JP2004538206A - 短時間使用可能なエネルギーを形成することによって搭載電源回路網を安定化する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、エネルギー供給システム、とりわけ自動車用搭載電源回路網における電圧を安定化するための方法に関する。前記エネルギー供給システムはバッテリー（１）および発電機（２）から給電される。バッテリーが弱くなるか故障している場合、新たな負荷（３、４、５）を接続すると、システムにおいて電圧の急激な降下が起こる。このことを阻止するため、その時点で必要のない負荷（３）を補助的に接続することが提案される。新たな負荷（４）が接続されると、補助的に接続された負荷（３）が自動的に遮断され、それによって過剰になったエネルギーが新たな負荷（４）に切り替えられる。

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、請求項１記載の上位概念による、エネルギー供給システムを安定化するための方法、とりわけ自動車用搭載電源回路網を安定化するための方法に関する。
【０００２】
自動車用搭載電源回路網のためのエネルギー供給は、通常、少なくとも１つのバッテリーと１つの発電機によって行われる。通常の前提のもとでは、バッテリーは、電源電圧を安定して維持するのに十分な蓄電作用およびバッファ（バックアップ）作用を有している。すなわちバッテリーは新たに接続された負荷に対して、発電機が比較的高い電力レベルに調整されるまでの介在期間の間、エネルギーを供給する。
【０００３】
電気油圧式ブレーキまたは電動パワーステアリング等であるシステムがますます車両において使用されてきており、これらのシステムの動作のためには、安定的な電気エネルギー供給が重要である。とりわけ、安全上重要なシステムの機能を保証しなければならず、たとえば許容範囲を超える電圧の急激な低下によって危険にさらされることがあってはならない。バッテリーの能力が完全であれば、この要求を満たすのに十分なバックアップ作用が得られる。
【０００４】
しかしバッテリーがたとえば走行開始前に空になっていると、車両は外部からの始動支援によって開始されてしまい、バッテリーのバッファ作用が十分に得られない。同様のことが、バッテリーが弱っている場合またはバッテリーの故障時にも当てはまり、バッテリーから得られる余裕蓄積電力が減少してしまう。
【０００５】
ここで、始動電流の著しく高い電気的な負荷が接続されると、励起回路時定数が比較的大きいため（約５０〜１００ｍｓ）、発電機は比較的緩慢にしか応答できず、搭載電源回路網は短時間の間許容値を下回ってしまう。このことによって、安全上重要なシステムの制御装置も停止してしまう。電動ステアリングまたは電気的ブレーキの例では、このことは車両の操作性にとって非常にクリティカルな状態を引き起こしてしまう。それゆえ、電圧の迅速な安定化を可能にすることを目的としなければならない。
【０００６】
従来の技術からは、メインバッテリーが弱っている場合またはメインバッテリーの故障時に、メインバッテリーが充電されるか交換されるまで補助バッテリーを接続することが公知である。それゆえ、別の電圧安定化を行う必要はないが、監視用電子装置を有する付加的なバッファバッテリーおよびスイッチ素子をさらに設けなければならない。
【０００７】
それゆえ本発明の課題は、搭載電源回路網電圧を安定化するためのより簡単な方法を実現することである。
【０００８】
前記課題は、請求項１に記載された構成によって解決される。本発明の他の実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の利点
本発明の重要な思想は、消費電力の十分に高い、その時点で必要のない負荷を接続し、発電機をより高い電力レベルまで駆動させることである。ここで別の電気的負荷もスイッチオンされると、たとえば電気油圧式ブレーキが操作されると、補助的に接続された負荷が自動的にスイッチオフされ、余ったエネルギーはこの新たな負荷に「切り替えられる」。
【００１０】
有利には、補助的に接続された負荷は、新たな負荷の接続時に所定の限界電圧を下回る場合には自動的に（自動解除によって）スイッチオフされるか、または、たとえば新たな負荷の接続によって限界電圧を下回るおそれがあることを制御ユニットが検出した場合には制御装置によってスイッチオフされる。
【００１１】
本発明の第１の実施例によれば、補助的に接続された負荷は固有のスイッチ装置を有し、搭載電源回路網電圧が所定の値より低下した場合には、この固有のスイッチ装置が前記負荷をスイッチオフする。
【００１２】
本発明の別の実施例によれば、補助的に接続された負荷のスイッチオフは中央制御ユニットによって実行される。前記中央制御ユニットは有利には、新たな負荷の接続直前または接続と同時に、この新たな負荷をスイッチオフする。
【００１３】
補助的に接続される負荷は継続的に接続してもよいし、バッテリーが弱っているか機能不能になった場合に初めて制御装置によって接続してもよい。バッテリーの能力を検査するため、有利にはバッテリー状態識別部が設けられている。このバッテリー状態識別部は制御装置に接続されている。
【００１４】
補助的に接続された負荷がその間にシステムによって（ないしは車両ドライバによって）必要とされる場合、有利にはこの負荷の代わりに、必要性のない別の負荷が自動的にスイッチオンされる。
【００１５】
負荷を補助的にスイッチオンする時点ですでに電圧の急激な降下を発生させないようにするため、負荷を段階的、傾斜状またはそれと類似的に（急激にではなく）スイッチオンする。
【００１６】
高い電力を消費する適切な負荷は、とりわけヒータ、たとえばリアウィンドウデフォッガまたはシートヒータである。
【００１７】
補助的に接続された負荷は有利には、バッテリーが再び充電されたか交換されると、再びスイッチオフされる。
【００１８】
図面
本発明は以下に、添付された図面を例として詳細に説明される。
【００１９】
図１は、自動車用搭載電源回路網の概略的な図である。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施例による、搭載電源回路網電圧を安定化するための方法のフローチャートを示している。
【００２１】
図３は、本発明の第２の実施例による、搭載電源回路網電圧を安定化するための方法のフローチャートを示している。
【００２２】
図４は、本発明の第３の実施例による、搭載電源回路網電圧を安定化するための方法を示している。
【００２３】
図１は、発電機２およびバッテリー１によって給電される自動車用搭載電源回路網を示している。
【００２４】
搭載電源回路網には複数の負荷が接続されており、これらの負荷の中にはヒータ３、電気油圧式ブレーキの蓄圧器を充填するためのモータ４、および他の種々の負荷５が接続されている。これらの負荷５には通常、遮断可能な負荷および遮断不可能な負荷が含まれる。
【００２５】
ヒータ３および電気油圧式ブレーキ（ＥＨＢ）のためのモータ４にはスイッチ装置Ｓが設けられており、このスイッチ装置Ｓによって各負荷３、４を遮断することができる。スイッチ装置しゃ制御線路１１を介して所属の制御部６、８（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に接続されている。
【００２６】
制御ユニット６は電気的なエネルギー管理（ＥＥＭ）のタスクを引き受け、搭載電源回路網の過剰負荷の場合には対抗手段を開始することができる。この対抗手段は、たとえば特定の負荷を遮断または調整することによって行われる。
【００２７】
制御部６はさらに、内燃機関１０のための機関制御部９に接続されており、この機関制御部９は要求に応じて制御される。
【００２８】
すでに述べたように、バッテリー１が弱くなっているかまたは機能不能になっている場合、比較的大きな負荷が接続されると、搭載電源回路網において電圧の急激な降下が発生する。このことによって、制御ユニット６および電気油圧式ブレーキの電気的制御ユニット８（ＥＣＵ：電気制御ユニット）が短時間機能停止する。電動ステアリングまたは電気油圧式ブレーキの例では、このことは車両の操作性にとって非常にクリティカルな状態を引き起こす。それゆえ、安全技術的に考慮すると、このような機能停止を阻止するために迅速な電圧安定化を行わなければならない。
【００２９】
搭載電源回路網電圧を安定化するための方法は図２に示されている。ここではステップ２０において、電力消費の高い、必要性のない負荷がスイッチオンされる（このことは自動的に、たとえば制御ユニット６によって実行される）。補助的に接続される負荷はたとえばヒータ３、とりわけリアウィンドウデフォッガとすることができる。この場合、この負荷は継続的に接続され、バッテリー１が弱っているか否かということとは関係ない。
【００３０】
ステップ２１では、負荷が使用者によって接続される（運転者はたとえばシートヒータをスイッチオンする）。
【００３１】
バッテリー１が弱っているかまたは機能不能である場合、このことは搭載電源回路網において電圧の急激な低下を引き起こす。所定の限界電圧を下回ると（ステップ２２における検査）、補助的に接続された負荷３のスイッチ装置Ｓは該負荷３を遮断する（自動解除、ステップ３３）。
【００３２】
それに対して、バッテリー１が十分に強い場合、バッテリーは新たに接続された負荷に必要なエネルギーを供給するのに十分なバッファ作用を有する。この場合、補助的に接続された負荷３は遮断されない。
【００３３】
これと平行して、電圧を安定化するための別の手段が搭載電源回路網において開始される。たとえば制御部６は、発電機２の励起を格段に高める。電力を高めるための他の手段も考えられる。
【００３４】
図３は、搭載電源回路網電圧を安定化するための別の方法を示している。ここでは、バッテリーが弱っているかまたは完全に故障し、電圧を急激に低下させることなく他の負荷を接続するのにバッテリーの能力が十分でない場合のみ、付加的な負荷が補助的に接続される。バッテリー１の能力を評価するために、この場合バッテリー状態識別部（ＢＺＥ）が使用され、ステップ３０においてバッテリー１の能力を検出する。検査の結果、バッテリーの機能が弱っているかまたはバッテリーが機能不能であると判明した場合のみ、付加的な負荷３はステップ３１において補助的に接続される。
【００３５】
負荷の接続と平行して、制御部６は発電機２の励起を高めるか（ステップ３５）、または電力を高める別の手段を開始する（ステップ３６）。ステップ３２〜３４は図２のステップ２１〜２３に相応するので、それについて詳細な説明は必要ない。
【００３６】
限界電圧を超えるとスイッチＳが、補助的に接続された負荷３を遮断するように、限界電圧が設定される。この限界電圧はもちろん、電気油圧式ブレーキのための制御ユニット（ＥＣＵ）８の機能停止限界より上回っている。
【００３７】
この方法では付加的な負荷は、バッテリーが弱っているかまたは機能不能である場合のみ接続される。このことによって、図２の方法とは違って、相当量のエネルギーを節減することができる。
【００３８】
図４は、搭載電源回路網における電圧を安定化するための別の方法を示している。この方法でもバッテリー状態識別部が使用され、このバッテリー状態識別部によって、ステップ４０においてバッテリー１の能力が評価され、ステップ４１において場合によっては負荷３を補助的に接続する。
【００３９】
ここで別の負荷、たとえば電気油圧式ブレーキのポンプモータ４がスイッチオンされると、制御ユニット６によってこのことが識別され、制御ユニット６は安定化手段として、補助的に接続された負荷３をステップ４３でスイッチオフし、新たな負荷をステップ４４で接続する。補助的に接続された負荷３は有利には、新たな負荷を接続することによって電圧の急激な低下が許容範囲を超える場合のみ遮断される。
【００４０】
ステップ２０、３２ないしは４１における負荷の補助的な接続は、この時点ですでに電圧の急激な低下を起こさないように、段階的または傾斜状に実行しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
自動車用搭載電源回路網の概略的な図である。
【図２】
本発明の第１の実施例による、搭載電源回路網電圧を安定化するための方法のフローチャートである。
【図３】
本発明の第２の実施例による、搭載電源回路網電圧を安定化するための方法のフローチャートを示している。
【図４】
本発明の第３の実施例による、搭載電源回路網電圧を安定化するための方法を示している。

Claims (9)

1. エネルギー供給システム、たとえば自動車用搭載電源回路網における給電電圧を安定化するための方法であって、
   該エネルギー供給システムはバッテリー（１）および発電機（２）によって給電され、
   前記バッテリー（１）は複数の負荷（３、４、５）に接続されている形式の方法において、
   発電機（２）から供給される電力を高めるために、電気的な負荷（３）を補助的にスイッチオンするステップと、
   給電電圧が所定の値を下回るか、または新たな負荷（４、５）のスイッチオンによって低下するおそれがある場合に、前記補助的にスイッチオンされた負荷（３）をスイッチオフするステップとを含むことを特徴とする方法。
2. バッテリー（１）の能力をバッテリー状態識別部（６）によって検査するステップと、
   バッテリーが弱っているかまたは故障していることが検出された場合、必要性のない負荷を補助的にスイッチオンするステップとを有する、請求項１記載の方法。
3. 補助的に接続された負荷（３）のスイッチオフは自動解除によって行われる、請求項１または２記載の方法。
4. 補助的に接続された負荷（３）は制御ユニット（６）によってスイッチオフされる、請求項１または２記載の方法。
5. 補助的にスイッチオンされる第１の負荷（３）が使用者によってスイッチオンされた場合、必要性のない別の負荷（５）を補助的にスイッチオンするステップを含む、請求項１または２記載の方法。
6. 補助的に接続される負荷（３）はスイッチ装置（Ｓ）を有しており、
   前記スイッチ装置（Ｓ）は前記負荷（３）を、限界電圧を下回った場合に自動的に遮断する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 補助的に接続される負荷（３）はヒータ、たとえばリアウィンドウデフォッガまたはシートヒータである、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記補助的に接続された負荷（３）の他に別の負荷（５）も遮断する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記制御ユニット（６）は補助的に接続された負荷（３）を遮断し、続いて別の負荷（４、５）を接続する、請求項４記載の方法。

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