CN102725938B - 电子网络的两部分之间的接口装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接口装置，所述接口装置在电子网络的第一部分（P₁）与网络的第二部分（P₂）之间，一方面该第一部分（P₁）包括可将输入电压（V₁）施加到接口装置（20）的直流网络电源（11），另一方面第二部分（P₂）至少包括用于由接口装置提供直流电的设备（EQ₂）所述接口装置（20）可在所述输入电压（V₁）下降到给定标称值（V₁₀）之下时将等于设定值（V_cons）的输出电压（V₂）传送到网络的第二部分（P₂）。根据本发明，所述设定值（V_cons）限定为低于所述标称值（V₁₀）的值以保证所述设备（EQ₂）的运行功能并且使由所述接口装置（20）提供的电能最小化。本应用涉及机动车辆，特别是装备了自动停止与重启动（“停止与启动”）系统的机动车辆的车载网络的电源。

Description

电子网络的两部分之间的接口装置

本发明要求2010年1月29日提交的法国申请1050616的优先权，通过引用将该法国申请1050616的内容（正文、附图和权利要求）并入本文。

本发明涉及电子网络的两部分之间的接口装置。

本发明特别有利地涉及在机动车辆，特别是装备了发动机自动停止与重启动系统（诸如称为“停止与启动”的已知系统）的热力发动机机动车辆的车载网络的供电领域中的应用。

连接到热力发动机的机动车辆的车载网络的电气设备的直流电源一方面由通过热力发动机驱动的其输出交流电由交流/直流（A/C）变流器整流的交流发电机确保，并且另一方面由直流电池确保。当发动机运行时，交流发电机用于对网络的电气设备供电并且对电池充电，然而当发动机停止时电池通常用作对设备供电，例如用于使发动机启动、使汽车收音机、照明装置等运行。

通常，交流发电机能够仅使其确保满足车辆的车载电子网络的总体设备的直流电需要。

相反，当热力发动机停止时，网络供电恢复到单一的电池。然而，在某些情况下，车辆的电子网络可能受到能引起电压强烈下降的较大电流的影响。这特别是在“停止与启动”系统的自动重启动阶段时的情况下，在此期间，电池应该将热力发动机重启动所需要的电流提供到随后起到交流启动器作用的交流发电机。在这种情况下，可以观察到从多伏直到6伏的电池电压的下降，使得在约几毫秒的持续时间的瞬变阶段的过程中，由电池提供的电压从约12伏的标称值减少至大约6伏的值，甚至减少至更少。

电池电压的减少至少暂时没有对用于能够在邻近6伏的最小电压下运行的设备产生影响。在这些设备中，可能涉及例如电磁阀门、电涡轮增压器，等等。

然而，电池电压的下降可能不利于其它设备，特别是不利于具有高于例如6伏、10伏的最小运行阈值的设备。

在这些上述的敏感设备中，涉及如照明交通灯等安全机构，如座舱的汽车收音机、照明装置和显示屏等与用户舒适度有关的机构，以及如ABS/ESP计算机、发动机控制计算机等战略电子电路，等等。

当发动机自动重启时，由此存在安全性变差、某些电子电路的损害和用户感觉的低质量感知的暂时风险。

为了弥补这些缺点，n°2923328法国专利申请提出将车辆的车载电子网络分成二部分，在所述两部分之间设置一种接口装置，即一方面在接口装置上游的第一部分特别包括交流发电机或交流启动器及其A/C变流器、电池和启动器，并且另一方面为接口装置下游的第二部分包括一个或多个诸如以上限定的敏感设备。

接口装置设计为使得将其输出电压（也就是说施加到网络的第二部分的电压）保持为恒定的设定值，而不管装置的输入电压是什么。设定电压通常为大约12伏的电池的标准电压。接口装置由控制模块操控，以便在特别由“停止与启动”系统的自动重启动造成的电池电压的下降到其12伏的标称值以下的情况下，激活装置以提供等于例如固定为12伏的设定电压的输出电压。在不存在电压的下降的情况下，接口装置的运行限制为将由电池提供的电压直接传送到网络的第二部分。

然而，当激活接口装置时，前述法国专利申请的该已知接口装置具有在网络的第一部分上提取较大能量的缺点，这要求使用高成本且大体积的功率组件。

因此，本发明的目的是提供一种接口装置，该接口装置允许确保与已知装置的相同功能，同时减少其组件的成本和体积。

根据本发明，其目的是通过这样的接口装置实现的，所述接口装置在电子网络的第一部分（P₁）与网络的第二部分（P₂）之间，一方面第一部分（P₁）包括可将输入电压（V₁）施加到接口装置（20）的直流网络电源（11），另一方面第二部分（P₂）至少包括用于通过接口装置被提供直流电的设备（EQ₂），所述接口装置（20）可在所述输入电压（V₁）下降到给定标称值（V₁₀）之下时将等于设定值（V_cons）的输出电压（V₂）传送到所述网络的第二部分（P₂），其特征在于所述设定值（V_cons）限定为低于所述标称值（V₁₀）的值以保证所述设备（EQ₂）的运行功能并且使由所述接口装置（20）提供的电能最小化。

因此，应该理解本发明利用该事实，即：网络的第二部分的敏感设备可以在几百毫秒的较短持续时间的瞬变阶段期间，在例如低于电池的标准电压的10伏的最小供电电压下保持运行。因此在瞬变阶段期间可以将等于最小供电电压的设定电压强加到接口装置，该最小供电电压低于电池的标准电压。与以上描述的已有装置相反，由此可以确保敏感设备的运行功能，同时最低需要地限制由根据本发明的接口装置产生的功率。

根据第一实施方式，由接口装置传送的输出电压的设定值由在输入电压的测量值与待施加的设定值之间预先建立的对应关系表来限定。

根据第二实施方式，由接口装置传送的输出电压的设定值由给定宽度的时间窗口内的输入电压的测量值的平均值来限定。有利地，本发明预期设定值至少等于给出的最小阈值。

参照以非限定性示例给出的附图，随后的说明将更好地理解本发明构成以及本发明怎样实现。

图1是装备符合本发明的接口装置的电子网络的示意图。

图2是符合本发明的接口装置的实现的示意图。

图3a示出由符合本发明的接口装置的第一实施方式实施的对应表格。

图3b是根据第一实施方式的接口装置的输入电压和输出电压的时间的变化曲线图。

图4是根据第二施方式实施的接口装置的输入电压和输出电压的时间的变化曲线图。

在图1中示出用于实施本发明的分为两部分P₁和P₂的机动车辆的电子网络。

如图1所示，网络的第一部分P₁包括能够以标准电压V₁₀传送直流电的电源11。在机动车辆的情况下，电源11是车辆的电池，由电池提供的标准电压V₁₀通常约为12伏。

在图1示出的示例中，网络的第一部分P₁还包括由车辆的交流发电机121和交流/直流变流器122构成的第二直流电源12。更确切地，对于装备热力发动机的自动停止与重启动的“停止与启动”系统的车辆而言，交流发电机121是交流启动器，也就是说是当热力发动机启动时可以起到电流发生器作用的电机，或者作为自动重启动阶段时的启动器，必须的电流则由电池11提供。那么，提供到交流启动器121的电功率就是这样的：当发动机的自动重启动时，电池接线柱上的电压V₁可产生6V量级的较大下降，，电压V₁从12伏过渡到大约6伏。

这就是为什么诸如电磁阀或电涡轮增压器等能够在邻近6伏的最小电压下起作用的电气设备EQ₁被分组在网络的第一部分P₁中的原因。

网络的第二部分P₂包括要求高于例如6伏、10伏的最小运行电压的以上提及的灵敏电气设备EQ₂。为了在“停止与启动”系统的自动重启动阶段时将施加的电压V₂保持在10伏的水平，在网络的第一部分P₁和第二部分P₂之间设置接口装置20，以补偿电池电压V₁从12伏的标称值V₁₀下降至大约6伏的电压V₁。换句话说，利用6伏的输入电压V₁，接口装置20将等于设定值V_cons的输出电压V₂传送到网络的第二部分P₂上，该设定值V_cons应该至少等于敏感设备EQ₂的运行的最小值。相反，除了自动重启动阶段之外，热力发动机运行，则接口装置20可以被禁用以便将由交流发电机121和A/C变流器122提供的高于10伏的直流电压直接传送到网络的第二部分P₂。

通过连接到网络的第一部分P₁的控制模块13实现接口装置20的有效状态与无效状态之间的转换，以便能够遵循输入电压V₁的变化并且因此控制接口装置20。如果电压V₁变得低于标准电压V₁₀，则控制模块13激活接口装置20并且将其输出电压V₂调节为等于之后将确切描述的设定值V_cons的值。相反，当电压V₁重新达到至少标称值V₁₀时，控制模块13禁用接口装置20。

图2给出了接口装置20的实施例的示意图。其涉及称为“推挽”的本领域技术人员已知的电路。通过操控根据限定占空比的转换开关21、22的打开和闭合，由控制模块13执行装置的输出电压V₂的调节，以便在输出处获得期望的设定电压V_cons。另一方面，根据由控制模块13在网络的第一部分P₁上观察到的输入电压V₁的值，也由控制模块13操控的“旁路”断路器23允许起动或禁用接口装置20。

转换器21、22以及断路器23例如由在图2中示出的MOSFET晶体管实现。

考虑到敏感设备EQ₂可以至少瞬间地在低于标称值V₁₀的供电电压下运行，本发明提出将设定值V_cons限制为允许同时保证设备EQ₂的运行功能并且使由接口装置20提供的电能最小化的值，与n°2923328法国专利申请目的的接口装置相反，其接口装置20由控制模块操控以便在输出处不变地传送12伏的同一输出电压，而不管输入电压值是什么。

通过减少由接口装置20产生的电功率，则可以考虑使用成本更低且体积更小的电子组件。

待施加的设定值V_cons可以由在控制模块13中预先建立且存储的对应关系表（例如在图3a中示出的表）限定。在该表中看到，当输入电压值V₁低于10伏的标称值V₁₀时，设定值根据由模块13重建的输入电压值V₁的值而变化。在提出的具体示例中，设定值V_cons逐渐地变化。图3b示出根据输入电压V₁变化的输出电压V₂的变化。

在图4中示出待施加到输出电压V₂的设定值V_cons的第二实施方式，其包括计算给定宽度I的时间窗口F内的输入电压V₁的平均值。当电压V₁在窗口F中还保持为12伏的标准电压V₁₀时，其平均值等于V₁₀并且装置20不由控制模块13起动。一旦在窗口F内出现电压V₁减少，该窗口中的V₁平均值就变为低于标称值V₁₀。控制模块13检测该减少并且随后用作设定值V_cons以便将在窗口F中计算的V₁的平均值强加到接口装置20。应该理解如参照图3b描述的第一实施方式，施加到接口装置20的设定电压V_cons总是保持低于标准电压V₁₀，这限制了由装置20提供的电能，并且允许使用低成本和小体积的组件。

然而，为了保证设定值V_cons从不低于例如10伏的最小阈值V_seuil，控制模块13将在窗口F上计算的电压V₁的平均值与阈值V_seuil进行比较，在比较结果为否的情况下，将V_seuil值用作设定值V_cons。

最后，为了获得该第二实施方式的充分的精确性，有利地是窗口F的宽度至多等于输入电压V₁的下降尖峰信号p的宽度，如在图4中所示。

Claims (5)

1.一种接口装置，所述接口装置在电子网络的第一部分(P₁)与网络的第二部分(P₂)之间，一方面第一部分(P₁)包括可将输入电压(V₁)施加到接口装置(20)的直流网络电源(11)，另一方面第二部分(P₂)至少包括用于通过接口装置被提供直流电的设备(EQ₂)，所述接口装置(20)可在所述输入电压(V₁)下降到给定标称值(V₁₀)之下时将等于设定值(V_cons)的输出电压(V₂)传送到所述网络的第二部分(P₂)，其特征在于所述设定值(V_cons)限定为低于所述标称值(V₁₀)的值以保证所述设备(EQ₂)的运行功能并且使由所述接口装置(20)提供的电能最小化；

其中由所述接口装置传送的所述输出电压(V₂)的所述设定值(V_cons)由给定宽度(I)的时间窗口(F)内的所述输入电压(V₁)的测量值的平均值限定。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述接口装置是“推挽”型的电路。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中由所述接口装置传送的所述输出电压(V₂)的所述设定值(V_cons)由所述输入电压(V₁)的测量值与待施加的设定值之间预定的对应表限定。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述设定值(V_cons)至少等于给定的最小阈值(V_seuil)。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述时间窗口(F)的所述宽度(I)至多等于所述输入电压(V₁)的下降尖峰信号(p)的宽度。