DE-102023114505-B4 - Energierückgewinnungssystem und Verfahren zum Betreiben eines Energierückgewinnungssystems

Abstract

Energierückgewinnungssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend: - wenigstens eine Energiequelle (12) zum Umsetzen kinetischer Energie in elektrische Energie, - wenigstens einen Energiespeicher (14), - wenigstens einen Energieverbraucher (18), - eine Ansteuereinheit (22) zum wahlweisen Verbinden der wenigstens einen Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energiespeicher (14) oder dem wenigstens einen Energieverbraucher (18), wobei die wenigstens eine Energiequelle (12) wenigstens eines der folgenden Systeme umfasst: - ein Antriebssystem eines elektrischen Fahrzeugs mit wenigstens einem Traktionselektromotor, - ein Servolenkungssystem eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Lenkelektromotor - ein Wankstabilisierungssystem eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Stabilisationselektromotor, wobei die Ansteuereinheit (22) dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energieverbraucher (18) zu verbinden, wenn die wenigstens eine Energiequelle (12) in einem den wenigstens einen Energiespeicher (14) überlastenden kritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, und die wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energiespeicher (14) zu verbinden, wenn die wenigstens eine Energiequelle (12) in einem den wenigstens einen Energiespeicher (14) nicht überlastenden unkritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Energiespeicher (14) ein Kondensator-Energiespeicher (14) ist, dass der kritische Energieerzeugungs-Betriebszustand vorliegt, wenn die wenigstens eine Energiequelle (12) in einem Intensiv-Rückgewinnungsbetriebszustand ist, und dass die wenigstens eine Energiequelle (12) in dem Intensiv-Rückgewinnungsbetriebszustand ist, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst den wenigstens einen Traktionselektromotor und eine Verzögerung des Fahrzeugs ist über einer Schwellen-Verzögerung, - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst den wenigstens einen Lenkelektromotor und das Ausmaß der zum Beibehalt eines Lenkzustandes durchgeführten Lenkeingriffe ist über einem Schwellen-Ausmaß oder/und die Häufigkeit der zum Beibehalt eines Lenkzustandes durchgeführten Lenkeingriffe ist über einer Schwellen-Häufigkeit, - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst den wenigstens einen Stabilisationselektromotor und das Ausmaß der zum Beibehalt eines Wankzustandes durchgeführten Wankeingriffe ist über einem Schwellen-Ausmaß oder/und die Häufigkeit der zum Beibehalt eines Wankzustandes durchgeführten Wankeingriffe ist über einer Schwellen-Häufigkeit.

Inventors

• Thomas Megerle
• Fabian Brauß

Assignees

• EBERSPÄCHER CONTROLS LANDAU GMBH & CO. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20230602

Claims (8)

1. Energierückgewinnungssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend: - wenigstens eine Energiequelle (12) zum Umsetzen kinetischer Energie in elektrische Energie, - wenigstens einen Energiespeicher (14), - wenigstens einen Energieverbraucher (18), - eine Ansteuereinheit (22) zum wahlweisen Verbinden der wenigstens einen Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energiespeicher (14) oder dem wenigstens einen Energieverbraucher (18), wobei die wenigstens eine Energiequelle (12) wenigstens eines der folgenden Systeme umfasst: - ein Antriebssystem eines elektrischen Fahrzeugs mit wenigstens einem Traktionselektromotor, - ein Servolenkungssystem eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Lenkelektromotor - ein Wankstabilisierungssystem eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Stabilisationselektromotor, wobei die Ansteuereinheit (22) dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energieverbraucher (18) zu verbinden, wenn die wenigstens eine Energiequelle (12) in einem den wenigstens einen Energiespeicher (14) überlastenden kritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, und die wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energiespeicher (14) zu verbinden, wenn die wenigstens eine Energiequelle (12) in einem den wenigstens einen Energiespeicher (14) nicht überlastenden unkritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens ein Energiespeicher (14) ein Kondensator-Energiespeicher (14) ist, dass der kritische Energieerzeugungs-Betriebszustand vorliegt, wenn die wenigstens eine Energiequelle (12) in einem Intensiv-Rückgewinnungsbetriebszustand ist, und dass die wenigstens eine Energiequelle (12) in dem Intensiv-Rückgewinnungsbetriebszustand ist, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst den wenigstens einen Traktionselektromotor und eine Verzögerung des Fahrzeugs ist über einer Schwellen-Verzögerung, - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst den wenigstens einen Lenkelektromotor und das Ausmaß der zum Beibehalt eines Lenkzustandes durchgeführten Lenkeingriffe ist über einem Schwellen-Ausmaß oder/und die Häufigkeit der zum Beibehalt eines Lenkzustandes durchgeführten Lenkeingriffe ist über einer Schwellen-Häufigkeit, - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst den wenigstens einen Stabilisationselektromotor und das Ausmaß der zum Beibehalt eines Wankzustandes durchgeführten Wankeingriffe ist über einem Schwellen-Ausmaß oder/und die Häufigkeit der zum Beibehalt eines Wankzustandes durchgeführten Wankeingriffe ist über einer Schwellen-Häufigkeit.
2. Energierückgewinnungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der wenigstens eine Kondensator-Energiespeicher (14) eine Mehrzahl von zueinander seriell geschalteten Kondensatorzellen (16) umfasst.
3. Energierückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der wenigstens eine Energieverbraucher (18) wenigstens eines der folgenden Systeme umfasst: - wenigstens einen Lastwiderstand, - wenigstens einen Widerstandsheizer zur Abgabe von Wärme auf ein Wärmeträgermedium, - wenigstens einen Latentwärmespeicher, - wenigstens einen aus einem Bordspannungssystem eines Fahrzeugs gespeisten, elektrisch zu betreibenden Systembereich.
4. Energierückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet , dass der kritische Energieerzeugungs-Betriebszustand vorliegt, wenn eine durch die wenigstens eine Energiequelle (12) generierte Ladespannung über einer Schwellen-Ladespannung ist.
5. Energierückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Ansteuereinheit (22) dazu ausgebildet ist, die Verbindung der wenigstens einen Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energieverbraucher (18) aufzuheben und die wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher (14) zu verbinden, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: - die wenigstens eine Energiequelle (12) ist in einem unkritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand, - seit Eintritt in den kritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand ist eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen, - ein von der wenigstens einen Energiequelle (12) generierter Ladestrom ist unter einem Schwellen-Ladestrom.
6. Verfahren zum Betreiben eines Energierückgewinnungssystems, vorzugsweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, das Energierückgewinnungssystem umfassend: - wenigstens eine Energiequelle (12) zum Umsetzen kinetischer Energie in elektrische Energie, - wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher (14), - wenigstens einen Energieverbraucher (18), wobei das Verfahren die Maßnahmen umfasst: a) Erfassen eines Energieerzeugungs Betriebszustands der wenigstens einen Energiequelle, b) Bestimmen, ob der Energieerzeugungs-Betriebszustand ein den wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher (14) überlastender kritischer Energieerzeugungs-Betriebszustand oder ein den wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher (14) nicht überlastender unkritischer Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, c) Verbinden der wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energieverbraucher (18), wenn bei der Maßnahme b) bestimmt wird, dass der Energieerzeugungs-Betriebszustand ein kritischer Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, und Verbinden der wenigstens einen Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher (14), wenn bei der Maßnahme b) bestimmt wird, dass der Energieerzeugungs-Betriebszustand ein unkritischer Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, wobei bei der Maßnahme b) bestimmt wird, dass der Energieerzeugungs-Betriebszustand ein kritischer Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, wenn die wenigstens eine Energiequelle (12) in einem Intensiv-Rückgewinnungsbetriebszustand ist, wobei bei der Maßnahme b) bestimmt wird, dass die wenigstens eine Energiequelle (12) in dem Intensiv-Rückgewinnungsbetriebszustand ist, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst wenigstens einen Traktionselektromotor in einem elektrischen Fahrzeug und eine Verzögerung des Fahrzeugs ist über einer Schwellen-Verzögerung, - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst wenigstens einen Lenkelektromotor in einem Servolenkungssystem eines Fahrzeugs und das Ausmaß der zum Beibehalt eines Lenkzustandes durchgeführten Lenkeingriffe ist über einem Schwellen-Ausmaß oder/und die Häufigkeit der zum Beibehalt eines Lenkzustandes durchgeführten Lenkeingriffe ist über einer Schwellen-Häufigkeit, - die wenigstens eine Energiequelle (12) umfasst wenigstens einen Stabilisationselektromotor in einem Wankstabilisierungssystem eines Fahrzeugs und das Ausmaß der zum Beibehalt eines Wankzustandes durchgeführten Wankeingriffe ist über einem Schwellen-Ausmaß oder/und die Häufigkeit der zum Beibehalt eines Wankzustandes durchgeführten Wankeingriffe ist über einer Schwellen-Häufigkeit.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass bei der Maßnahme b) bestimmt wird, dass der Energieerzeugungs-Betriebszustand ein kritischer Energieerzeugung-Betriebszustand ist, wenn eine durch die wenigstens eine Energiequelle (12) generierte Ladespannung ist über einer Schwellen-Ladespannung ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet , dass dann, wenn bei der Maßnahme c) die wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energieverbraucher (18) verbunden wird, die Verbindung der wenigstens einen Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energieverbraucher (18) wieder aufgehoben wird und die wenigstens eine Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher (14) verbunden wird, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: - bei einer nachfolgenden Durchführung der Maßnahme b) der wiederholt durchgeführten Maßnahmen a) bis c) wird bestimmt, dass der Energieerzeugungs-Betriebszustand ein unkritischer Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, - seit Eintritt in den kritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand und Verbinden der wenigstens einen Energiequelle (12) mit dem wenigstens einen Energieverbraucher (18) ist eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen, - ein von der wenigstens einen Energiequelle (12) generierter Ladestrom ist unter einem Schwellen-Ladestrom.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetztes Energierückgewinnungssystem, mit welchem kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und in einem Energiespeicher gespeichert werden kann, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Energierückgewinnungssystems beispielsweise in einem Fahrzeug. Zur Stabilisierung der im Allgemeinen durch einen oder mehrere Batterie-Energiespeicher generierten bzw. aufrecht erhaltenen Bordspannung in einem Bordspannungssystem eines Fahrzeugs, beispielsweise eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, ist es bekannt, Kondensator-Energiespeicher, allgemein auch als SCAPs (Supercapacitors) bezeichnet, als Pufferspeicher einzusetzen. Derartige Kondensator-Energiespeicher können im Vergleich zu Batterie-Energiespeichern vergleichsweise schnell geladen werden und sind dazu in der Lage, in kurzer Zeit große Energiemengen freizusetzen. Dies ermöglicht es, insbesondere kurz andauernde Spitzenbelastungen des Bordspannungssystems abzufangen. Derartige Kondensator-Energiespeicher sind im Allgemeinen auf eine Betriebsspannung beispielsweise im Bereich von etwa 18 V ausgelegt. Die zum Laden an einen Kondensator-Energiespeicher angelegte Ladespannung sollte die Betriebsspannung, auf welche ein Kondensator-Energiespeicher ausgelegt ist, nicht wesentlich übersteigen, um Beschädigungen des Kondensator-Energiespeichers durch eine Überspannung zu vermeiden. Aus der DE 10 2019 125 877 A1 ist ein Energierückgewinnungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem in einem Fahrzeug eingesetzten Energierückgewinnungssystem wird dann, wenn eine beim regenerativen Bremsen zu ladende Batterie in einem Zustand ist, welcher die Aufnahme der beim Bremsen bereitgestellten elektrischen Energie nicht zulässt, die Energie zu einem oder mehreren Verbrauchern elektrischer Energie geleitet. Die WO 2008/147305A1 offenbart ein Energierückgewinnungssystem in einem Fahrzeug, bei welchem dann, wenn beispielsweise bei einer länger andauernden Bergabfahrt die durch einen Generator bereitgestellte elektrische Leistung bzw. elektrische Spannung eine Schwelle überschreitet, die durch den Generator bereitgestellte elektrische Energie in einem elektrischen Widerstand dissipiert wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Energierückgewinnungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Energierückgewinnungssystems vorzusehen, mit welchen bei konstruktiv einfacher Auslegung zuverlässig eine Überlastung eines Kondensator-Energiespeichers vermieden werden kann. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Energierückgewinnungssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, gemäß Anspruch 1. Dieses Energierückgewinnungssystem umfasst:- wenigstens eine Energiequelle zum Umsetzen kinetischer Energie in elektrische Energie,- wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher,- wenigstens einen Energieverbraucher,- eine Ansteuereinheit zum wahlweisen Verbinden der wenigstens einen Energiequelle mit dem wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher oder dem wenigstens einen Energieverbraucher, Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten Energierückgewinnungssystem ist die Ansteuereinheit dazu ausgebildet, die wenigstens eine Energiequelle mit dem wenigstens einen Energieverbraucher zu verbinden, wenn die wenigstens eine Energiequelle in einem den wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher überlastenden kritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand ist, und die wenigstens eine Energiequelle mit dem wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher zu verbinden, wenn die wenigsten seine Energiequelle in einem den wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher nicht überlastenden unkritischen Energieerzeugungs-Betriebszustand ist. Bei diesem Energierückgewinnungssystem kann der wenigstens eine Kondensator-Energiespeicher so dimensioniert sein, dass er in einem überwiegend vorliegenden Energieerzeugungs-Betriebszustand der wenigstens einen Energiequelle, der als unkritisch zu beurteilen ist und grundsätzlich nicht zu einer Überlastung und damit einer Beschädigung des Kondensator-Energiespeichers führen kann, dazu genutzt werden kann, von der wenigstens einen Energiequelle generierte elektrische Energie aufzunehmen bzw. zu speichern. Da in Energieerzeugungs-Betriebszuständen, die für den wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher potenziell kritisch bzw. schädlich sind, dieser von der wenigstens einen Energiequelle entkoppelt ist und die von dieser freigesetzte Energie in Richtung zu dem wenigstens einen Energieverbraucher geleitet wird, ist es nicht erforderlich, den wenigstens einen Kondensator-Energiespeicher so zu dimensionieren, dass er auch Spitzenbelastungen aufnehmen kann. Dies trägt zu einer kompakten und kosteneffizienten Ausgestaltung des Energierückgewinnungssystems, insbesondere des wenigstens einen Kondensator-Energiespeichers, bei. Obgleich grundsätzlich die wenigstens eine Energiequelle jedweden Systembereich insbesondere in einem Fahrzeu