CN103010041A - 用于运行双蓄能器车用电路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的双蓄能器车用电路（10）的方法，所述双蓄能器车用电路（10）具有两条通过直流变压器（13）相连接的分电路（11、12）和一台发电机（14），其中所述两条分电路（11、12）中的第一分电路（11）包括第一蓄能器（15）并且所述两条分电路（11、12）中的第二分电路（12）包括第二蓄能器（17）、用于起动机动车的内燃机的起动机（16）以及至少一个负载（18），其中在所述发电机（14）不在运行中的时间间隔里并且/或者就在起动所述机动车的内燃机之前借助于所述第一蓄能器（15）通过所述直流变压器（13）的输出电压的提高至少暂时地将所述第二分电路（12）的电压提升到比所述第二蓄能器（17）的能斯脱电压（U2）高的起动电压（U3）。

Description

用于运行双蓄能器车用电路的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行机动车的具有两条通过直流变压器相连接的分电路的双蓄能器车用电路的方法以及一种相应的计算单元。

背景技术

具有起停自动装置的机动车原则上为人所知。在传统的系统中，在此如在其它的机动车上一样也设置了电气的储存器，所述电气的储存器与机动车的已知类型的发电机（“车用发电机”）和起动机（“启动器”）以及电气负载相连接。所述电气的蓄能器比如是铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池在本申请的范围内也称为“机动车蓄电池”。

在内燃机的起动过程中，通过起动机如此剧烈地向机动车蓄电池加荷，使得车用电路扰动。由此在对电压敏感的负载（比如收音机或者娱乐信息系统）上会出现功能限制。在未装备起停自动装置的机动车系统中可以容忍这一点，因为内燃机在机动车起步时通常仅仅起动一次。

但是，在用传统的车用电路实现起停运行时也特别不利的是，在停止阶段中给机动车蓄电池放电，由此其电压下降到低于其平衡电压的数值。所述电压在这样的放电之后相对于14V的额定电压比如还大约为12V。在此至少部分地给所述机动车蓄电池的电极/电解质极限范围内的双层电容放电。由此失去所述双层电容的缓存功能。这在起动发动机时加剧了电压扰动。

为了在具有起停自动装置的机动车中进行所谓的热起动的过程中防止电压扰动，知道了不同的稳定电压的措施。但是，这样的措施十分麻烦并且始终引起额外的成本。

因此存在着对成本低廉的用于避免对机动车的车用电路进行稳定电压的干预的措施的需求，所述措施可以容易并且不太麻烦地实现并且借助其能够克服所解释的现有技术的缺点。

发明内容

按本发明，提出具有独立权利要求所述特征的一种用于运行机动车的具有两条通过直流变压器相连接的分电路的双蓄能器车用电路的方法以及一种相应的计算单元。有利的设计方案是从属权利要求及以下说明的主题。

比如尤其用于机动车的所谓的余热利用的系统的双蓄能器车用电路是本发明的基础。在余热利用的系统中，通过发电机来将制动能量变回为电能并且将其储存在蓄能器中。

下面所解释的图1示出了一种相应的如用于余热利用的系统的双蓄能器车用电路。所述双蓄能器车用电路具有两条分电路，所述两条分电路则具有不同的工作电压。设置在第一分电路中的并且下面要详细解释的第一蓄能器15用于储存所回收的制动能量。通过直流变压器13来向第二分电路也就是真正的车用电路供电。这条第二分电路包括机动车蓄电池并且由此向电气的负载供电。机动车的车用电路的空载电压通常在大约12V（蓄电池额定电压）与大约14V（蓄电池充电电压）之间。所述第一蓄能器的额定电压一般明显高于所述第二蓄能器的额定电压。

本发明提出在起停运行的停止阶段中并且/或者就在有意的发动机起动之前也就是一般在发电机不提供电压的阶段中以得到改进的方式运行这样的双蓄能器车用电路。在这些阶段中，按照本发明通过所述直流变压器来向机动车蓄电池馈电并且将所述第二分电路的电压提升到比一般程度高的电压或者说保持在该电压上（在本申请的范围内称为“起动电压”）。由此给机动车蓄电池的双层电容一同充电。因此可以以满的或者说相应提高的充电电压和充电的双层将机动车蓄电池用于起动过程。如下面详细解释的一样，机动车蓄电池在起动过程中受到直流变压器的支持。

换句话说，在机动车的双蓄能器车用电路中设置了两条通过直流变压器相连接的分电路和一台发电机并且所述两条分电路中的第一分电路包括第一蓄能器并且所述两条分电路中的第二分电路包括第二蓄能器、起动电机和至少一个负载；换句话说，也就是在所述机动车的双蓄能器车用电路中在所述发电机不运行的时间段里并且/或者就在有意的发动机起动之前借助于所述第一蓄能器通过所述直流变压器的额定输出电压或实际输出电压的提高来至少暂时地提升所述第二分电路中的电压。

由此可以如此降低通过启动过程引起的前面所解释的电压扰动，从而不需要其它的用于支持车用电路中的电气的负载的措施。在此取消额外的用于防止相应的电压扰动的措施并且由此取消由此引起的成本。通过更少的循环也就是通过借助于停止阶段中的支持来减少机动车蓄电池的重复的放电和充电这种方式，所述蓄电池的老化过程变慢。

总之，通过起动机系统和本来就在相应的余热利用的系统中存在的直流变压器的功能上的联结可以显著减少起动电压扰动。

其它的优点可以通过以下方式来获得，即随着开始起动内燃机的的起动指令的下发已经提升了所述直流变压器的额定电压。由此所述直流变压器提高其功率，其功率首先由所述机动车蓄电池的已经多次解释的双层电容所接收（缓存）。

所述变压器的额定输出电压的提高-以及由此所述变压器功率的提高-就在起动之前在所述机动车蓄电池的双层电容中引起电流，从而在起动时刻可以提供更高的功率，而没有显著提高车用电路电压（实际输出电压）。

在接通所述起动机的主电流时，所述变压器由此已经处于较高的负荷点中并且提供明显更高的电流，由此还可以进一步降低电压扰动。

这一点是有利的，因为由此可以防止所述直流变压器在接通主电流时首先必须调高到全负荷，由此产生不可忽视的无效时间。按本发明，换句话说，提出对相应的变压器进行预控制，用于以这种方式将电压扰动降低到最低限度。

按本发明的计算单元比如作为机动车的控制仪的一部分构成的用于所使用的直流变压器的触发机构，尤其在程序技术上设置用于实施按本发明的方法。

以软件的形式来实施所述方法，这种做法也是有利的，因为这尤其在将执行用的控制仪还用于其它的任务比如余热利用的控制并且因此本来就存在着所述控制仪时引起的成本特别低。合适的用于提供计算机程序的数据载体尤其是磁盘、固盘、闪存盘、EEPROM、CD-ROM、DVD以及其它更多数据载体。也可以通过计算机网络（互联网、内联网等）来下载程序。

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中获得。

不言而喻，上面提到的和下面还要解释的特征不仅能够在相应表明的组合中而且也能够在其它组合中或者单独地使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

本发明借助于实施例在附图中示意性地示出并且下面参照附图进行详细描述。附图简短说明如下：

图1是双蓄能器车用电路，该双蓄能器车用电路可以借助于按本发明的一种优选的实施方式的方法来运行；

图2是按现有技术以及按本发明的特别优选的实施方式的起动电流及电压曲线；并且

图3是按本发明的一种优选的实施方式的以流程图的形式示出的方法。

具体实施方式

图1示出了机动车的双蓄能器车用电路，该双蓄能器车用电路可以借助于按本发明的一种特别优选的实施方式的方法来运行。

所述双蓄能器车用电路在总体上用10来表示。它包括两条借助于直流变压器13彼此相连接的分电路11、12。在第一分电路11中设置了发电机14，该发电机14设置用于用发电机电压U1来直接向第一蓄能器15比如铀离子电池和/或双层电容器充电。所述第一分电路11连接到所述直流变压器13的输入端上。所述第一蓄能器15比如可以用于储存借助于发电机14回收的制动能量。在正常运行中，所述发电机由此由内燃机来驱动。所述第一分电路中的电压U1可以为数十到数百伏并且取决于实际的转换情况。

所述双蓄能器车用电路10的第二分电路12包括用于起动机动车的内燃机（未示出）的起动机16以及用作机动车蓄电池的第二蓄能器17比如传统的铅酸蓄电池。在所述第二分电路12上连接了至少一个负载18，该负载可以是常见的在机动车中存在的负载比如收音机、灯光设施、信息系统等。同样可以通过所述发电机14及中间布置的直流变压器13来向所述第二分电路12供应电压。所述第二分电路可以用比如14V的车用电路电压U2来运行。

所述直流变压器13按照借助于相应的触发机构19进行的触发设置用于实施本发明的范围内的实施方式，所述触发机构19比如可以构造为机动车的控制仪的一部分。

如果所述发电机14不提供电压，那就借助于所述蓄能器15和17来向车用电路也就是图1的第二分电路12馈电。在此自然使所述蓄能器15和17放电。

所述第一电气蓄能器15比如可以是锂离子电池或者双层电容器，通过该第一电气蓄能器的使用可以在停止阶段中或者在发动机起动过程中或者就在发动机起动之前也就是在所述发电机14不在运行中的阶段中将所述直流变压器13的输出电压提高到一个数值或者说保持在该数值上，该数值高于常见的典型地14V的车用电路电压。比如在此可以是Ua=14.5V或者Ua=15V的电压。由此将所述第二蓄能器17的电压提升到较高的水平或者保持在该较高的水平上。

这如多次提到的一样使得机动车蓄电池的双层电容在起动时充满电并且从较高的电压水平进行起动。由此在必然出现电压扰动时同样提升所述电压的最小值，由此在理想情况下不需要采取额外的支持措施。

除此以外，通过所述直流变压器13来提供必需的起动机电流I的一部分，由此进一步降低电压扰动。如果相应的直流变压器比如在Ua=14V时拥有Pa=2kW的电气输出功率，那么所述直流变压器13就可以提供Ia=143A的额外电流，用于支持车用电路以及与其相关联的发动机起动。由此再次降低发动机起动过程中的电压扰动。

如提到的一样，也会有利的是，如上面已经详细解释的一样用起动指令来提升所述直流变压器的额定电压。

在图2中以图A和B的形式在以s计的时间上以A或者说V绘出了在按照现有技术并且按照本发明的特别优选的实施方式进行发动机起动的过程中的电流曲线（I）和电压曲线（U）。常规的电流曲线或者说电压曲线在此分别用20和21来表示，按照本发明的一种优选的实施方式得到的电流曲线或者说电压曲线则用30或者说31来表示。

发动机起动的开始相应地在0s的时间t进行。如可以从图表A中看出的一样，通过按本发明的措施在从0到0.2s的时间区间中可观地降低了接通电流。

关于在图B中示出的电压曲线21和31，可以发现，通过按本发明的优选的实施方式的受到支持的引起电压曲线31的起动过程可以降低电压扰动。机动车蓄电池上的电压在这里的情况中从12.5V提升到15V，车用电路中的额定电压（充电电压）为14V。

在图3中以流程图的形式大为简化地示出了按本发明的一种特别优选的实施方式的方法并且该方法在总体上用100来表示。

该方法在初始状态中在步骤110中开始，在所述初始状态中机动车处于停止状态中或者一般来讲发电机比如图1的发电机14不在运行中。

在步骤120中比如由发动机的控制仪或者如在图1中所解释的一样的触发机构19接收起动信号121。然后产生信号122，该信号比如像在图1中所解释的一样促使直流变压器13提高输出电压并且由此将第二蓄能器17充电到相对于正常的车用电路电压提高了的电压。此外开始机动车的起动。

在步骤130中，机动车在正常运行中运转，结束按本发明的措施。

Claims (11)

1.用于运行机动车的双蓄能器车用电路（10）的方法，所述双蓄能器车用电路具有两条通过直流变压器（13）相连接的分电路（11、12）和一台发电机（14），其中所述两条分电路（11、12）中的第一分电路（11）包括第一蓄能器（15）并且所述两条分电路（11、12）中的第二分电路（12）包括第二蓄能器（17）、用于起动机动车的内燃机的起动电动机（16）以及至少一个负载（18），其中在所述发电机（14）不在运行中的时间段里并且/或者就在起动所述机动车的内燃机之前借助于所述第一蓄能器（15）通过所述直流变压器（13）的输出电压的提高至少暂时地将所述第二分电路（12）的电压提升到比所述第二蓄能器（17）的名义电压（U2）高的起动电压（U3）。

2.按权利要求1所述的方法，其中作为输出电压来提升所述直流变压器（13）的额定输出电压和/或实际输出电压。

3.按权利要求1或2所述的方法，其中与将起动指令发给起动机（16）这个过程一起来提升所述直流变压器的输出电压。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，该方法在机动车的起停运行的范围内来执行。

5.按权利要求4所述的方法，该方法在起停运行的停止阶段中来执行。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发电机（14）布置在所述第一分电路（11）中并且所述发电机（14）将第一电压（U1）作为发电机电压提供给所述第一分电路。

7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述起动电压（U3）比所述第二蓄能器（17）的名义电压并且/或者比所述第二分电路（11）的名义电压高出至少0.5V。

8.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述起动电压（U3）至少为14.5V。

9.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中作为第一蓄能器（15）使用锂离子电池和/或双层电容器。

10.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中作为第二蓄能器（17）使用至少一个构造为铅酸蓄电池的机动车蓄电池。

11.计算单元，尤其是控制仪，其设置用于按照按前述权利要求中任一项所述的方法之一来触发机动车的具有两条通过所述直流变压器（13）相连接的分电路（11、12）的双蓄能器车用电路（10）中的直流变压器（13）。

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