CN102484389B - 驱动用于起动内燃机的辅助机构的电路 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于通过起动器电池（4）来驱动用于起动内燃机的辅助机构（6）的电路。该电路（2）被设置用于从电池管理系统（8）接收功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号。所述信号相对应地指示：起动器电池（4）是否能驱动辅助机构（6），起动器电池（4）具有何种充电状态并且起动器电池（4）是否受损。该电路（2）被设置为，当功能状态信号指示利用起动器电池（4）不可能驱动辅助机构（6）时、当荷电状态信号指示起动器电池（4）具有对于驱动辅助机构（6）过低的充电状态时和/或当健康状态信号指示起动器电池（4）受损时，用于从连接到该电路（2）的高压电池（16）吸收电能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过起动器电池（Starterbatterie）来驱动用于起动内燃机的辅助机构的电路，其中该电路被设置用于从电池管理系统接收功能状态信号（state-of-function Signal）、荷电状态信号（state-of-charge Signal）和/或健康状态信号（state-of-health Signal），所述功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号相对应地指示起动器电池是否能驱动辅助机构、起动器电池具有何种充电状态并且起动器电池是否受损，而且本发明涉及一种用于接收电能的方法，该电能适于通过起动器电池来驱动用于起动内燃机的辅助机构。
背景技术
由于大多数用于车辆的内燃机在静止状态中不能产生转矩，所以内燃机也不能够由自己起动。为了起动内燃机，因而大多必须触发进气冲程和压缩冲程。常规地，如下辅助机构完成该任务：该辅助机构通俗而言被称作起动器或者起动装置。在此，在车辆中涉及由12V电池驱动的电动机。
由出版文献EP 115 18 92 A2公知了，在起动内燃机之前，如果12V电池的输出电压过低，则从高压电池给12V电池再充电（nachladen）。由出版文献US 2001 041 952公知了基于12V电池的输出电压与不同的参考电压的比较而适配从高压电池提取的功率。由出版文献JP 2001 320 807 A、US 6522960 B2和JP 33 81708 B2公知了在识别出12V电池的输出电压过低时，给该12V电池充电并且同时检查12V电池的当前输出电压是否足以立即执行内燃机的起动。
对于轴分割式混合（AxleSplit-Hybrid）或者其他混合动力汽车的运行，其中辅助机构被驱动用于由12V电池起动内燃机，该方法是非常巧妙的。如果12V电池的开路电压例如由于停车持续时间过长或者由于静态电流高并且因此由于放电过强而过低，则在执行内燃机起动之前首先给电池再充电。由此，避免了可能失败的内燃机起动尝试，因为所述可能失败的内燃机起动尝试可能仅会导致电池的还更强的放电。
然而常常表明的是，虽然前面所描述的系统识别出12V电池有足够高的输出电压来驱动用于起动内燃机的辅助机构，但是内燃机起动尝试仍然失败。
发明内容
因而，本发明的任务是给出一种用于通过起动器电池来驱动用于起动内燃机的辅助机构的电路，利用该电路可以更可靠地避免失败的内燃机起动尝试。
因而，本发明给出了一种用于通过起动器电池来驱动用于起动内燃机的辅助机构的电路。该电路被设置用于从电池管理系统接收功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号。各个信号相对应地指示：起动器电池是否能驱动辅助机构，起动器电池具有何种充电状态和起动器电池是否受伤。根据本发明，该电路被设置为，当功能状态信号指示利用起动器电池不可能驱动辅助机构时、当荷电状态信号指示起动器电池具有对于驱动辅助机构过低的充电状态时和/或当健康状态信号指示电池受损时，从连接到该电路的高压电池吸收电能。已表明的是，在将开路电压或电池电压用作起动器电池的成功地起动内燃机的能力的标志时，仅可非常粗略地推断出电池的负载（Ladung），而完全不能推断出电池的性能（Leistungsfaehigkeit）。然而，起动器电池的特性对于成功的发动机起动而言比电池电压更为重要。由于根据本发明借助这些特性中的至少一个来估计起动器电池的性能，所以成功地避免了不成功的内燃机起动尝试，这避免了起动器电池过强放电并且显著地增加了起动器电池的使用寿命。
本发明的基本思想因而是，不是根据起动器电池的电压而是根据由电池管理系统所提供的关于起动器电池的负载状态、关于实施确定的功能的能力和/或关于电池的老化状态的值来估计利用起动器电池进行内燃机起动尝试的推测的成功。本发明的大的优点现在在于，用于估计利用起动器电池进行内燃机起动尝试的推测的成功的这些值比电池电压明显更有说服力。理想情况下，为此首先考虑功能状态值，该功能状态值指示起动器电池是否完全有能力执行内燃机起动。
从属权利要求示出了本发明的优选的改进方案。
在本发明的特别的实施形式中，该电路被设置为，当来自电池管理系统的荷电状态信号指示起动器电池的对于驱动辅助机构过低的充电状态时，利用所吸收的电能来给起动器电池充电。也就是说，起动器电池现在至少基于执行内燃机起动尝试的能力并且基于该起动器电池的充电状态而被再充电，这带来如下大的优点：在内燃机起动能力方面，用于确定起动器电池的再充电需求的值比常规使用的电池电压明显更有说服力。
优选地，在该电路中可以设置有显示器，用于显示直至起动器电池为了驱动辅助机构而被充分充电的剩余的充电时间。该显示器可以被驾驶员例如用作定向装置（Orientierung）。
可替换地或者附加地，该电路可以被设置为，当来自电池管理系统的健康状态信号指示起动器电池的充分完好的功能状态时，利用所吸收的电能来给起动器电池充电，在该起动器电池的充分完好的功能状态中，起动器电池能够吸收足够的电能，以便驱动辅助机构。以这种方式可以判定尽管电池受损是否值得再充电，因为以此内燃机还可以被起动，或者判定这是否是不可能的并且接着也不需要进行再充电。
在另一或者附加的改进方案中，该电路可以被设置来利用所吸收的能量来直接驱动辅助机构。这样，与起动器电池一起可以尝试利用统一的功率来起动内燃机。
附加地，可以设置换能器，用于将从高压电池吸收的电能转换成适于驱动辅助机构的电能。
换能器在此可以被设置用于限制发给辅助机构的电能。以这种方式考虑在辅助机构在内燃机起动之后卸载时的甩负荷（Load-Dump）并且避免在该电路中的低压电压的太强烈的升高。
在特别的实施形式中，由高压电池吸收的能量可以基于发给辅助机构的能量而被限制，使得在甩负荷的情况下的低压升高可以被调整。
在其他的或者可替换的特别实施形式中，可设置预控制单元（Vorsteuereinheit），用于基于预先确定的发动机起动功率需求来调节输送给至少一个换能器的能量，这在甩负荷的情况下同样导致足够快地限制低压升高。
本发明也给出了一种用于接收电能的方法，其中该能量适于通过起动器电池来驱动用于起动内燃机的辅助机构。该方法包括如下步骤：从电池管理系统接收功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号，所述功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号相对应地指示起动器电池是否能驱动辅助机构、该起动器电池具有何种充电状态和起动器电池是否受损；当功能状态信号指示利用起动器电池不可能驱动辅助机构时、当荷电状态信号指示起动器电池具有对于驱动辅助机构过低的充电状态时和/或当健康状态信号指示起动器电池受损时，从高压电池接收电能。
按照根据本发明的电路的改进方案的特征可以相对应地被转换到根据本发明的方法中。
附图说明
随后参照所附的附图详细地描述了本发明的非限制性的实施例。在附图中：
图1示出了作为用于根据本发明的电路的实施例的14V起止系统（Start-Stopp-System）的电路图。
具体实施方式
随后参照该附图详细地描述了本发明的优选实施形式。
在图1中示出了作为用于根据本发明的电路的实施例的14V起止系统2的电路图。
14V起止系统2拥有12V电池4，用于驱动作为用于起动车辆内燃机的辅助机构的起动器6。电池管理系统8（下面称作BMS 8）检测12V电池4的端子电压10和端子电流12并且据此在该时间上确定功能状态值、荷电状态值和健康状态值。功能状态值指示12V电池4是否完全能驱动起动器6。荷电状态值给出关于12V电池4的充电状态的答复。根据健康状态值能得知12V电池4是否受损或老化。
在拥有所示的14V起止系统2的常规车辆中，BMS 8用于避免内燃机由于12V电池4的功率弱而不再能够被起动。因此，如果12V电池4过强地放电或者出于其他原因性能不够（BMS 8检测到这一点），则内燃机不再被关断。然而，如果12V电池4在过长的停车持续时间内或者通过过高的静态电流需求而被过强地放电，则不再采取该机制。
在其中14V起止系统2通过DC/DC转换器14来供给的车辆中，在起动内燃机之前，12V电池4可以通过DC/DC转换器14从高压电池16被再充电。为此，功率弱的12V电池4仅必须提供用于供给高压电池控制设备的功率，然而该功率与驱动起动器6所需的功率相比显著更小。如果12V电池4以这种方式被再充电，则内燃机起动可以毫无问题地被执行。
根据本发明，12V电池4的再充电并不根据12V电池4的端子电压10来进行，而是根据上面所描述的荷电状态值、健康状态值或功能状态值来进行。这些值如已经提及的那样由BMS 8提供。
本发明的大的优点现在在于，用于确定再充电需求的值在内燃机起动能力方面比12V电池4的端子电压10明显更有说服力。在理想情况下，为此可以使用功能状态值。如果该准则否定了起动能力并且荷电状态值表示放电的12V电池4，则可在进行内燃机起动之前给12V电池4再充电。如果健康状态值表示12V电池4受损，则根据该健康状态值可以判定：为了还起动内燃机，尽管电池受损是否仍值得再充电，或者这是否是不可能的并且接着也无需进行再充电。
由于再充电引起的时间延迟可以通过显示器通知给车辆的驾驶员。
如果DC/DC转换器14拥有足够的性能和抗短路能力，则带有或者没有12V电池4预先再充电的内燃机可以利用DC/DC转换器14和12V电池4的统一的功率而被起动。优选地，在此注意在起动器6卸载时的甩负荷，以便低压电压不会过强地升高。这例如在冷的或者受损的12V电池4的情况下出现，因为12V电池4接着具有高的内阻。在这种情况下，优选地在已知发动机功率需求的情况下采用足够快的调节装置和/或预控制装置18来处理甩负荷。判定是否需要DC/DC转换器14来辅助12V电池4可以如上面那样借助功能状态值、荷电状态值和/或健康状态值来进行。
根据本发明，由BMS 8所提供的功能状态值、荷电状态值和/或健康状态值被考虑用于估计利用起动器6来起动内燃机的成功可能性（Erfolgsaussicht）。
除了上面的公开内容之外，此处还明确地参阅附图的公开内容。
Claims (10)
1.一种用于通过起动器电池（4）来驱动用于起动内燃机的辅助机构（6）的电路，其中所述电路（2）被设置用于从电池管理系统（8）接收功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号，所述功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号相对应地指示起动器电池（4）是否能驱动辅助机构（6），起动器电池（4）具有何种充电状态并且起动器电池（4）是否受损，其特征在于，所述电路（2）被设置为，当功能状态信号指示利用起动器电池（4）不可能驱动辅助机构（6）时、当荷电状态信号指示起动器电池（4）具有对于驱动辅助机构（6）过低的充电状态时和/或当健康状态信号指示起动器电池（4）受损时，从连接到所述电路（2）的高压电池（16）吸收电能，其中，电池管理系统（8）检测起动器电池（4）的端子电压和端子电流并且根据起动器电池（4）的所检测到的端子电压和端子电流在检测时间上确定功能状态信号的值、荷电状态信号的值和/或健康状态信号的值。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述电路（2）被设置为，当来自电池管理系统（8）的荷电状态信号指示起动器电池（4）的对于驱动辅助机构（6）过低的充电状态时，利用所吸收的电能来给起动器电池（4）充电。
3.根据权利要求2所述的电路，其具有显示器，用于显示直至起动器电池（4）为了驱动辅助机构（6）而被充分充电的剩余的充电时间。
4.根据权利要求1至3之一所述的电路，其中，所述电路（2）被设置为，当来自电池管理系统（8）的健康状态信号指示起动器电池（4）的充分完好的功能状态时，利用所吸收的电能来给起动器电池（4）充电，在该起动器电池（4）的充分完好的功能状态中，起动器电池（4）能够吸收足够的电能，以便驱动辅助机构（6）。
5.根据权利要求1至3之一所述的电路，其中，所述电路（2）被设置来利用所吸收的能量来直接驱动辅助机构（6）。
6.根据权利要求5所述的电路，其具有换能器（14），用于将从高压电池（16）吸收的电能转换成适于驱动辅助机构（6）的电能。
7.根据权利要求6所述的电路，其中，换能器（14）被设置用于限制发给辅助机构（6）的电能。
8.根据权利要求7所述的电路，其中，由高压电池（16）吸收的能量基于发给辅助机构（6）的能量被限制。
9.根据权利要求6所述的电路，其具有预控制单元（18），所述预控制单元（18）被设置用于基于预先确定的发动机起动功率需求来调节输送给换能器（14）的能量。
10.一种用于接收电能的方法，所述电能适于通过起动器电池（4）来驱动用于起动内燃机的辅助机构（6），其中该方法包括如下步骤：
- 从电池管理系统（8）接收功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号，所述功能状态信号、荷电状态信号和/或健康状态信号相对应地指示，起动器电池（4）是否能驱动辅助机构（6）、起动器电池（4）具有何种充电状态和起动器电池（4）是否受损，以及
- 当功能状态信号指示利用起动器电池（4）不可能驱动辅助机构（6）时、当荷电状态信号指示起动器电池（4）具有对于驱动辅助机构（6）过低的充电状态时和/或当健康状态信号指示起动器电池（4）受损时，从高压电池（16）接收电能，
其中，电池管理系统（8）检测起动器电池（4）的端子电压和端子电流并且根据起动器电池（4）的所检测到的端子电压和端子电流在检测时间上确定功能状态信号的值、荷电状态信号的值和/或健康状态信号的值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150429 Termination date: 20210705 |