CN104053889B - 用于节省车辆运行的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在一种包括用于多个用电器的一个供电网络(68)、一个电池(6)、一个发动机(5)以及一个发电机(2，22)的车辆中，该发电机被联接到该发动机(5)上以向该电池(6)和该供电网络(63，68)供应电能，该运行节省设备包括电子处理装置(4)，该电子处理装置被组织成当该电池(6)与该供电网络(63，68)断开连接时提升该发动机(5)的怠速。

Description

用于节省车辆运行的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种减少电池断开连接对车辆、特别是机动车辆运行的影响的设备和方法。
背景技术
已经研究了许多解决方案来在电池不再能够供应一个用于该车辆的用电器的供电网络所要求的电流时克服使车辆的运行的困难。
一些已知的解决方案依赖于使用一个备用电池，像例如文件EP 1958851的情况一样。然而，对于第二电池的要求具有的缺点是增加了该车辆的重量和成本。
发明内容
为了弥补现有技术的问题，本发明的主题是一种用于节省车辆运行的方法，该车辆包括用于多个用电器的一个供电网络、一个电池、一个发动机以及一个发电机，该发电机被联接到该发动机上以向该电池和该供电网络供应电能，其特征在于该方法包括在该电池与该供电网络断开连接时提升该发动机的怠速的一个节省步骤。
具体地讲，该方法包括当该电池中流动的一个电流的模量低于一个预定阈值时的一个发送电池断开连接信号的步骤。
更具体地讲，该方法包括一个检查该电池中流动的所述电流的模量低于该预定阈值持续一个预定持续时间的过滤步骤。
有利地，该方法包括一个失能步骤，该步骤包括当该电池与该供电网络断开连接时防止触发一个本质需要用电提供动力直到其终止的第一功能。
优选地，所述第一功能是一个发动机停止和起动功能。
还有利的是，该方法包括一个加强步骤，该步骤包括当该电池与该供电网络断开连接时提供该发电机的响应于一个用电器需求的响应性。
本发明的主题还是一种用于节省车辆运行的设备，该车辆包括用于多个用电器的一个供电网络、一个电池、一个发动机以及一个发电机，该发电机被联接到该发动机上以向该电池和该供电网络供应电能。该设备值得注意的是它包括电子处理装置，该电子处理装置被组织成当该电池与该供电网络断开连接时提升该发动机的怠速。
确切地讲，该设备包括与一个电池端子相连的一个电流传感器，以便能够以该电池中的电流缺失检测到该电池断开连接。
有利地，所述电子处理装置被组织成当该电池与该供电网络断开连接时防止触发一个发动机停止和起动功能。
还有利的是，可以控制该发电机以便当该电池与该供电网络断开连接时提高该发电机响应于一种用电器需求的响应性。
附图说明
使用根据本发明的设备的多个示例性实施例、通过参照附图将能够更好地理解本发明，在附图中：
-图1是根据本发明的一种设备的示意图；
-图2和图3示出了根据本发明方法的步骤；
-图4是根据本发明的另一种设备的示意图；
-图5示出了根据本发明方法的其他步骤；
-图6示出了用于实现根据本发明的方法的电池断开连接检测步骤；并且
-图7给出了一个正常运行的时序图以及在电池失效的情况下的一个运行时序图。
具体实施方式
图1示出了车辆的、特别是机动车辆的多个构件，包括一个电池6、一个发动机5以及一个发电机2，该发电机被联接到发动机5上以供应电能。
该发电机2是例如像本身已知的一种包括一个励磁绕组和一个电枢绕组的交流发电机，该交流发电机根据由该励磁绕组和发动机5的转速产生的磁场来供应电能。
发电机2通常一方面由一个电力导电体62连接到电池6的一个第一端子67并且另一方面由一个电力导电体21连接到该车辆的搭铁部位。电池6的一个第二端子61通常由一个电力导电体63连接到该车辆的搭铁部位。以这种方式，由发电机2供应的电能可以用于对电池6再充电。
电子处理装置4由一个或多个控制导电体45连接至发动机5以控制该发动机的转速。对于热力发动机5而言，电子处理装置4包括例如驱动该发动机的点火的一个发动机控制单元ECU。电子处理装置4是由连接到该电池的端子67上的一个导体64与一个未表示出的电子地相组合地提供电力的并且是以一种本身已知的方式连接到电池6的端子61上的。
电子处理装置4和发电机2的励磁绕组构成了该车辆的用电器。
如本身已知的，该车辆包括许多其他的用电器，例如以一种纯粹示意性和非穷尽的方式列举的一个动力转向柱、挡风玻璃擦拭设备、照明和信号设备、热力发动机起动机，并且应当注意的是，该起动机根据是否利用了这些电动机器的可逆性而可以与发电机2构成一个共同的元件或者一个单独的元件。
用于这些用电器的一个供电网络(未表示)包括一个或多个电力导电体68，该一个或多个电力导电体连接到通常使该电池的端子67与发电机2链接的导电体62上并且连接到使得端子61与该车辆的搭铁部位链接的导电体63上。
一方面的导电体63和另一方面的这组导电体62、64、68被对应地通过夹紧到端子61和67上的一个元件连接到这些端子上。这些端子61、67中的任何一者上的元件的松开则会导致该电池的断开连接，从而导致损害该车辆运行的两种影响。与发电机2断开连接的电池6可能不再被再充电并且与电池6断开连接的用电器可能不再由该电池提供电力。
为了弥补电池6向这些用电器提供电力失败的缺点，通过将电子处理装置4按如下方式加以组织就开发了发动机5仍然旋转的事例。
电子处理装置4以一种集中的方式在单一计算机中或者以一种分布的方式在该车辆的多个计算机和电子电路中包括一个程序，该程序包括用于执行将根据图2来解释的方法的多条计算机指令。
该车辆的开启并且特别是该电子处理装置4的开启使得该方法处于一个待命步骤200中。只要该电池被正常连接，该方法就保持在步骤200中而不进行任何具体的动作。
指示电池断开连接状态的一个信号使能了一个转变201，该转变激活步骤202。
指示电池断开连接状态的信号能够以从现有技术中采取的、例如通过在发电机2的端子处测量电压脉动的不同方式来获得。
然而，优选的是一种要点为检查该电池中流过电流的方法。
除了组织成实施图2的方法的电子处理装置4之外，设备1于是包括一个电流传感器3。电流传感器3与电池6的这些端子61或67中任何一者串联以便测量该电池中流动的电流I。由诸位发明人进行的大量试验表明，该电池中流动电流的缺失代表该电池的断开连接。在图1中，该电流传感器串联连接到直接邻近端子61的导电体63上，因为链接到搭铁部位上通常比由导体62、64、67链接到用于这些用电器的供电网络更简单。然而，应当理解的是，传感器3连接到端子67测量了与在该传感器连接到端子61的情况下相同的电流I。
一个测量导体34使电流传感器3连接到电子处理装置4上。
电子处理装置4于是在此还以一种集中的方式在单一计算机中或者以一种分布的方式在该车辆的多个计算机和电子电路中包括了用于执行将参照图6来解释的方法步骤的多条计算机程序指令。
该车辆的开启并且特别是该电子处理装置4的开启使得该方法的一个分支处于一个待命步骤100中。只要该电池正常连接，该方法就保持在步骤100中，在该步骤中由传感器3测量的电流I被永久地采样以将其模量与一个阈值ε进行比较。
当该电流的模量(换言之其绝对值)小于阈值ε时，该电流被认为是零。对该绝对值进行的这种比较使得有可能克服对应于该电池放电的正值与对应于对该电池再充电的负值之间的电流变化。在该电池被连接的同时，该电流的模量通常会被一个可能高于阈值ε的噪声所恶化。该阈值ε是通过直至获得不适当检测与正确检测灵敏度之间的良好折衷的多次测试来实验性地确定的。该阈值ε还是通过考虑传感器6的分辨率和准确度、根据通常应归因于这些项类的定义来预确定的。目标是能够区别该电流的有效零值与有效非零值，从而允许在一个代表性公差范围内的测量误差。该电流的测量值还可以被估算为一个实值，一个LIN(本地互联网络Local Interconnect Network)类型的一个链路34上的数字量或者一个屏蔽缆线上的模拟量。
作为一个单纯示意性的和非穷尽实例，以0V和5V之间变化的模拟电压值再现一个负的最小值与一个正的最大值之间变化的一个电流，而将零电流值再现为中值电压值2.5V，位于50mV的ε值对应于满量程的-1％和+1％之间的零值范围。ε值可以通过试错法来扩展以获得+/-5％之间的值范围，这取决于所期望的减敏程度以避免不希望的触发。
一次零电流检测使能了一个转变101，该转变激活步骤102。
步骤102对于车辆而言是特别有用的，其中无论何时该电池是连接的，流过该电池的电流I发生一次过零并且同时被测量出有一个低于阈值ε的噪声。这可以引起一个错误的电池断开连接检测。为了确保该电池断开连接是真实的并且不会检测到一个错误的断开连接，于是设立补充步骤102以确认对应于该电池中缺失电流的电池断开连接检测。
如果该电流的缺失检测仅仅局限于明确的断开连接，优选的是经过一个预定持续时间P触发一次时间延迟。
在这种情况下，一个时间变量T在步骤102中被设定为零以便使得当变量T超过P时实现一次转变103，因此指示该时间延迟逾时。
使能转变103会对应于该电池中流动的电流I的模量低于一个预定阈值、即低于值ε激活一个发送电池断开连接信号的步骤104。
在任何程度上检测到电流的绝对值大于ε表示在步骤102中该电流临时过零，这并不反映电池6真的断开连接。这种检测于是使能了一个转变105，这替代该方法中的待命步骤100。
持续时间P是通过试错法来预确定的以获得不希望的检测与良好的检测灵敏度之间的良好权衡；因此，可以从一种车辆架构变化到另一种架构。当该电池从一个充电阶段变化到一个放电阶段时该电流规则地穿过零，并且反之亦然。当来自发电机2的电量与供应到这些用电器的电流平衡时该电流可以在一定时间上保持接近零，而没有必要反映电池断开连接。为了以一种纯粹示意性的并且非限制性的方式给出一个幅值，诸位发明人已经发现P的值等于三秒将产生令人满意的结果。
因此，与电池端子61或62相连的电流I的传感器3被用于测量该电池中流动的电流的缺失，这使得有可能检测出电池6断开连接。
返回到图2，步骤202的要点是提升发动机5的怠速。
应当回想起该发动机的怠速(通常以转每分钟(RPM)来表示)包括一个最小转速设定点，该发动机不会落到该设定点以下以免停机并且保持其旋转以便一对加速器用力就再次移动起来。为此，该热力发动机如已知地包括一个旋转传感器(未表示出)，并且由于电子处理装置4，计算机ECU驱动该发动机的点火和喷射，使得只要接触不被切断该发动机就不会低于所述设定点。
该怠速通常被尽可能精确地确定，以补偿发动机的损失，以免消耗太多的燃料并且以免将过多的有毒气体排出到大气中。
马达5的怠速与该马达的更高的速度相比可以是较不稳定的并且对干扰较不坚固的。另一方面，在怠速时，发电机2能够供应的最大功率可能不足以对最耗电的用电器提供电力。电池6于是供应必要的电流。
当电池6与供电网络63、68断开连接时，自动提升发动机5怠速时的转速则使得有可能增大发动机5的转速和扭矩两者、换言之即可以增大从发动机5传递到发电机2的功率。可以提高该发动机抵抗干扰的稳定性、换言之即坚固性。发电机2还更能够借助于链接到搭铁部位的导电体21以及链接到导电体68的导电体62来供应由这些用电器汲取的功率。
提升了速度的新怠速设定点是针对每个车辆类型在设计和批量生产中的预制测试阶段确定的。发动机怠速时由该车辆的这些用电器潜在汲取的电能预算使得有可能计算出可能从发电机2汲取的电功率。根据发电机转速的扭矩和/或功率的特定曲线则使得有可能确定发动机5必须旋转的最小转速。测试允许确定车辆的燃料消耗和发动机速度的坚固性之间的良好折衷。
只要电池6是连接的，该怠速设定点显然就保持在其一贯的低值上。因此，电子处理装置4在存储器中包含至少两个怠速值，即只要电池6是连接的电子处理逻辑就会指向的一个低值、以及当该电池6断开连接时该电子处理逻辑会指向的一个高值。表述“电子处理”应当在其最广泛的意义上进行理解，换言之等同地适于通过晶体管的模拟处理，集成电路中通过逻辑门的组合处理，并且通过存储在例如计算机ECU的或安装在该车辆中的另一个计算机的存储器中的计算机程序的数字处理。
图3示出了该方法的一个变体，该变体针对实施热力发动机的停止和起动功能是特别有利的。
转变201在此激活了一个失能步骤204，在该步骤中禁止了发动机5的停止和起动功能的触发。这个功能的好处是通常能够在车辆固定不动时使热力发动机停止以减少燃料的消耗和污染，同时考虑该车辆可以一在加速器、离合器或者该车辆的指示驾驶员再次离开的意愿的任何其他部件上用力就几乎立即重新起动。在电池缺失时，则不能够进行该热力发动机的自动重新起动。因此在电池缺失使得该热力发动机的自动停止不能实现。该热力发动机在缺失停止和起动功能时继续旋转。在步骤204中可以使必须用电提供动力的其他功能失能直到它们终止。
该停止和起动功能总体上是由电子处理装置4切断燃料的喷射来控制的。实施步骤204的一种方式可以例如使该功能去激活以便将电子处理装置4组织成当电池6与供电网络63、68断开连接时防止触发该发动机5的停止和起动功能。
图4示出了设备1的一个变体实施例，其中使用了可以由电子处理装置4通过一个链路42驱动的一个发电机22。
为了将该车辆的一部分动能转化成电能，发电机22可以是具有内部张力调节的类型、具有外部励磁控制的类型或者与通常用于在该热力发动机的最佳运行点(例如在高转速时、车辆行驶时、或者在减速阶段)优化电池再充电的任何其它类型。
优选地，该发电机是由一个张力设定点以及一个外部ECU产生的一个斜坡设定点来驱动的，该外部ECU则与该发电机联通。该从动发电机包括一个内部电子器件，该电子器件控制该发电机的转子励磁电流以影响该张力设定点和斜坡设定点。该斜坡的值被给定为从该发电机的励磁场的0％至100％所需的时间。该斜坡的目标通常是避免热力发动机5出现扭矩跳动。
特别有利地，发电机22使得有可能实施现在参照图5来说明的变体方法。
在此转变201激活一个加强步骤206，该步骤的要点是提高该发电机响应于一个用电器需求的响应性。持续时间tp可以被降低成使得该张力上升斜坡的斜率更陡。持续时间tp有可能被降低到零，这等同于以阶梯形式对发电机应用张力设定点。这使得有可能对不断增长的电流需求增大以更高的响应性，以便更迅速地响应用电器的需要。
只要电池6是连接的，则显然持续时间tp保持是根据通常包括十六个值的正常逻辑而计算出的。因此，电子处理装置4在存储器中包含至少两个持续时间tp值，即只要电池6是连接的电子处理逻辑就会指向的一个高值、以及当该电池6断开连接时该电子处理逻辑会指向的一个低值，或者甚至为零。
该方法的步骤206使得有可能在该电池断开连接时弥补针对该车辆的供电网络的能量缓冲器的缺失。当持续时间tp是低值或者甚至为零时，由该斜坡的斜率的陡度导致的高充电响应速度对该发电机提供了很好的响应性，该发电机因此更有效地抵抗了由触发用电器导致的电网波动。这使得有可能维持足够高的电压水平以避免电子设备的重新启动、该发电机的去磁通以及该热力发动机的失速。
图7示出了当实施该方法的一个共同的变体中的步骤202、204和206时该车辆的必要运行参数的时间趋势。左侧的时序图对应于一种正常的电池连接状态。右侧的时序图对应于一种异常的电池断开连接状态。
该方法并非仅局限于上面解释的方法的实施例中描述的步骤。这些步骤的实现方式保留在本发明的范围之内。
作为一个实例，在该电池断开连接的情况下，有可能当该车辆的使用者接通前照灯时使正常同时接通的主要光束和近光束两者不同步。这样一个步骤防止了该车辆的电网中的电压降。

Claims (8)

1.一种用于节省车辆运行的方法，该车辆包括用于多个用电器的一个供电网络(68)、一个电池(6)、一个发动机(5)以及一个发电机(2，22)，该发电机被联接到该发动机(5)上以向该电池(6)和该供电网络(63，68)供应电能，其特征在于，该方法包括：
-一个节省步骤(202)，该步骤要点为在该电池(6)与该供电网络(63，68)断开连接时提升该发动机(5)的怠速；以及
-一个加强步骤(206)，该步骤要点为当该电池(6)与该供电网络(63，68)断开连接时提高该发电机的响应于一个用电器需求的响应性，通过降低张力从发电机的励磁场的0％至100％所需的持续时间来提高该发电机的响应于一个用电器需求的响应性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括：
-当该电池中流动的一个电流(I)的绝对值低于一个预定阈值时的一个发送电池断开连接信号的步骤(104)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括：
-检查该电池中流动的所述电流(I)持续低于该预定阈值一个预定持续时间(P)的一个确认步骤(102)。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，该方法包括：
-一个失能步骤(204)，该步骤要点为当该电池(6)与该供电网络(63，68)断开连接时防止触发一个需要用电提供动力直到其终止的第一功能。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一功能是一个发动机(5)停止和起动功能。
6.一种用于节省车辆运行的设备，该车辆包括用于多个用电器的一个供电网络(68)、一个电池(6)、一个发动机(5)以及一个发电机(2，22)，该发电机被联接到该发动机(5)上以向该电池(6)和该供电网络(63，68)供应电能，其特征在于，该设备包括电子处理装置(4)，该电子处理装置被组织成当该电池(6)与该供电网络(63，68)断开连接时提升该发动机(5)的怠速，该设备能够控制该发电机(22)以便当该电池(6)与该供电网络(63，68)断开连接时提高该发电机(22)响应于一种用电器需求的响应性，通过降低张力从发电机的励磁场的0％至100％所需的持续时间来提高该发电机的响应于一个用电器需求的响应性。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，该设备包括与一个电池端子(61，62)相连的一个电流(I)传感器(3)，以便能够以该电池中的电流缺失检测出该电池(6)断开连接。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述电子处理装置(4)被组织成当该电池(6)与该供电网络(63，68)断开连接时防止触发一个发动机(5)停止和起动功能。
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