CN101939192B - 用于机动车的电气系统和用于控制这种电气系统中的启动电机和电池隔离器的方法 - Google Patents
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Abstract
用于机动车的电气系统和用于控制这种电气系统中的起动电动机(10)和电池隔离器(11)的方法。电气系统(1)包括耗电装置电池组(2)和与后者并联连接的启动电池组(6)。电池隔离器可以在断路位置和接通位置之间切换，在断路位置中，启动电池组与启动电机断开电连接，在接通位置中，启动电池组电连接到启动电机。电子控制装置(12)在接收到启动信号时使电池隔离器采取接通位置，之后使启动电机启动，以便由此确保在对启动电机进行启动之前电池隔离器处于接通位置。为了关闭启动电机，在关闭启动电机之后，仅允许电池隔离器从接通位置切换到断路位置，以便由此确保在使电池隔离器采取断路位置之前关闭启动电机。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序所述用于机动车的电气系统以及一种根据权利要求7的前序所述用于控制机动车电气系统中的启动电机10和电池隔离器的方法。本发明还涉及一种包括用于实现根据本发明的方法的计算机程序代码的计算机程序产品以及一种电子控制单元。
由内燃机驱动的机动车通常装备有电力驱动的启动电机，用于启动内燃机。在机动车的驾驶员例如通过转动点火开关或按下启动按钮激活启动装置时，使得启动电机的转子与内燃机的曲轴啮合，并从电池为启动电机供应电流，使启动电机转动内燃机的曲轴，由此使内燃机能够启动。在启动内燃机之后，关闭启动电机并与内燃机断开连接。
例如，从US6057666A、US6229279B1、US6275001B1、US6545445B1和US6765312B1知道的一种做法是为具有启动电机的内燃机的电气系统装备第一电池组和第二电池组，所述第一电池组包括一个或多个电池，用于向机动车的各种耗电装置供应电流，所述第二电池组包括一个或多个电池，专门用于向启动电机供应电流。在本说明书和其后给出的权利要求中，“耗电装置电池组”的表述表示这种第一电池组，并且“启动电池组”的表述表示这种第二电池组。在此将形成耗电装置电池组部分的相应电池称为耗电装置电池，而在此将形成启动电池组一部分的相应电池称为启动电池。
通过适当控制配备有耗电装置电池组和启动电池组的电气系统，能够确保启动电池组始终保持有电，以便能够为启动机动车提供电流。使用耗电装置电池组和独立的启动电池组还能够根据它们的期望功能优化相应电池组的电池。
发明目的
本发明的目的在于提出一种新颖而有利的方式来调节权利要求1的前序中定义的类型的电气系统。
发明内容
为实现所述目的，根据本发明的一方面，提供了一种用于机动车的电气系统，所述电气系统包括：
-包括一个或多个耗电装置电池的耗电装置电池组，用于向所述机动车的各种耗电装置供应电流，
-包括一个或多个启动电池并与所述耗电装置电池组并联连接的启动电池组，
-启动电机，
-可以在断路位置和接通位置之间切换的电池隔离器，在所述断路位置中，所述电池隔离器适于使所述启动电池组保持与所述启动电机断开电连接，在所述接通位置中，所述电池隔离器适于使所述启动电池组保持电连接到所述启动电机，以从所述启动电池组向所述启动电机供应电流，以及
-启动模块，用于产生用于启动所述启动电机的启动信号，其特征在于：
-所述电气系统包括电子控制装置，所述电子控制装置适于在从所述启动模块接收到启动信号时使所述电池隔离器采取所述接通位置，并且之后使所述启动电机启动，以便由此确保在启动所述启动电机之前所述电池隔离器处于所述接通位置，并且
-为了关闭所述启动电机，所述控制装置适于使所述启动电机关闭，并且仅在其后允许所述电池隔离器从接通位置切换到断路位置，以便由此确保在使所述电池隔离器采取所述断路位置之前关闭所述启动电机，
所述电气系统包括发电机，
-所述电池隔离器适于在处于接通位置时使所述启动电池组保持电连接到所述发电机，以便由此允许从所述发电机向所述启动电池组供应电流，用于为所述一个或多个启动电池充电，并且在处于所述断路位置时，使所述启动电池组保持与所述发电机断开电连接，并且
-所述控制装置适于在关闭所述启动电机之后，当所述控制装置判定或接收到所述一个或多个启动电池已经被充电到给定程度的信息时，使所述电池隔离器采取所述断路位置。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对机动车的电气系统中的启动电机和电池隔离器进行控制的方法，其中，所述电气系统包括耗电装置电池组和启动电池组，所述耗电装置电池组包括一个或多个耗电装置电池，用于向所述机动车的各耗电装置供应电流，所述启动电池组包括一个或多个启动电池并且与所述耗电装置电池组并联连接，所述电池隔离器可以在断路位置和接通位置之间切换，在所述断路位置中，所述电池隔离器适于保持所述启动电池组与所述启动电机断开电连接，而在所述接通位置中，所述电池隔离器适于保持所述启动电池组电连接到所述启动电机，用于从所述启动电池组向所述启动电机供应电流，其特征在于：
-所述机动车的电子控制装置，在从启动模块接收到启动信号时，使所述电池隔离器采取所述接通位置，并且之后使所述启动电机启动，以便由此确保在启动所述启动电机之前所述电池隔离器处于所述接通位置，并且
-为了关闭所述启动电机，所述控制装置使所述启动电机关闭，并且仅在其后允许所述电池隔离器从接通位置切换到断路位置，以便由此确保在使所述电池隔离器采取所述断路位置之前关闭所述启动电机，
其中所述电池隔离器适于在处于所述接通位置时保持所述启动电池组电连接到所述机动车的发电机，以便由此允许从所述发电机向所述启动电池组供应电流，以为所述一个或多个启动电池充电，并且在处于所述断路位置时，保持所述启动电池组与所述发电机断开电连接，其特征在于，所述控制装置在所述启动电机已经关闭之后，当判定所述一个或多个启动电池已经充电到给定程度时使所述电池隔离器采取所述断路位置。
根据本发明，利用电子控制装置以如下方式控制形成电气系统的一部分的启动电机和形成电气系统的一部分的电池隔离器：
-为了对启动电机进行启动，在对启动电机进行启动之前，将电池隔离器始终置于接通位置，用于从启动电池组向启动电机供应电流；以及
-在允许将电池隔离器从接通位置切换到断路位置以从启动电机断开启动电池组之前，始终关闭启动电机。
由此确保了在对启动电机进行启动之前电池隔离器始终处于接通位置并且启动电池组因此电连接到启动电机，在将电池隔离器从接通位置切换到断路位置以从启动电机断开启动电池组之前，启动电机始终是关闭的。
通常标准型电池隔离器的尺寸被设计成中断和实现高达约300A的电流，对于除启动电机之外的机动车最常见耗电装置而言这都足够了。在对启动电机进行启动时的一瞬间通常有大约1200-1500A的电流通过启动电机，运行中的启动电机通常会汲取平均约600A的电流。根据本发明的方案使得能够使用标准型的较廉价的电池隔离器来将启动电池组连接到本文关注类型的电气系统的启动电机，因为在启动电机被启动或运行时电池隔离器不需要同时中断或流通任何电流。根据本发明的方案还是一种连接机动车中现有电气系统中的分立启动电池组的简单而有成本效率的方法，因为它不需要对现有电气系统做出大的结构调整。
根据本发明的实施例，控制装置适于在关闭启动电机之后，当判定在发电机作用下将启动电池组的启动电池充电到给定程度时，使电池隔离器采取断路位置，由此从形成电气系统一部分的发电机断开启动电池组。于是防止了对启动电池过充电，这有助于实现启动电池更长的使用寿命和更低的耗水量。
由从属权利要求和下面给出的描述说明根据本发明的电气系统和方法的其他有利特征。
本发明还涉及一种具有权利要求12中限定的特征的计算机程序产品和具有权利要求14中限定的特征的电子控制单元。
附图说明
下文参考附图基于实施例范例更详细地描述了本发明，其中：
图1示出了根据本发明实施例的电气系统的示意图；
图2示出了用于实施根据本发明的方法的电子控制单元的简图；以及
图3示出了流程图，其示出了根据本发明实施例的方法。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的电气系统1的实施例，用于装备有内燃机(未示出)的机动车。根据本发明的电气系统1包括第一电池组2，在下文中称为耗电装置电池组，其包括一个或多个电池3，电池3在下文中称为耗电装置电池，用于向车辆的各种耗电装置供应电流。这些耗电装置在图1中由方框4示意性地联合示出，例如包括各种控制单元、照明装置、制冷机和各式各样的由电流驱动的车辆的其他部件。在图示的范例中，耗电装置电池组2经由包括保险丝、继电器等的中央电气单元5连接到耗电装置4。
电气系统1还包括第二电池组6，在下文中称为启动电池组，其包括一个或多个电池7，在下文中称为启动电池，用于向车辆的启动电机10供应电流。启动电池组6与耗电装置电池组2并联连接。在图示的范例中，耗电装置电池组2包括两个串联的耗电装置电池3，启动电池组6包括连个串联的启动电池7。虽然如此，如果发现有利，相应电池组2、6中的电池数目可以多于或少于两个。
耗电装置电池组2和启动电池组6连接到车辆的发电机8，发电机由车辆的内燃机驱动，以便在内燃机工作时产生电流，用于为耗电装置电池组和启动电池组的电池3、7充电并为车辆的耗电装置4供电。车辆还可以包括超过一个这种发电机。
启动电机10既可以由来自耗电装置电池组2的电流供电，也可以由来自启动电池组6的电流供电。为了使得启动电池组6的受控连接和断开连接成为可能，电气系统1包括能够在断路位置和接通位置之间切换的电池隔离器11，在断路位置中，电池隔离器11适于使启动电池组6保持与启动电机10电气断开，在接通位置中，电池隔离器11适于使启动电池组6保持电气连接到启动电机10，以从启动电池组向启动电机供应电流。在电池隔离器11处于接通位置时，启动电池组6还电连接到耗电装置电池组2，在电池隔离器11处于断路位置时，与耗电装置电池组2断开连接。电池隔离器11与启动电池组6串联连接，与耗电装置电池组2并联连接，因此不会对耗电装置电池组2和耗电装置4之间的连接起作用，也不会对耗电装置电池组2和启动电机10之间的连接起作用。
电池隔离器11还适于：
-在接通位置中，保持启动电池组6电连接到发电机8，以便由此允许从发电机向启动电池组6供应电流，为启动电池组的启动电池7充电，以及
-在断路位置中，保持启动电池组6与发电机8断开电连接。
利用电子控制装置12来控制电池隔离器11和启动电机10，在图示的范例中，电子控制装置12包括适于控制电池隔离器11和启动电机10两者的电子控制单元13。或者，控制装置12可以包括两个分立但相互通信的电子控制单元，它们之一控制电池隔离器的切换，另一个控制启动电机的切换。
电池隔离器11优选采取继电器的形式，在常规方式下继电器包括断路器11a和电磁体11b，在经由电磁体供应电流的时候，断路器11a在电磁体11b的作用下闭合，在经由电磁体的电流停止供应时，断路器11a恢复到打开位置。在图1中所示的范例中，通过控制单元13的输出端13a的通电使电池隔离器11从断路位置切换到接通位置，该输出端连接至电池隔离器的电磁体11b。只要输出端13a保持通电，之后电池隔离器11就保持在接通位置，在停止为输出端13a通电时切换到断路位置。电池隔离器当然也可以是除图1所示的某种其他类型。
控制装置12连接到车辆的启动模块14。启动模块14例如可以包括启动装置，由车辆的驾驶员例如通过按压启动按钮或转动点火开关来激活启动装置，在激活时，启动装置适于产生启动信号以启动车辆的启动电机。驾驶员激活启动装置产生启动信号，启动信号被发送到控制装置12，控制装置12适于在从启动模块14接收到启动信号时使电池隔离器11采取接通位置，之后使启动电机10启动，以便由此确保在对启动电机进行启动之前电池隔离器11处于接通位置。在启动模块14探测到车辆内燃机在车辆静止的情况下已经被自动关闭之后需要启动时，例如，在探测到驾驶室中的温度升高到需要启动车辆空调系统的水平时，或在探测到驾驶员希望使车辆运行时，启动模块14还可以适于自动产生用于启动车辆的启动电机的启动信号。
有利地，控制装置12适于在从启动模块14接收到启动信号时，使启动电机10在控制装置已经使电池隔离器11采取接通位置之后给定时间延迟时进行启动。
在对启动电机10进行启动时，使启动电机的转子与车辆内燃机的曲轴啮合，同时闭合启动电机中的接触，从而可以为启动电机供应电流。因此必须要在启动电机10的接触闭合之前将电池隔离器11切换到接通位置。在启动电机10中的接触闭合时，可以从电气系统的电池组2、6为启动电机供应电流，因此启动电机将转动内燃机的曲轴，由此使得内燃机能够启动。由于启动电池组6与耗电装置电池组2并联连接，所以由功率储备大的电池组向启动电机10提供更大的电流供应。在正常情况下，启动电池组6的启动电池7应当充满电或至少接近充满电，于是在启动车辆时应当有大的功率储备，这是通过在启动车辆内燃机之后在启动电池组的启动电池7已经充电到期望程度时，由电池隔离器11将启动电池组与车辆的耗电装置4和耗电装置电池组2断开连接来确保的。
在通过例如监测内燃机的速度以常规方式探测到内燃机已经启动时，控制装置12适于关闭启动电机10，因此启动电机10中的上述接触将打开，启动电机的转子将从内燃机的曲轴断开连接。控制装置12适于仅在控制装置12关闭启动电机10之后允许电池隔离器11从接通位置切换到断路位置，由此确保在使电池隔离器11采取断路位置之前关闭启动电机10。
有利地，控制装置12在启动电机10关闭之后，当判定或接收到启动电池组的启动电池7已经被充电到给定程度的信息时，控制装置12适于使电池隔离器11采取断路位置。在启动电池7已经充电给定充电时间时，控制装置12例如可以适于使电池隔离器11采取断路位置。在已经启动车辆的内燃机之后，例如，可以从电气系统1中有足够的电压来对启动电池7进行充电时，即在控制装置12已经判定或接收到电气系统的电压电平已经升高到为启动电池预定的充电电压的信息时，开始运行这一充电时间。也可以通过某种其他常规方式来确定启动电池7的期望充电水平。
为了避免启动电池7放电，有利地，控制装置12在启动电机10关闭之后，当判定或接收到启动电池7已经被充电到给定程度的信息之前，控制装置12适于使电池隔离器11在控制装置12已经判定或接收到电气系统1的电压低于启动电池7预定的充电电压时采取断路位置，并且之后当控制装置12判定或接收到电气系统1的电压已经升高到所述充电电压时，适于使电池隔离器11采取接通位置。在这种情况下，仅把电池隔离器11处于接通位置的时间期间算作上述充电时间的一部分。
图3示出了流程图，其示出了根据本发明的方法实施例，本方法用于控制图1所示类型的电气系统1中的启动电机10和电池隔离器11。在第一步骤S1，电气系统的控制装置12判定是否产生了启动信号。如果确实如此，在第二步骤S2，控制装置12使电池隔离器11采取接通位置，使得电气系统的启动电池组6连接到启动电机10。之后，在第三步骤S3，控制装置12使启动电机10启动。在第四步骤S4，控制装置12判定车辆的内燃机是否启动。如果确实如此，在第五步骤S5，控制装置12关闭启动电机10。在第六步骤S6，控制装置12判定启动电池组的启动电池7是否已经充电到给定程度。如果确实如此，在第七步骤S7，控制装置12使电池隔离器11采取断路位置。
在一个计算机程序中有利地包括用于实施根据本发明的方法的计算机程序代码，可以将这种计算机程序读入计算机的内部存储器中，例如机动车的电子控制单元的内部存储器中。有利地，经由一种计算机程序产品提供这种计算机程序，所述计算机程序产品包括电子控制单元可读的数据存储介质，所述数据存储介质上存储有计算机程序。所述数据存储介质例如是形式为CD ROM盘、DVD盘等的光数据存储介质、形式为硬盘、软盘、盒式磁带等的磁数据存储介质，或ROM、PROM、EPROM或EEPROM型的存储器或闪速存储器。
根据本发明实施例的计算机程序产品包括用于使图1中所示类型的电气系统中的电子控制装置执行以下操作的计算机程序代码：
·在从启动模块接收到启动信号时，使电池隔离器采取接通位置，之后使启动电机启动，以便由此确保在对启动电机进行启动之前电池隔离器处于接通位置；以及
·为了关闭启动电机，使启动电机关闭，并且仅在其后允许电池隔离器从接通位置切换到断路位置，以便由此确保在使电池隔离器采取断路位置之前关闭启动电机。
图2非常示意性地示出了电子控制单元13，电子控制单元13包括执行模块31，例如中央处理单元(CPU)，用于执行计算机软件。执行模块31经由数据总线32与存储器33，例如RAM型存储器通信。控制单元13还包括数据存储介质34，例如形式为RAM、PROM、EPROM、EEPROM型的存储器或闪速存储器。执行模块31经由数据总线32与数据存储介质34通信。在数据存储介质34上存储了一种计算机程序，该计算机程序包括用于实施根据本发明，例如根据图3所示的实施例的方法。
本发明意在用于机动车中，例如客车、公共汽车、拖车或卡车中。
本发明当然决不限于上文所述的实施例，因为对于本领域的专家而言对其进行修改的多种可能性都可能是显而易见的，无需脱离所附权利要求中限定的本发明的基本概念。
Claims (9)
1.一种用于机动车的电气系统，所述电气系统(1)包括：
-包括一个或多个耗电装置电池(3)的耗电装置电池组(2)，用于向所述机动车的各种耗电装置供应电流，
-包括一个或多个启动电池(7)并与所述耗电装置电池组(2)并联连接的启动电池组(6)，
-启动电机(10)，
-可以在断路位置和接通位置之间切换的电池隔离器(11)，在所述断路位置中，所述电池隔离器(11)适于使所述启动电池组(6)保持与所述启动电机(10)断开电连接，在所述接通位置中，所述电池隔离器(11)适于使所述启动电池组(6)保持电连接到所述启动电机(10)，以从所述启动电池组向所述启动电机供应电流，以及
-启动模块(14)，用于产生用于启动所述启动电机(10)的启动信号，其特征在于：
-所述电气系统(1)包括电子控制装置(12)，所述电子控制装置(12)适于在从所述启动模块(14)接收到启动信号时使所述电池隔离器(11)采取所述接通位置，并且之后使所述启动电机(10)启动，以便由此确保在启动所述启动电机(10)之前所述电池隔离器(11)处于所述接通位置，并且
-为了关闭所述启动电机(10)，所述控制装置(12)适于使所述启动电机(10)关闭，并且仅在其后允许所述电池隔离器(11)从接通位置切换到断路位置，以便由此确保在使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置之前关闭所述启动电机(10)，
所述电气系统(1)包括发电机(8)，
-所述电池隔离器(11)适于在处于接通位置时使所述启动电池组(6)保持电连接到所述发电机(8)，以便由此允许从所述发电机向所述启动电池组(6)供应电流，用于为所述一个或多个启动电池(7)充电，并且在处于所述断路位置时，使所述启动电池组(6)保持与所述发电机(8)断开电连接，并且
-所述控制装置(12)适于在关闭所述启动电机(10)之后，当所述控制装置(12)判定或接收到所述一个或多个启动电池(7)已经被充电到给定程度的信息时，使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置。
2.根据权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述控制装置(12)适于在从所述启动模块(14)接收到启动信号时使所述启动电机(10)在所述控制装置使所述电池隔离器(11)采取所述接通位置之后的给定时间延迟时进行启动。
3.根据权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述控制装置(12)适于在关闭所述启动电机(10)之后，当所述一个或多个启动电池(7)已经充电给定充电时间时，使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置。
4.根据权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述控制装置(12)适于在关闭所述启动电机(10)之后并且在所述控制装置(12)判定或接收到所述一个或多个启动电池(7)已经充电到给定程度的信息之前，当所述控制装置(12)判定或接收到所述电气系统(1)的电压低于所述一个或多个启动电池(7)的给定充电电压时，使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置，并且之后当所述控制装置(12)判定或接收到所述电气系统(1)的电压升高到所述充电电压的信息时使所述电池隔离器(11)采取所述接通位置。
5.根据权利要求1或2所述的电气系统，其特征在于，所述电池隔离器(11)适于在处于所述接通位置时保持所述启动电池组(6)电连接到所述耗电装置电池组(2)，并且在处于所述断路位置时，保持所述启动电池组(6)与所述耗电装置电池组(2)断开电连接。
6.一种用于对机动车的电气系统(1)中的启动电机(10)和电池隔离器(11)进行控制的方法，其中，所述电气系统(1)包括耗电装置电池组(2)和启动电池组(6)，所述耗电装置电池组(2)包括一个或多个耗电装置电池(3)，用于向所述机动车的各耗电装置(4)供应电流，所述启动电池组(6)包括一个或多个启动电池(7)并且与所述耗电装置电池组(2)并联连接，所述电池隔离器(11)可以在断路位置和接通位置之间切换，在所述断路位置中，所述电池隔离器(11)适于保持所述启动电池组(6)与所述启动电机(10)断开电连接，而在所述接通位置中，所述电池隔离器(11)适于保持所述启动电池组(6)电连接到所述启动电机(10)，用于从所述启动电池组向所述启动电机供应电流，其特征在于：
-所述机动车的电子控制装置(12)，在从启动模块(14)接收到启动信号时，使所述电池隔离器(11)采取所述接通位置，并且之后使所述启动电机(10)启动，以便由此确保在启动所述启动电机(10)之前所述电池隔离器(11)处于所述接通位置，并且
-为了关闭所述启动电机(10)，所述控制装置(12)使所述启动电机(10)关闭，并且仅在其后允许所述电池隔离器(11)从接通位置切换到断路位置，以便由此确保在使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置之前关闭所述启动电机(10)，
其中所述电池隔离器(11)适于在处于所述接通位置时保持所述启动电池组(6)电连接到所述机动车的发电机(8)，以便由此允许从所述发电机向所述启动电池组(6)供应电流，以为所述一个或多个启动电池(7)充电，并且在处于所述断路位置时，保持所述启动电池组(6)与所述发电机(8)断开电连接，其特征在于，所述控制装置(12)在所述启动电机(10)已经关闭之后，当判定所述一个或多个启动电池(7)已经充电到给定程度时使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制装置(12)在从所述启动模块(14)接收到启动信号时使所述启动电机(10)在所述控制装置使所述电池隔离器(11)采取所述接通位置之后的给定时间延迟时进行启动。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制装置(12)在关闭所述启动电机(10)之后，当所述一个或多个启动电池(7)已经充电给定充电时间时使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制装置(12)在关闭所述启动电机(10)之后并且在判定所述一个或多个启动电池(7)已经充电到给定程度之前，当判定所述电气系统(1)的电压低于所述一个或多个启动电池(7)的给定充电电压时使所述电池隔离器(11)采取所述断路位置，并且之后当判定所述电气系统(1)的电压升到所述充电电压时使所述电池隔离器(11)采取所述接通位置。
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