CN102763317B - 起动器供电网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及起动器供电网络,具有：用于起动电动机的原始能量供给的第一能量源（101），其中该第一能量源（101）与起动器供电网络的网络端子（105）耦合；第二能量源（109）；和耦合器（111，301），该耦合器被构造用于根据由第一能量源（101）输出的起动电动机电流将第二能量源（109）与网络端子（105）耦合，以便对抗起动电动机电流的减少。

Description

起动器供电网络

技术领域

本发明涉及在机动车驱动中的起动器系统领域。

背景技术

在现代机动车驱动中，为了开动原始的驱动源例如内燃机使用所谓的起动电动机，其通常被构造为电动机。起动电动机的任务在于，将内燃机加速到最小转速上，由此内燃过程可以自主地进行并且可以仅仅通过内燃过程进行达到稳定的空转。为了对起动电动机供给电能，通常使用起动器供电网络或者车载电网，其通常由电池、起动电动机和将电池与起动电动机连接的引线构成。

为了开动内燃机，在驾驶员的现有起动期望情况下借助起动器继电器将开关接触部闭合，所述开关接触部将起动电动机直接通过引线与电池连接。然而在第一起动瞬间中的最大电流之后，电流又急剧下降，因为由于起动电动机进行旋转而感应出电压，该电压与从外部激励的电压相反。在达到内燃机的最小转速之后，其过渡到自运行中，为此开关接触部被打开并且起动过程结束。

在设计起动器设备和内燃机时的目标规范在于最小化起动时间，也即从起动开始到达到通过内燃机确定的转速阈。为此例如可以提高由起动器在内燃机上输出的功率，但是这导致更大的接通电流。由此例如可以在永久激励的直流电动机作为起动电动机的情况下使永磁体去磁，这导致起动电动机持续的功率降低。更高的接通电流也即起动电流也导致更高的起动电动机转矩，起动电动机的单个部件可能没有针对该转矩而设计，从而可能预计到起动电动机的提高的磨损或者甚至损坏。此外，起动电动机还可以达到过高的空转转速，其中所形成的离心力可以导致其损坏。虽然始终可以通过功率电子装置来调节起动器功率。但是这与电路技术的花费和与此关联的、提高的成本相关联。

发明内容

本发明基于如下认识：将第二能量源例如第二电压源作为起动器辅助集成到起动器供电网络中。该第二能量源例如可以作为电池或者电容器被构造。有利地，两个电压源被切换，使得通过一个电压源起动器被接通，并且在起动器电流下降到一个确定水平之后，紧接着附加连接第二能量源或者代替地接通第二能量源。第二能量源例如可被选择为，使得在所述附加连接之后起动器电流大于在附加连接第二能量源之前的电流。起动瞬间还可以被选择为使得第二电流尖峰不导致永久磁体的去磁。通过这种方式能够实现比迄今转化更多的功率，而不发生去磁、起动电动机的最大转矩被超过或者空转过大。

按照一个方面，本发明涉及起动器供电网络，具有用于起动电动机的原始能量供给的第一能量源，其中该第一能量源与起动器供电网络的网络端子耦合，第二能量源，和耦合器，该耦合器被构造用于根据由第一能量源输出的起动电动机电流将第二能量源与网络端子耦合，以便对抗起动电动机电流的减少。有利的是，起动电动机借助第一能量源被起动，其中第二能量源在起动过程之后被附加连接，以便例如提高起动电动机电流。

按照一个实施方式，耦合器被构造为在起动电动机电流达到、低于或超过确定的电流阈值情况下将第二能量源与网络端子耦合。由此可以以有利的方式保证，第二能量源仅仅在起动电动机电流例如下降时，才被接入。该第二能量源例如可以被附加连接，以便补偿起动电动机电流的下降。

按照一个实施方式，耦合器被构造为在起动电动机电流达到确定的电流值、例如在达到电流短路值之后在经过确定的时间间隔之后将第二能量与网络端子耦合。由此以有利的方式保证，第一能量源通过第二能量源来辅助。

按照一个实施方式，设置耦合器来检测起动器供电网络的输出电压、例如起动电动机电压或第一能量源的输出电压、和第二能量源的输出电压，以及如果第二能量源的输出电压不小于、优选等于或大于起动器供电网络的输出电压，才将第二能量源与网络端子耦合。由此，以有利的方式保证，通过接入第二能量源不附加地使第一能量源或起动电动机加载。

网络端子例如可以构成用于输出起动电动机电流的输出端。但是通过网络端子也可以例如借助发电机来对原始能量源例如起动器电池、和/或第二能量源充电。

按照一个实施方式，该耦合器被构造用于为了提高起动电动机电流将第二能量源与网络端子耦合。由此，以有利的方式实现，在开动起动电动机之后附加地对其供给能量。

按照一个有利实施方式，该耦合器包括可控制的开关、例如晶体管开关，其被构造用于将第二能量源与该网络端子耦合。该晶体管开关例如可以是功率晶体管开关，从而可以以有利的方式保证，可以快速地对第二能量源电加载。

按照有利的实施方式，该耦合器包括两个一个接一个地连接的开关，尤其是晶体管开关，其被设置为用于将第二能量源与网络端子耦合，其中起动电动机电流可以通过在两个一个接一个地连接的开关之间的输出端子被输出。由此，保证了，在输出端子和网络端子之间设置另外的开关，这能够实现第一能量源的关断。

按照一个有利的实施方式，该耦合器被构造为用于将第二能量通过二极管耦合。该二极管例如可以在正向方向上被连接，由此减少起动器对第二能量源的反作用。但是该二极管也可以在截止方向上被连接，由此以有利的方式保证在接入该第二能量源之后其电荷不被馈入起动器供电网络中。在该情况中，起动电动机电流可以通过在开关和二极管之间的端子被输出。

按照一个有利的实施方式，该第一能量源是用于对起动电动机原始供给能量的起动电动机电池。该第二能量源相反可以是另外的电池或电容器。

按照另一个方面，本发明涉及具有起动电动机和本发明的用于对起动电动机供给电能的起动器供电网络的起动电动机系统。

按照另一个方面，本发明涉及用于起动机动车驱动装置的起动电动机的方法，具有从第一能量源对起动电动机供给起动电动机电流以便开动起动电动机的步骤，以及根据起动电动机电流附加连接第二能量源以便对抗起动电动机电流减少的步骤。

附图说明

参考附图进一步阐述另外的实施例。其中：

图1示出了起动器供电网络；

图2示出了起动器供电网络；

图3示出了起动器供电网络；以及

图4示出了模拟的起动电动机电流。

具体实施方式

图1示出了具有第一能量源101的起动器供电网络，该能量源101例如通过功率电阻103与网络端子105耦合。第一能量源101的端子此外还通过电阻107与地连接。起动器供电网络还包括第二能量源109、例如电容器，其可以通过耦合器111、例如开关与网络端子105耦合。开关111的输出构成端子113，借助其例如可以连接起动电动机115。在网络端子105上还可以连接发电机117。该端子113与网络端子105连接。

图2示出了起动器供电网络，在其中与在图1中所示的起动器供电网络不同，在端子113和网络端子105之间连接了在截止方向上工作的二极管201。由此在接入第二能量源109的情况下阻止了：电荷在第一能量源的方向上也即在起动器供电网络的方向上流出。由此以有利的方式保证了，在第二能量源中存储的能量完全为起动电动机115可用。但是按照另一个实施方式，二极管201也可以在正向方向上连接，由此可以避免来自第一能量源101的起动器电流为了充电第二能量源109而不希望地流出。为了充电第二能量源109，还可以设置另外的开关，例如并联的开关，其在起动起动电动机115之后优选被闭合仅仅用于充电第二能量源109。

图3示出了起动器供电网络，其中与在图1中示出的起动器供电网络不同，在端子113和网络端子105之间设置另外的开关301。由此可以以有利的方式自由选择转换时间点，其中例如可以关断第一能量源101。

第二能量源有利地如此选择，使得其在起动器过程中对附加的起动器电流作出贡献。这例如可以通过合适地选择的电容器来保证，其可以存储比为了提升（Boosten）起动器电流所需的明显要多的能量。此外，开关111可以在当第二能量源的电压位置比在起动电动机115上的高时才被激活。对此，例如可以借助在图1至3中未示出的电压差测量仪来进行附加的电压差测量。

图4示出了起动电动机电流401和403的模拟的变化曲线和所属的电动机转速405和407的变化曲线。在此，起动电动机变化曲线401和电动机转速变化曲线405相应于用于起动起动电动机的传统方案。起动电动机电流变化曲线403以及所属的电动机转速407在使用本发明概念的情况下得到。

起动过程例如可以如通常的那样通过第一能量源101例如通过铅酸电池开始。在第一瞬间，起动器电流上升到在大约1000A处的最大短路值。随着起动电动机进行旋转，该电流沿着起动器电流变化曲线401下降。在确定的时间之后，例如在大约50ms之后，第二能量源优选在直接附近与起动电动机并联地附加连接，其中第二能量源109可以是完全充电的电容器。由此，起动器电流被提高到在例如1100mA之上的值上，由此起动器电流沿着起动器电流变化曲线403被调节。通过第二能量源的接入，起动器电流被提高，由此能够更快速地加速通过起动电动机驱动的内燃机。通过这种方式，在起动过程中得到时间优点。

第二电流源被附加连接到电路中的时间点可以根据起动器供电网络的设计来确定，在其中例如能量源（例如电压源）的电压位置和内阻、引线电阻以及起动电动机的升速特性可被考虑。这里，可以考虑各种策略。这样第二能量源例如可以在达到短路电流之后在固定地预先给定的时间例如50ms之后被接通。还可以，在起动器电流例如已经低于某电流阈之后，接通第二能量源。还可以，在电池端子电压也即第二能量源的输出电压已经超过了确定的阈之后，接通该第二能量源。

在图4中所示的变化曲线说明了柴油发动机的模拟的起动，其中第一能量源的输出电压处于11.7V、第一能量源内阻处于3.75m欧姆和0℃，以及在25％Qv和80％SOC的情况下。第二能量源的输出电压在2.5m欧姆的内阻和124F温度情况下处于14.4V。

Claims (12)

1.起动器供电网络,具有：

用于起动电动机的原始能量供给的第一能量源（101），其中该第一能量源（101）与起动器供电网络的网络端子（105）耦合；

第二能量源（109）；和

耦合器（111，301），该耦合器被构造用于根据由第一能量源（101）输出的起动电动机电流将第二能量源（109）与网络端子（105）耦合，以便对抗起动电动机电流的减少，

其特征在于，耦合器（111，301）被构造为在达到电流短路值之后再经过确定的时间间隔之后将第二能量源（109）与网络端子（105）耦合。

2.根据权利要求1所述的起动器供电网络，其中，耦合器（111，301）被构造为在起动电动机电流达到、低于或超过确定的电流阈值情况下将第二能量源（109）与网络端子（105）耦合。

3.根据上述权利要求之一所述的起动器供电网络，其中，设置耦合器（111，301）来检测起动器供电网络的输出电压和第二能量源（109）的输出电压，以及如果第二能量源（109）的输出电压不小于起动器供电网络的输出电压，才将第二能量源（109）与网络端子（105）耦合。

4.根据权利要求3所述的起动器供电网络，其中，起动器供电网络的输出电压是起动电动机电压或第一能量源（101）的输出电压。

5.根据权利要求1至2之一所述的起动器供电网络，其中，该耦合器（111，301）被构造用于为了提高起动电动机电流将第二能量源（109）与网络端子（105）耦合。

6.根据权利要求1所述的起动器供电网络，其中该耦合器（111，301）包括可控制的开关（111）。

7.根据权利要求1所述的起动器供电网络，其中，该耦合器（111，301）包括两个一个接一个地连接的开关（111，301），其被设置为用于将第二能量源（109）与网络端子（105）耦合，其中起动电动机电流可以通过在两个一个接一个地连接的开关之间的输出端子（113）被输出。

8.根据权利要求6或7所述的起动器供电网络，其中，所述开关（111，301）是晶体管开关。

9.根据权利要求1至2之一所述的起动器供电网络，其中，该耦合器（111，301）被构造为用于将第二能量源（109）通过二极管（201）与网络端子（105）连接。

10.根据权利要求9所述的起动器供电网络，其中，所述二极管是在正向方向或者截止方向上被连接的二极管。

11.根据权利要求1至2之一所述的起动器供电网络，其中该第一能量源（101）是起动电动机电池，第二能量源（109）是电容器。

12.起动电动机系统，具有

起动电动机；和

按照权利要求1至 11之一所述的用于给起动电动机供给电能的起动器供电网络。