RU2483412C2 - Электрическая схема автотранспортного средства - Google Patents

Электрическая схема автотранспортного средства Download PDF

Info

Publication number
RU2483412C2
RU2483412C2 RU2010127247/07A RU2010127247A RU2483412C2 RU 2483412 C2 RU2483412 C2 RU 2483412C2 RU 2010127247/07 A RU2010127247/07 A RU 2010127247/07A RU 2010127247 A RU2010127247 A RU 2010127247A RU 2483412 C2 RU2483412 C2 RU 2483412C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
branch
circuit according
battery
electrical circuit
capacitor
Prior art date
Application number
RU2010127247/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010127247A (ru
Inventor
Эрве ПЕРСЕВАЛЬ
Бернар БУКЛИ
Original Assignee
Пежо Ситроен Отомобиль Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пежо Ситроен Отомобиль Са filed Critical Пежо Ситроен Отомобиль Са
Publication of RU2010127247A publication Critical patent/RU2010127247A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2483412C2 publication Critical patent/RU2483412C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0862—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery
    • F02N11/0866—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery comprising several power sources, e.g. battery and capacitor or two batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N2011/0881—Components of the circuit not provided for by previous groups
    • F02N2011/0885—Capacitors, e.g. for additional power supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2250/00—Problems related to engine starting or engine's starting apparatus
    • F02N2250/02—Battery voltage drop at start, e.g. drops causing ECU reset
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение экономичности и надежности. Электрическая схема автотранспортного средства содержит линию (М) массы, бортовую сеть (R) с батареей (1), соединенной с бортовой сетью (R) и с линией (М) массы через первую ветвь (b1), содержащую переключатель (К1), и через вторую ветвь (b2), содержащую переключатель (К2), генератор переменного тока (3), соединенный с батареей (1), стартер и элементы-потребители (4), соединенные с бортовой сетью и с линией (М) массы. Эта схема дополнительно содержит устройство поддержания напряжения, содержащее мост (b3), соединяющий ветвь (b1) с ветвью (b2), и конденсатор, соединенный с мостом (b3) в точке между третьим переключателем (К2) и второй ветвью (b2), и внутреннее устройство (8) питания, обеспечивающее протекание тока во вторую ветвь (b2) только во время перезарядки конденсатора (2). 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение касается бортовых сетей для автотранспортных средств и, в частности, для бортовых сетей транспортных средств, оборудованных реверсивной электрической машиной типа стартер-генератора, которая во время запуска теплового двигателя является элементом, потребляющим электрическую энергию, а вне этого периода запуска может работать в режиме генератора тока. В частности, изобретение применяется для бортовых сетей, оборудованных относительно мощным стартер-генератором, что необходимо для функции STOP-AND-START и/или для запуска тепловых двигателей с относительно большим объемом цилиндров.
Предшествующий уровень техники
Некоторые автотранспортные средства оборудованы стартер-генераторами, то есть электрической машиной, которая может запускать тепловой двигатель, используя источник электрической энергии, такой как батарея, или генерировать электрический ток, накапливаемый в батарее, когда транспортное средство приводится в движение тепловым двигателем. Эти машины можно, в частности, использовать в транспортных средствах, оборудованных функцией "STOP & START", в которых тепловой двигатель отключается, как только транспортное средство останавливается, и опять запускается, как только водитель опять нажимает на педаль акселератора. В частности, в этих транспортных средствах функция STOP & START подразделяется на три фазы.
- Первоначальная фаза запуска теплового двигателя, будь то двигатель с принудительным зажиганием ("бензиновый" двигатель) или с зажиганием от сжатия ("дизельный" двигатель). Эту первоначальную фазу называют также фазой первого запуска.
- Фаза движения транспортного средства с работающим тепловым двигателем, генерирующим нулевое (поддержание постоянной скорости), положительное или отрицательное ускорение (замедление) транспортного средства. Во время ситуаций замедления система STOP & START может быть предусмотрена для преобразования части кинетической энергии транспортного средства в электрическую энергию, которую могут использовать все элементы-потребители бортовой сети транспортного средства или которую можно накапливать, например, при помощи батареи. Дополнительно система STOP & START отключает питание теплового двигателя, как только транспортное средство останавливается или даже непосредственно перед остановкой, например, как только скорость транспортного средства становится меньше определенного нижнего порогового значения скорости, что позволяет снизить расход топлива и, следовательно, сократить выбросы загрязняющих веществ.
- Фаза повторного запуска теплового двигателя, управляемая водителем, например, путем нажатия на педаль акселератора.
Электрические машины типа стартер-генератора, которые обеспечивают повторный запуск двигателя, отличаются повышенным потреблением энергии. При этом, если обычно во время первого запуска большинство электрических потребителей транспортного средства выключены, совсем другая ситуация наблюдается при повторном запуске, когда такие приборы, как кондиционер, система освещения, аудиовизуальная система транспортного средства и т.д., могут быть активными и должны оставаться таковыми для удобства и безопасности пользователей транспортного средства.
В то же время электрическая машина, предназначенная для повторного запуска, потребляет много тока, что может привести к падению высокого напряжения во всей бортовой сети и к ухудшению работы некоторых потребителей электрической энергии, что воспринимается пользователем как некачественная сборка транспортного средства с неисправностью, которая воспринимается как случайная, поскольку он не связывает повторный запуск двигателя транспортного средства с этой неисправностью (если только водитель не выключил двигатель намеренно).
Для устранения этой проблемы уже были предложены различные решения. Наиболее простым решением, уже применяемым на коммерческих транспортных средствах, оборудованных функцией STOP & START, является повышение доступной электрической мощности путем соединения второй батареи с главной батареей. Главная батарея служит для обеспечения необходимой электрической мощности во время фаз первого запуска и повторного запуска. Во время этого повторного запуска электрические функции, чувствительные к перепадам напряжения, получают питание от второй батареи, которая в этом случае является единственным источником энергии для этих функций во время этой фазы. Вне этой фазы повторного запуска (продолжительность которой обычно меньше 1 с), эти чувствительные функции получают питание от генератора транспортного средства (например, генератора переменного тока).
Это решение является относительно дорогим не только с учетом использования дополнительной батареи, которую, как и главную батарею, как правило, необходимо заменять каждые два-три года, но также, учитывая, что эту дополнительную батарею не всегда можно установить в отсеке двигателя и которую приходится располагать, например, на уровне багажника, что требует пересмотра всего электрического устройства транспортного средства и даже всей его конструкции. Кроме того, масса этой дополнительной батареи и предназначенных для нее электрических проводов утяжеляет транспортное средство, что идет в разрез с задачами этой системы, то есть со снижением потребления топлива и уменьшением загрязняющих выбросов. Наконец, как правило, эта дополнительная батарея предназначена только для элементов-потребителей, наиболее чувствительных к падению напряжения, то есть, не является полным решением проблемы ухудшения электрического обеспечения питания, и работа некоторых приборов, не получающих питание от этой дополнительной батареи, может ухудшиться. Эту проблему усугубляет наличие множества вспомогательных приборов, которые могут быть подключены к бортовой сети, например, игровых приставок, видеоплееров, холодильника, нагревателя для детских бутылок и т.д., поэтому размерные параметры приборов не всегда можно легко определить, если только изначально не выполнять их с большим запасом размерности.
Другая возможность состоит в дополнении батареи другим типом средства накопления энергии, например, конденсатором. В этом случае батарея обеспечивает электрическую мощность, необходимую для запуска теплового двигателя (фаза первого запуска) транспортного средства, и служит для питания всех подключенных к ней функций. Второе средство накопления в основном используют во время повторных запусков. Однако, поскольку опорное напряжение этого второго средства накопления является переменным, например, меняется от однократного до трехкратного значения опорного напряжения транспортного средства, это второе средство накопления можно подключить к бортовой сети, только если предусмотреть преобразователь типа постоянного тока в постоянный ток DC/DC или аналогичного средства. В данном случае это решение тоже приводит к повышению стоимости, к проблемам размещения (преобразователь может потребовать, например, объема порядка 5 л) и увеличения общей массы транспортного средства (например, на 5-10 кг).
С недавних пор некоторые транспортные средства оборудуют устройством поддержания напряжения, известным также под аббревиатурой DMT, соединенным последовательно с батареей. По сути дела DMT является преобразователем напряжения DC/DC, компенсирующим мгновенную мощность, через который приборы, чувствительные к падению напряжения, получают питание, по крайней мере, во время фаз повторного запуска, и в этом случае DMT отбирает свою энергию от батареи. Это решение создает, по существу, те же проблемы, что и решение, предусматривающее дублирование батареи, то есть, усложняет электрическое устройство транспортного средства, увеличивает его массу, сокращает полезный объем из-за габаритов DMT и приводит к снижению эффективности работы приборов, не получающих питания от этого преобразователя.
Кроме того, из патента FR2853154 известна система питания электрической энергией элементов-потребителей, установленных на автотранспортном средстве, содержащая средства, образующие генератор электрической энергии, выход которого соединен через электрическую сеть с первыми средствами накопления электрической энергии, например, такими как электрохимическая батарея, и с первым элементом-потребителем. Второй элемент-потребитель подключен к электрической сети через средства, образующие вспомогательный источник энергии, например, такие как конденсатор, и средства коммутации, работой которых управляют средства управления, для обеспечения зарядки вторых средств накопления от остальной части системы и их последовательного соединения со вторым элементом-потребителем для обеспечения его питания во время его активации. Такое устройство позволяет повышать напряжение и мощность на контактах второго потребителя во время его активации и, следовательно, ослабить влияние падения напряжения, связанное с запуском элементов основных потребителей энергии, не прибегая при этом к увеличению габаритов средств генерирования и накопления энергии. Вместе с тем, это устройство предназначено только для снабжения мгновенной мощностью на определенную функцию и не решает проблем во время фаз остановки двигателя.
Краткое изложение сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание устройства бортовой сети, содержащей стартер-генератор и конденсатор, позволяющего минимизировать падения напряжения, когда стартер-генератор работает в режиме стартера.
Согласно изобретению, эта задача решается путем реализации электрической схемы, содержащей линию массы, бортовую сеть с батареей, соединенной с бортовой сетью и с линией массы через первую ветвь, содержащую первый переключатель, и через вторую ветвь, содержащую второй переключатель, генератор переменного тока, подключенный к батарее, стартер и элементы-потребители, соединенные с бортовой сетью и с линией массы, при этом схема дополнительно содержит устройство поддержания напряжения, образованное мостом, соединяющим точку первой ветви между батареей и первым переключателем с точкой второй ветви между вторым переключателем и линией массы, и конденсатором, соединенным с мостом в точке между третьим переключателем и второй ветвью, и внутреннее устройство питания, обеспечивающее протекание тока во вторую ветвь только во время повторной зарядки конденсатора.
Настоящее изобретение применяется, в частности, для электрических схем, содержащих стартер-генератор.
В устройстве сети, согласно изобретению, напряжение может поддерживаться, в частности, во время запуска, то есть, когда стартер-генератор работает в режиме стартера и представляет собой существенную нагрузку для сети, поэтому другие потребители электрической энергии не ощущают влияния падения напряжения, обычно происходящего при активации функции запуска.
Эта задача решается за счет простого использования переключателей и внутреннего устройства питания, которое, разумеется, может быть преобразователем типа DC/DC, но при этом затраты (как с точки зрения финансов, так и габаритов) не сравнимы с использованием преобразователей, предлагаемых известными решениями.
Схему в соответствии с настоящим изобретением можно реализовать на основании обычной схемы, в которую добавляют некоторое число элементов (на практике вторую ветвь, мост, блок внутреннего питания, конденсатор и несколько переключателей), но не меняя при этом всей остальной части электрического устройства транспортного средства, иначе говоря, изобретение является очень простым в осуществлении в случае, когда функция STOP-AND-START предусмотрена в качестве опции, так как обычная схема транспортного средства не пересматривается.
В предпочтительном варианте изобретения схему выполняют таким образом, чтобы первая ветвь соединяла отрицательный полюс батареи с линией массы.
В варианте изобретения внутреннее устройство питания содержит диод и катушку индуктивности. Речь может также идти о другом типе преобразователя DC/DC (характеристиках), в частности, о преобразователе типа понижающего трансформатора.
По существу, преобразователь может представлять собой последовательное соединение нескольких конденсаторов. Предпочтительно этим конденсатором или этими конденсаторами могут быть суперконденсаторы, известные также под названием ультра-конденсаторов или UCAP, при этом технология накопления энергии суперконденсаторами основана на принципе работы классических конденсаторов и обеспечивает более низкие характеристики плотности энергии, чем электрохимическая батарея, но более высокую способность накопления/разрядки большой мощности. Суперконденсаторы выдерживают намного большее число циклов зарядки и разрядки, чем обычные батареи, что позволяет их использовать в качестве источников большой мощности в короткие промежутки времени. Выпускаемые в продажу в настоящее время суперконденсаторы, как правило, выполнены в виде цилиндрического элемента, образованного наматыванием на него листа, состоящего из одного листа алюминиевой фольги, образующего анод, бумажного разделителя и другого листа алюминиевой фольги, образующего катод. Листы фольги, образующие анод и катод, обычно подвергают поверхностной обработке для формирования тонкого слоя алюминия и особенно для приклеивания активного слоя, например, такого как слой пористого углерода. Полученный таким образом элемент пропитывают затем электролитом, весь комплекс заключают в герметичный корпус, чтобы исключить испарение электролита, предусматривая, разумеется, средства для соединения анода и катода с электрической цепью.
В варианте выполнения изобретения предпочтительно переключателями управляет блок управления, управляющий переключениями в зависимости от режима работы стартер-генератора. Предпочтительно это управление учитывает также внешние параметры, такие как скорость транспортного средства, режим теплового двигателя, уровень заряда конденсатора, уровень заряда батареи и уровень нагрузки бортовой сети.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схему, иллюстрирующую падение напряжения бортовой сети во время запуска без применения какого-либо способа компенсации;
фиг.2 изображает упрощенную электрическую схему автотранспортного средства, оборудованного централизованным устройством поддержания напряжения в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3 изображает изменение напряжения бортовой сети и конденсатора во время повторного запуска для электрической схемы, показанной на фиг.2.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
На фиг.1 показана модель изменения напряжения бортовой сети во время повторного запуска транспортного средства, оборудованного функцией повторного запуска типа STOP-AND-START. Как можно отметить, во время периода, примерно равного 500 мс, напряжение бортовой сети, которое обычно составляет порядка 12,5 вольт (если транспортное средство оборудовано обычной батареей такого же напряжения), практически мгновенно падает примерно до 8 вольт.
Чтобы избежать такого падения напряжения, настоящим изобретением предлагается изменить электрическую схему транспортного средства, добавив в нее устройство поддержания напряжения, называемое централизованным в том смысле, что оно не предназначено только для одного или нескольких конкретных элементов-потребителей. Это устройство показано на фиг.2. Следует подчеркнуть, что это устройство будет расположено вблизи батареи, и что его внедрение потребует лишь относительно простых изменений электрической схемы транспортного средства.
На этой фиг.2 показаны элементы обычной электрической схемы, а именно: бортовая сеть R с основным источником питания, представляющим собой батарею 1, например, электрохимическую батарею, или, в целом, любое эквивалентное средство аккумулирования напряжения.
Батарея получает питание от стартер-генератора 3, соединенного с батареей через ветвь 12 и соединенного также с массой М. Этот стартер-генератор является реверсивной электрической машиной, которая выполняет роль генератора переменного тока, то есть генератора электрической энергии (не во время запусков), и которая во время запусков (например, во время первого запуска и повторных запусков) вращает вал теплового двигателя. В варианте выполнения (не показан) стартер-генератор заменен генератором переменного тока, при этом запуск и повторные запуски обеспечивает стартер, который в этом случае представляет собой электрическую нагрузку.
Все эти элементы, а также стартер-генератор соединены, с одной стороны, с напряжением Ur бортовой сети (например, 12,5 вольт) и, с другой стороны, с потенциалом массы М. Батарея тоже соединена с этим потенциалом массы через ветвь b1 сети, соединенную с отрицательным полюсом батареи, а другая ветвь b2 соединена с положительным полюсом.
Устройство поддержания напряжения в соответствии с настоящим изобретением в основном выполнено путем установки моста b3, соединяющего две ветви b1 и b2, при этом на линии b4, соединяющей этот мост b3 с ветвью b1, установлен конденсатор 2. Два управляемых переключателя К1 и К3 установлены соответственно на ветви b1 и на мосту b3, точнее, К1 установлен на части ветви b1 между мостом b3 и ветвью b4, а К3 - на части моста b3 между ветвью b1 и ветвью b4, содержащей конденсатор. Переключатели К1 и К3 управляются при помощи контроллера, в данном случае условно показанного позицией 5, и управляемого, например, системой управления двигателем, или, в частности, модулем, предназначенным для запуска и повторного запуска транспортного средства.
Когда переключатель К3 находится в положении пропускания, тогда как переключатель К1 находится в разомкнутом положении, конденсатор соединен последовательно с батареей транспортного средства. Эта конфигурация соответствует фазе запуска или повторного запуска теплового двигателя.
Кроме того, на ветви b2 присутствует узел 8, образующий внутреннее устройство питания, содержащее диод 10 и катушку 11 индуктивности, связанные с переключателем К2, тоже управляемым, например, устройством 5 или устройством, специально предназначенным для этого переключателя. В варианте диод 10 можно заменить прерывателем, который преобразует структуру типа BUCK (компенсации) в структуру типа BUCK-BOOST (компенсации с повышением). Таким образом, с точки зрения электрики узел 8 можно рассматривать как преобразователь DC/DC, в случае необходимости, являющийся реверсивным.
Для подзарядки конденсатора через узел 8 подается команда на переключатель К2 (в случае необходимости, по частоте), К3 размыкается и К1 переходит в положение пропускания.
В частности, напряжение зарядки конденсатора получают от внутреннего устройства 8 питания. Предпочтительно это напряжение зарядки можно регулировать в зависимости от электрических характеристик стартер-генератора, от потребностей электрических функций/элементов транспортного средства и от состояния батареи (напряжение без нагрузки, внутреннее полное сопротивление и температура).
Таким образом, повторной зарядкой конденсатора можно управлять во время торможений транспортного средства или двигателя, соответствующих фазе рекуперации кинетической энергии в электрическую энергию. Эту повторную зарядку можно также осуществлять при таких условиях движения, когда скорость транспортного средства стабилизирована, или при ускорении транспортного средства или двигателя, если это позволяют условия нагрузки бортовой сети.
Кроме того, повторную зарядку конденсатора можно осуществлять, только если напряжение конденсатора меньше заранее определенного заданного порогового значения в (8), что позволяет обеспечивать номинальные характеристики всех функций/элементов во время повторного запуска или первого запуска.
Управляемые переключатели К1 и К3 должны быть выполнены с возможностью пропускания токов порядка 700 А и более (ток стартера), причем в течение периода порядка 0,5 с, показанного на фиг.1. Для этого наиболее предпочтительно использовать переключатели, выполненные по технологии, называемой Power Mos (МОП-структура).
Разумеется, блок управления коммутаторами К1, К3 и предпочтительно также К2 должен быть выполнен с возможностью управления переключениями в зависимости от информации о рабочем состоянии стартер-генератора, а также предпочтительно от внешней информации, такой как скорость транспортного средства или двигателя, напряжение (уровень заряда) конденсатора и/или батареи и/или бортовой сети, сравниваемых с опорными уровнями.
С учетом присутствия диода 10, отмечено, что конденсатор может разряжаться только на батарею, иначе говоря ток постоянно циркулирует в одном направлении. Предпочтительно внутренний блок питания выполнен с возможностью повторной зарядки конденсатора средним током порядка 40 А в течение периода порядка 10 с, причем для конденсатора, например, емкостью 300 Ф, содержащего, по меньшей мере, один UCAP на 2,5 вольт. Даже если внутренний блок питания является преобразователем типа DC/DC, его параметры не предусмотрены для продолжительного питания бортовой сети, поэтому он является "микро-преобразователем", имеющим очень небольшие габариты и небольшую массу.
Емкостное сопротивление конденсатора, а также его максимальное напряжение можно регулировать в зависимости от условий характеристик работы: износ батареи, мощность запуска, или условий одной или нескольких питаемых функций/элементов, требующих более высокого напряжения в фазе запуска. В фазе торможения транспортного средства часть кинетической энергии может служить для повторной зарядки конденсатора через генератор переменного тока.
На фиг.3 показано изменение напряжения ботовой сети во время запуска, аналогичное фиг.1, но при схеме, оборудованной устройством поддержания напряжения в соответствии с настоящим изобретением. Отмечается появление небольших пиков напряжения при замыкании и размыкании переключателей К1 и К3, но практически мгновенных, поэтому они обычно не мешают работе различных потребителей электрической энергии сети, адаптированных к таким пикам. Такое незначительное падение напряжения бортовой сети может происходить также по мере протекания фазы запуска и достигать порядка 1 вольта в конце периода, но и в данном случае оно имеет величину, совместимую с номинальной работой потребителей.
Следует отметить, что, если нагрузка стартер-генератора не является постоянной во время фазы запуска или повторного запуска теплового двигателя, могут происходить большие перепады напряжения, которые можно минимизировать (ограничивать сверху) за счет регулирования переключателя К3.
Кроме этого, на фиг.3 показано напряжение конденсатора, и можно отметить, что запуск представляет собой падение заряда, эквивалентное падению напряжения всего порядка на 1 вольт. Поскольку это изменение напряжения намного ниже напряжения батареи, повторная зарядка конденсатора происходит менее затруднительно, чем если бы конденсатор повторно заряжался через параллельное соединение с батареей.
Устройство поддержания напряжения в соответствии с настоящим изобретением позволяет также частично компенсировать ухудшение работы батареи в холодное время (поскольку отрицательная температура практически не сказывается на характеристиках конденсатора). Оно является особенно предпочтительным для применения с двигателями, объем цилиндров которых превышает, например, 1,6 л, для запуска и повторного запуска которых необходима большая мощность.

Claims (20)

1. Электрическая схема автотранспортного средства, содержащая линию (М) массы; бортовую сеть (R) с батареей (1), соединенной с бортовой сетью (R) и с линией (М) массы через первую ветвь (b1), содержащую первый переключатель (К1), и через вторую ветвь (b2), содержащую второй переключатель (К2); генератор (3) переменного тока, подключенный к батарее (1), стартер и элементы-потребители (4), соединенные с бортовой сетью и с линией (М) массы; устройство поддержания напряжения, содержащее мост (b3), соединяющий точку первой ветви (b1) между батареей (1) и первым переключателем (К1) с точкой второй ветви (b2) между вторым переключателем (К2) и линией (М) массы, и конденсатор (2), соединенный с мостом (b3) в точке между третьим переключателем (K3) и второй ветвью (b2), и внутреннее устройство (8) питания, обеспечивающее протекание тока во вторую ветвь (b2) только во время повторной зарядки конденсатора (2).
2. Электрическая схема по п.1, отличающаяся тем, что стартер и генератор переменного тока образуют генератор-стартер (3).
3. Электрическая схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первая ветвь (b1) соединяет отрицательный полюс батареи с линией массы (М).
4. Электрическая схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что внутреннее устройство (8) питания содержит диод (10) и катушку (11) индуктивности.
5. Электрическая схема по п.4, отличающаяся тем, что первая ветвь (b1) соединяет отрицательный полюс батареи с линией массы (М).
6. Электрическая схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что конденсатор является суперконденсатором.
7. Электрическая схема по п.6, отличающаяся тем, что первая ветвь (b1) соединяет отрицательный полюс батареи с линией массы (М).
8. Электрическая схема по п.6, отличающаяся тем, что внутреннее устройство (8) питания содержит диод (10) и катушку (11) индуктивности.
9. Электрическая схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что конденсатор образован несколькими последовательно соединенными конденсаторами.
10. Электрическая схема по п.9, отличающаяся тем, что первая ветвь (Ь1) соединяет отрицательный полюс батареи с линией массы (М).
11. Электрическая схема по п.9, отличающаяся тем, что конденсатор является суперконденсатором.
12. Электрическая схема по п.11, отличающаяся тем, что первая ветвь (b1) соединяет отрицательный полюс батареи с линией массы (М).
13. Электрическая схема по п.9, отличающаяся тем, что внутреннее устройство (8) питания содержит диод (10) и катушку (11) индуктивности.
14. Электрическая схема по п.10, отличающаяся тем, что внутреннее устройство (8) питания содержит диод (10) и катушку (11) индуктивности.
15. Электрическая схема по п.2, отличающаяся тем, что блок (5) управления переключателей K1, K2 и К3 предназначен для управления переключениями в зависимости от режима работы стартер-генератора.
16. Электрическая схема по п.15, отличающаяся тем, что первая ветвь (b1) соединяет отрицательный полюс батареи с линией массы (М).
17. Схема по п.15, отличающаяся тем, что блок (5) управления учитывает также, по меньшей мере, одну внешнюю информацию, выбираемую из скорости транспортного средства, теплового режима двигателя транспортного средства, уровня заряда конденсатора, уровня заряда батареи и уровня нагрузки бортовой сети.
18. Схема по п.1, отличающаяся тем, что предназначена для регулирования переключателя К3 для ограничения сверху перепадов напряжения во время фаз запуска и повторного запуска теплового двигателя.
19. Электрическая схема по п.18, отличающаяся тем, что первая ветвь (b1) соединяет отрицательный полюс батареи с линией массы (М).
20. Электрическая схема по п.19, отличающаяся тем, что блок (5) управления переключателей K1, K2 и К3 предназначен для управления переключениями в зависимости от режима работы стартер-генератора.
RU2010127247/07A 2007-12-03 2008-12-02 Электрическая схема автотранспортного средства RU2483412C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0759532 2007-12-03
FR0759532A FR2924536B1 (fr) 2007-12-03 2007-12-03 Circuit electrique d'un vehicule automobile.
PCT/FR2008/052185 WO2009077703A2 (fr) 2007-12-03 2008-12-02 Circuit electrique d'un vehicule automobile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010127247A RU2010127247A (ru) 2012-01-10
RU2483412C2 true RU2483412C2 (ru) 2013-05-27

Family

ID=39643780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010127247/07A RU2483412C2 (ru) 2007-12-03 2008-12-02 Электрическая схема автотранспортного средства

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8258650B2 (ru)
EP (1) EP2215701B1 (ru)
CN (1) CN102017360B (ru)
ES (1) ES2526456T3 (ru)
FR (1) FR2924536B1 (ru)
RU (1) RU2483412C2 (ru)
WO (1) WO2009077703A2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688930C2 (ru) * 2015-02-26 2019-05-23 Хестима Солар С.Л. Устройство и способ управления зарядкой и разрядкой суперконденсаторов
RU2703363C1 (ru) * 2015-09-25 2019-10-16 Ниссан Мотор Ко.,Лтд. Способ управления электропитанием транспортного средства и устройство управления электропитанием транспортного средства

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101175917B (zh) * 2005-05-17 2010-12-15 松下电器产业株式会社 发动机起动装置
US9842628B2 (en) * 2008-07-10 2017-12-12 Agiga Tech Inc. Capacitor enablement voltage level adjustment method and apparatus
DE102009000046A1 (de) * 2009-01-07 2010-07-08 Robert Bosch Gmbh Bordnetz für ein Fahrzeug mit Start-Stopp-System
FR2951880B1 (fr) * 2009-10-27 2012-05-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Redemarrage d'un moteur muni d'un alternodemarreur
WO2011120871A1 (de) * 2010-03-30 2011-10-06 Continental Automotive Gmbh Bordnetz für ein fahrzeug sowie steuervorrichtung zur spannungsstabilisierung für ein bordnetz
FR2964511B1 (fr) * 2010-09-03 2012-08-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Reseau de bord d'un vehicule avec dispositif de maintien en tension comprenant un supercondensateur, vehicule et procede de dechargement d'un supercondensateur
FR2965423B1 (fr) * 2010-09-28 2013-07-26 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'optimisation de la gestion d'energie pour reseau de bord de vehicule comprenant un ou une pluralite de dispositifs de maintien de tension
FR2966294B1 (fr) * 2010-10-14 2013-08-09 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de recharge d'un module supercondensateur d'un vehicule automobile et vehicule automobile correspondant
FR2966205B1 (fr) * 2010-10-19 2018-01-12 Psa Automobiles Sa. Procede pour la mise en œuvre d'un dispositif de demarrage equipant un moteur d'un vehicule automobile
EP2682309B1 (en) * 2012-07-02 2015-11-18 Autoliv Development AB A power supply arrangement
FR2996692B1 (fr) * 2012-10-10 2014-11-28 Technoboost Procede de gestion d'un systeme pour alimenter un reseau de bord d'un vehicle en energie electrique
DE102013008829B4 (de) 2013-05-24 2017-01-12 Audi Ag Kraftfahrzeug
DE102013008838B4 (de) * 2013-05-24 2017-02-09 Audi Ag Kraftfahrzeug mit Energiespeichereinrichtung
JP6357316B2 (ja) * 2014-01-15 2018-07-11 矢崎総業株式会社 樹脂製車体のアース構造
DE102014006944B4 (de) * 2014-05-10 2018-11-29 Audi Ag Verfahren zum Betrieb einer kraftfahrzeugseitigen elektrischen Bordnetzstruktur, elektrische Bordnetzstruktur für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102015208568B4 (de) 2015-05-08 2022-03-31 Vitesco Technologies GmbH Bordnetz-Schaltmodul, Bordnetzunterstützungseinrichtung und Bordnetzzweig
FR3041583B1 (fr) * 2015-09-25 2017-09-15 Valeo Systemes Dessuyage Dispositif d'entrainement d'au moins un essuie-glace de vehicule automobile
DE102016208893A1 (de) * 2016-05-23 2017-11-23 Robert Bosch Gmbh Kraftfahrzeugbordnetz mit wenigstens zwei Energiespeichern, Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes und Mittel zu dessen Implementierung
FR3052190A1 (fr) * 2016-06-06 2017-12-08 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede d’autorisation de l’arret du moteur thermique d’un vehicule automobile
DE102016220557A1 (de) * 2016-10-20 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh Batterieanordnung, Betriebsverfahren für eine Batterieanordnung und Fahrzeug
DE102018200562A1 (de) * 2018-01-15 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Kraftfahrzeugbordnetz mit wenigstens zwei Energiespeichern
FR3080338B1 (fr) * 2018-04-24 2020-03-27 Psa Automobiles Sa Circuit electrique de vehicule automobile comprenant un alterno-demarreur et un dispositif de maintien de tension
DE102018212351A1 (de) * 2018-07-25 2020-01-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Diagnose eines Schaltmittels in einem Kraftfahrzeug
US10946746B2 (en) * 2019-01-28 2021-03-16 Ford Global Technologies, Llc Vehicle power system including ultra-capacitor for mitigating transient current events
FR3093249A1 (fr) 2019-02-26 2020-08-28 Psa Automobiles Sa Procédé de gestion d’une alimentation d’un réseau électrique d’un véhicule automobile
FR3096842B1 (fr) 2019-05-28 2021-09-10 Psa Automobiles Sa Circuit electrique de vehicule automobile comprenant un alterno-demarreur et un dispositif de maintien de tension centralise
TWI763415B (zh) * 2021-04-01 2022-05-01 三陽工業股份有限公司 電源系統之控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU854285A3 (ru) * 1978-07-26 1981-08-07 Чентро Ричерке Фиат С.П.А. (Фирма) Устройство дл питани электрическойэНЕРгиЕй АВТОМОбил
RU2040095C1 (ru) * 1993-05-07 1995-07-20 Производственное объединение "Завод автотракторного электрооборудования им.А.М.Тарасова" Способ регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей
WO2004034543A1 (de) * 2002-10-09 2004-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum einschalten eines zwischen kapazitiven elementen angeordneten leistungsschalters
US6798166B2 (en) * 2002-01-24 2004-09-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Electrical power system for an automobile vehicle
FR2853154A1 (fr) * 2003-03-27 2004-10-01 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'alimentation en energie electrique d'organes consommateurs embarques a bord d'un vehicule automobile.

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50105088D1 (de) * 2001-02-16 2005-02-17 Siemens Ag Kraftfahrzeug-bordnetz
EP1564862B2 (de) * 2004-02-16 2016-10-05 catem DEVELEC GmbH Kraftfahrzeug-Bordnetz mit einem Spannungswandler

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU854285A3 (ru) * 1978-07-26 1981-08-07 Чентро Ричерке Фиат С.П.А. (Фирма) Устройство дл питани электрическойэНЕРгиЕй АВТОМОбил
RU2040095C1 (ru) * 1993-05-07 1995-07-20 Производственное объединение "Завод автотракторного электрооборудования им.А.М.Тарасова" Способ регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей
US6798166B2 (en) * 2002-01-24 2004-09-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Electrical power system for an automobile vehicle
WO2004034543A1 (de) * 2002-10-09 2004-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum einschalten eines zwischen kapazitiven elementen angeordneten leistungsschalters
FR2853154A1 (fr) * 2003-03-27 2004-10-01 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'alimentation en energie electrique d'organes consommateurs embarques a bord d'un vehicule automobile.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688930C2 (ru) * 2015-02-26 2019-05-23 Хестима Солар С.Л. Устройство и способ управления зарядкой и разрядкой суперконденсаторов
RU2703363C1 (ru) * 2015-09-25 2019-10-16 Ниссан Мотор Ко.,Лтд. Способ управления электропитанием транспортного средства и устройство управления электропитанием транспортного средства

Also Published As

Publication number Publication date
ES2526456T3 (es) 2015-01-12
WO2009077703A3 (fr) 2009-12-23
CN102017360B (zh) 2013-08-21
RU2010127247A (ru) 2012-01-10
FR2924536B1 (fr) 2009-12-11
CN102017360A (zh) 2011-04-13
US8258650B2 (en) 2012-09-04
WO2009077703A2 (fr) 2009-06-25
US20100308650A1 (en) 2010-12-09
EP2215701A2 (fr) 2010-08-11
EP2215701B1 (fr) 2014-11-19
FR2924536A1 (fr) 2009-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2483412C2 (ru) Электрическая схема автотранспортного средства
US9428063B2 (en) Mild hybrid system and method for controlling the same
KR100768354B1 (ko) 자동차 전기 시스템
US7568537B2 (en) Vehicle propulsion system
CN1022598C (zh) 机动车电源装置
US7764044B2 (en) Motor driving apparatus capable of driving motor with reliability
US20120286569A1 (en) Circuit system for a vehicle electrical system
US8946926B2 (en) Electrical supply and starting system for a motor vehicle and method for operating the electrical supply and starting system
JP2006230132A (ja) 電流供給方法、内燃機関の始動方法、電源装置及び車両
US20120193913A1 (en) control device for an electric machine and method for the operation thereof
JPWO2014184954A1 (ja) 車載太陽電池を利用する充電制御装置
US8364332B2 (en) Control algorithm for low-voltage circuit in hybrid and conventional vehicles
KR20170096948A (ko) 차량용 스타트/스톱 시스템과 그 제조 방법
JP2007181328A (ja) 車両用制御装置
US11884221B2 (en) On-board electrical network of a motor vehicle
JP4292865B2 (ja) 車両用電力供給システム
JP5915390B2 (ja) 車両用電源制御方法及び装置
JP2015054592A (ja) 車両用電源装置
JP2012035756A (ja) 車両用電源装置
JP5197295B2 (ja) 車載電源システム
KR101713666B1 (ko) 차량 전원 관리 장치
Spillane et al. Supervisory control of a HV integrated starter-alternator with ultracapacitor support within the 42 V automotive electrical system
TWI269519B (en) Bi-directional AC/DC power converter
KR101533011B1 (ko) 전력변환기의 구조가 개선된 차량용 전원 시스템 및 그 제어방법
JP2003070106A (ja) 自動車用蓄電システム