DE19913771C1

DE19913771C1 - Circuit arrangement for an electrical network and method for operating an electrical network

Info

Publication number: DE19913771C1
Application number: DE1999113771
Authority: DE
Inventors: Juergen Weimer
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: FR2791310B1; FR2791310A1

Abstract

Es wird eine Schaltungsanordnung für ein elektrisches Netz, insbesondere eine Schaltungsanordnung (11) für das Bordnetz (10) in einem Fahrzeug beschrieben, die eine Anzahl von Verbrauchern (12, 13) aufweist, die über jeweils eine Steuerelektronik (14, 15) mit einer als Batterie ausgebildeten Spannungsquelle (16) verbunden ist. Sofern einer der Verbraucher (12) derart ausgebildet ist, daß er in seinem Startbetrieb einen höheren Leistungsbedarf aufweist als in seinem Normalbetrieb, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in der Startphase des Verbrauchers (12) über ein geeignetes Schalterelement (17) wenigstens eine weitere Steuerelektronik (15) temporär zugeschaltet wird. Diese weitere Steuerelektronik (15), die im Normalbetrieb mit einem anderen Verbraucher (13) verbunden ist, bewirkt, daß dem Verbraucher (12) im Startbetrieb die erforderliche Leistung zur Verfügung steht. Weiterhin wird ein entsprechend verbessertes Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Netzes beschrieben.The invention relates to a circuit arrangement for an electrical network, in particular a circuit arrangement (11) for the vehicle electrical system (10), which has a number of consumers (12, 13), each of which has control electronics (14, 15) with a voltage source (16) designed as a battery is connected. If one of the consumers (12) is designed in such a way that it has a higher power requirement in its starting operation than in its normal operation, the invention provides that in the starting phase of the consumer (12) at least one additional control electronics unit (17) via a suitable switch element (17) 15) is switched on temporarily. This further control electronics (15), which is connected to another consumer (13) in normal operation, has the effect that the consumer (12) has the required power available in starting operation. Furthermore, a correspondingly improved method for operating an electrical network is described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein elektrisches Netz, insbesondere eine Schaltungsanordnung für das Bordnetz in einem Fahr zeug, mit einer Anzahl von Verbrauchern, die über jeweils eine Steuerelektronik mit einer Spannungsquelle verbunden sind.The present invention relates to a circuit arrangement for an electrical Network, in particular a circuit arrangement for the vehicle electrical system in a vehicle with a number of consumers, each with control electronics are connected to a voltage source.

Bei bekannten Schaltungsanordnungen für elektrische Netze ist es bisher üblich, daß jeder einzelne Verbraucher über eine eigene separate Steuerelektronik mit einer Spannungsquelle, beispielsweise einer Batterie, verbunden ist. Dabei muß die Steuerelektronik jeweils auf den maximalen Leistungsbedarf des mit ihr ver bundenen Verbrauchers ausgelegt sein.In known circuit arrangements for electrical networks, it has so far been customary that each individual consumer has its own separate control electronics a voltage source, for example a battery, is connected. It must the control electronics to the maximum power requirements of the ver tied consumer.

In elektrischen Netzen, insbesondere in Bordnetzen für Fahrzeuge, sind üblicher weise eine Reihe von Verbrauchern vorhanden, die über ihren Betriebszeitraum einen unterschiedlichen Leistungsbedarf aufweisen. So werden beispielsweise in Bordnetzen für Fahrzeuge Verbraucher verwendet, zu deren Start eine hohe Lei stung erforderlich ist, die aber nur über einen kurzen Zeitraum benötigt wird. Im Laufbetrieb des Verbrauchers ist dann nur eine wesentlich geringere Leistung er forderlich. Dennoch muß bei solchen Verbrauchern die Steuerelektronik auf den maximalen Leistungsbedarf ausgelegt sein, um während der kurzen Startphase die geforderte Leistung zu erbringen. Für den Normalbetrieb ist die Steuerelek tronik somit überdimensioniert, was zu erhöhten Kosten führt.In electrical networks, especially in vehicle electrical systems, are more common wise a number of consumers exist over their operating period have different power requirements. For example, in Vehicle electrical systems used by consumers, at the start of which a high lei is required, but this is only required over a short period of time. in the Running operation of the consumer is then only a much lower output conducive. Nevertheless, the control electronics must be on such consumers maximum power requirement to be designed during the short start-up phase to provide the required service. The control electronics is for normal operation tronics thus oversized, which leads to increased costs.

Wenn bei Wahl einer geringer dimensionierten Steuerelektronik nur ein geringerer Startstrom zur Verfügung gestellt werden kann, bedeutet dies, daß der Verbrau cher entsprechend größer dimensioniert werden muß. Dies führt unter anderem zu einer Gewichtszunahme sowie zu einer Vergrößerung des erforderlichen Ein bauraums für den Verbraucher. Beide Faktoren sind jedoch insbesondere im Be reich des Fahrzeugbaus von erheblichem Nachteil.If only a smaller control electronics unit is chosen Starting current can be made available, this means that the consumption cher must be dimensioned correspondingly larger. This leads among other things to gain weight as well as increase the required one space for the consumer. However, both factors are particularly relevant rich in vehicle construction of considerable disadvantage.

Die DE 44 20 754 A1 betrifft eine Schaltungsanordnung zur getakteten Bestrom ung von mehreren Verbrauchern im Kraftfahrzeug, bei der ein Taktmodul gemein sam genutzt wird. Das Taktmodul gibt einen getakteten Strom an eine Schaltstufe ab, welche die nachgeschalteten Verbraucher individuell mit einem Speisestrom versorgt, wobei abhängig von einem Schaltsignal der getaktete Strom an mindestens einen der nachgeschalteten Verbraucher weitergeleitet wird. Abhängig davon welche der Verbraucher von dem Taktmodul bestromt sind, wird die Stromtaktung bedarfsgerecht darauf eingestellt.DE 44 20 754 A1 relates to a circuit arrangement for clocked energization of several consumers in the motor vehicle, in which a clock module is common sam is used. The clock module gives a clocked current to one Switching stage, which the downstream consumers individually with a Supply current supplied, the clocked depending on a switching signal Power forwarded to at least one of the downstream consumers becomes. Depending on which of the consumers is energized by the clock module the current clocking is adjusted accordingly.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung für ein elektrisches Netz der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Schaltungsanordnung bereitgestellt werden, die auch bei geringer Baugröße einen guten Wirkungsgrad aufweist und die kostengünstig herstellbar ist. The present invention is based on the cited prior art the task is based on a circuit arrangement for an electrical network type mentioned in such a way that the disadvantages described be avoided. In particular, a circuit arrangement is to be provided be, which has a good efficiency even with small size and which is inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durch den Patent anspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the first aspect of the invention by the patent Claim 1 solved.

Dabei liegt der Erfindung der grundlegende Gedanke zu Grunde, daß durch die verbesserte Schaltungsanordnung die bisher notwendige Verwendung von ei gentlich überdimensionierten Steuerelektroniken für einzelne Verbraucher vermie den werden kann. Dazu sieht die Erfindung vor, daß einem mit einer Steuerelek tronik verbundenen Verbraucher über das Schalterelement zumindest temporär eine weitere Steuerelektronik zugeschaltet werden kann. Diese weitere Steuere lektronik, die im Normalbetrieb mit einem anderen Verbraucher verbunden ist, bewirkt, daß dem Verbraucher im Zeitraum der Zuschaltung der weiteren Steue relektronik eine erhöhte Leistung zur Verfügung gestellt werden kann.The invention is based on the basic idea that improved circuit arrangement the previously necessary use of egg Avoid oversized control electronics for individual consumers that can be. For this purpose, the invention provides that one with a control electronics tronics connected consumers at least temporarily via the switch element additional control electronics can be switched on. This further tax electronics that are connected to another consumer during normal operation, causes the consumer in the period of activation of the additional tax relektronik an increased performance can be made available.

Dabei wird vorteilhaft die Steuerelektronik eines solchen Verbrauchers zugeschal tet, der im Moment der Zuschaltung nicht benötigt wird. Sobald der Verbraucher, der nunmehr mit zwei oder mehr Steuerelektroniken verschaltet ist, eine erhöhte Leistung nicht mehr benötigt, wird das Schalterelement erneut betätigt, so daß die wenigstens eine zusätzliche Steuerelektronik mit dem für sie eigentlich vorge sehenen Verbraucher verbunden wird.The control electronics of such a consumer are advantageously shuttered tet, which is not required at the moment of connection. Once the consumer which is now connected to two or more control electronics, an increased Power is no longer required, the switch element is actuated again, so that the at least one additional control electronics with the actually pre-selected for them seen consumer is connected.

Auf diese Weise kann beispielsweise für solche Verbraucher, die zumindest zeit weilig einen erhöhten Leistungsbedarf haben, eine im Vergleich zur bisherigen Lösung leistungsärmere Steuerelektronik - die auf den geringeren Leistungsbedarf im Normalbetrieb ausgelegt ist - verwendet werden, was zu Kosteneinsparungen führt.In this way, for example, for those consumers who have at least time have an increased power requirement, one compared to the previous one Solution less powerful control electronics - based on the lower power requirement is designed in normal operation - be used, resulting in cost savings leads.

Sofern die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für das Bordnetz in einem Fahrzeug verwendet wird, kann hierdurch eine Bauraum- und Gewichtseinspa rung beim Motor erreicht werden. If the circuit arrangement according to the invention for the vehicle electrical system in one Vehicle is used, this can save space and weight motor can be achieved.

Schließlich ist durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch ein einfa ches Lastmanagement möglich. So kann über das Schalterelement beispielsweise in Abhängigkeit vom Ladezustand der Spannungsquelle, beispielsweise einer Bat terie, ein zusätzlicher Verbraucher ein- beziehungsweise ausgeschaltet werden.Finally, the circuit arrangement according to the invention also makes it simple load management possible. For example, the switch element depending on the state of charge of the voltage source, for example a bat terie, an additional consumer can be switched on or off.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist nicht auf bestimmte Verbraucher beschränkt. Sie ist insbesondere jedoch auf solche Verbraucher anwendbar, die im Vergleich zum Normalbetrieb Zeiträume mit einem erhöhten Leistungsbedarf aufweisen.The circuit arrangement according to the invention is not intended for specific consumers limited. However, it is particularly applicable to those consumers who Compared to normal operation, periods with an increased power requirement exhibit.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch derart einge setzt werden, daß beispielsweise zwei Verbraucher über ein und dieselbe Steue relektronik angesteuert werden. Ein solcher Fall ist beispielsweise dann denkbar, wenn die Verbraucher nacheinander, abwechselnd oder nur zu bestimmten Zeit punkten verwendet werden. In diesem Fall ist es nicht mehr notwendig, daß jeder Verbraucher mit einer eigenen Steuerelektronik verbunden ist. Vielmehr kann die entsprechende Steuerelektronik über das Schalterelement je nach Bedarf mit dem richtigen Verbraucher verschaltet werden.Furthermore, the circuit arrangement according to the invention can also be used in this way be set that, for example, two consumers on one and the same tax relectronics can be controlled. Such a case is conceivable, for example, if the consumers consecutively, alternately or only at certain times points can be used. In this case, it is no longer necessary for everyone Consumer is connected to its own control electronics. Rather, the appropriate control electronics via the switch element as needed with the correct consumers are connected.

Vorteilhaft ist das Schalterelement dreipolig für dreiphasigen Drehstrom ausgebil det.The switch element is advantageously designed with three poles for three-phase three-phase current det.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the circuit arrangement according to the invention result from the subclaims.

Eine weitere Lösung wird durch den Patentanspruch 2 beschrieben.Another solution is described by claim 2.

Dadurch können auch die Verbraucher mit höherem Leistungsbedarf mit einer niedriger dimensionierten Steuerelektronik verbunden sein. Somit wird die Schal tungsanordnung vereinfacht und kostengünstiger ausgestaltet. Bei Bedarf wird dem Verbraucher mit höherem Leistungsbedarf über das Schalterelement wenig stens eine weitere Steuerelektronik zugeschaltet. This means that even consumers with higher power requirements can use a control electronics with lower dimensions. Thus the scarf device arrangement simplified and designed more cost-effectively. If necessary little to the consumer with higher power requirements via the switch element at least one additional control electronics switched on.

Vorteilhaft können zwei oder mehr Schalterelemente vorgesehen sein, die jeweils - beispielsweise in einer Verbindungsleitung - zwischen einem Verbraucher und einer entsprechenden Steuerelektronik vorgesehen sind.Two or more switch elements can be advantageously provided, each - For example in a connecting line - between a consumer and appropriate control electronics are provided.

Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Schalterele menten beschränkt. Vielmehr ergibt sich die Anzahl der benötigten Schalterele mente je nach dem Leistungsbedarf der einzelnen Verbraucher. So ist es bei spielsweise denkbar, daß mehrere Steuerelektroniken, die normalerweise jeweils mit einem eigenen Verbraucher verbunden sind, zumindest zeitweilig über ent sprechende Schalterelemente mit einem einzigen anderen Verbraucher, bei spielsweise einem Verbraucher mit temporärem hohen Leistungsbedarf, verschal tet sind oder werden.Basically, the invention is not limited to a certain number of switch elements ment limited. Rather, the number of switch elements required results elements depending on the power requirements of individual consumers. So it is with for example, conceivable that several control electronics, each normally are connected to their own consumer, at least temporarily via ent speaking switch elements with a single other consumer, at for example, a consumer with a temporary high power requirement, board are or will be.

In weiterer Ausgestaltung kann das wenigstens eine Schalterelement mit einem Rechner verbunden sein. Über eine auf dem Rechner vorhandene geeignete Software kann die Steuerung des Schalterelements auf einfache Weise vorge nommen werden.In a further embodiment, the at least one switch element with a Computer connected. Via a suitable one available on the computer Software can easily control the switch element be taken.

Vorzugsweise können zumindest einzelne Verbraucher vorgesehen sein, die einen unterschiedlichen Leistungsbedarf über den Zeitraum ihres Betriebs aufweisen. Dabei können diese Verbraucher im Zeitraum eines höheren Leistungsbedarfs über das Schalterelement mit der Steuerelektronik eines anderen Verbrauchers verbunden oder verbindbar sein oder werden.Preferably at least individual consumers can be provided, the one have different power requirements over the period of their operation. Thereby these consumers can in the period of a higher power requirement via the switch element with the control electronics of another consumer be connected or be connectable.

Vorteilhaft ist der Verbraucher mit unterschiedlichem Leistungsbedarf über den Betriebszeitraum derart ausgebildet, daß er in seinem Startbetrieb einen höheren Leistungsbedarf aufweist als in seinem Normalbetrieb. In der Startphase des Ver brauchers, in der dieser einen erhöhten Leistungsbedarf hat, wird über das Schal terelement wenigstens eine weitere Steuerelektronik temporär zugeschaltet. Die se weitere Steuerelektronik, die im Normalbetrieb mit einem anderen Verbraucher verbunden ist, bewirkt, daß dem Verbraucher im Startbetrieb die erforderliche Leistung zur Verfügung steht. Im Normalbetrieb, das heißt im Laufbetrieb des Verbrauchers, wenn nur noch eine wesentlich geringere Leistung benötigt wird, wird das Schalterelement derart umgeschaltet, daß die wenigstens eine zusätzli che Steuerelektronik wieder mit dem für sie eigentlich vorgesehenen Verbraucher verbunden wird.The consumer with different power requirements is advantageous Operating period designed such that it has a higher start-up Power requirements than in normal operation. In the starting phase of Ver consumer, in which this has an increased power requirement, is via the scarf terelement temporarily connected at least one additional control electronics. The se other control electronics that are in normal operation with another consumer is connected, causes the consumer in the start mode the required Performance is available. In normal operation, that is, in the running operation of the Consumer, if only a much lower power is required, the switch element is switched such that the at least one additional control electronics again with the intended consumer is connected.

Vorteilhaft kann wenigstens einer der Verbraucher als elektrische Maschine aus gebildet sein. Derartige elektrische Maschinen dienen beispielsweise zur Erzeu gung von elektrischer Energie, die dann verschiedensten Verbrauchern zur Verfü gung gestellt wird.At least one of the consumers can advantageously be an electrical machine be educated. Such electrical machines are used, for example, for generating supply of electrical energy, which is then available to a wide variety of consumers is provided.

Vorteilhaft können als elektrische Maschinen Synchronmaschinen, und hier ins besondere permanenterregte Synchronmaschinen, oder Asynchronmaschinen verwendet werden. Eine besonders erwähnenswerte Maschine ist beispielsweise der Starter-Generator für Fahrzeuge. Hierbei handelt es sich um eine elektrische Maschine, deren Rotoren über die Kurbelwellenlagerung des Verbrennungsmotors gelagert sind. Der Starter-Generator wird nicht nur zum Starten und Stoppen des Motors verwendet, sondern er kann auch während des Motorbetriebs verschie dene Funktionen übernehmen, wie beispielsweise Bremsfunktionen, Boosterfunk tionen, Batteriemanagement, aktive Schwingungsdämpfung, Synchronisierung des Verbrennungsmotors oder dergleichen.Synchronous machines can advantageously be used as electrical machines, and here ins special permanently excited synchronous machines, or asynchronous machines be used. A particularly noteworthy machine is, for example the starter generator for vehicles. This is an electrical one Machine whose rotors over the crankshaft bearing of the internal combustion engine are stored. The starter generator is not only used to start and stop the Motors used, but it can also move during engine operation take over functions such as braking functions, booster radio tion, battery management, active vibration damping, synchronization of the internal combustion engine or the like.

Insbesondere beim Starter-Generator ist zu dessen Start ein hoher Startstrom (über 300 A) erforderlich, der aber nur eine sehr kurze Zeit (bis zu 2 Sekunden) anliegen muß. Im Laufbetrieb des Starter-Generators wird nur ein wesentlich ge ringerer Strom (etwa 100 A) benötigt. Bisher mußte beim Starter-Generator die Steuerelektronik auf den hohen Spitzenstrom ausgelegt sein, um auch bei niedri gen Verbrennungsmotortemperaturen starten zu können. Für den Normalbetrieb war die Steuerelektronik somit überdimensioniert. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann der Starter-Generator nunmehr über eine Steuerelek tronik, die auf den niedrigeren Leistungsbedarf des Starter-Generators im Laufbe trieb ausgelegt ist, mit der Spannungsquelle verbunden sein. In der Startphase des Starter-Generators wird über das Schalterelement wenigstens eine weitere Steuerelektronik temporär zugeschaltet. Über die zusätzliche Steuerelektronik steht dem Starter-Generator im Startbetrieb der erforderliche Strom zur Verfü gung. Nach Beendigung des Starter-Generators Starts wird das Schalterelement umgeschaltet, so daß die wenigstens eine zusätzliche Steuerelektronik mit dem für sie eigentlich vorgesehenen Verbraucher verbunden wird. Dabei wird vorteil haft die Steuerelektronik eines solchen Verbrauchers zugeschaltet, der in der Startphase des Starter-Generators - und damit in der Startphase eines Fahrzeugs - nicht benötigt wird.In the starter generator in particular, a high starting current is required to start it (over 300 A) required, but only for a very short time (up to 2 seconds) must concern. During operation of the starter generator, only one is essential lower current (about 100 A) is required. So far, the starter generator had to Control electronics to be designed for the high peak current in order to also at low to start internal combustion engine temperatures. For normal operation the control electronics was therefore oversized. By the invention Circuit arrangement can now the starter-generator via a control electronics tronics that respond to the lower power requirements of the starter generator Drive is designed to be connected to the voltage source. In the starting phase of the starter generator is at least one more via the switch element Control electronics switched on temporarily. Via the additional control electronics the starter generator has the required current available in start-up mode supply. After the starter generator starts, the switch element switched so that the at least one additional control electronics with the for consumers actually intended for them. It will be advantageous is the control electronics of such a consumer switched on in the Starting phase of the starter generator - and thus in the starting phase of a vehicle - is not required.

Solche Verbraucher sind beispielsweise ein Klimakompressor, eine Wärmepumpe oder dergleichen.Such consumers are, for example, an air conditioning compressor, a heat pump or similar.

Wenn der Verbraucher mit dem höheren Leistungsbedarf als elektrische Maschine und hier insbesondere als Starter-Generator für einen Verbrennungsmotor aus gebildet ist, werden die hohen Startströme im allgemeinen nur bei sehr kalten Verbrennungsmotoren benötigt. Bei betriebswarmen Motoren ist ein Start mit deutlich geringerem Strom möglich.If the consumer with the higher power requirement than electrical machine and here in particular as a starter generator for an internal combustion engine is formed, the high starting currents are generally only very cold Internal combustion engines needed. When the engine is warm, start with significantly lower current possible.

Um die Steuerelektronik und das Schaltelement möglichst klein auszulegen, kann in solchen Fällen die Zuschaltung einer weiteren Steuerelektronik vorteilhaft nur bei kaltem Verbrennungsmotor erfolgen. Typische Temperaturwerte liegen im Bereich von kleiner 20°C bis hin zu -40°C.In order to design the control electronics and the switching element as small as possible, in such cases, the connection of further control electronics is advantageous only when the internal combustion engine is cold. Typical temperature values are in the Range from less than 20 ° C to -40 ° C.

Eine solche Vorgehensweise ist besonders wichtig, wenn der Verbrennungsmotor über eine sogenannte Start-Stop-Funktion verfügt. Eine solche Funktion sieht vor, daß der warme Motor bei Stillstand des Fahrzeugs, etwa an einer Ampel oder einer geschlossenen Schranke, abgeschaltet und beim erneuten Anfahren wieder eingeschaltet wird. Das bedeutet, daß der Motor sehr häufig ein- und ausgeschal tet wird. Wenn die Zusammenschaltung mehrerer Steuerelektroniken während der Kaltphase des Motors erfolgt, lassen sich die Schaltvorgänge von ca. 200.000/Lifetime mit Start-Stop auf ca. 40.000/Lifetime nur Kaltstart reduzie ren.Such an approach is particularly important when the internal combustion engine has a so-called start-stop function. Such a function provides that the warm engine when the vehicle is stationary, for example at a traffic light or a closed barrier, switched off and when starting again is switched on. This means that the engine is very often switched on and off is tested. If the interconnection of several control electronics during during the cold phase of the engine, the switching operations of approx. Reduce 200,000 / lifetime with start-stop to approx. 40,000 / lifetime only cold start ren.

Vorteilhaft ist die Spannungsquelle als Batterie, insbesondere als 36 V-Batterie, ausgebildet. Neben dem bisher üblichen 14 V-Netz sind in der Automobilindustrie Bestrebungen im Gange, ein 42 V-Bordnetz einzuführen. Dabei betragen die Nennspannungen der Bordnetze beim Laden 14 V, beziehungsweise 42 V. Insbe sondere durch das beabsichtigte 42 V-Bordnetz soll der starken Zunahme von elektrischen Komponenten im Fahrzeug und dem damit drastisch ansteigenden Leistungsbedarf Rechnung getragen werden. Die einzelnen Verbraucher eines solchen 42 V-Bordnetzes können vorteilhaft mittels der erfindungsgemäßen Schal tungsanordnung verschaltet werden.The voltage source is advantageous as a battery, in particular as a 36 V battery, educated. In addition to the usual 14 V network, there are in the automotive industry Efforts are underway to introduce a 42 V electrical system. The are Nominal voltages of the on-board networks when charging 14 V or 42 V. Insbe In particular, the intended 42 V vehicle electrical system is intended to increase the strong increase in electrical components in the vehicle and the drastically increasing Power requirements are taken into account. The individual consumer one Such 42 V vehicle electrical system can advantageously by means of the scarf according to the invention be arranged.

In weiterer Ausgestaltung kann die Steuerelektronik ein Steuerteil und ein Lei stungsteil aufweisen. Die Steuerteile können beispielsweise als Rechner, Micro controllerschaltung, Spannungsversorgung, Signalaufbereitung oder dergleichen ausgebildet sein. Der Leistungsteil weist vorzugsweise einen oder mehrere Lei stungshalbleiter auf. Im Leistungsteil wird der von der Spannungsquelle bereitge stellte Gleichstrom in einen Wechselstrom umgewandelt. Natürlich kann die Rich tung der Umwandlung - etwa im Generatorbetrieb - auch umgekehrt sein.In a further embodiment, the control electronics can have a control part and a Lei exhibit part. The control parts can, for example, as computers, micro controller circuit, power supply, signal processing or the like be trained. The power section preferably has one or more Lei device semiconductors. In the power section, the voltage source is ready put direct current into an alternating current. Of course, the Rich conversion - for example in generator mode - can also be reversed.

Grundsätzlich ist ein bestimmter Aufbau der Steuerelektronik nicht zwingend vorgeschrieben. Vorteilhaft ist jedoch, wenn die Steuerelektronik einen Schal tungsteil aufweist, der mit einem oder mehreren Leistungshalbleitern aufgebaut ist.Basically, a certain structure of the control electronics is not mandatory required. However, it is advantageous if the control electronics have a scarf has part that is constructed with one or more power semiconductors is.

Üblicherweise weist jede Steuerelektronik jeweils wenigstens ein Steuerteil und ein Leistungsteil auf. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungsformen denkbar. So können beispielsweise die Steuerteile verschiedener Steuerelektroniken schal tungstechnisch und/oder baulich zu einem einzigen gemeinsamen Steuerteil zu sammengefaßt werden. In diesem Fall sind dann lediglich die Leistungsteile der Steuerelektroniken getrennt von einander für die einzelnen Verbraucher angeord net.Each control electronics usually has at least one control part and a power section. However, other configurations are also conceivable. For example, the control parts of various control electronics can be stale technically and / or structurally to a single common control part be summarized. In this case, only the power parts are Control electronics arranged separately from each other for the individual consumers net.

In weiterer Ausgestaltung kann das Schalterelement mit der Steuerelektronik oder mit einzelnen Komponenten der Steuerelektronik in einem einzigen Gehäuse zusammengefaßt sein.In a further embodiment, the switch element with the control electronics or with individual control electronics components in a single housing be summarized.

Die Erfindung wird nun exemplarisch an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Fig. 1 in schematischer Weise eine Schaltungsanordnung gemäß der vorliegen den Erfindung.The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. The sole Fig. 1 schematically shows a circuit arrangement according to the present the invention.

In Fig. 1 ist ein Bordnetz 10 für ein Fahrzeug dargestellt, das eine Schaltungs anordnung 11 aufweist. Im Bordnetz 10 ist eine als 36 V-Batterie ausgebildete Spannungsquelle 16 vorgesehen, über die verschiedene Verbraucher 12, 13 mit der erforderlichen Leistung versehen werden. Der besseren Übersicht halber sind im Ausführungsbeispiel lediglich zwei Verbraucher 12, 13 dargestellt. Es ist je doch selbstverständlich, daß auch wesentlich mehr Verbraucher vorgesehen sein können.In Fig. 1, an electrical system 10 is shown for a vehicle, which has a circuit arrangement 11 . In the electrical system 10 , a voltage source 16 designed as a 36 V battery is provided, via which various consumers 12 , 13 are provided with the required power. For the sake of a better overview, only two consumers 12 , 13 are shown in the exemplary embodiment. However, it goes without saying that significantly more consumers can also be provided.

Im Ausführungsbeispiel ist der Verbraucher 12 als Starter-Generator ausgebildet. Ein solcher Starter-Generator benötigt in seiner Startphase einen hohen Start strom von über 300 A, der aber nur eine sehr kurze Zeit, bis zu 2 Sekunden lang, anliegen muß. Im Normalbetrieb des Starter-Generators 12 wird nur ein wesent lich geringerer Strom von etwa 100 A benötigt. Dieser Strom wird dem Starter- Generator 12 über eine Steuerelektronik 14 bereitgestellt, die mit diesem über eine Verbindungsleitung 19 verbunden ist.In the exemplary embodiment, the consumer 12 is designed as a starter generator. Such a starter generator needs a high starting current of over 300 A in its starting phase, but this only has to be applied for a very short time, up to 2 seconds. In normal operation of the starter generator 12 , only a substantially lower current of approximately 100 A is required. This current is made available to the starter generator 12 via control electronics 14 , which are connected to the latter via a connecting line 19 .

Die Steuerelektronik 14 weist ein Steuerteil 24 und ein Leistungsteil 25 auf, das ein oder mehrere Leistungshalbleiter aufweist. Im Leistungsteil 25 wird der von der Spannungsquelle 16 bereitgestellte Gleichstrom in einen Wechselstrom um gewandelt. Dazu ist die Steuerelektronik 14 über eine Leitung 21 mit einer von der Spannungsquelle 16 abgehenden Leitung 23 verbunden.The control electronics 14 has a control part 24 and a power part 25 , which has one or more power semiconductors. In the power section 25 , the direct current provided by the voltage source 16 is converted into an alternating current. For this purpose, the control electronics 14 are connected via a line 21 to a line 23 leading from the voltage source 16 .

Der weiterhin in Fig. 1 dargestellte Verbraucher 13 ist beispielsweise als Klima kompressor ausgebildet, der jedoch nur zu bestimmten Zeiten und nicht perma nent während des Betriebs des Fahrzeugs benötigt wird. Der Verbraucher 13 ist über eine Verbindungsleitung 18 ebenfalls mit einer geeigneten Steuerelektronik 15 verbunden, die wiederum einen Steuerteil 26 und einen Leistungsteil 27 auf weist. Die Steuerelektronik 15 ist über eine entsprechende Leitung 22 mit der von der Spannungsquelle 16 abgehenden Leitung 23 verbunden.The consumer 13 also shown in FIG. 1 is designed, for example, as an air conditioning compressor, which, however, is only required at certain times and not permanently during operation of the vehicle. The consumer 13 is also connected via a connecting line 18 to suitable control electronics 15 , which in turn has a control part 26 and a power part 27 . The control electronics 15 is connected via a corresponding line 22 to the line 23 coming from the voltage source 16 .

In der Verbindungsleitung 18 zwischen dem Verbraucher 13 und der Steuerelek tronik 15 ist weiterhin ein Schalterelement 17 vorgesehen. Über eine entspre chende Betätigung des Schalterelements 17 kann die Steuerelektronik 15 des Verbrauchers 13 zumindest temporär mit dem Verbraucher 12 verschaltet wer den. Dazu ist das Schalterelement 17 mit einer entsprechenden Verbindungslei tung 20, die zum Verbraucher 12 führt, verbunden. Sofern die Steuerelektronik 15 mit dem Verbraucher 12 verbunden ist, sind die beiden Steuerelektroniken 14 und 15 parallel geschaltet.In the connecting line 18 between the consumer 13 and the Steuerelek electronics 15 , a switch element 17 is also provided. Via a corresponding actuation of the switch element 17 , the control electronics 15 of the consumer 13 can at least temporarily be connected to the consumer 12 . For this purpose, the switch element 17 is connected to a corresponding connection line 20 , which leads to the consumer 12 . If the control electronics 15 are connected to the consumer 12 , the two control electronics 14 and 15 are connected in parallel.

Nachfolgend wird nun das Verfahren zum Betreiben des Bordnetzes 10 für das Fahrzeug beschrieben.The method for operating the vehicle electrical system 10 for the vehicle will now be described below.

Wenn der Starter-Generator 12 gestartet werden soll, ist hierzu ein hoher Start strom von 300 A erforderlich. Im Laufbetrieb des Starter-Generators wird jedoch nur ein wesentlich geringerer Strom von 100 A benötigt. Um bei der Schaltungs anordnung 11 die bisher notwendige Verwendung einer eigentlich überdimensio nierten und auf den Strom von 300 A ausgelegten Steuerelektronik 14 für den Starter-Generator 12 zu vermeiden, ist zunächst vorgesehen, daß der Starter- Generator 12 über eine Steuerelektronik 14, die nur auf den niedrigeren Strom des Starter-Generators 12 im Laufbetrieb (100 A) ausgelegt ist, mit der Span nungsquelle 16 verbunden ist. In der Startphase des Starter-Generators 12, in der dieser den erhöhten Strom benötigt, wird über das Schalterelement 17 eine weitere Steuerelektronik 15 temporär zugeschaltet. Die weitere Steuerelektronik 15, die im Normalbetrieb mit dem Klimakompressor verbunden ist, bewirkt, daß dem Starter-Generator 12 im Startbetrieb der erforderliche Strom in Höhe von 300 A zur Verfügung steht. Nach Beendigung der Startphase des Starter-Generators 12 (etwa nach 2 Sekunden), wird das Schalterelement 17, das über einen Rechner, beispielsweise den Bordrechner des Fahrzeugs, gesteuert wird, umgeschaltet, so daß die Steuerelektronik 15 wieder mit dem für sie eigentlich vorgesehenen Ver braucher 13 verbunden wird. Nun kann auch dieser Verbraucher 13 betrieben werden.If the starter generator 12 is to be started, a high starting current of 300 A is required for this. When the starter generator is running, however, only a much lower current of 100 A is required. In order to avoid the previously necessary use of an actually overdimensioned and designed for the current of 300 A control electronics 14 for the starter-generator 12 in the circuit arrangement 11 , it is initially provided that the starter-generator 12 has control electronics 14 which only is designed for the lower current of the starter generator 12 during operation (100 A), is connected to the voltage source 16 . In the starting phase of the starter generator 12 , in which it requires the increased current, further control electronics 15 are temporarily switched on via the switch element 17 . The further control electronics 15 , which is connected to the air conditioning compressor in normal operation, has the effect that the required current of 300 A is available to the starter generator 12 in the starting operation. After completion of the starting phase of the starter generator 12 (approximately after 2 seconds), the switch element 17 , which is controlled by a computer, for example the on-board computer of the vehicle, is switched so that the control electronics 15 again with the ver intended for them need 13 is connected. Now this consumer 13 can also be operated.

Wenn der Verbraucher als Starter-Generator für einen Verbrennungsmotor aus gebildet ist, werden die hohen Startströme nur während des Kaltstarts des Mo tors benötigt. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, daß die beiden Steuerelek troniken 14, 15 nur in der Kaltphase des Motors zusammengeschaltet werden. Beim warmen Verbrennungsmotor ist ein Start des Starter-Generators nur mit der Steuerelektronik 14 möglich. Die Steuerelektronik 15 wird dann nicht mehr be nötigt.If the consumer is formed as a starter generator for an internal combustion engine, the high starting currents are only required during the cold start of the engine. In this case, it may be advantageous that the two control electronics 14 , 15 are interconnected only in the cold phase of the engine. In the case of a warm internal combustion engine, the starter generator can only be started with the control electronics 14 . The control electronics 15 is then no longer necessary.

Claims

1. Circuit arrangement for an electrical network, in particular circuit arrangement ( 11 ) for the vehicle electrical system ( 10 ) in a vehicle, with a number of consumers ( 12 , 13 ), each of which has control electronics ( 14 , 15 ) with a voltage source ( 16 ) are connected, at least one switch element ( 17 ) being provided, which is arranged between one of the consumers ( 13 ) and the corresponding control electronics ( 15 ) and that the control electronics ( 15 ) connected to the switch element ( 17 ) via the switch element element ( 17 ) at least temporarily with another consumer ( 12 ) is or will be interconnected, characterized in that two control electronics ( 14 , 15 ) connected or interconnected in parallel via the switch element ( 17 ) to a consumer ( 12 ) are or will be.

2. Circuit arrangement according to the preamble of claim 1, characterized in that at least individual consumers ( 12 ) with different consumers ( 13 ) each have different power requirements and that control electronics ( 15 ) with a consumer ( 13 ) with a lower lei is connected, via the switch element ( 17 ) to a consumer ( 12 ) with a higher power requirement or can be connected.

3. Circuit arrangement according to claims 1 or 2, characterized in that two or more switch elements ( 17 ) are provided, each of which is provided between a consumer ( 13 ) and a corresponding control electronics ( 15 ).

4. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one switch element ( 17 ) is connected to a computer.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least individual consumers ( 12 ) are provided which have a different power requirement over the period of their operation and that these consumers ( 12 ) in the period of a higher power requirement via the switch element ( 17 ) are connected or can be connected to the control electronics ( 15 ) of another consumer ( 13 ).

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the consumer ( 12 ) is designed with different power requirements over the operating period such that it has a higher power requirement in a starting operation than in its normal operation.

7. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the consumers ( 12 ) is designed as an electrical machine, in particular as a synchronous machine or asynchronous machine.

8. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the voltage source ( 16 ) is designed as a battery, in particular as a 36 V battery.

9. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control electronics ( 14 , 15 ) has a control part ( 24 , 26 ) and a power part ( 25 , 27 ).