(57)【要約】  車両用の車載電源網が、第１エネルギ蓄積器（３）を有する第１車載電源網分岐（２）と、第２エネルギ蓄積器（５）を有する第２車載電源網分岐（４）と、第２エネルギ蓄積器（５）の第１端子（９）に電気的に接続可能な電気抵抗（１８）と、電圧検出ユニット（２０）と、内部抵抗検出ユニット（２１）とを有しており、上記電圧検出ユニット（２０）は、電気抵抗（１８）が第２エネルギ蓄積器（５）の第１端子（９）から電気的に切り離されている場合に、第２エネルギ蓄積器（５）の電圧の第１電圧値を検出するように形成されており、かつ、電気抵抗（１８）が第２エネルギ蓄積器（５）の第１端子（９）に電気的に接続されている場合に、第２エネルギ蓄積器（５）の電圧の第２電圧値を検出するように形成されており、上記の内部抵抗検出ユニット（２１）は、第２エネルギ蓄積器（５）の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めるように形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・  第１エネルギ蓄積器（３）を有する第１車載電源網分岐（２）と、
・  第２エネルギ蓄積器（５）を有する第２車載電源網分岐（４）と、
・  前記第１車載電源網分岐（２）と前記第２車載電源網分岐（４）との間で双方向にエネルギを伝送するように形成されたＤＣ／ＤＣコンバータ（６）と、
・  第１スイッチング装置（７）および第２スイッチング装置（８）であって、当該第１スイッチング装置（７）および当該第２スイッチング装置（８）を用いて、前記第２エネルギ蓄積器（５）の第１端子（９）が、第１ノード点（１０）と、第２ノード点（１１）と、第３ノード点（１２）とを介して、前記第１エネルギ蓄積器（３）の第１端子（１３）に電気的に接続可能である、第１スイッチング装置（７）および第２スイッチング装置（８）と、
・  前記第１エネルギ蓄積器（３）の前記第１端子（１３）と、前記第１ノード点（１０）との間を流れる第１電流の第１電流値を検出するように形成されている第１電流検出ユニット（１４）と、
・  前記第１スイッチング装置（７）および前記第２スイッチング装置（８）を介して流れる第２電流の第２電流値を検出するように形成された第２電流検出ユニット（１５）と、
・  前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）と、前記第２ノード点（１１）との間を流れる第３電流の第３電流値を検出するように形成されている第３電流検出ユニット（１６）と、
・  前記第３ノード点（１２）と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）との間を流れる第４電流の第４電流値を検出するように形成された第４電流検出ユニット（１７）と、
・  電気抵抗（１８）であって、第３スイッチング装置（１９）により、前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）に電気的に接続可能である電気抵抗（１８）と、
・  電圧検出ユニット（２０）であって、前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）から電気的に切り離されている場合に、前記第２エネルギ蓄積器（５）の電圧の第１電圧値を検出するように形成されており、かつ、前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）に電気的に接続されている場合に、前記第２エネルギ蓄積器（５）の電圧の第２電圧値を検出するように形成されている電圧検出ユニット（２０）と、
・  内部抵抗検出ユニット（２１）であって、検出した前記第１電圧値と検出した前記第２電圧値とに基づき、前記第２エネルギ蓄積器（５）の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めるように形成されており、かつ、検出した前記第１，第２，第３および第４電流値に基づき、求めた前記抵抗値を分類するように形成されている内部抵抗検出ユニット（２１）とを有する、
ことを特徴とする、車両用の車載電源網。
【請求項２】
・  第１エネルギ蓄積器（３）を有する第１車載電源網分岐（２）と、
・  第２エネルギ蓄積器（５）を有する第２車載電源網分岐（４）であって、前記第２エネルギ蓄積器（５）の第１端子（９）が、第１ノード点（１０）および第２ノード点（１１）を介して、前記第１エネルギ蓄積器（３）の第１端子（１３）に電気的に接続可能である、第２車載電源網分岐（４）と、
・  前記第１車載電源網分岐（２）と前記第２車載電源網分岐（４）との間で双方向にエネルギを伝送するように形成されたＤＣ／ＤＣコンバータ（６）と、
・  第１スイッチング装置（７）および第２スイッチング装置（８）であって、当該第１スイッチング装置（７）および当該第２スイッチング装置（８）を用いて、前記第２エネルギ蓄積器（５）の第１端子（９）が、基準電位に電気的に接続可能である、第１スイッチング装置（７）および第２スイッチング装置（８）と、
・  前記第１エネルギ蓄積器（３）の前記第１端子（１３）と前記第１ノード点（１０）との間を流れる第１電流の第１電流値を検出するように形成された第１電流検出ユニット（１４）と、
・  前記第１スイッチング装置（７）を介して流れる第２電流の第２電流値を検出するように形成された第２電流検出ユニット（１５）と、
・  前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）と前記第２ノード点（１１）との間を流れる第３電流の第３電流値を検出するように形成された第３電流検出ユニット（１６）と、
・  前記第１ノード点（１０）と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）との間、および／または、前記第２ノード点（１１）と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）との間を流れる第４電流の第４電流値を検出するように形成された第４電流検出ユニット（１７）と、
・  電気抵抗（１８）であって、第３スイッチング装置（１９）により、前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）に電気的に接続可能である、電気抵抗（１８）と、
・  電圧検出ユニット（２０）であって、前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）から電気的に切り離されている場合に、前記第２エネルギ蓄積器（５）の電圧の第１電圧値を検出するように形成されており、かつ、前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）に電気的に接続されている場合に、前記第２エネルギ蓄積器（５）の電圧の第２電圧値を検出するように形成されている、電圧検出ユニット（２０）と、
・  内部抵抗検出ユニット（２１）であって、検出した前記第１電圧値と検出した第２電圧値とに基づき、前記第２エネルギ蓄積器（５）の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めるように形成されており、かつ、検出した前記第１，第２，第３および第４電流値に基づき、求めた前記抵抗値を分類するように形成されている内部抵抗検出ユニット（２１）とを有する、
ことを特徴とする、車両用の車載電源網。
【請求項３】
前記電気抵抗（１８）は、あらかじめ定めた抵抗値を有する、
請求項１または２に記載の車載電源網。
【請求項４】
前記内部抵抗検出ユニット（２１）は、検出した前記第１電圧値と検出した前記第２電圧値とに基づき、求めた前記抵抗値を分類するようにさらに形成されている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の車載電源網。
【請求項５】
前記第１車載電源網分岐（２）は、第１電気消費装置（２２）をさらに有する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の車載電源網。
【請求項６】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（６）と、前記第１スイッチング装置（７）と、前記第２スイッチング装置（８）と、前記第３スイッチング装置（１９）と、前記電気抵抗（１８）と、前記内部抵抗検出ユニット（２１）とは、制御ユニット（２３）を構成部分である、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の車載電源網。
【請求項７】
前記第１スイッチング装置（７）、前記第２スイッチング装置（８）および前記第３スイッチング装置（１９）は、リレーおよび半導体スイッチからなるグループから選択される、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の車載電源網。
【請求項８】
前記第２車載電源網分岐（４）は、第２電気消費装置（２４）をさらに有する、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の車載電源網。
【請求項９】
第３電気消費装置（２６）を有する第３車載電源網分岐（２５）をさらに有する、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の車載電源網。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の車載電源網を動作させる方法において、
当該方法は以下のステップ、すなわち、
・  前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）から電気的に切り離されている場合に、前記電圧検出ユニット（２０）を用いて第２エネルギ蓄積器（５）の電圧の第１電圧値を検出し、第１電流検出ユニット（１４）を用いて第１電流値を検出し、第２電流検出ユニット（１５）を用いて第２電流値を検出し、第３電流検出ユニット（１６）を用いて第３電流値を検出し、第４電流検出ユニット（１７）を用いて第４電流値を検出するステップと、
・  前記第３スイッチング装置（１９）を閉じるステップと、
・  前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）に電気的に接続されている場合に、前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記電圧の第２電圧値を検出し、前記第１電流検出ユニット（１４）を用いて第１電流値を、前記第２電流検出ユニット（１５）を用いて第２電流値を、前記第３電流検出ユニット（１６）を用いて第３電流値を、前記第４電流検出ユニット（１７）を用いて第４電流値を繰り返して検出するステップと、
・  検出した前記第１電圧値と検出した前記第２電圧値とに基づき、前記第２エネルギ蓄積器（５）の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めるステップと、
・  検出した前記第１，第２，第３および第４電流値に基づき、求めた前記抵抗値を分類するステップとを有する、
ことを特徴とする、車載電源網を動作させる方法。
【請求項１１】
求めた前記抵抗値の前記分類には、前記第３スイッチング装置（１９）を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第１電流値、前記第３スイッチング装置（１９）を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第２電流値、前記第３スイッチング装置（１９）を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第３電流値、前記第３スイッチング装置（１９）を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第４電流値をそれぞれ比較すること含まれている、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、検出した前記第１電圧値と、検出した前記第２電圧値とに基づき、求めた前記抵抗値の前記分類を行う、
請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３スイッチング装置（１９）を閉じた後、さらに時間検出を行い、
当該時間検出を開始した後、あらかじめ定めた持続時間後に前記第２電圧の前記検出を行う、
請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第３スイッチング装置（１９）を閉じた後、前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記電圧を繰り返して検出し、
当該電圧の連続して検出した複数の値の偏差が、あらかじめ定めた閾値をそれぞれ上回っている場合に前記第２電圧値を求める、
請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記内部抵抗を特徴付ける前記抵抗値を求めた後、前記方法はさらに以下のステップ、すなわち、
・  前記第３スイッチング装置（１９）を開くステップと、
・  前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）から電気的に切り離されている場合に、前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記電圧の第３電圧値を検出し、第１電流検出ユニット（１４）を用いて第１電流値を、第２電流検出ユニット（１５）を用いて第２電流値を、第３電流検出ユニット（１６）を用いて第３電流値を、第４電流検出ユニット（１７）を用いて第４電流値を繰り返して検出するステップとを有しており、
前記電気抵抗（１８）が前記第２エネルギ蓄積器（５）の前記第１端子（９）から電気的に切り離されている場合に、検出した前記第３電圧値と、検出した前記第１，第２，第３および第４電流値とに基づき、求めた前記抵抗値の前記分類をさらに行う、
請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の車載電源網および車載電源網を動作させる方法に関する。
【０００２】
独国特許出願公開第１０２００７００６４７７号明細書からは、車両バッテリの内部抵抗を求める方法が公知である。この方法は、車両の電気エネルギ蓄積器、特に車両バッテリまたはスーパーコンデンサの具合を監視するために使用され、ここではこれはこのエネルギ蓄積器の内部抵抗Ｒiを求めることによって行われる。この方法においてこの内部抵抗は、車両の車載電源網に接続されている消費装置ＲLiを接続または切り離すことによるこのエネルギ蓄積器の電圧の電圧変化によって求められ、ここでは消費装置ＲLiを切り離した際のエネルギ蓄積器の電圧Ｕ0と、また消費装置を接続した際のエネルギ蓄積器の電圧ＵBatとが測定され、これらから電圧差分ΔＵBatが求められ、内部抵抗Ｒiが式Ｒi＝ΔＵBat／Ｕ0×ＲLiによって求められる。
【０００３】
本発明の実施形態の課題は、エネルギ蓄積器の内部抵抗をさらに良好に求めることができる車両用の車載電源と、車載電源網を動作させる方法とを提供することである。
【０００４】
この課題は、独立請求項に記載した車載電源網および方法によって解決される。有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明の第１態様は、車両用の車載電源網に関しており、この車載電源網は、第１エネルギ蓄積器を備えた第１車載電源網分岐を有する。この車載電源網は、第２エネルギ蓄積器を備えた第２車載電源網分岐をさらに有する。車載電源網は、ＤＣ／ＤＣコンバータをさらに有しており、このＤＣ／ＤＣコンバータは、第１車載電源網分岐と第２車載電源網分岐との間でエネルギを双方向に伝送するように形成されている。さらにこの車載電源網は第１スイッチング装置および第２スイッチング装置を有しており、第２エネルギ蓄積器の第１端子は、第１スイッチング装置および第２スイッチング装置により、第１ノード点、第２ノード点および第３ノード点を介して、第１エネルギ蓄積器の第１端子に電気的に接続可能である。上記の車載電源網は、第１エネルギ蓄積器の第１端子と第１ノード点との間を流れる第１電流の第１電流値を検出するように形成された第１電流検出ユニット、第１スイッチング装置および第２スイッチング装置を介して流れる第２電流の第２電流値を検出するように形成された第２電流検出ユニット、第２エネルギ蓄積器の第１端子と第２ノード点との間を流れる第３電流の第３電流値を検出するように形成された第３電流検出ユニット、および、第３ノード点とＤＣ／ＤＣコンバータとの間を流れる第４電流の第４電流値を検出するように形成された第４電流検出ユニットをさらに有する。上記の車載電源網は、第３スイッチング装置により、第２エネルギ蓄積器の第１端子に接続可能な電気抵抗をさらに有する。さらにこの車載電源網は、電圧検出ユニットを有しており、この電圧検出ユニットは、上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子から電気的に切り離されている場合に第２エネルギ蓄積器の電圧の第１電圧値を検出し、上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子に電気的に接続されている場合に第２エネルギ蓄積器の電圧の第２電圧を検出するように形成されている。上記の車載電源網は内部抵抗検出ユニットをさらに有しており、この内部抵抗検出ユニットは、検出した第１電圧値および検出した第２電圧値に基づいて第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求め、検出した第１，第２，第３および第４電流値に基づいて、求めた抵抗値を分類するように形成されている。
【０００６】
本発明の別の態様は、車両用の車載電源網に関しており、ここでこの車載電源網は、第１エネルギ蓄積器を備えた第１車載電源網分岐を有する。この車載電源網は、第２エネルギ蓄積器を備えた第２車載電源網分岐をさらに有する。第２エネルギ蓄積器の第１端子は、第１ノード点および第２ノード点を介して、第１エネルギ蓄積器の第１端子に電気的に接続可能である。車載電源網は、第１車載電源網分岐と第２車載電源網分岐との間で双方向にエネルギを伝送するように形成されたＤＣ／ＤＣコンバータをさらに有する。この車載電源網は、第１スイッチング装置および第２スイッチング装置をさらに有しており、第１スイッチング装置および第２スイッチング装置を用いて、第２エネルギ蓄積器の第１端子は、基準電位に電気的に接続可能である。車載電源網は、第１エネルギ蓄積器の第１端子と第１ノード点との間を流れる第１電流の第１電流値を検出するように形成された第１電流検出ユニットと、第１スイッチング装置を介して流れる第２電流の第２電流値を検出するように形成された第２電流検出ユニットと、第２エネルギ蓄積器の第１端子と第２ノード点との間を流れる第３電流の第３電流値を検出するように形成された第３電流検出ユニットと、第１ノード点とＤＣ／ＤＣコンバータとの間、および／または、第２ノード点とＤＣ／ＤＣコンバータとの間を流れる第４電流の第４電流値を検出するように形成された第４電流検出ユニットとをさらに有する。車載電源網は、電気抵抗をさらに有しており、この電気抵抗は、第３スイッチング装置により、第２エネルギ蓄積器の第１端子に接続可能である。車載電源網は、電圧検出ユニットをさらに有しており、この電圧検出ユニットは、上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子から電気的に切り離されている場合に、第２エネルギ蓄積器の電圧の第１電圧値を検出するように形成されており、かつ、この電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子に電気的に接続されている場合に、第２エネルギ蓄積器の電圧の第２電圧値を検出するように形成されている。車載電源網は、内部抵抗検出ユニットをさらに有しており、この内部抵抗検出ユニットは、検出した第１電圧値と検出した第２電圧値とに基づいて、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めるように、および、検出した第１，第２，第３および第４電流値に基づき、求めた抵抗値を分類するように形成されている。
【０００７】
本発明の上記の態様または変化形態による車載電源網により、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値をさらに良好に求めることができる。これは特に、第１，第２，第３および第４電流検出ユニットと、電圧検出ユニットと、内部抵抗検出ユニットとを設けることによって行われ、ここでこの内部抵抗検出ユニットは、検出した第１電圧値および検出した第２電圧値に基づいて第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求め、検出した第１，第２，第３および第４電流値に基づいて、求めた抵抗値を分類するように形成されている。これにより、以下に詳しく説明するように、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値の検出が、適切な時点に、ないしは、車載電源網の適切なシステム状態中に行われ、ひいては求めた抵抗値の検証ないしは妥当性検査が行われるか否かを求めることができる。
【０００８】
第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値が可能な限りの精度でわかることは、車載電源網の安全性の面および利用可能性の面から特に重要である。特に求めた抵抗値に基づき、ＳＯＨ（ＳＯＨ：State of Health）とも称される第２エネルギ蓄積器の具合を求めるかないしは予後判定することができる。このことには、特に車両の内燃機関を自動的に停止ないしは始動するように形成されている、ストップ／スタートシステムないしはスタート／ストップシステムを有する車両では特に有利である。例えば、内燃機関を自動的に停止した後、この内燃機関の新たな始動を行うために、第２エネルギ蓄積器の具合が十分であるか否かを求めることができる。
【０００９】
上記の車載電源網の一実施形態において、上記の電気抵抗は、あらかじめ定めた抵抗値を有する。これにより、この電気抵抗の値を測定する必要はなく、そのかわりに第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めるために、あらかじめ定めたこの抵抗値を使用することができる。
【００１０】
別の一実施形態において、内部抵抗検出ユニットは、検出した第１電圧値と、検出した第２電圧値とに基づき、求めた抵抗値を分類するようにさらに形成されている。これにより、以下に詳しく説明するように有利にも、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける上記の求めた抵抗値をさらに良好に妥当性検査することができる。
【００１１】
第１車載電源網分岐は、第１電気消費装置をさらに有することができる。
【００１２】
ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１スイッチング装置と、第２スイッチング装置と、第３スイッチング装置と、上記の電気抵抗と、内部抵抗検出ユニットは、別の実施形態において、コントロールユニットとも称される制御ユニットの構成部分である。これにより、これらのコンポーネントは、制御ユニットの形態のただ１つのモジュールで提供することができる。
【００１３】
第１スイッチング装置、第２スイッチング装置および第３スイッチング装置は、リレーおよび半導体スイッチ、特にＭＯＳＦＥＴスイッチまたはＩＧＢＴスイッチからなるグループから選択することができる。これにより、上記のスイッチング装置により、車載電源網の各コンポーネントの電気的な接続ないしは切り離しを簡単かつ高い信頼性で行うことができる。
【００１４】
第２車載電源網分岐は、第２電気消費装置をさらに有し得る。車載電源網は、第３電気消費装置を有する第３車載電源網分岐をさらに有し得る。
【００１５】
別の実施形態において、車載電源網は、車両の内燃機関のスタータおよび／または発電機をさらに有する。このスタータは、特にピニオンスタータまたはベルト伝動スタータとして形成することができ、発電機は、第１車載電源網分岐または第３車載電源網分岐の構成部分とすることができる。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータは、一実施形態において同期コンバータとして形成される。これにより、第１車載断言網分岐と、第２車載電源網分岐と、場合によっては第３車載電源網分岐との間のエネルギ伝送を簡単に行うことができる。
【００１７】
第１エネルギ蓄積器および第２エネルギ蓄積器は、例えば、少なくとも１つの蓄電池、特に少なくとも１つのＬｉ・イオン蓄電池または少なくとも１つの鉛蓄電池、および、少なくとも１つのコンデンサ、特に少なくとも１つの２重層コンデンサおよびこれらのエレメントの組み合わせからなるグループから選択される。
【００１８】
本発明はさらに、上記の複数の実施形態のうちの１つに記載した、車載電源網を有する車両に関する。この車両は、例えば自動車、特に乗用自動車または貨物自動車であり、ハイブリッド車両または内燃機関駆動部だけを有する車両として形成することができる。
【００１９】
本発明の別の様相は、上記の複数の実施形態のうちの１つに記載した車載電源網を動作させる方法に関しており、この方法は以下のステップを有する。ここでは、上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子から電気的に切り離されている場合に、電圧検出ユニットを用いて第２エネルギ蓄積器の電圧の第１電圧値を検出し、第１電流検出ユニットを用いて第１電流値を検出し、第２電流検出ユニットを用いて第２電流値を検出し、第３電流検出ユニットを用いて第３電流値を検出し、第４電流検出ユニットを用いて第４電流値を検出する。さらに第３スイッチング装置を閉じる。さらに、上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子に電気的に接続されている場合に、第２エネルギ蓄積器の電圧の第２電圧値を検出し、第１電流検出ユニットを用いて第１電流値を、第２電流検出ユニットを用いて第２電流値を、第３電流検出ユニットを用いて第３電流値を、第４電流検出ユニットを用いて第１電流値を繰り返して検出する。さらに、検出した第１電圧値と検出した第２電圧値とに基づき、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求め、求めた第１，第２，第３および第４電流値に基づき、求めた抵抗値を分類する。
【００２０】
本発明の上記の様相による車両および方法は、対応する車載電源網に関連してすでに述べた複数の利点を有しており、繰り返しを避けるためにここではこれらの利点を再度説明しない。
【００２１】
上記の方法の一実施形態において、上記の求めた抵抗値の分類には、第３スイッチング装置を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第１電流値、３スイッチング装置を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第２電流値、第３スイッチング装置を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第３電流値、３スイッチング装置を閉じる前および閉じた後に検出した複数の第４電流値をそれぞれ比較することが含まれている。
【００２２】
上記の方法の別の一実施形態では、検出した第１電圧値と、検出した第２電圧値とに基づき、求めた抵抗値の分類をさらに行う。これによって有利にも、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける、求めた抵抗値のさらに改善された妥当性検査が可能になる。
【００２３】
この方法の別の一実施形態では、第３スイッチング装置を閉じた後、さらに時間検出を行う。この実施形態では、この時間検出を開始した後、あらかじめ定めた持続時間後に第２電圧の検出を行う。
【００２４】
第３スイッチング装置を閉じた後、第２エネルギ蓄積器の電圧を繰り返して検出することができる。この実施形態では、電圧の連続した検出した複数の値の偏差が、あらかじめ定めた閾値をそれぞれに上回っている場合に前記第２電圧値を求める。これにより、第３スイッチング装置を閉じた後、電圧が安定し、ひいては特に適切な測定時点が得られた後に、第２電圧値を検出することができる。
【００２５】
上記の方法の別の一実施形態ではさらに、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めた後、第３スイッチング装置を開く。電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子から切り離されている場合に、第２エネルギ蓄積器の電圧の第３電圧値を検出し、第１電流検出ユニットを用いて第１電流値を、第２電流検出ユニットを用いて第２電流値を、第３電流検出ユニットを用いて第３電流値を、第４電流検出ユニットを用いて第４電流値を繰り返し検出する。この実施形態ではさらに、電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子から電気的に切り離されている場合に、検出した第３電圧と、検出した第１，第２，第３および第４電流値に基づき、求めた抵抗値の分類を行う。これにより、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける求めた抵抗をさらに良好に妥当性検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態による車載電源網のブロック回路図である。
【図１Ｂ】本発明の第２実施形態による車載電源網のブロック回路図である。
【図２】本発明の第３実施形態による車載電源網のブロック回路図である。
【図３】図１Ａ〜図２に示した一実施形態によるモジュールのブロック回路図である。
【図４】本発明による車載電源網の基本回路図である。
【図５】図３に示した第３スイッチング装置の閉じた状態の持続時間を構成する一つの選択肢の例を示す線図である。
【００２７】
本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳しく説明する。
【００２８】
図１Ａには、本発明の第１実施形態にしたがい、詳しく図示しない車両の車載電源網１のブロック回路図が示されている。車載電源網１は例えば、自動車の、特に乗用車または貨物自動車の構成部品としてよい。
【００２９】
車載電源網１は、Ｖｓｙｓ１とも記され得る第１公称電圧Ｕ1を有する第１車載電源分岐２を有しており、第１車載電源分岐２は、第１電気エネルギ蓄積器３および第１電気消費装置２２を有する。第１電気エネルギ蓄積器３は、図示の実施形態において１２ボルト蓄電池、例えば１２ボルトのＬｉイオン蓄電池として形成されている。第１電気消費装置２２は、動的な負荷を構成しており、例えば、車両の詳しく図示しない内燃機関のスタータとして形成することができる。
【００３０】
車載電源網１はさらに、Ｖｓｙｓ２とも記され得る第２公称電圧Ｕ2を有する第２車載電源網分岐４を有する。第２車載電源網分岐４は、図示の実施形態において第２電気エネルギ蓄積器５および第２電気消費装置２４を有する。第２電気エネルギ蓄積器５は、ここでも例えば１２ボルト蓄電池、特に１２ボルトＬｉイオン蓄積器として、または１２ボルトコンデンサ装置として形成されている。第２電気消費装置２４は、例えば、システムを診断するための複数のセンサによって構成される。
【００３１】
車載電源網１は、図示の実施形態において、Ｖｓｙｓ３とも記される第３公称電圧Ｕ3を有する第３車載電源網分岐２５をさらに有する。第３車載電源網分岐２５は、動的な負荷、例えば電動パワーステアリングを構成する第３電気消費装置２６を有する。さらに車載電源網１は、図示の実施例において第３車載電源網分岐２５の構成部分である発電機４０を有する。発電機４０は、詳しく図示しない機械的な結合部、Ｖリブドベルトを介して、車両の内燃機関に接続されている。
【００３２】
第１車載電源網分岐２と、第２車載電源網分岐４と、第３車載電源網分岐２５とは、図示の実施形態において同じ公称電圧を有しており、すなわちＶｓｙｓ１＝Ｖｓｙｓ２＝Ｖｓｙｓ３である。図示の実施形態において、公称電圧は１２Ｖである。さらにこの公称電圧は１４Ｖ、または特に貨物自動車では２４Ｖまたは４８Ｖとすることが可能である。
【００３３】
車載電源網１はさらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を有しており、このＤＣ／ＤＣコンバータは、双方向直流電圧コンバータとして形成されており、特に第１電圧を第２電圧に、またその逆に変換することができる。このためにＤＣ／ＤＣコンバータ６は、図示の実施形態において、第１車載電源網分岐２と第２車載電源網分岐４との間でエネルギを双方向に伝送する同期コンバータとして形成されている。
【００３４】
さらに車載電源網１は第１スイッチング装置７および第２スイッチング装置８を有しており、第１スイッチング装置７および第２スイッチング装置８は、図示の実施形態において、ノーマリオフｎチャネルＭＯＳＦＥＴスイッチの形態の半導体スイッチとして形成されている。ＭＯＳＦＥＴに内在するボディダイオードよって有利にも、特に第１スイッチング装置７の別の冗長性が可能になり、第１車載電源網分岐２または第３車載電源網分岐２５における第２エネルギ蓄積器５の不所望の放電が阻止される。別の実施形態において、第１スイッチング装置７および／または第２スイッチング装置８をＩＧＢＴスイッチの形態の半導体スイッチと、またはリレーとして形成することができる。
【００３５】
第１スイッチング装置７は、第１接触接続側が、すなわち図示の実施形態のソース側が、第１ノード点１０および第３ノード点１２を介して、第１電気エネルギ蓄積器３の第１端子１３と、第１電気消費装置２２の第１端子３８とに接続されている。さらに第１スイッチング装置７はソース側が第３ノード点１２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の第１端子３４に接続されている。
【００３６】
第１スイッチング装置７は、第２接触接続側が、すなわち図示の実施形態においてドレイン側が、第４ノード点４４を介して、第２スイッチング装置８の第１接触接続側に、すなわち、図示の実施形態において第２スイッチング装置８のソース側と、第３電気消費装置２６の第１端子３０と、発電機４０の第１端子３２とに接続されている。
【００３７】
第２スイッチング装置８は、第２接触接続側が、すなわち図示の実施形態においてドレイン側が、第２ノード点１１を介してＤＣ／ＤＣコンバータ６の第２端子３５と、第２電気エネルギ蓄積器５の第１端子９と、第２電気消費装置２４の第１端子２８とに接続されている。さらに第２スイッチング装置８はソース側が、第４ノード点４４を介して、第３電気消費装置２６の第１端子３０と、発電機４０の第１端子３２とに接続されている。
【００３８】
第１電気エネルギ蓄積器３の第２端子２７と、第１電気消費装置２２の第２端子３９と、第２電気エネルギ蓄積器５の第２端子６３と、第２電気消費装置２４の第２端子２９とは、アース電位の形態の基準電位に電気的に接続されている。さらに第３電気消費装置２６の第２端子３１および発電機４０の第２端子３３は、基準電位に電気的に接続されている。
【００３９】
第１スイッチング装置７のソース側には、４端子の端子Ａが形成されている。さらに第２スイッチング装置８のソース側には４端子の端子Ｂが、また第２スイッチング装置８のドレイン側には端子Ｃが形成されている。４端子の端子Ｄは、基準電位によって構成されている。
【００４０】
第２電気エネルギ蓄積器５の第１端子９は、第１スイッチング装置７が閉じられているスイッチング状態および同時に第２スイッチング装置８が閉じられているスイッチング状態において、すなわち図示の実施形態において、対応する差分ゲート・ソース電圧の形態の制御電圧が各ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートに加わって導電性のチャネルが形成される場合、第１ノード点１０と、第２ノード点１１と、第３ノード点１２とを介して、第１車載電源網分岐２に電気的に接続される。第２電気エネルギ蓄積器５の第１端子９は、第１車載電源網分岐２のプラス線路に、すなわち、第１電気エネルギ蓄積器３の第１端子１３および第１電気消費装置２２の第１端子３８に電気的に接続される。
【００４１】
第１スイッチング装置７が開いているスイッチング状態および同時に第２スイッチング装置８が開いているスイッチング状態において、すなわち差分ゲート・ソース電圧がｎチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートに加わって導電性のチャネルが形成されない場合、かつ、同時にＤＣ／ＤＣコンバータ６が動作停止ないしは起動されていない場合、第１端子９は、第１車載電源網分岐２から電気的に切り離される。２つのスイッチング装置７および８のうちの一方だけが開いており、かつ、他方がそれぞれ閉じており、かつ、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ６が動作停止している場合も、図示の実施形態の第２電気エネルギ蓄積器５の第１端子９は同様に第１車載電源網分岐２から電気的に切り離される。
【００４２】
図示の実施形態において車載電源網１は、第１スイッチング装置７を駆動制御するために形成されている第１駆動制御ユニット４１と、第２スイッチング装置８を駆動制御するために形成されている第２駆動制御ユニット４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を駆動制御するために形成されている第３駆動制御ユニット４３とをさらに有する。第１駆動制御ユニット４１と、第２駆動制御ユニット４２と、第３駆動制御ユニット４３とは少なくとも部分的にモノリシックに集積することができる。
【００４３】
第３駆動制御ユニット４３を用いることにより、特に第１車載電源網分岐２と第２車載電源網分岐４との間のエネルギ伝送の方向をＤＣ／ＤＣコンバータ６によって決定することができる。さらにこれにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の制御動作を決定することができる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ６が、電圧制御、電流制御または電力制御のいずれで動作させることを決定することができるのである。さらに第１駆動制御ユニット４１，第２駆動制御ユニット４２，および／または、第３駆動制御ユニット４３は、詳しく図示していない別の車両コンポーネントと、特にこの車両の別の制御ユニットとを接続し、これによってこの車両の都度の動作状態に依存して、第１スイッチング装置７と、第２スイッチング装置８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６とを駆動制御するための駆動制御信号を形成することできる。
【００４４】
第１車載電源網１は、第１電流検出ユニット１４をさらに有しており、この第１電流検出ユニットは、第１エネルギ蓄積器３の第１端子１３と、第１ノード点１０との間を流れる、矢印によって略示した第１電流の第１電流値を求めるように形成されている。車載電源網１は、第２電流検出ユニット１５をさらに有しており、この第２電流検出ユニットは、第１スイッチング装置７および第２スイッチング装置８を介して流れる、矢印によって略示した第２電流の第２電流値を求めるように形成されている。車載電源網１は、第３電流検出ユニット１６をさらに有しており、この第３電流検出ユニットは、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９と、第２ノード点１１との間を流れる、矢印によって略示した電流の第３電流値を求めるように形成されている。車載電源網１は、第４電流検出ユニット１７をさらに有しており、この第４検出ユニットは、第３ノード点１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６との間を流れる、矢印によって略示した第４の電流の第４電流値を求めるように形成されている。第１電流検出ユニット１４と、第２電流検出ユニット１５と、第３電流検出ユニット１６と、第４電流検出ユニット１７とは、例えば、電流センサとして、特にホール素子としてまたはシャントとして形成される。
【００４５】
車載電源網１はモジュール５１をさらに有する。モジュール５１は、図１Ａに詳しく図示していない電気抵抗を有しており、この電気抵抗は、図１Ａに同様に詳しく図示していない第３スイッチング装置によって、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９に電気的に接続することができる。モジュール５１は、図１Ａに詳しく図示していない電圧検出ユニットをさらに有しており、この電圧検出ユニットは、上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器５の第１端子９から電気的に切り離されている場合に、第２エネルギ蓄積器５の電圧の第１電圧値を検出するように形成されている。この電圧検出ユニットはさらに、上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器５の第１端子９から電気的に接続されている場合に、第２エネルギ蓄積器５の電圧の第２電圧値を検出するように形成されている。モジュール５１は、図１Ａに詳しく図示していない内部抵抗検出ユニットをさらに有しており、この内部抵抗検出ユニットは、検出した第１電圧値と、検出した第２電圧値とに基づき、第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求め、また、検出した第１，第２，第３および第４電流値に基づき、求めた抵抗値を分類するように形成されている。
【００４６】
このためにモジュール５１は、信号線路５７を介して第１電流検出ユニット１４に接続されている。さらにモジュール５１は、信号線路５８を介して第２電流検出ユニット１５に、信号線路５９を介して第３電流検出ユニット１６に、信号線路６０を介して第４電流検出ユニット１７にそれぞれ接続されている。モジュール５１は、測定線路６１を介し、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９の領域における電圧タップ６２にさらに接続されている。
【００４７】
本発明の図示した実施形態によれば、特にモノリシックに集積された回路を用いて、第２エネルギ蓄積器５の、静的なＥＳＲ（コンデンサにおける等価直列抵抗）とも称される静的な内部抵抗を求めることができる。これにより、拡張された個数のシステムパラメタを検出して、これらを記憶することにより、例えば、システム内の任意の動的な電圧オフセットまたはセンサ線路の断線またはこれが存在しないなどのような不都合なシステム状況であっても、無効な測定値または有効な測定に対する判定基準を提供することにより、高い精度で求めることができる。エネルギ蓄積器のこの内部抵抗は一般的に、その利用可能性ないしは残りの寿命を推定するための特に有効な手段である。
【００４８】
上記の電気抵抗は、図示の実施形態において、あらかじめ求めた抵抗値またはあらかじめ設定した抵抗値を有する。この値は、例えば、一定量として計算のためのアルゴリズム内に格納することができ、格納したこの抵抗値には、特に経年変化および／または温度変動に起因する、考えられ得る許容差がすでに含まれている。したがって上記の電気抵抗の抵抗値は既知であるため、第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗と、第２エネルギ蓄積器５から上記の複数の測定点までの線路抵抗との和を、以下に詳しく説明するように求めることができる。
【００４９】
モジュール５１が４端子の端子ＣおよびＤに理想的に接続されていると仮定すると、第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗ＲBAT_ES2の以下の式、すなわち、
ＲBAT_ES2＝(ＵPRE／ＵADD−１)・ＲADD
から得られる。ここでＲADDおよびＵPREはそれぞれ、上記の電気抵抗が、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９から電気的に切り離されている場合、すなわち、この電気抵抗を接続する前に第３スイッチング装置が開いている際の、上記の電気抵抗の抵抗値および第２エネルギ蓄積器５の電圧である。またＵADDは、上記の電気抵抗が、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９に電気的に接続されている場合、すなわち、電気抵抗を接続している間に第３スイッチング装置が閉じている際の、第２エネルギ蓄積器５の電圧である。
【００５０】
実際のシステムにおいて一般的にはこのような関係はない。例えば、端子Ｄには、固有のセンサ線路によって到達することはできず、配線ないしは線路抵抗および接続点における接触抵抗ないしはコンタクト抵抗が発生し、これらの抵抗は、測定すべき抵抗の大きさまたはそれ以上の大きさになり得る。図１Ａには、第２エネルギ蓄積器５を最適に接続することができないシステム配置構成が示されている。図１Ａでは例示的に配線抵抗ないしは線路抵抗、および、接続点における接触抵抗ないしはコンタクト抵抗が、ＲHAR1とも記される第１電気抵抗４５と、ＲHAR2とも記される第２電気抵抗４６と、ＲHAR3とも記される第３電気抵抗４７とによって概略的に示されている。したがって電気抵抗４５，４６および４７は、上記の電気抵抗とは異なり、車載電源網１の寄生コンポーネントを表しているのである。
【００５１】
これにより、ここで考察しているケースに対し、ＲBAT_ES2＝ＥＳＲ＋ＲHAR1＋ＲHAR2＋ＲHAR3という測定結果が得られ、ＥＳＲにより、第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗が得られる。抵抗値ＲBAT_ES2は、第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を表しており、したがってこの抵抗値は、発生する配線抵抗ないしは線路抵抗および接触抵抗ないしはコンタクト抵抗分だけ第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗から偏差しているのである。
【００５２】
このシステムにおける付加的な電流値がわかることにより、上記の測定結果の妥当性検査を行う可能性が得られる。このことから、互いに依存しないシステム状態および車両状態において、ないしは、格段に多くの動作状態において、同時にパラメタを検出ないしは測定しまたこれらのパラメタを記憶することにより、複数の有効な診断情報が求められる可能性が得られる。これにより、安全関連の応用において複数の利点が得られる。なぜならば、第２エネルギ蓄積器５はシステムエネルギ蓄積器バックアップないしはシステムエネルギ蓄積器支援部として使用できるからである。さらに種々異なる動作状態においてシステムの利用可能性を診断ないしは予想することができる。
【００５３】
さらに差分電圧測定値の最適な適合化および装置における損失出力の制限に対し、負荷抵抗ＲADDを変化させる可能性が得られる。
【００５４】
負荷抵抗ＲADDを流れる電流の測定は、直接行う必要はない。測定電流を直接検出する代わりに、図示の実施形態では、システム電流の検出、すなわち第１，第２，第３および第４電流値の検出が、特に、第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗を特徴付け、かつ、モジュール５１を通る求めた抵抗値ＲBAT_ES2の妥当性検査および評価のために行われる。
【００５５】
所定の負荷ＲADDを接続することにより、異なる複数のシステム状態において測定時点を選択することができ、例えば、車両の走行、進行ないしは停止、原動機スタート、エネルギ蓄積器の充電または放電時において測定時点を選択することができる。
【００５６】
第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗を特徴付け、かつ、モジュール５１を通る求めた抵抗値ＲBAT_ES2の妥当性検査および評価は、図示の実施形態においてつぎのように行われる。上記の電気抵抗が第２エネルギ蓄積器５の第１端子９に電気的に接続されている場合、上記の電気抵抗の接続中に求めた電流強度値のうちの少なくとも１つ、すなわち、求めた第１，第２，第３および第４の電流値のうちの少なくとも１つが、この電気抵抗を接続する前またはこの電気抵抗を新たに切り離した後に検出した対応する電流強度値と大きく異なり、すなわち、第３スイッチング装置を開いて検出した対応する第１，第２，第３ないしは第４電流値と大きく異なり、これによって複数の電流測定点のうちの少なくとも１つにおいて電流の跳躍が発生するとき、このことは、求めた値ＲBAT_ES2を廃棄するための判定基準になる。この廃棄は、例えば、この電流の跳躍が所定の境界を上回る場合、すなわち、電気抵抗を接続する前ないしは新たに切り離した後に検出した電流強度値と、電気抵抗の接続中に求めた電流強度値との間の差分が、あらかじめ定めた閾値を上回る場合に行われる。
【００５７】
これに加え、検出した第１電圧値、検出した第２電圧値および検出した第３電圧値にさらに基づき、求めた抵抗値を分類することができる。例えば、電気抵抗を接続する前に検出した第２エネルギ蓄積器５の電圧と、電気抵抗の接続中に検出した電圧との差分、および／または、電気抵抗の接続中に検出した第２エネルギ蓄積器５の電圧と、電気抵抗を新たに切り離した後に検出した電圧との差分が、あらかじめ定めた第１の閾値を上回るか、または上記の検出した複数の電圧のうちの少なくとも１つが、第２車載電源網分岐４の公称電圧から、あらかじめ定めた第２の閾値だけ偏差する場合、求めた抵抗値を廃棄することができる。
【００５８】
上記の測定は、外部の負荷抵抗と無関係であるため、例えば、動作しているＤＣ／ＤＣコンバータ６において実行することもできる。
【００５９】
上記の測定原理は、第１エネルギ蓄積器３，第２エネルギ蓄積器５および第３車載電源網分岐２５にオプションで配置される、図１Ａには示していない第３エネルギ蓄積器にも適用することができる。
【００６０】
モジュール５１から端子Ｄに至るセンサ線路がある場合、（端子Ｃと端子Ｄとの間、引き続いて端子Ｃと基準電位との間の）連続する２つの電圧測定により、ＲHAR1およびＲHAR2の値も求め、ひいては第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗を測定する際のそれらの影響を取り除くことができる。
【００６１】
上記の選択した測定システムは、有利にも、使用されているエネルギ蓄積器技術に依存しない。さらに内部抵抗の算出は、例えば始動過程（クランキング）中に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の動作時、高エネルギモード（ＨＰＭ：High Power Mode）から低エネルギモード（ＬＰＭ：Low Power Mode）へまたはその逆の移行時に行うことができる。
【００６２】
上記の電気抵抗、第３スイッチング装置、電圧検出ユニットおよび内部抵抗検出ユニットを引き続き、図３に関連してさらに説明する。
【００６３】
図示の実施形態においてＤＣ／ＤＣコンバータ６，第１スイッチング装置７，第２スイッチング装置８，第３スイッチング装置、電気抵抗、内部抵抗検出ユニット、第１駆動制御ユニット４１，第２駆動制御ユニット４２および第３駆動制御ユニット４３は、コントロールユニット（ＣＵ：control unit）とも称される制御ユニット２３の構成部分である。このコントロールユニットにより、全体システム内のエネルギの流れが制御ないしは調整される。
【００６４】
図１Ｂには、詳しく図示していない車両の、本発明の第２実施形態による車載電源網１のブロック回路図が示されている。図１Ａと同じ機能を有するコンポーネントには同じ参照が付されており、以下では再度説明しない。
【００６５】
図１Ｂによる車載電源網１は、発電機４０が第１車載電源網分岐２の構成部分である点が図１Ａに示した実施形態と異なる。これにより、図示の実施形態において第１スイッチング装置７はソース側が、発電機４０の第１端子３６と、第１電気消費装置２２の第１端子３８と、第１エネルギ蓄積器３の第１端子１３とに接続されている。第２スイッチング装置８は、図示の実施形態において、ソース側が、第３電気消費装置２６の第１端子３０と、第１スイッチング装置７のドレイン側とに接続されている。発電機４０の第２端子３７は、基準電位に電気的に接続されている。
【００６６】
検出した第１電圧値および検出した第２電圧値に基づく、第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗を特徴付ける抵抗値の算出と、求めた第１，第２，第３および第４電流値に基づく、求めた抵抗の分類とは、図１Ａで説明した仕方に相応して行われる。
【００６７】
図１Ａおよび図１Ｂに示した車載電源網トポロジは、ＤＢＭ（Dual Battery Management）とも称される。
【００６８】
図２には、本発明の第３実施形態による、詳しく図示していない車両の車載電源網１のブロック回路図が示されている。図１Ａおよび図１Ｂと同じ機能を有するコンポーネントには同じ参照符号が付されており、以下では再度説明しない。
【００６９】
図２に示した車載電源網トポロジは、ＶＳＳ（Voltage Stabilization System）とも称され、第１電気エネルギ蓄積器３の第２端子２７が、第１スイッチング装置７のドレイン側および第２スイッチング装置８のソース側に電気的に接続されている点が、図１Ａおよび図１Ｂに示した実施形態と異なっている。さらに第１スイッチング装置７はソース側が基準電位に接続されている。
【００７０】
第２電気エネルギ蓄積器５の第１端子９は、第１ノード点１０と、第２ノード点１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６とを介して第１電気エネルギ蓄積器３の第１端子１３に電気的に接続することができる。さらに第２電気エネルギ蓄積器５の第１端子９は、第１スイッチング装置７の閉じたスイッチング状態において、また第２スイッチング装置８の閉じたスイッチング状態において、基準電位に電気的に接続され、また第１スイッチング装置の開いたスイッチ状態および第２スイッチング装置８の開いたスイッチング状態において、基準電位から電気的に切り離される。第１スイッチング装置７のスイッチング状態とは無関係に第２電気エネルギ蓄積器５の第１端子９は、第２スイッチング装置８の閉じたスイッチング状態において、第１電気エネルギ蓄積器３の第２端子２７に電気的に接続される。したがって第１電気エネルギ蓄積器３および第２電気エネルギ蓄積器５は、第２スイッチング装置８が閉じていると同時に第１スイッチング装置７が開いている際、電気的に直列接続されるのである。
【００７１】
車載電源網１は、図示の実施形態において、第１車載電源網分岐２および第２車載電源網分岐４の形態の２つの車載電源網分岐だけを有する。車載電源網１は、図示の実施形態において、スタータ４８をさらに有しており、このスタータは、例えばピニオンスタータとして形成されており、第１車載電源網分岐２の構成部分であり、スタータ４８の第１端子４９は、第１車載電源網分岐２のプラス線路に接続されており、スタータ４８の第２端子５０は基準電位に接続されている。発電機４０は、図示の実施形態において、スタータ発電機として形成されており、第１車載電源網分岐２の構成部分でもある。
【００７２】
第１車載電源網分岐２は、図示の実施形態において、第２車載電源網分岐４の公称電圧よりも高い公称電圧を有しており、すなわちＶｓｙｓ１＞Ｖｓｙｓ２である。例えば、公称電圧Ｖｓｙｓ１は１２Ｖまたは１４であり、公称電圧Ｖｓｙｓ２は３Ｖ〜５Ｖである。
【００７３】
４端子回路の端子Ａは、第１スイッチング装置７のソース側に形成されている。さらに第１電気エネルギ蓄積器３の第２端子２７は、この４端子回路の端子Ｂを構成している。端子Ｃは、第２スイッチング装置８のソース側に形成されており、この４端子回路の端子Ｄは、基準電位によって構成されている。
【００７４】
車載電源網１は、第１電流検出ユニット１４をさらに有しており、この第１電流検出ユニットは、第１エネルギ蓄積器３の第１端子１３と、第１ノード点１０との間を流れる、矢印によって略示した第１電流の第１電流値を検出するように形成されている。車載電源網１は、第２電流検出ユニット１５をさらに有しており、この第２電流検出ユニットは、第１スイッチング装置７を介して流れる、矢印によって略示した第２電流の第２電流値を検出するように形成されている。車載電源網１は、第３電流検出ユニット１６をさらに有しており、この第３電流検出ユニットは、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９と、第２ノード点１１との間を流れる、矢印によって略示した第３の電流の第３電流値を検出するように形成されている。車載電源網１は、第４電流検出ユニット１７をさらに有しており、この第４電流検出ユニットは、第１ノード点１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６との間を流れる、矢印によって略示した第４の電流の第４電流値を求めるように形成されている。
【００７５】
モジュール５１は、図２に詳しく図示していない電気抵抗をさらに有しており、ここでこの電気抵抗は、同様に図２に詳しく示していない第３スイッチング装置によって、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９に電気的に接続可能である。さらにモジュール５１は、図２に詳しく示していない電圧検出ユニットを有しており、この電圧検出ユニットは、この電気抵抗が、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９から電気的に切り離されている場合に、第２エネルギ蓄積器５の電圧の第１電圧を検出するように形成されており、またこの電気抵抗が、第２エネルギ蓄積器５の第１端子９に電気的に接続されている場合に、第２エネルギ蓄積器５の電圧の第２電圧値を検出するように形成されている。モジュール５１は、図２に詳しく図示していない内部抵抗検出ユニットをさらに有しており、ここでこの内部抵抗検出ユニットは、検出した第１電圧値と、検出した第２電圧値とに基づいて第２エネルギ蓄積器５の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を求めるように形成されており、また、検出した第１，第２，第３および第４電流値に基づき、この求めた抵抗値を分類するように形成されている。
【００７６】
検出した第１電圧値および検出した第２電圧に基づいて第２エネルギ蓄積器５を特徴付ける内部抵抗を求めること、および、検出した第１，第２，第３および第４電流値に基づいて求めた抵抗値を分類することは、図１Ａに説明した仕方に相応して行われる。
【００７７】
図３には一実施形態にしたがい、図１Ａ〜図２に示したモジュール５１のブロック回路図が示されている。前の図と同じ機能を有するコンポーネントには、同じ参照符号が付されており、以下で再度説明しない。
【００７８】
少なくとも部分的にモノリシックに集積することができるモジュール５１には、モジュール５２および前の図に関連してすでに説明した電圧検出ユニット２０の形態の監視ユニットが含まれている。電圧検出ユニット２０は、電圧ＵBAT_ES2を検出する。モジュール５２および電圧検出ユニット２０は、共通の１つのユニットにまとめることも可能である。
【００７９】
モジュール５１には、すでに前の図に関連して説明した電気抵抗１８と、同様に前の図に関連してすでに説明した第３スイッチング装置１９と、さらに図示した実施形態では第４スイッチング装置５３とが含まれている。ここで電気抵抗１８は、上で説明した負荷抵抗ＲADDを構成する。電気抵抗１８は、例えばあらかじめ定めた抵抗値を有するチップ抵抗として形成されている。この抵抗値は一般的につぎのように選択される。すなわち、抵抗１８による負荷が加わる際、すなわち、第２スイッチング装置１９を閉じたときに、電圧降下が、第２車載電源網分岐の公称電圧の約０．５〜１パーセントになるように選択されるのである。
【００８０】
モジュール５２は、第３スイッチング装置１９および第４スイッチング装置５３を制御する。このためにモジュール５２は、制御線路５５を介して第３スイッチング装置１９に、また制御線路５６を介して第４スイッチング装置５３に接続されている。モジュール５２は、第１，第２，第３および第４電流値のシステムパラメタをさらに検出し、このために信号線路５７，５８，５９および６０に接続されている。
【００８１】
第３スイッチング装置１９および電気抵抗１８は、第４スイッチング装置５３の位置に依存して動作する。図示した実施形態において第４スイッチング装置５３の第１ポジションにおいて電気抵抗１８は、アース電位の形態の基準電位５４に接続され、第２ポジションにおいて電気抵抗１８は、端子Ｄに接続される。
【００８２】
第３スイッチング装置１９および第４スイッチング装置５３の内部抵抗は一般的に、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を検出する際の誤差の寄与分を小さく保つため、電気抵抗１８に対して小さくされる。
【００８３】
前の図に関連してすでに説明した内部抵抗検出ユニット２１を構成する上位の制御ユニットにより、スイッチング順序および測定順序が制御される。内部抵抗検出ユニット２１により、モジュール５１内の全機能ブロックが構成設定される。内部抵抗検出ユニット２１は、すべてのモジュールの、すなわち、モジュール５２および電圧検出ユニット２０の状態を診断することができる。
【００８４】
さらに内部抵抗検出ユニット２１により、以下でさらに説明するように、特に第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値が求められる。
【００８５】
このために上で説明した第１，第２，第３および第４電流値が信号線路５７，５８，５９および６０を介して読み込まれる。
【００８６】
さらに第２エネルギ蓄積器の電圧ＵBAT_ES2が読み込まれる。第１，第２，第３および第４電流値および第２エネルギ蓄積器の電圧は、実質的に同時に検出される。
【００８７】
内部抵抗検出ユニット２１は、複数のシステム抵抗、特に第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値を検出する。電気抵抗１８を接続する前および接続中、第１，第２，第３および第４電流値および第２エネルギ蓄積器の電圧のシステム信号に関連して、内部抵抗検出ユニット２１は、計算した複数のシステム抵抗の妥当性を検査する。内部抵抗検出ユニット２１は、計算したシステムパラメタを全体システムの別の制御ユニットにさらに転送することができる。
【００８８】
さらに内部抵抗検出ユニット２１は、適合プロセスにおいて、以下の図に関連して詳しく説明するように、電気抵抗１８の投入時間を最適化、すなわち最小化することができる。第３スイッチング装置１９の動作停止時間をさらに構成設定することができる。
【００８９】
モジュール５１は、駆動制御ユニット４１，４２および４３と部分的にモノリシックに集積することができる。ここで部分的にモノリシックとは、内部抵抗検出ユニット２１と、第３スイッチング装置１９と、第４スイッチング装置５３と、電気抵抗１８とがこの集積から除外されることを意味する。
【００９０】
図４には、本発明による車載電源網の基本回路図が示されている。前の図と同じ機能を有するコンポーネントには同じ参照符号が付されており、以下で再度説明しない。
【００９１】
図４に略示されているように、第１エネルギシステムＥｓｙｓ１を構成する第１車載電源網分岐２と、第２エネルギシステムＥｓｙｓ２を構成する第２車載電源網分岐４と、第３エネルギシステムＥｓｙｓ３を構成する第３車載電源網分岐２５と間のエネルギ交換は、制御ユニット２３を用いて行うことができる。制御ユニット２３は、３つのエネルギシステムＥｓｙｓ１，Ｅｓｙｓ２，Ｅｓｙｓ３を互いに接続し、これによってこれらの３つのシステム間のエネルギ交換が可能になる。
【００９２】
特に車両における車載電源網は、３つのエネルギシステムＥｓｙｓ１，Ｅｓｙｓ２およびＥｓｙｓ３から構成することができるか、これらを有し得る。エネルギシステムＥｓｙｓ１内には、例えば、鉛蓄電池を使用することができる。
【００９３】
エネルギシステム内には、特にＥｓｙｓ２では、例えば２重層コンデンサまたはリチウムイオンセルのようなエネルギ蓄積器がさらに使用される。これらのエネルギ蓄積器は、Ｅｓｙｓ１における電圧低下時に、例えばエンジンを始動する際に、影響を受けやすいシステム負荷にエネルギを供給するために使用される。例えばＥｓｙｓ３に組み込まれている発電機は、Ｅｓｙｓ１およびＥｓｙｓ２にエネルギを供給する。
【００９４】
図５には、図３に示した第３スイッチング装置の閉じた状態の持続時間を設定構成可能な一例が示されている。
【００９５】
このために図５には、第２エネルギ蓄積器の電圧Ｕと、この電圧から求めた第２エネルギ蓄積器の内部抵抗を特徴付ける抵抗値の時間的な経過との線図が示されており、この内部抵抗は図５においてＲBAT_ES2で示されている。
【００９６】
負荷が加わる時間、すなわち図３に示した第３スイッチング装置１９が閉じられている状態にある持続時間、ひいては電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子に電気的に接続されている状態の持続時間が変化することにより、ここから得られる測定結果の対応する妥当性検査と共に、測定メカニズムがシステム特性に自動的に調整設定されるか、ないしはこのシステム特性に調整設定される。ここでシステム特性とは、等価回路図に示した静的および／または動的な全体装置のインピーダンスのことである。
【００９７】
負荷抵抗ＲADDを接続した後の第２エネルギ蓄積器の電圧測定時点が、システム時定数に対して適切に選択されていない場合、第２エネルギ蓄積器の内部抵抗に対し、適切でない抵抗値が検出される。測定エラーを最小化するためには、測定点ＣまたはＤにおける電圧の「整定」を行う。
【００９８】
これに対し、図５にスイッチング状態を概略的に示した第３スイッチング装置の動作状態が長すぎると、負荷抵抗ＲADDによって大きな損出出力が形成されることになる。これにより、測定結果は改善されない。
【００９９】
図５には、測定の自動的な最適化が示されており、ここでこの最適化は、許容可能な精度の測定値で、測定間隔を最短に低減することによって行われる。図５において第３スイッチング装置の閉じた状態は、閉じられたスイッチシンボルによって、また第３スイッチング装置の開いた状態は、開いたスイッチシンボルによって示されている。
【０１００】
第３スイッチング装置は、時点Ｔm，Ｔm+1，Ｔm+2およびＴm+3に閉じられる。第３スイッチング装置が閉じられたスイッチング状態における第２エネルギ蓄積器の電圧を測定はそれぞれ、時点Ｔn，Ｔn+1，Ｔn+2およびＴn+3に行われる。第３スイッチング装置を閉じた後の第２エネルギ蓄積器の電圧の整定過程は、時点Ｔn+1，Ｔn+2にはまだ完了していない。これに対し、時点Ｔnにおける第２エネルギ蓄積器の電圧の測定は、第３スイッチング装置の長い動作状態に結び付き、これによって損出出力が増大する。時点Ｔn+3は、第３スイッチング装置が閉じたスイッチング状態において、第２エネルギ蓄積器の電圧測定の可能な限りに最適な時点を構成している。時点Ｔn+3に行われる電圧測定の後、第３スイッチング装置は再度開かれる。
【０１０１】
第３スイッチング装置が閉じられている状態の持続時間の変更、ひいては電気抵抗が第２エネルギ蓄積器の第１端子に接続に電気的に接続されている状態の持続時間の変更は、有利にはモノリシックに集積されかつ調整可能なタイマによって行うことができる。ここでモノリシックな集積の利点は、電気抵抗の過負荷を高い信頼性で回避することができる殊にある。
【０１０２】
これによって適応型のメカニズムにより、適切な測定時点が連続して求められ、ひいてはより高い測定精度が得られ、測定装置の損出出力が可能な限りに小さく保たれる可能性が得られる。この適応型のメカニズムは一般的に、車両の走行サイクル毎に少なくとも１回実行される。
【符号の説明】
【０１０３】
１  車載電源網、  ２  車載電源網分岐、  ３  エネルギ蓄積器、  ４  車載電源網分岐、  ５  エネルギ蓄積器、  ６  ＤＣ／ＤＣコンバータ、  ７，８  スイッチング装置、  ９  端子、  １０〜１２  ノード点、  １３  端子、  １４〜１７  電流検出ユニット、  １８  抵抗、  １９  スイッチング装置、  ２０  電圧検出ユニット、  ２１  内部抵抗検出ユニット、  ２２  消費装置、  ２３  制御ユニット、  ２４  消費装置、  ２５  車載電源網分岐、  ２６  消費装置、  ２７〜３９  端子、  ４０  発電機、  ４１〜４３  駆動制御ユニット、  ４４  ノード点、  ４５〜４７  抵抗、  ４８  スタータ、  ４９〜５０  端子、  ５１，５２  モジュール、  ５３  スイッチング装置、  ５４  基準電位、  ５５，５６  制御線路、  ５７〜６０  信号線路、  ６１  測定線路、  ６２  電圧タップ、  ６３  端子、  Ａ〜Ｄ  端子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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