehende Konfigurationsänderung des Bordnetzes (100) an die Energieversorgungseinheit (1 ) gemeldet wird und daraufhin die Höhe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms verändert wird, wobei die Konfigurationsänderung des Bordnetzes (100) ein Abtrennen und/oder ein Zuschalten einer Energiespeichereinrichtung (3), insbesondere einer Batterie, von dem bzw. an das Bordnetz (100) umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Konfigurationsänderung des Bordnetzes (100) ein Reduzieren und/oder Erhöhen eines Energieverbrauchs durch einen Verbraucher (6) in dem Bordnetz (100) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Konfigurationsänderung des Bordnetzes (100) ein Ausschalten bzw. Einschalten des Verbrauchers (6) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Höhe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms reduziert wird, wenn aufgrund der Konfigurationsänderung eine Überspannung erwartet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Höhe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms erhöht wird, wenn aufgrund der Konfigurationsänderung eine Unterspannung erwartet wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Konfigurationsänderung des Bordnetzes (100) eine Vorlaufzeit nach der Meldung durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Vorlaufzeit in Abhängigkeit von einer Zeitkonstanten der Läuferwicklung (22) vorgegeben wird und/oder wobei die Vorlaufzeit zwischen 250 ms und 750 ms liegt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Höhe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms um einen Veränderungswert verändert wird und der Veränderungswert in Abhängigkeit von der Konfigurationsänderung vorgegeben wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Batterie auf Lithiumbasis als Energiespeichereinrichtung (3) verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf die gemeldete bevorstehende Konfigurationsänderung des Bordnetzes (100) hin ein Energieverbrauch durch einen Verbraucher (6) in dem Bordnetz (100) reduziert oder erhöht wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Höhe des durch die Läuferwicklung (22) fließenden Stroms unter Berücksichtigung einer Induktivität im Bordnetz (100) verändert wird.
12. Recheneinheit(40, 3, 9), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
13. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 durchzuführen.
14. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 13.
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