CN102840077A - 用于提高车辆电气系统性能的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提高车辆电气系统性能的方法和装置。具体地，本文中的实施方式涉及用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的性能的装置（1）和方法。该电气系统还包括：一次电池（V1），其通过启动机电磁阀（SS）选择性地连接至内燃机的起动电机（S）；二次电池（V2）、交流发电机（A）和其他车辆电力负载（Z），相互并联设置并且通过充电开关（S1）选择性地与所述一次电池（V1）并联连接。与所述二次电池（V2）还并联地设置有串联的DC/DC转换器（DC/DC）和第三电能源（V3）。

Description

用于提高车辆电气系统性能的方法和装置
技术领域
本文中的实施方式涉及用于提高车辆电气系统性能的装置。具体地，它们涉及用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的性能的装置。
本文中的实施方式还涉及用于提高车辆电气系统性能的方法。具体地，它们涉及提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的性能的方法。
背景技术
所谓的启动/停止系统在具有内燃机的车辆中变得越来越普遍。这些系统都具有提供节省燃料的经过验证的能力，特别是在城市驾驶中。这是因为在不须驱动车辆时切断内燃机，再次需要时重新启动内燃机。
然而，在车辆的重要的电气系统正在运行时切断内燃机导致的一个问题是车辆的电气系统的电压会下降到电池电压以下，也导致车辆电缆线束中的电压下降。
车辆电气系统中这样的电压下降可能会导致车辆的重要的电气系统（如外部照明系统）的问题，也可能导致底盘系统的问题。
为了缓解该问题，目前一些已知的启动/停止的解决方案将诸如传统铅酸电池的一个大的主电池与一个大小较小的支持电池相结合。在这样的已知装置中，支持电池被设置为在曲柄升温（warmcranks）期间供应车辆的电气系统。
然而，这样的已知装置在各种车辆系统的启动/停止事件增加、定时要求较高、电流消耗量增加的情况下，受一些明显的限制。
发明内容
本文中的实施方式的目标是提供一种用于提高车辆特别是具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的性能的改进装置。
本发明提供了一种电气系统的装置，其进一步包括：一次电池，其通过启动机电磁阀选择性地连接至内燃机的起动电机；二次电池、交流发电机和其他车辆电力负载，相互并联设置并且通过充电开关选择性地与所述一次电池并联连接，其中，与二次电池还并联地设置有串联的DC/DC转换器和第三电能源。
串联的DC/DC转换器和第三电能源的设置确保在内燃机乃至交流发电机不运行时其他车辆电力负载上足够的电压水平，从而防止可能会导致的车辆的重要电气系统问题的车辆的电气系统电压下降。
根据第二方面，第三电能源为超级电容器。
根据第三方面，第三电能源为锂离子电池。
如第二方面或第三方面所描述的超级电容器或锂离子电池提供可再充电的电能源，特别适合于高能量吞吐量。
根据第四方面，设置旁路开关，用于选择性地绕过DC/DC转换器。
如第四方面所描述的，设置旁路开关，用于在DC/DC转换器被设置为升压（升压（step-up））转换器的情况下，第三电能源的充电/放电。
所述方法提供了以上所述的装置方面的优点。
附图说明
在下文中，将仅参照附图通过实例的方式更详细地描述本文中的实施方式，在附图中：
图1是现有技术的具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的示意性电路图。
图2是示出了用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统性能的装置的一个实施方式的示意性电路图。
从以下结合附图考虑的详细描述中，本文中的实施方式的其他目的和特征将变得明显。然而，应理解的是，附图仅出于说明的目的而非作为对本发明的范围的限定而设计，对于本发明的范围，应参照所附权利要求。还应理解的是，附图无需按照比例绘制，并且除非另有说明，附图仅用于从概念上示出本文中描述的结构和过程。
具体实施方式
总地来说，如图2示意性示出地本文中的实施方式涉及用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统性能的装置。
图1示出现有技术的具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的示意性电路图。电气系统包括一次电池V1，其通过起动机电磁阀SS选择性地连接至内燃机的起动电机S。二次电池V2、交流发电机A和其他车辆电力负载Z相互并联地设置，并且通过充电开关S1可选择性地与一次电池V1并联连接。二极管D1可与充电开关S1并联地设置，其阳极连接至一次电池V1侧，而其阴极连接至交流发电机A侧。二次电池V2还可以通过二次充电开关S2选择性地连接至交流发电机。
上述某些组件也可以出现在用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统性能的装置的实施方式中，其示意性电路图在图2中示出。
图2示出用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统性能的装置。该电气系统还包括一次电池V1，其通过起动机电磁阀SS选择性地连接至内燃机的起动电机S。二次电池V2、交流发电机A和其他车辆电力负载Z相互并联地设置，并且通过充电开关S1可选择性地与一次电池V1并联连接。此外，还与二次电池相并联地设置有串联的第三电能源V3和DC/DC转换器。
根据下面的使用情况，显然，DC/DC转换器确保在内燃机乃至交流发电机不运行时其他车辆电力负载Z上足够的电压水平。该DC/DC转换器可以被设置为升降压（升压-降压）转换器或仅仅是升压（升压）转换器。
在一个实施方式中，第三电能源V3为超级电容器。
在另一实施方式中，第三电能源V3为锂离子电池。
超级电容器和锂离子电池都适用于高能量吞吐量。
在又一实施方式中，配置旁路开关S2以选择性地绕过DC/DC转换器。在DC/DC转换配置为升压（升压）转换器的情况下，配置旁路开关S2用于第三电能源V3的充电/放电。
与现有技术的解决方案相比，根据本申请的装置能够减小二次电池V2的大小，因为先前由其支持的大能量循环被解除。这还使二次电池V2获得了较长的预期寿命。不过，在开始/停止事件期间，万一在包括第三电能源V3和DC/DC转换器串联的电路中出现错误，二次电池V2提供冗余。
本申请还提供用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统性能的方法。该电气系统还包括一次电池V1，其通过起动机电磁阀SS选择性地连接至内燃机的起动电机S。二次电池V2、交流发电机A和其他车辆电力负载Z相互并联地配置，并且通过充电开关S1可选择地与一次电池V1并联连接。该方法包括与二次电池并联地设置串联的DC/DC转换器和第三电能源V3的步骤。
在该方法的一个实施方式中，其包括与二次电池并联地设置串联的DC/DC转换器和第三电能源V3的进一步的步骤。
在该方法的可选实施方式中，其包括将第三电能源V3设置为超级电容器的进一步的步骤。
在该方法的另一实施方式中，其包括设置旁路开关S2用于选择性地绕过DC/DC转换器的进一步的步骤。
在下面将描述说明了根据本申请的装置的一些使用例。
在第一使用例中，假设交流发电机正在运行。充电开关S1闭合，使起动电池V1变为再充电。旁路开关S2闭合，从而DC/DC转换器被绕过而V3也被再充电。DC/DC转换器不工作。交流发电机和二次电池V2供应其他车辆电力负载Z。
在第二使用例中，假设在内燃机冷启动期间起动电机S正在运行。充电开关S1断开，因此只有一次电池V1供应起动电机S。旁路开关S2断开。DC/DC转换器不工作。因此，只有二次电池V2供应其他车辆电气负载Z。
在第三使用例中，假设发生了开始/停止事件，即内燃机未运行，而至少有一些其他车辆电力负载Z在运行。充电开关S1断开。旁路开关S2断开。DC/DC转换器升压，以确保其他车辆电力负载Z上的电压电平。因此，第三电能源V3通过DC/DC转换器供应其他车辆电气负载Z。二次电池V2提供了在过载或DC/DC故障情况下的备份。
在第四使用例中，假设执行了内燃机热启动并且起动电机S正在运行。充电开关S1断开。旁路开关S2断开。该DC/DC转换器升压以确保在他车辆电气负载Z上的电压水平。因此，只有一次电池V1供应起动电机S。第三电能源V3通过DC/DC转换器供应其他车辆电气负载Z。二次电池V2提供了在过载或DC/DC故障情况下的备份。
在第五使用例中，假设车辆处于长期停车状态。充电开关S1断开。旁路开关S2断开。DC/DC转换器不工作。二次电池V2供应其他车辆电气负载Z的静态电流消耗。
根据本申请还设想包括如上所述装置的车辆。
上述实施方式可在所附权利要求书的范围内变化。
由此，尽管已示出并描述且指出了本文中的实施方式的基本新颖性特征，但应理解的是，本领域技术人员可以对所示的装置的形式和细节以及它们的操作做出各种省略和替换以及改变。例如，明确意味着，以大致相同的方式执行大致相同的功能以实现相同的结果的那些元件和/或方法步骤的全部组合均是等同的。此外，应认识到，结合本文中任何所公开的形式或实施方式示出的和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤均可以作为设计选择的普通事项结合在任何其他所公开的或所描述的或所建议的形式或实施方式中。

Claims (9)

1.一种用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的性能的装置，所述电气系统还包括：一次电池（V1），其通过启动机电磁阀（SS）选择性地连接至内燃机的起动电机（S）；二次电池（V2）、交流发电机（A）和其他车辆电力负载（Z），它们相互并联设置，并且通过充电开关（S1）选择性地与所述一次电池（V1）并联连接，其特征在于：
与所述二次电池（V2）还并联地设置有串联的DC/DC转换器（DC/DC）和第三电能源（V3）。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第三电能源（V3）为超级电容器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第三电能源（V3）为锂离子电池。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，配置旁路开关（S2）用于选择性地绕过所述DC/DC转换器（DC/DC）。
5.一种用于提高具有设置有启动/停止系统的内燃机的车辆的电气系统的性能的方法，所述电气系统还包括：一次电池（V1），其通过启动机电磁阀（SS）选择性地连接至内燃机的起动电机（S）；二次电池（V2）、交流发电机（A）和其他车辆电力负载（Z），它们相互并联设置并且通过充电开关（S1）选择性地与所述一次电池（V1）并联连接，其特征在于，其包括以下步骤：
与所述二次电池并联地设置串联的DC/DC转换器（DC/DC）和第三电能源（V3）。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其进一步包括将超级电容器设置为所述第三电能源（V3）的步骤。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其进一步包括将锂离子电池设置为所述第三电能源（V3）的步骤。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括配置旁路开关（S2）用于选择性地绕过所述DC/DC转换器（DC/DC）的步骤。
9.一种车辆，其特征在于，其包括根据权利要求1至4中任一项的装置。
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