CN108604819B - 带有对电磁干扰的主动控制的能量传输管理装置 - Google Patents

带有对电磁干扰的主动控制的能量传输管理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能量传输管理装置(5.1‑5.8)，其包括耦合至第二端子(P1)和第三端子(P2)的第一开关组件(51)和耦合至第三端子和第四端子(P3)的第二开关组件(53)，第一开关组件包括第一二极管(51c)和与第一二极管并联装配的第二基础开关(51b)，第一二极管的阴极与第三端子联接，第二开关组件包括第二二极管(53b)和第一续流二极管(56)，第二二极管的阴极与第三端子联接，第一续流二极管的阳极与第一端子联接且阴极与第二二极管的阳极耦合，其特征在于，第一开关组件还包括第三二极管(51e)和与第三二极管并联装配的第四基础开关(51d)，第三二极管的阳极与第一二极管的阳极联接。

Description

带有对电磁干扰的主动控制的能量传输管理装置
技术领域
本发明涉及能量传输管理装置，尤其涉及能够在能量传输时限制电压或电流的装置。
背景技术
从专利申请FR1459489中已知一种能量传输管理装置，所述能量传输管理装置包括第一端子、第二端子、第三端子和第四端子，所述第一端子用于与地线联接，所述第二端子用于与第一电能存储器联接，所述第三端子用于与至少一个耗电器联接，所述第四端子用于与第二电能存储器联接。该装置还包括第一开关组件、第二开关组件和监控器。所述监控器能够通过脉冲宽度调制信号操控所述第一开关组件和所述第二开关组件。
对第二开关的操控能够限制从所述第四端子通向所述第二端子(以例如给接在所述第二端子上的电气机器供电)的电流，以遵循车载网络的电压约束。该限制是单向的。通过限制从第二端子输出的电流，可向与第三端子联接的设备确保最小化电压。
对第三基础开关的操控能够限制从所述第二端子通向所述第四端子 (以例如基于包括第一存储器和交流发电机的组件给第二存储器再充电) 的电流，同时使电压保持遵循车载网络的电压约束。该限制是单向的。对给存储器再充电的电流的该操纵确保了符合车载网络质量标准的电压等级。
该解决方案的缺点在于在与第三端子联接的车载网络位置处生成了电磁干扰。为了限制该现象，可借助于包括电容器的专用滤波器来过滤电压波动。但该类型的滤波器可相对昂贵。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一种能量传输管理装置来解决上述问题，所述能量传输管理装置不昂贵并且能够限制(用于与耗电器连结的)端子位置处的电压变化(尤其是当开关由脉冲宽度调制信号操控时在开关断开的情况下产生的电压变化)。
为此，更确切地，本发明提供了一种能量传输管理装置，所述能量传输管理装置包括第一端子、第二端子、第三端子和第四端子，所述第一端子用于与地线联接，所述第二端子用于与第一存储器以及与能量产生器联接，所述第三端子用于与至少一个耗电器联接，所述第四端子用于与第二电能存储器联接，所述装置还包括第一开关组件和第二开关组件，所述第一开关组件一方面与所述第二端子耦合以及另一方面与所述第三端子耦合，所述第二开关组件一方面与所述第四端子耦合以及另一方面与所述第三端子耦合，所述第一开关组件包括第一二极管和第二基础开关，所述第一二极管的阴极与所述第三端子联接，所述第二基础开关与所述第一二极管并联装配，所述第二开关组件包括第二二极管和第一续流二极管，所述第二二极管的阴极与所述第三端子联接，所述第一续流二极管的阳极与所述第一端子联接并且所述第一续流二极管的阴极与所述第二二极管的阳极耦合，其特征在于，所述第一开关组件还包括：
-第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第一二极管的阳极联接，以及
-称为第四基础开关的基础开关，所述第四基础开关与所述第三二极管并联装配。
第四基础开关的添加能够大大地限制第三端子位置处的电压变化，所述第四基础开关以与第二开关组件同步的方式操控。
事实上，当通过脉冲宽度调制信号操控第二开关组件时，尤其是在一个或多个开关断开的阶段中，操控模块以线性模式控制所述第四基础开关。
根据本发明的一个特征，所述第三基础开关适用于由脉冲宽度调制信号操控，所述第二基础开关和所述第四基础开关具有至少三种状态，所述至少三种状态包括部分导通的至少一个中间状态、断开状态和闭合状态，并且所述第二基础开关和所述第四基础开关适用于由脉冲宽度调制信号操控，所述能量传输管理装置还包括监控器，所述监控器能够：
-向所述第三基础开关发送调制信号，以限制通过所述第三基础开关的电流，并且
-当所述第三基础开关由调制信号操控时向所述第二基础开关以及向所述第四基础开关发送调制信号，以控制使所述基础开关安置成处于中间状态，以便限制第三端子位置处的电压变化。
有利地，当从所述第二端子向所述第四端子传输能量时，所述调制信号控制所述第二基础开关和所述第四基础开关，以便：
-当所述第三基础开关在由调制信号操控的过程中处于断开状态时，并且当所述第三端子位置处的电压大于预定阈值时，所述第二基础开关和所述第四基础开关处于中间状态，当所述第三端子位置处的电压小于预定阈值时，所述第二基础开关和所述第四基础开关处于闭合状态，
-当所述第三基础开关处于闭合状态时，所述第二基础开关和所述第四基础开关处于闭合状态。
有利地，根据本发明的能量传输管理装置还包括第二续流二极管，所述第二续流二极管的阳极与所述第一端子联接并且所述第二续流二极管的阴极与所述第一二极管的阳极或与所述第三二极管的阴极联接，当从所述第四端子向所述第三端子传输能量时，所述监控器还能够向所述第二基础开关发送调制信号，以限制通过所述第二基础开关的电流。
有利地，所述第二开关组件还包括：
-第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述第二二极管的阳极联接，以及
-第五基础开关，所述第五基础开关与所述第四二极管并联装配。
有利地，所述第三基础开关和所述第五基础开关具有至少三种状态，所述至少三种状态包括部分导通的至少一个中间状态、导通状态和非导通状态，所述监控器还能够发送调制信号，以使：
-通过所述第二基础开关的电流受到限制，
-当所述第二 基础开关在由调制信号操控的过程中处于断开状态时，并且当所述第三端子位置处的电压大于预定阈值时，所述第三基础开关和所述第五基础开关处于中间状态，当所述第三端子位置处的电压小于预定阈值时，所述第三基础开关和所述第五基础开关处于闭合状态，
-当所述第二 基础开关处于闭合状态时，所述第三基础开关和所述第五基础开关处于闭合状态。
有利地，所述第一续流二极管的阴极与所述第二二极管的阳极或与所述第四二极管的阴极联接。
本发明还涉及一种车辆的电气系统，所述电气系统包括能量产生器、第一能量存储器、第二能量存储器和主车载网络，所述主车载网络包括至少一个耗电器，其特征在于，所述电气系统还包括根据本发明的能量传输管理装置，第二端子与所述第一存储器以及与所述能量产生器联接，第三端子与所述车载网络联接，第四端子与所述第二存储器联接，第一端子与所述车辆的地线联接。
本发明还涉及一种车辆，所述车辆包括根据本发明的能量传输管理装置或根据本发明的电气系统。
附图说明
通过阅读以下的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图上：
-图1示出了根据本发明的电气系统的示例；
-图2示出了根据本发明的能量传输管理装置的第二实施变型；
-图3示出了根据本发明的能量传输管理装置的第三实施变型；
-图4示出了根据本发明的能量传输管理装置的第四实施变型；
-图5示出了根据本发明的能量传输管理装置的第五实施变型；
-图6示出了根据本发明的能量传输管理装置的第六实施变型；
-图7示出了根据本发明的能量传输管理装置的第七实施变型；
-图8示出了根据本发明的能量传输管理装置的第八实施变型；
-图9示出了开关组件的电阻随所述开关组件的电压控制而演变的曲线图；
-图10示出了基础开关的运行控制随时间演变的曲线图。
具体实施方式
附图不仅可用于完善本发明，必要时还有助于本发明的限定。
在下文中，作为非限制示例，认为所示的电气系统装载在包括内燃机的车辆上，所述车辆还包括车载网络，所述车载网络包括消耗器。
但本发明不限制于该实施方式。事实上，本发明涉及包括至少两个能量存储器和至少一个消耗器的任何电气或电子系统。
参考图1，根据本发明的电气系统包括以下元件：电能产生器1(例如交流发电机)、起动器2、第一电能存储器3、电能传输管理装置5、车辆的主车载网络4a和任选地副车载网络4b、以及第二能量存储器6。
电能传输管理装置5包括四个端子：一方面，第一端子M，所述第一端子为与车辆的地线连接的负极端子；另一方面，第二端子P1、第三端子 P2和第四电子P3，所述第二端子、所述第三端子和所述第四电子为正极端子。
电能产生器1的一侧通过(有阻的且有电感的)电线束与装置5的第二端子P1电联接，另一侧与地线电联接。同样地，交流发电机2的一侧通过(有阻的且有电感的)电线束与装置5的第二端子P1电联接，另一侧与地线电联接。同样地，副车载网络4b的一侧通过(有阻的且有电感的)电线束与装置5的第二端子P1电联接，另一侧与地线电联接。同样地，第一电能存储器3的一侧与装置5.1的第二端子P1电联接，另一侧与地线电联接。
主车载网络4a的一侧通过至少一个线束与装置5.1的第三端子P2电联接，另一侧与地线电联接。
第二存储器6的一侧与装置5.1的第四端子P3电联接，另一侧通过线束与地线电联接。
交流发电机1(或发动机-起动器)用于向车辆的车载网络4a、4b提供电功率，以用于在BOOST阶段再起动内燃机。在BOOST阶段期间，交流发电机用于在行驶阶段向内燃机提供转矩。在BOOST阶段中，交流发电机因此变为电流消耗器。
起动器2用于车辆的初次起动，并且任选地根据车辆的构造而用于车辆的再起动。
例如为12V铅电池类型的第一电能存储器3尤其用于车辆的起动和再起动，以在车辆待机(veille)的阶段期间给主车载网络4a和副车载网络 4b的消耗器供电。
所述车辆还包括传感器8，所述传感器收集与第一存储器3相关的数据：第一存储器3的电流、第一存储器3的电压、第一存储器3的温度、对于第一存储器3的充电状态的估算。可选地，如果第一存储器3被配备工具(来测量电流和电压)，所述第一存储器可采用这些信息而无需借助于传感器8。
主车载网络4a包括车辆的电气元件，所述电气元件例如为计算机和电气设备，所述电气设备例如为使舒适的设备、安全构件以及不归属于上述类别的其它电气设备。
可选地，所述车辆包括副车载网络4b，所述副车载网络仅包括在起动、再起动和BOOST阶段期间不被干扰的消耗器(构件)。
第二存储器6(或副存储器)(例如锂离子电池)用于在(除待机之外的)车辆使用期间给主车载网络4a供电。
所述车辆还包括能够收集和传递车辆数据的监控器7。
所述车辆还包括配电元件10、11、12。这些配电元件10、11、12例如为具有有电感且有阻的特征的线束。由于有阻且有电感的特征，所述线束有助于所述系统的良好运行。
如上所述，装置5.1包括四个端子：
-第一端子M，所述第一端子为与车辆的地线连接的负极端子，
-第二端子P1，所述第二端子为与第一存储器3、与起动器2、与交流发电机1以及与副车载网络4b连接的正极端子，
-第三端子P2，所述第三端子为与主车载网络4a连接的正极端子，
-第四端子P3，所述第四端子为与第二存储器6连接的正极端子。
装置5.1包括还称为功率开关的两个开关组件51、53(例如MOSFET (英语“MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor”的首字母缩写，被翻译成金属氧化物半导体场效应晶体管)类型的功率开关)：
第一开关组件51包括第一基础开关51a、第二基础开关51b、第一二极管51c、第三二极管51e和称为第四基础开关的基础开关51d。
所述第一开关组件可具有并联装配的多个第二基础开关51b和多个二极管51c。在该情况下，所述多个第二基础开关51b被同时控制。
所述第一开关组件还可具有并联装配的多个第四基础开关51d和多个第三二极管51e。在该情况下，所述多个第四基础开关51d被同时控制。
为了运行的安全，安置第一二极管51c。在存在电路开路故障的情况下，该二极管作为基础开关的补充。
第一基础开关(例如机电类型的开关)51a常闭。所述第一基础开关用于在车辆停车(车辆待机)的阶段期间给车辆供电。
第二基础开关51b：
-以ON(闭合)运行：在该操控模式中，无论电流的方向如何都不存在电流限制；
-以OFF(断开)运行：当第一基础开关51a断开时，第一开关组件 51中的电流在从第二存储器6向第一存储器3的方向上不导通；
-在从第二存储器6向第一存储器3的方向上以PWM(受操控的控制 /自动模式)运行，以便限制从第二存储器6向第一存储器3放电。该限制根据要遵循的电流设定值和/或电压设定值来得到。在PWM模式中，在从存储器3向存储器6和车载网络4a的组件的方向上不存在电流限制，处于与ON模式类似的运行，因为电流小于电流设定值；
-以主动滤波器运行：当以PWM操控第三开关53a并且电流在从第一存储器3向第二存储器6的方向上导通时，以与线性模式组合的PWM运行(见下文阐述)，所述线性模式与第四基础开关51d相关联。
第二基础开关51b的电压在电能传输中可(根据用于PWM信号构造的电压设定值和电流设定值)操控。当电流、电压和功率处在由限制值限定的界限中时，不存在电压限幅、电流限制或功率限制，第二基础开关51b 表现为闭合的开关。当电流、电压或功率超过经限定的界限时，存在电压限幅、电流限制或功率限制，第二基础开关51b表现为单向斩波器。经安置的调节策略能够在电能传输中调节电压或电流。
对51b的操控能够在主车载网络4a的电压的约束下在从第二存储器6 向包括第一存储器3和发动机-起动器1的组件的方向上安置电流限制(以便在主车载网络4a中保持最小化电压)。该电流限制用于有助于BOOST 功能并且向发动机-起动器1提供电流，所述发动机-起动器由此有助于在车辆行驶阶段向内燃机提供转矩。
尤其由于第一二极管，对51b的操控不能够在从第一存储器3向第二存储器6的方向上限制电流。
第二基础开关51b可：
-根据放电电流设定值(从0到Imax)来手动操控；
-在允许下自动操控：一旦第一存储器3的电压转变到预定电压之下，监控器允许在最大化放电电流设定值Imax的约束下遵循主车载网络4a的最小化电压从第二存储器6向包括第一存储器3和发动机-起动器1的组件放电。
第四基础开关51d：
-当第二基础开关51b被操控用于从第四端子P3向第三端子P2传输能量时，以ON(手动闭合)运行。
-当第三开关53a以PWM模式运行并且电流在从第一存储器3向第二存储器6的方向上导通时，以PWM模式和线性模式运行以实施主动滤波器。
例如，第四基础开关51d可为MOSFET类型的电子功率部件，该电子功率部件的状态(断开或部分断开或闭合)取决于电压控制CIP(例如等于 0.5V)。图9上示意性示出了MOSFET类型的主开关IP的电阻RIP随电压控制CIP而演变的非限制性示例的曲线图。附图标记CIP1表示主开关IP的最小化电压控制(此处等于4V)。附图标记CIP2表示主开关IP的最大化电压控制(此处等于10V)。附图标记RIP1表示当电压控制CIP等于CIP2时主开关IP的电阻。附图标记RIP2表示当电压控制CIP等于CIP1时主开关IP的电阻。附图标记P1表示当主开关IP处于断开(或非导通)状态时电压控制CIP的区域。附图标记P2表示当主开关IP处于中间(或部分导通)状态时电压控制CIP的区域。在电压控制CIP的该区域P2中，可使主开关IP以“线性”模式运行以使所述主开关的电阻基本线性地变化。附图标记P3表示当主开关IP处于闭合(或导通)状态时电压控制CIP的区域。
综上，当对于用于给第二存储器6再充电的电流的限制被激活(换句话说，第三基础开关53a以PWM操控)时，第二开关51b和第四开关51d 同样以与以线性模式操控组合的方式以PWM操控。所述第二开关和所述第四开关可同步或异步地操控。
第二开关组件53包括第三开关53a、第二二极管53b、第四二极管53d 和第五基础开关53c。
可具有并联的多个主开关53。第三基础开关53a由此被同时控制。
还可具有并联装配的多个第五基础开关53c和多个第四二极管53d。在该情况下，所述多个第五基础开关53c被同时控制。
第三开关53a：
-以ON(闭合)运行：在该方向上，无论电流的方向如何都不存在电流限制；
-在从包括第一存储器3和发生器1的组件向第二存储器6的方向上以PWM(受操控的控制/自动模式)运行，以便限制给第二存储器6的再充电。该限制根据要遵循的电流设定值和/或电压设定值来得到。在PWM 模式中，在从存储器6向存储器3/副车载网络4b和主车载网络4a的组件的方向上不存在电流限制，处于与ON模式类似的运行，因为电流小于电流设定值；
-以主动滤波器运行：当以PWM操控第二开关51b并且电流在从第二存储器6向第一存储器3的方向上导通时，以与线性模式组合的PWM运行(见下文阐述)，所述线性模式与第五基础开关53c相关联。
第三基础开关53a的电压在电能传输中可(根据用于PWM构造的电压设定值和电流设定值)操控。当电流、电压和功率处在由限制值限定的界限中时，不存在电压限幅、电流限制或功率限制，第三基础开关53a表现为闭合的开关。当电流、电压或功率超过经限定的界限时，存在电压限幅、电流限制或功率限制，第三基础开关53a表现为单向斩波器。经安置的调节策略能够调节电压或电流。
对第三开关53a的操控能够在以下约束下在从包括第一存储器3、起动器1和交流发电机2的组件向第二存储器6的方向上安置电流限制：
-第二存储器6的最大化再充电电流设定值；
-主车载网络4a的要确保的最小化电压；
-第二存储器6的可接受的最大化电压；
-交流发电机上的最大化电流提取设定值。
对第三开关53a的操控不能够在从第二存储器6向包括第一存储器3、起动器1和交流发电机2的组件的方向上限制电流。
第五基础开关53c：
-当装置5.1被操控用于(在从第二存储器6向车载网络4a的方向上) 从第四端子P3向第三端子P2传输能量或(在从第一存储器3向第二存储器6的方向上)从第二端子P1向第四端子P3传输能量时，以ON(手动闭合)运行。
-当第二开关51b以PWM模式运行并且电流在从第二存储器6向第一存储器3的方向上导通时，以与线性模式组合的PWM运行以实施主动滤波器。
综上，第二基础开关51b和第三基础开关53a每个都表现为单向斩波器。相反，装置5整体表现为双向降压器。
根据本发明的装置5.1还包括常开的机电开关54，所述机电开关能够例如在满足第二存储器6的极限条件(存储器寿命)的情况下使第二存储器6隔离。所述机电开关还在车辆待机时断开：锂电池在车辆待机期间或在处于闭合状态(始终导通)的开关组件53的故障期间不使用。
装置5.1能够通过操控主开关51、53来借助于不同能量源给车载网络 4a、4b的消耗器供电：
·或是基于交流发电机1(具有可从13V到16V变化的电压设定值)：
·或是基于通过主开关51、53管理的第一存储器3和交流发电机1的组件；
·或是基于通过主开关51、53管理的第二存储器6。
根据本发明的装置还包括两个电流测量50a、50b：
-第一电流测量50a，所述第一电流测量用于测量通过第二基础开关 51b、第一二极管51c、第四基础开关51d和第三二极管51e的电流(通过第一基础开关51a的电流不由第一电流测量50a测量)，并且尤其用于测量通过第二存储器6给第一存储器3再充电的电流，或用于通过由第二存储器6提供受限电流来辅助交流发电机1或起动器2的起动/再起动。
-第二电流测量50b，所述第二电流测量用于测量第二存储器6的再充电。
本发明还包括三个电压测量55a、55b、55c。
第一电压测量55a在第二端子P1与第一端子M之间测量第一存储器3 的电压。
第二电压测量55b在第三端子P2与第二端子M之间测量主车载网络 4a的电压。
第三电压测量55c在一方面第一开关组件53和机电开关54(正电势) 与另一方面端子M(负电势)之间测量电势差。
根据本发明的装置5.1还包括两个续流二极管56、57。
第一续流二极管56在第三开关53a以PWM运行时是必需的，否则电压由于感应效应而变得过高。
第二续流二极管57在第二开关51b以PWM运行时是必需的，否则电压由于感应效应而变得过高。如果不存在该二极管，过压可毁坏开关。
根据本发明的装置5.1还包括监控器58。监控器58构造用于生成对应于第二基础开关51b和第三基础开关53a的经确定运行模式的操控信号C1、 C2。这些操控信号能够使开关51b、53a断开和闭合，以便在需要电流限制和/或电压限制时调节与能量传输相关联的电压值和电流值。
图1中的结构的不同元件以下述方式通信。
交流发电机1与车辆监控器7通信[a]。交流发电机1向车辆监控器7 发送例如带有交流发电机负载信息的交流发电机数据。车辆监控器7向交流发电机1发送交流发电机的操控设定值。
主车载网络4a向车辆监控器7发送[b]涉及主车载网络4a上存在的耗电器的状态的信息。更确切地，主车载网络4a的一些构成部分(消耗器) 向监控器7发送信息。该信息能够使车辆监控器7通过限定要确保的最小化电压(Umin)和最大化电压(Umax)来确定主车载网络4a的电压的标准运行范围。
副车载网络4b向车辆监控器7发送[c]涉及副车载网络4b上存在的耗电器的状态的信息。更确切地，副车载网络4b的一些构成部分(消耗器) 向监控器7发送信息。该信息能够使车辆监控器7通过限定要确保的最小化电压(Umin)和最大化电压(Umax)来确定副车载网络4b的电压的标准运行范围。
第一存储器向车辆监控器7通信[d]涉及第一存储器3的信息，所述信息至少包括：第一存储器的温度、第一存储器的电流、第一存储器的电压、对于第一存储器的充电状态的估算。
装置5.1的监控器接收[e]在P1与M之间的第一电压测量55a。该测量表示第一存储器3的电压(即具有准备的压降的图像)。
装置5.1的监控器58接收[f]在从主车载网络4a向装置5的第二端子 P1上的第一存储器3的方向上的第一电流测量50a。
装置5.1的监控器58操控[g]第四基础开关51d(如上所述地以ON、 OFF类型的操控或以与线性模式组合的切换(PWM)的操控)以实施主动滤波器。
装置5.1的监控器58操控[h]第一基础开关51a。
装置5.1的监控器58还操控[i]第二基础开关51b。这涉及ON(换句话说，双向导通模式)或OFF(换句话说，在从副车载网络4b向主车载网络 4a的方向上阻挡)类型的操控、(处于在从第二存储器6向第一存储器3 的方向上存在电流限制并且电流在从存储器3向车载网络4a的方向上导通的模式的)切换(PWM)或与线性模式组合的切换(PWM)(与第四基础开关51d一致)以实施主动滤波器。
装置5.1的监控器接收[j]在P2与M之间的第二电压测量。该测量表示主车载网络4a的电压。
装置5.1的监控器58操控[k]第三基础开关53a。这涉及ON(换句话说，无论电流方向和电流值如何都导通)或OFF类型的操控、(处于在从交流发电机1向第二存储器6的方向上存在对于给第二存储器6再充电的电流的电流限制的模式的)切换(PWM)或与线性模式组合的切换(PWM) (与第五基础开关53c一致)以实施主动滤波器。
装置5.1的监控器58还操控[l]第五基础开关53c(如上述地以ON、 OFF类型的操控或以与线性模式组合的切换(PWM)的操控)以实施主动滤波器。
装置5.1的监控器58还操控[n]机电开关54。
装置5.1的监控器58接收[o]第二存储器6的第二电流测量50b。
装置5.1的监控器58接收[m]第三电压测量55c。该测量表示在一方面第五开关53c和机电开关54与另一方面地线点M之间的电压。
车辆监控器7和装置5.1的监控器58交换[p]信息。
车辆监控器7接收[q]第二存储器6的信息(例如，温度、电流、电压、充电状态等等)。
图10的上部示意性示出了第三基础开关53a的运行控制CCV(此处电压控制)随时间演变的第一曲线图。附图标记T表示切换(或切断)周期，所述切换(或切断)周期是第三基础开关53a的切断频率的倒数。如图所示，在周期T中，第三基础开关53a在α*T期间通过运行控制CCV2(“处于1”)安置成处在闭合状态(“ON”)上，然后在(1-α)*T期间通过运行控制CCV1(处于0)安置成处在断开状态(“OFF”)上。附图标记α表示在安置成处于断开状态的时长与安置成处于闭合状态的时长之间的周期比。注意到，周期比α根据借助于第三基础开关53a执行的调节的类型而可为固定的或可变的。
当切断(或切换)是“脉冲宽度调制”(或PWM(“Pulse Width Modulation”))类型的时，处于0的运行控制标记为“PWM＝0”，处于1的运行控制标记为“PWM＝1”。注意到，当运行控制处于1(PWM＝1)时，能量传输管理装置5.1从第二端子P1提取功率，因此存在在第二基础开关 51b中和第四基础开关51d中导通的电流，以便给(与车载网络联接的)第三端子P2和(与第二存储器联接的)第四端子P3供电。
第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1 lim为可由监控器 58提供的信息。
还注意到，当第二基础开关51b和/或第四基础开关51d具有多个中间状态(如在MOSFET类型的开关的情况下(见图9))时，监控器58可有利地配置用于控制使第二基础开关51b和第四基础开关51d中的至少一个安置成处于作为预限定法则的函数的连续状态。该预限定法则能够在第三端子P2处的电压V2的测量值大于电压限制设定值URA1 lim时引起(与车载网络联接的)第三端子P2处的电压V2的降低。
例如，该预限定法则可为非线性的。但在实施变型中，该预限定法则可为线性的。
在根据(例如非线性的)预限定法则的控制期间，第二基础开关51b 和第四基础开关51d中的每个的运行控制CIP在CIP1与CIP2之间变化，以便引起第三端子P2处的电压V2下降至电压限制设定值URA1 lim的等级或之下。
注意到，监控器58可配置用于以基本同步或不同步的方式控制第二基础开关51b和第四基础开关51d的安置。
可注意到，监控器还能够在操控开关51被操控时使第二开关组件53 操控成主动滤波器以限制电压。
还注意到，监控器58可配置用于在接收到第三端子P2处的电压V2 的第一测量值(该第一测量值大于第三端子P2处的电压限制设定值URA1lim)之后通过第一预限定时间间隔ε1来起动根据预限定法则的控制。该选择用于使对根据预限定法则的控制的起动推迟ε1，以便避免干扰。物理上，经测量的该值V2不同于0，因为该值与获取和处理链相关。在该情况下，对根据预限定法则的控制的起动最晚在时刻t＝α.T+ε1开始。第一预限定时间间隔ε1仅介入对控制的起动。
例如，ε1可默认选为等于零(0)。
还注意到，监控器58可配置用于通过第二时间间隔ε2来停止根据预限定法则的控制，所述第二时间间隔是第三端子P2处的电压V2的测量值的函数。该第二时间间隔ε2是时间推迟，所述时间推迟是请求保持两个开关部件以线性模式使用的结果。该选择用于使对根据预限定法则的控制的停止推迟ε2，以便通过过压峰值的降低和因此通过电磁干扰的降低来减轻电流发生器和电气结构的感应效应。
图2示出了根据本发明的能量传输装置的第二实施变型。图2的装置 5.2包括：
-第一基础开关51a，
-第一开关组件51，所述第一开关组件包括第二开关51b、第四基础开关51d、第一二极管51c和第三二极管51e，
-第二开关组件53，所述第二开关组件包括第三基础开关53a、第二二极管53b和第一续流二极管56，
-机电开关54。
在该实施方式中，第三开关53a可在从包括第一存储器3和发生器1 的组件向第二存储器6的方向上以PWM(受操控的控制/自动模式)操控，以便限制给第一存储器6的再充电。当第三开关53a以PWM操控并且电流在从第一存储器3和发生器1向第二存储器6的方向上导通时，第二开关51b和第四开关51d可以与线性模式组合的PWM操控以便得到主动滤波器。
图3示出了根据本发明的能量传输装置的第三实施变型。图3的装置 5.3包括与第二变型的装置5.2相同的元件以及：
-第一电感L1，所述第一电感与第二端子P1以及与第一基础开关51a 联接，
-第二电感L2，所述第二电感与第四端子P3以及与机电开关54联接，
-第二续流二极管57，所述第二续流二极管的阳极与第一端子M联接并且所述第二续流二极管的阴极与第一二极管51c的阳极联接。
在该实施方式中，第二基础开关51b可在从第二存储器6向第一存储器3的方向上以PWM(受操控的控制/自动模式)操控，以便限制从第二存储器6向第一存储器3的放电。第二续流二极管57对于以PWM的该操控是必需的。相反地，电感L1、L2不是必需的。
图4示出了根据本发明的能量传输装置的第四实施变型。图4的装置 5.4包括与第三变型的装置5.3相同的元件。然而，第四变型的装置5.4与第三变型的装置5.3的不同之处在于第二续流二极管57的阴极与第三二极管51e的阴极联接。
图5示出了根据本发明的能量传输装置的第五实施变型。图4的装置 5.4包括与第三变型的装置5.3相同的元件以及与第四二极管53d并联装配的第五基础开关53c。在该实施方式中，第一续流二极管56的阴极与第二二极管53b的阳极联接，并且第二续流二极管57的阴极与第一二极管51c 的阳极联接。
在该实施方式中，当第二开关51b以PWM模式操控并且电流在从第二存储器6向第一存储器3的方向上导通时，第五基础开关53c可以与线性模式组合的PWM操控以实施主动滤波器。
图6示出了根据本发明的能量传输装置的第六实施变型。图6的装置 5.6包括与第五变型的装置5.5相同的元件。然而，第六变型的装置5.6与第五变型的装置5.5的不同之处在于第二续流二极管57的阴极与第三二极管51e的阴极联接，并且第一续流二极管56的阴极与第四二极管53d的阴极联接。
图7示出了根据本发明的能量传输装置的第七实施变型。图7的装置 5.7包括与第五变型的装置5.5相同的元件。然而，第七变型的装置5.7与第五变型的装置5.5的不同之处在于第一续流二极管56的阴极与第四二极管53d的阴极联接。
图8示出了根据本发明的能量传输装置的第八实施变型。图8的装置 5.8包括与第五变型的装置5.5相同的元件。然而，第八变型的装置5.8与第五变型的装置5.5的不同之处在于第二续流二极管57的阴极与第三二极管51e的阴极联接。

Claims (8)

1.一种能量传输管理装置(5.1-5.8)，所述能量传输管理装置包括第一端子(M)、第二端子(P1)、第三端子(P2)和第四端子(P3)，所述第一端子用于与地线联接，所述第二端子用于与第一存储器(3)以及与能量产生器(1)联接，所述第三端子用于与至少一个耗电器联接，所述第四端子用于与第二电能存储器(6)联接，所述装置(5.1-5.8)还包括第一开关组件(51)和第二开关组件(53)，所述第一开关组件一方面与所述第二端子(P1)耦合以及另一方面与所述第三端子(P2)耦合，所述第二开关组件一方面与所述第四端子(P3)耦合以及另一方面与所述第三端子(P2)耦合，所述第一开关组件(51)包括第一二极管(51c)和第二基础开关(51b)，所述第一二极管的阴极与所述第三端子(P2)联接，所述第二基础开关与所述第一二极管(51c)并联装配，所述第二开关组件(53)包括第二二极管(53b)和第一续流二极管(56)，所述第二二极管的阴极与所述第三端子(P2)联接，所述第二二极管的阳极与所述第四端子(P3)耦合，所述第一续流二极管的阳极与所述第一端子(M)联接并且所述第一续流二极管的阴极与所述第二二极管(53b)的阳极耦合，其特征在于，所述第一开关组件(51)还包括：
-第三二极管(51e)，所述第三二极管的阳极与所述第一二极管(51c)的阳极联接，所述第三二极管的阴极与所述第二端子(P1)耦合，以及
-称为第四基础开关的基础开关(51d)，所述第四基础开关与所述第三二极管(51e)并联装配，
并且，第三基础开关(53a)适用于由脉冲宽度调制信号操控，所述第二基础开关(51b)和所述第四基础开关(51d)具有至少三种状态，所述至少三种状态包括至少一个部分导通的中间状态、断开状态和闭合状态，并且所述第二基础开关和所述第四基础开关适用于由脉冲宽度调制信号操控，所述能量传输管理装置还包括监控器(58)，所述监控器能够：
-向所述第三基础开关(53a)发送调制信号，以限制通过所述第三基础开关(53a)的电流，并且
-当所述第三基础开关(53a)由调制信号操控时向所述第二基础开关(51b)以及向所述第四基础开关(51d)发送调制信号，以控制使所述第二基础开关(51b)和所述第四基础开关(51d)安置成处于中间状态，以便限制所述第三端子(P2)位置处的电压变化。
2.根据权利要求1所述的能量传输管理装置(5.1-5.8)，其特征在于，当从所述第二端子(P1)向所述第四端子(P3)传输能量时，所述调制信号控制所述第二基础开关(51b)和所述第四基础开关(51d)，以便：
-当所述第三基础开关(53a)在由调制信号操控的过程中处于断开状态时，并且当所述第三端子(P2)位置处的电压大于预定阈值时，所述第二基础开关(51b)和所述第四基础开关(51d)处于中间状态，当所述第三端子(P2)位置处的电压小于预定阈值时，所述第二基础开关(51b)和所述第四基础开关(51d)处于闭合状态，
-当所述第三基础开关(53a)处于闭合状态时，所述第二基础开关(51b)和所述第四基础开关(51d)处于闭合状态。
3.根据权利要求1或2所述的能量传输管理装置(5.2-5.8)，其特征在于，所述能量传输管理装置还包括第二续流二极管(57)，所述第二续流二极管的阳极与所述第一端子(M)联接并且所述第二续流二极管的阴极与所述第一二极管(51c)的阳极或与所述第三二极管(51e)的阴极联接，当从所述第四端子(P3)向所述第三端子(P2)传输能量时，所述监控器(58)还能够向所述第二基础开关(51b)发送调制信号，以限制通过所述第二基础开关(51b)的电流。
4.根据权利要求3所述的能量传输管理装置(5.4-5.8)，其特征在于，所述第二开关组件(53)还包括：
-第四二极管(53d)，所述第四二极管的阳极与所述第二二极管(53b)的阳极联接，所述第四二极管的阴极与所述第四端子(P3)耦合，以及
-第五基础开关(53c)，所述第五基础开关与所述第四二极管(53d)并联装配。
5.根据权利要求4所述的能量传输管理装置(5.4-5.8)，其特征在于，所述第三基础开关(53a)和所述第五基础开关(53c)具有至少三种状态，所述至少三种状态包括至少一个部分导通的中间状态、导通状态和非导通状态，所述监控器(58)还能够发送调制信号，以使：
-通过所述第二基础开关(51b)的电流受到限制，
-当所述第二基础开关(51b)在由调制信号操控的过程中处于断开状态时，并且当所述第三端子(P2)位置处的电压大于预定阈值时，所述第三基础开关(53a)和所述第五基础开关(53c)处于中间状态，当所述第三端子(P2)位置处的电压小于预定阈值时，所述第三基础开关(53a)和所述第五基础开关(53c)处于闭合状态，
-当所述第二基础开关(51b)处于闭合状态时，所述第三基础开关(53a)和所述第五基础开关(53c)处于闭合状态。
6.根据权利要求5所述的能量传输管理装置(5.4-5.8)，其特征在于，所述第一续流二极管(56)的阴极与所述第二二极管(53b)的阳极或与所述第四二极管(53d)的阴极联接。
7.一种车辆的电气系统，所述电气系统包括能量产生器(1)、第一存储器(3)、第二电能存储器(6)和主车载网络(4a)，所述主车载网络包括至少一个耗电器，其特征在于，所述电气系统还包括根据权利要求1至6中任一项所述的能量传输管理装置(5.1-5.8)，第二端子(P1)与所述第一存储器(3)以及与所述能量产生器(1)联接，第三端子(P2)与所述主车载网络(4a)联接，第四端子(P3)与所述第二电能存储器(6)联接，第一端子(M)与所述车辆的地线联接。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求1至6中任一项所述的能量传输管理装置(5.1-5.8)或根据权利要求7所述的电气系统。
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