CN118056062A - 用于为催化转化器的加热装置供电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有内燃发动机(M)的机动车辆(1)的调适模块(30)，所述车辆(1)包括能够提供电能的供电模块(20)并且包括催化转化器(10)，催化转化器能够从由内燃发动机(M)排放的排出气体去污染并且包括电加热装置(11)，该加热装置电连接到供电模块(20)并且包括第一电阻器(R1)和第二电阻器(R2)，第一电阻器连接在高点与中点之间，第二电阻器连接在中点与低点之间，调适模块(30)一方面电连接到供电模块(20)并且另一方面电连接到加热装置(11)的高点、低点和中点，并且其特征在于，调适模块被配置成将由供电模块(20)提供的功率调适成输出功率并将所调适的输出功率施加到加热装置(11)。

Description

用于为催化转化器的加热装置供电的方法

技术领域

本发明涉及混合动力或内燃发动机机动车辆(所述机动车辆包括去污染装置，所述去污染装置包括加热装置)的领域，且更具体地涉及用于加热装置的电力供应方法。

背景技术

以已知的方式，内燃发动机或混合动力汽车包括催化剂(也称为“催化转化器”)，以便对由车辆的内燃发动机排放的排出气体进行去污染。

催化转化器尤其可以是电加热催化转化器，通常称为电加热催化剂(EHC)。该类型的催化转化器包括加热装置，该加热装置允许催化转化器中的温度快速升高。加热装置尤其包括电阻器。

仍以已知的方式，这种车辆还包括电池和电机。电机能够以两种运行模式运行：驱动模式和发电机模式，在驱动模式中电机将电能转换成机械能以便启动发动机，在发电机模式中电机将来自发动机的旋转的机械能转换成电能存储在电池中。

尤其地，电机和电池允许为车辆的电网络用电能供电，以便为各种车辆设备(例如DC-DC电压转换器或具有DC电压的催化转换器加热装置)供电。

更具体地，加热装置经由特定控制装置连接到电网络，该控制装置被配置成将加热装置连接到电网络或与电网络断开连接。

电池的充电状态是可变的，例如在36伏与52伏之间，且因此在电网络中由电池供应的电压也变化。因此，当为加热装置用电能供电时，由加热装置供应的功率也会变化。例如，对于包括具有0.29欧姆的值的电阻器的加热装置，由加热装置供应的功率可能在4400W与9200W之间变化。这有损坏不同部件(例如加热装置本身、或车辆的电网络、或电池)的风险。

第一解决方案包括增加加热装置的电阻器的值。然而，当供应到加热装置的电压是低的时，特别是在36V的范围内时，则加热装置并不接收到足够的电能来正确地工作。

在第二解决方案中，脉宽调制装置连接在加热装置的控制装置与加热装置之间。脉宽调制装置根据加热装置正确地工作所需的电压来调适由电网络供应的电压。然而，这种解决方案会产生与纹波电流和电磁兼容性相关的问题。此外，脉宽调制装置会导致电池过早磨损。

在另一解决方案中，DC-DC电压转换器连接在电网络与加热装置之间。转换器可以根据加热装置正确地工作所需的电压来调适由电网络供应的电压。

此外，添加DC-DC电压转换器还需要添加冷却装置，这也增加了系统的复杂性和成本。

因此，需要一种使得可以至少部分克服这些缺点的解决方案。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于具有内燃发动机的机动车辆的调适模块，所述车辆包括能够供应电能的供电模块以及催化转化器，所述催化转化器能够对由内燃发动机排放的排出气体进行去污染并且包括电加热装置，所述加热装置电连接到供电模块并且包括第一电阻器和第二电阻器，所述第一电阻器连接在高点与中点之间，所述第二电阻器连接在中点与低点之间，调适模块一方面电连接到供电模块且另一方面电连接到加热装置的高点、低点和中点，并且其特征在于，调适模块被配置成将由供电模块供应的功率配置成输出功率并将所调适的输出功率施加到加热装置。

因此，调适模块可即刻改变由车辆的供电模块向加热装置供应的功率，而不会使电路中元件的组装更加复杂。

供电模块优选地包括电池和电机。

调适模块优选地被配置成将由供电模块供应的电压调适为有限数(un nombrefini)的输出电压。

优选地，第一输出功率由调适模块的第一配置限定，该第一配置被限定为：

a.高点连接到供电模块，

b.低点接地。

优选地，第二输出功率由调适模块的第二配置限定，该第二配置被限定为：

a.高点接地，

b.中点连接到供电模块。

优选地，第三输出功率由调适模块的第三配置限定，该第三配置被限定为：

a.低点另一方面接地，

b.中点连接到供电模块。

有利地，第四输出功率由调适模块的第四配置限定，该第四配置被限定为：

a.高点接地，

b.低点接地。

每种配置使得能够有利地供应特定于该配置的输出功率。换言之，调适模块的每个配置使得加热系统的总电阻值能够根据第一电阻器和第二电阻器的连接而进行调适。

根据第一实施例，调适模块包括：

a.第一继电器，该第一继电器一方面电连接到加热装置的高点且另一方面电接地以及电连接到供电模块，第一继电器被配置成将高点接地或将高点连接到供电模块，

b.第二继电器，该第二继电器一方面电连接到中点且另一方面电连接到供电模块，第二继电器被配置成将中点连接到供电模块以及将中点与供电模块断开连接，

c.第三继电器，该第三继电器一方面电连接到低点且另一方面电接地，第三继电器被配置成将低点接地以及将低点与地断开连接。

继电器是廉价且易于实施的元件。

根据第二实施例，调适模块包括：

a.连接在供电模块与高点之间的第一开关，

b.连接在供电模块与中点之间的第二开关，

c.连接在高点与地之间的第三开关，

d.连接在低点与地之间的第四开关。

开关优选地为受控电力开关，且尤其是电子双极开关或MOSFET。

电子开关是廉价且易于实施的元件。

本发明还涉及一种具有内燃发动机的机动车辆，该机动车辆包括：

a.供电模块，该供电模块能够供应电能，

b.催化转化器，该催化转化器能够对由内燃发动机排放的排出气体进行去污染并且包括电加热装置，所述加热装置电连接到供电模块并且包括第一电阻器和第二电阻器，所述第一电阻器连接在高点与中点之间，所述第二电阻器连接在中点与低点之间，

c.如上所述的调适模块，

d.能够控制调适模块的控制单元。

本发明还涉及一种用于为上述车辆的加热装置供电的方法，所述方法包括以下步骤：

a.接收启用配置的请求，

b.将加热装置与供电模块断开连接，

c.调适由供电模块向加热装置供应的功率，

d.将加热装置重新连接到供电模块。

该供电方法使得由车辆的供电模块向加热装置供应的功率能够被即刻改变，而不会使电路中元件的组装更加复杂。

附图说明

阅读以下描述后，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹是说明性的并且应当参考附图来阅读，其中：

图1图示了根据本发明的车辆的一个实施例，

图2图示了根据本发明的调适模块的第一配置，

图3图示了根据本发明的调适模块的第二配置，

图4图示了根据本发明的调适模块的第三配置，

图5图示了根据本发明的调适模块的第四配置，

图6图示了根据本发明的调适模块的第一实施例，

图7图示了根据本发明的调适模块的第二实施例，

图8图示了根据本发明的方法的一个实施例。

具体实施方式

参考图1，现在将描述根据本发明的车辆的实施例。

车辆1

车辆1为内燃发动机车辆或混合动力车辆，且因此包括内燃发动机M。

车辆1还包括催化转化器10、供电模块20、功率调适模块30和电子控制单元40。

内燃发动机M由同样安装在车辆1中的发动机控制计算机(图中未示出)控制。

催化转化器10特别位于内燃发动机M的出口处，且旨在用于在排出气体排放到车辆1外部之前对由内燃发动机M排放的排出气体进行去污染。例如，在内燃发动机M用柴油驱动的情况下，催化转化器10将排出气体中的一氧化碳和碳氢化合物转化为二氧化碳和水。在内燃发动机M用汽油驱动的情况下，催化转化器10将排出气体中的一氧化碳和二氧化氮转化为二氧化碳。

此外，催化转化器10在高温下正确地运行。实际上，催化转化器10中的高温允许催化转化器10中发生的化学反应加速，以便快速且有效地对来自内燃发动机M的排出气体进行去污染。

为此目的，催化转化器10包括电加热装置11以便加热催化转化器10的内部。为此，该类型的催化转化器10也被本领域技术人员称为电加热催化剂。

参考图2至图5，加热装置11包括连接在高点PH与中点PM之间的第一电阻器R1和连接在中点PM与低点PB之间的第二电阻器R2。第一电阻器R1和第二电阻器R2是加热电阻器，即当由电流通过时变热的电阻器。第一电阻器R1和第二电阻器R2可以具有相同或不同的值。

因此，加热装置11必须用电能供电。

供电模块20能够供应电能，特别是为加热装置11供电。

例如，供电模块20包括电池和电机。

电池电连接到加热装置11。

此外，电池可在放电模式中运行，在放电模式中电池供应电能，尤其是向加热装置11供应电能。更具体地，电池包括电源支路，电池通过该电源支路供应电能。电池以已知的方式提供+48V左右的电压。

电池还包括连接到电子参考端子(即接地)的参考支路。

电机能够在两种运行模式中运行：驱动模式和发电机模式，在驱动模式中电机将电能转化为机械能，在发电机模式中电机将来自内燃发动机M的旋转的机械能转化为电能存储在电池中。

电机还连接到催化转化器10的加热装置11并且向加热装置11供应电能。

因此，加热装置11或者由电机供电，或者由供电模块20的电池供电。

再次参考图1，调适模块30电力地位于供电模块20与加热装置11之间，且更具体地位于一方面供电模块20与另一方面加热装置11的高点PH、低点PB和中点PM之间。

调适模块30被配置成将由供电模块20供应的功率调适为输出功率，并将所调适的输出功率施加到加热装置11。

更具体地，调适模块30被配置成将由供电模块20供应的功率调适为有限数的输出功率。

调适模块30被配置成在四种配置中运行，每种配置使得特定于该配置的输出功率能够被供应到加热装置11的电源端子。

参考图2，第一配置提供第一输出功率值Ps1。根据第一配置，高点PH连接到供电模块20并且低点PB接地。

换言之，第一电阻器R1和第二电阻器R2在第一配置中串联连接。在第一电阻器R1的值与第二电阻器R2的值相同的情况下，第一输出功率Ps1大约等于由供电模块20供应的功率的25％。

参考图3，第二配置提供第二功率值Ps2。在第二配置中，高点PH接地并且中点PM连接到供电模块20。

因此，在第二配置中，仅第一电阻器R1被连接并可用。在第一电阻器R1的值与第二电阻器R2的值相同的情况下，第二输出功率Ps2大约等于由供电模块20供应的功率的50％。

参考图4，第三配置提供第三功率值Ps3。在第三配置中，低点PB接地并且中点PM连接到供电模块20。

因此，在第三配置中，仅第二电阻器R2被连接并可用。在第一电阻器R1的值与第二电阻器R2的值相同的情况下，第三输出功率Ps3大约等于由供电模块20供应的功率的50％。

参考图5，第四配置提供第四功率值Ps4。在第四配置中，高点PH和低点PB接地。

换言之，第一电阻器R1和第二电阻器R2在第四配置中并联连接。在第一电阻器R1的值与第二电阻器R2的值相同的情况下，第一输出功率Ps4大约等于由供电模块20供应的功率。

图6示出了调适模块30的第一实施例，调适模块30包括第一继电器Re1、第二继电器Re2和第三继电器Re3，每个继电器包括三个连接端子。

第一继电器Re1一方面电连接到加热装置11的高点PH。第一继电器Re1也电接地以及电连接到供电模块20。因此，第一继电器Re1被配置成将高点PH接地或将高点PH连接到供电模块20。

第二继电器Re2一方面电连接到中点PM。另一方面，第二继电器Re2连接到供电模块20。因此，第二继电器Re2被配置成将中点PM连接到供电模块20，或者相反地将中点PM与供电模块20断开连接。

第三继电器Re3一方面电连接到低点PB。另一方面，第三继电器Re3接地。因此，第三继电器Re3被配置成将低点PB接地，或者相反地将低点PB与地断开连接。

当调适模块30在第一配置中运行时，第一继电器Re1将高点PH连接到供电模块20，第二继电器Re2不将供电模块20连接到中点PM，且第三继电器Re3将地连接到低点PB。

当调适模块30在第二配置中运行时，第一继电器Re1将高点PH接地，第二继电器Re2将供电模块20连接到中点PM，且第三继电器Re3不将地连接到低点PB。

当调适模块30在第三配置中运行时，第一继电器Re1将高点PH与地和供电模块20断开连接，第二继电器Re2将供电模块20连接到中点PM，且第三继电器Re3将地连接到低点PB。

当调适模块30在第四配置中运行时，第一继电器Re1将高点PH接地，第二继电器Re2将供电模块20连接到中点PM，且第三继电器Re3将地连接到低点PB。

图7示出了调适模块30的第二实施例，该调适模块30包括四个开关T1、T2、T3和T4。

第一开关T1连接在供电模块20与高点PH之间。第二开关T2连接在供电模块20与中点PM之间。第三开关T3连接在高点PH与地之间。最后，第四开关T4连接在低点PB和地之间。

每个开关尤其是半导体开关，且更具体地说是双极结型或MOSFET晶体管。第二开关T2包括并联安装的两个晶体管。

第一开关T1的漏极、第二开关T2的漏极连接到供电模块20。

第一晶体管T1的源极连接到高点PH

第二开关T2的源极连接到中点PM。

第三开关T3的源极和第四开关T4的源极接地。第三晶体管T3的漏极连接到高点PH。第四开关T4的漏极连接到低点PB。

当调适模块30在第一配置中运行时，第一开关T1和第四开关T4闭合，且其他开关断开。

当调适模块30在第二配置中运行时，第二开关T2和第三开关T3闭合，且其他开关断开。

当调适模块30在第三配置中运行时，第二开关T2和第四开关T4闭合，且其他开关断开。

当调适模块30在第四配置中运行时，第二开关T2、第三开关T3和第四开关T4闭合，且第一开关T1断开。

调适模块30还包括安全开关40。

根据调适模块30的第一实施例，安全开关40连接在供电模块20与第一继电器Re1、第二继电器Re2之间。

安全开关40尤其包括一个或多个晶体管，更具体地说是一个或多个MOSFET晶体管。

此外，调适模块30的第二实施例在每个可能的电流路径上具有两个串联开关，从而包含了额外的安全元件而无需使用安全开关40，该冗余由调适模块30的结构提供。此外，在单个开关停止工作的情况下，某些配置仍然可以正确地工作。例如，如果第一开关T1停止工作，第二配置、第三配置和第四配置仍然可以使用。

车辆1还包括控制单元50，该控制单元可控制调适模块30，且更具体地可启用调适模块30的配置。

换言之，控制单元50能够控制调适模块30的第一实施例中的第一继电器Re1、第二继电器Re2和第三继电器Re3，以及调适模块30的第二实施例中的第一开关T1、第二开关T2、第三开关T3和第四开关T4。

控制单元50还用于控制安全开关40，且尤其是使安全开关40断开或闭合。

车辆1还可包括电网络，该电网络尤其用于向车辆1中的设备供应电能。为此目的，电网络包括安装在车辆1中并且电连接到待供电设备的至少一条电线。

加热装置11可经由该电网络连接到供电模块20。在这种情况下，调适模块30连接在电网络与加热装置11之间。因此，电压由供电模块20经由电网络供应给调适模块30。

实施

参考图8，现在将描述根据本发明的方法的实施例，该实施例由如上所述的调适模块30和控制单元50实施。关于供应电能的供电模块20的电池来描述该方法。尽管如此，该方法可以关于供应电能的电机以相同的方式实施。

例如，关于在初始状态下在第一配置中运行的调适模块30来描述所述方法，在第一配置中第一电阻器R1与第二电阻器R2串联连接。

该方法包括接收启用调适模块30的配置的请求的步骤E1。例如，在该步骤期间，控制单元50发送启用调适模块30的第四配置的请求，即请求将由调适模块30供应的功率增加到100％。

该方法还包括将加热装置11与电池断开连接的步骤E2。为此，安全开关40断开。该断开是由控制单元50命令的，控制单元50向安全开关40发送断开命令信号。

因此，该方法包括调适由电池向加热装置11供应的功率的步骤E3。

例如，根据调适模块30的第一实施例，在初始状态下，第一继电器Re1将高点PH连接到电池，第二继电器Re2不将电池连接到中点PM，且第三继电器Re3将地连接到低点PB。

因此，控制单元50向第一继电器Re1发送控制信号使得第一继电器Re1将高点PH接地(且不再连接到电池)，并向第二继电器Re2发送命令信号以将中点PM连接到电池。

因此，第一继电器Re1将高点PH接地，第二继电器Re2将电池连接到中点PM，且第三继电器Re3将地连接到低点PB。

根据调适模块30的第二实施例，在初始状态下，第一开关T1和第四开关T4闭合，且其他开关断开。在调适步骤E3期间，处理器50向第一开关T1发送断开命令信号，并向第二开关T2和第三开关T3发送闭合命令信号。

因此，第二开关T2、第三开关T3和第四开关T4闭合，且第一开关T1断开。

由处理器50发出的命令信号根据如下而变化：调适模块30在初始状态下的配置；以及在接收启用配置的请求的步骤E1期间由控制单元50接收到的待启用的配置。

该方法则包括将加热装置11重新连接到电池的步骤E4。为此，安全开关40闭合。从闭合步骤E4开始，加热装置11由电池供电，并且由电池供应到加热装置11的功率已经从初始状态变化，从由电池供应的功率的25％切换到100％。加热装置11的加热功率以及因此第一电阻器R1和第二电阻器R2的加热功率已经被调适。

Claims (10)

1.一种用于具有内燃发动机(M)的机动车辆(1)的调适模块(30)，所述车辆(1)包括能够供应电能的供电模块(20)以及催化转化器(10)，所述催化转化器(10)能够对由所述内燃发动机(M)排放的排出气体进行去污染并且包括电加热装置(11)，加热装置(11)电连接到所述供电模块(20)并且包括第一电阻器(R1)和第二电阻器(R2)，所述第一电阻器连接在高点(PH)与中点(PM)之间，所述第二电阻器连接在所述中点(PM)与低点(PB)之间，所述调适模块(30)一方面电连接到所述供电模块(20)并且另一方面电连接到所述加热装置(11)的高点(PH)、低点(PB)和中点，并且其特征在于，所述调适模块被配置成将由所述供电模块(20)供应的功率调适成输出功率并将所调适的输出功率施加到所述加热装置(11)。

2.根据前一项权利要求所述的调适模块(30)，其被配置成将由所述供电模块(20)供应的电压调适成有限数的输出电压。

3.根据前一项权利要求所述的调适模块(30)，其中第一输出功率(Ps1)由第一配置限定，所述第一配置限定为：

a)所述高点(PH)连接到所述供电模块(20)，

b)所述低点接地。

4.根据前述权利要求中任一项所述的调适模块(30)，其中第二输出功率(Ps2)由第二配置限定，所述第二配置限定为：

a)所述高点(PH)接地，

b)所述中点(PM)连接到所述供电模块(20)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的调适模块(30)，其中第三输出功率(Ps3)由第三配置限定，所述第三配置限定为：

a)所述低点(PB)另一方面接地，

b)所述中点(PM)连接到所述供电模块(20)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的调适模块(30)，其中第四输出功率(Ps4)由第四配置限定，所述第四配置限定为：

a)所述高点(PH)接地，

b)所述低点接地。

7.根据前述权利要求中任一项所述的调适模块(30)，包括：

a)第一继电器(Re1)，所述第一继电器一方面电连接到所述加热装置(11)的高点(PH)且另一方面电接地以及电连接到所述供电模块(20)，所述第一继电器(Re1)被配置成将所述高点(PH)接地或将所述高点(PH)连接到所述供电模块(20)，

b)第二继电器(Re2)，所述第二继电器一方面电连接到所述中点(PM)且另一方面电连接到所述供电模块(20)，所述第二继电器(Re2)被配置成将所述中点(PM)连接到所述供电模块(20)以及将所述中点(PM)与所述供电模块(20)断开连接，

c)第三继电器(Re3)，所述第三继电器一方面电连接到所述低点(PB)且另一方面电接地，所述第三继电器(Re3)被配置成将所述低点(PB)接地以及将所述低点(PB)与地断开连接。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的调适模块(30)，包括：

a)连接在所述供电模块(20)与所述高点(PH)之间的第一开关(T1)，

b)连接在所述供电模块(20)与所述中点(PM)之间的第二开关(T2)，

c)连接在所述高点(PH)与地之间的第三开关(T3)，

d)连接在所述低点(PB)与地之间的第四开关(T4)。

9.一种具有内燃发动机的机动车辆(1)，所述机动车辆包括：

a)能够供应电能的供电模块(20)，

b)催化转化器(10)，所述催化转化器能够对由所述内燃发动机(M)排放的排出气体进行去污染并且包括电加热装置(11)，所述加热装置(11)电连接到所述供电模块(20)并且包括第一电阻器(R1)和第二电阻器(R2)，所述第一电阻器连接在高点(PH)与中点(PM)之间，所述第二电阻器(R2)连接在所述中点(PM)与低点(PB)之间，

c)根据前述权利要求中任一项所述的调适模块(30)，

d)能够控制所述调适模块(30)的控制单元(50)。

10.用于为根据前一项权利要求所述的车辆的加热装置(11)供电的方法，所述方法包括以下步骤：

a)接收(E1)启用配置的请求，

b)将所述加热装置(11)与所述供电模块(20)断开连接(E2)，

c)调适(E3)由所述供电模块(20)向所述加热装置(11)供应的功率，

d)将所述加热装置(11)重新连接(E4)到所述供电模块(20)。