用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]總體上，本發(fā)明涉及機(jī)動車中熱機(jī)的啟動器這一領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定機(jī)動車在啟動時(shí)的車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)對啟動器供電以確保機(jī)動車熱機(jī)的啟動時(shí)，會產(chǎn)生接近于啟動器短路電流水平的顯著的沖擊電流，即約1000安培的電流。該電流的強(qiáng)度隨后隨著啟動器的電樞的加速而減小，該電樞對應(yīng)于機(jī)器的轉(zhuǎn)子。
[0003]對應(yīng)于此初始電流峰值，電池的端電壓顯著下降。其它較不顯著的電壓下降隨后發(fā)生于啟動階段，并對應(yīng)于熱機(jī)連續(xù)通過上止點(diǎn)。
[0004]被稱為“增強(qiáng)的”的、適用于熱機(jī)的自動關(guān)閉/重啟系統(tǒng)(被稱為“關(guān)閉/啟動”或者按英語術(shù)語為“Stop&Go”的系統(tǒng))的啟動器的開發(fā)，現(xiàn)在將新的限制強(qiáng)加給汽車供應(yīng)商，該新的限制是關(guān)于遵守在對啟動器供電時(shí)的沖擊電流下的電池的最小電壓閾值。因此，在他們的規(guī)格說明書中，汽車制造商通常將第一電壓閾值限定在7-9伏之間，所述電池電壓不應(yīng)低于此閾值。對于后續(xù)的對應(yīng)于熱機(jī)上止點(diǎn)的電壓下降，電池電壓應(yīng)該維持在高于在8-9伏之間的第二電壓閾值。在熱機(jī)啟動期間，機(jī)動車車載網(wǎng)絡(luò)的電壓因此維持在一個(gè)足夠的值以保證所預(yù)期的、機(jī)動車設(shè)備的運(yùn)行。
[0005]為了增加用戶舒適度，增強(qiáng)的啟動器較傳統(tǒng)的啟動器通常具有更高的功率以達(dá)到快速啟動。這在供電時(shí)引起更高的沖擊電流并因此引起電池電壓的、將超出通常值的第一個(gè)下降，而且面對高需求時(shí)就這樣。
[0006]此電壓下降的問題在裝備有“停止/啟動”系統(tǒng)的機(jī)動車的情況下變得更加顯著。由于傳統(tǒng)的機(jī)動車的從其初始啟動起的高重啟頻率，機(jī)動車乘駕者可能會經(jīng)受不適，并且，此外，某些設(shè)備的安全性，如動力轉(zhuǎn)向，可能會受到影響。
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提出了對上述問題的解決方案。
[0008]第一種廣泛使用的解決方案，由VALE0電機(jī)設(shè)備公司在專利申請F(tuán)R2833841中公布，是在啟動過程中將電容器，或者任何其它次級電源，串聯(lián)連接至電池以增加啟動器的電源電壓，并因此穩(wěn)定車載網(wǎng)絡(luò)電壓。
[0009]該發(fā)明實(shí)施例的一種已知的類似解決方案基于使用升壓電子轉(zhuǎn)換器以避免車載網(wǎng)絡(luò)上的電壓電平過低。
[0010]這些電容、轉(zhuǎn)換器或次級電源的主要缺點(diǎn)在于，它們引起了大量的額外費(fèi)用。
[0011 ] 另一種已知的解決方案提出通過兩個(gè)繼電器控制所述啟動器:一個(gè)延時(shí)繼電器及一個(gè)限流電阻。在第一個(gè)運(yùn)行階段中，其持續(xù)時(shí)間由該延遲繼電器確定，附加電阻被串聯(lián)插入啟動器的功率電路中并限制初始電流的峰值。在第二個(gè)運(yùn)行階段中，附加電阻從功率回路中取出以允許足夠的電流流經(jīng)啟動器的電樞并準(zhǔn)許其速度的增加。
[0012]除了由附加控制繼電器、延遲繼電器以及限流電阻導(dǎo)致的額外費(fèi)用這一缺點(diǎn)外，該包括有經(jīng)受著磨損的活動機(jī)械部件的附加繼電器的引入，對該啟動器維持其能夠安全地承受的啟動周期數(shù)量方面有負(fù)面影響。啟動器對其能夠安全地承受的啟動周期數(shù)量的維持對于用于停止/啟動系統(tǒng)的啟動器是一項(xiàng)特別的限制。實(shí)際上，要求這樣的啟動器可維持300000個(gè)啟動周期，是傳統(tǒng)的啟動器所要求的大約30000個(gè)周期的十倍。
[0013]還已提出將開關(guān)串聯(lián)連接至啟動器，該開關(guān)由以切換模式運(yùn)行的功率繼電器構(gòu)成。晶體管的控制設(shè)備測量電池電壓，并根據(jù)測量值，打開或閉合開關(guān)。每當(dāng)電池電壓下降至低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，開關(guān)周期性地切換至打開狀態(tài)。
[0014]該解決方案最大的缺點(diǎn)是電流的切換產(chǎn)生可能損壞電池的反向電壓峰值。
[0015]此外，由于在高電平時(shí)的電流切換，另一個(gè)主要問題是電磁兼容性(CEM)。
[0016]最近，VALE0電機(jī)設(shè)備公司提出使用低通濾波器以限制啟動時(shí)的沖擊電流并因此限制電壓下降。
[0017]如專利申請F(tuán)R2978499中所描述，該解決方案的原理是耦合至磁回路的高功率感應(yīng)式過濾器，其串聯(lián)連接至啟動器電機(jī)。
[0018]該過濾器的一個(gè)缺點(diǎn)是，其特性必須適合于所使用的啟動器型號。此外，該具有也含有一定質(zhì)量的磁心的磁回路，僅將電流限制在一個(gè)不明確的值，因此，電池電壓可能降低至額定值以下。
[0019]鑒于這些已知的各種解決方案，有必要消除其缺點(diǎn)，或至少減弱這些缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]因此，本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定方法。
[0021 ] 所涉及的方法是一種在通過與車載電氣網(wǎng)絡(luò)連接的電啟動器啟動機(jī)動車的熱機(jī)時(shí)限制為該網(wǎng)絡(luò)供電的電池的電壓變化的類型。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，將把電阻元件串聯(lián)連接至電池和啟動器，該電阻元件具有根據(jù)電壓變化從由預(yù)先確定的值構(gòu)成的離散集合中的所選定的電阻值，這些預(yù)先確定的值與預(yù)先確定的數(shù)量的、調(diào)和級數(shù)的前幾項(xiàng)成正比。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的方法因此有利地由具有預(yù)先確定的基礎(chǔ)電阻值的電阻部件或由可變數(shù)量的、該電阻部件的相同的復(fù)本并聯(lián)連接形成該電阻元件，該可變數(shù)量取決于電壓變化且最大等于預(yù)先確定的、調(diào)和級數(shù)的項(xiàng)的數(shù)量。
[0024]該方法的一種可選形式很有利地使用該預(yù)先確定的數(shù)量的、具有預(yù)先確定的基礎(chǔ)電阻值的電阻部件的相同的復(fù)本，且通過交替地并聯(lián)連接可變數(shù)量的這些復(fù)本形成電阻元件，該可變數(shù)量是所述電壓變化的函數(shù)且最大等于預(yù)先確定的、調(diào)和級數(shù)的項(xiàng)的數(shù)量。
[0025]本發(fā)明還涉及用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定系統(tǒng)。
[0026]所涉及的系統(tǒng)是一種在通過與車載電氣網(wǎng)絡(luò)連接的電啟動器啟動機(jī)動車的熱機(jī)時(shí)，限制為該網(wǎng)絡(luò)供電的電池的電壓變化的、且適用于使用上述方法的類型。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，其顯著之處在于，其包含有與電池和啟動器串聯(lián)連接的電阻元件，該電阻元件具有根據(jù)電壓變化而階梯式變化的電阻值。
[0028]優(yōu)選地，該電阻元件由多個(gè)相同的電阻部件以及多個(gè)開關(guān)構(gòu)成，每一個(gè)所述電阻部件串聯(lián)連接至每一個(gè)所述開關(guān)，以形成預(yù)先確定的數(shù)量的并聯(lián)連接的分支。
[0029]該穩(wěn)定系統(tǒng)另外還有利地包含這些開關(guān)的根據(jù)電壓變化的控制裝置。
[0030]優(yōu)選地，電阻元件的分支通過以開關(guān)模式運(yùn)行的功率晶體管形成，并由這些控制裝置所控制。
[0031]這些控制裝置有利地生成具有占空比的控制信號，該占空比是所述預(yù)先確定的數(shù)量的倒數(shù)的倍數(shù)。
[0032]本發(fā)明還涉及機(jī)動車的啟動器，其顯著之處在于其包括具有上述綜合特征的用于穩(wěn)定車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定系統(tǒng)。
[0033]這些基本的技術(shù)說明將使根據(jù)本發(fā)明的用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定系統(tǒng)的相對于現(xiàn)有技術(shù)狀況的優(yōu)點(diǎn)對于本技術(shù)領(lǐng)域人員而言清晰明了。
[0034]對本發(fā)明的詳細(xì)的技術(shù)說明將結(jié)合附圖在下面的描述中給出。應(yīng)當(dāng)注意的是，這些附圖沒有其它目的，而僅用以說明描述文本，并且不以任何方式構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
【附圖說明】
[0035]圖la示出，機(jī)動車啟動器在啟動時(shí)，為機(jī)動車的車載電氣網(wǎng)絡(luò)供電的電池的電壓隨時(shí)間的演變，圖lb示出，與根據(jù)本發(fā)明的用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定方法的啟動器串聯(lián)連接的電阻元件的電阻值的對應(yīng)的演變。
[0036]圖2是車載電氣網(wǎng)絡(luò)的示意圖，其示出該電阻元件以便描述根據(jù)本發(fā)明的用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定方法。
[0037]圖3是車載電氣網(wǎng)絡(luò)的示意圖，其詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明的用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中的該電阻元件。
[0038]圖4a、4b、4c和4d示出，在如圖3示出的根據(jù)本發(fā)明的用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的電源電壓的穩(wěn)定系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，構(gòu)成該電阻元件的功率晶體管的控制信號。
【具體實(shí)施方式】
[0039]根據(jù)本發(fā)明的用于穩(wěn)定機(jī)動車車載電氣網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定方法，其原理如圖la和lb所不ο
[0040]該方法被車載電氣網(wǎng)絡(luò)2中的如圖3所示的穩(wěn)定系統(tǒng)1所使用，圖2是該車載電氣網(wǎng)絡(luò)2的簡化表示。
[0041]電池3為該網(wǎng)絡(luò)2供電，電啟動器4連接至該網(wǎng)絡(luò)2，該電啟動器4適用于在機(jī)動車的熱機(jī)啟動時(shí)被機(jī)械耦合至該機(jī)動車的熱機(jī)。
[0042]各種其它電器負(fù)載5通常會連接至網(wǎng)絡(luò)2。
[0043]正是這些電器負(fù)載5可能會由于啟動時(shí)電池3的電壓下降而使其運(yùn)行受到干擾。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定方法1，其基于，在啟動器4的電源回路中引入電阻元件6，該電阻元件6具有由預(yù)先確定的電阻值構(gòu)成的離散集合。
[0045]在圖lb所示的例子中，存在4個(gè)預(yù)先確定的電阻值:R，R/2，R/3和R/4。
[0046]應(yīng)當(dāng)注意，這些預(yù)先確定的值與調(diào)和級數(shù)的前四項(xiàng)1，1/2，1/3和1/4成正比，比例系數(shù)為R。
[0047]如圖la中清晰地示出的取決于電壓下降而被選定的電阻值，應(yīng)與圖lb相對應(yīng)。
[0048]當(dāng)電池3的電壓Ubat在啟動初始的第一個(gè)時(shí)間間隔Δ t i期間保持在第一區(qū)域Z !時(shí)，且當(dāng)熱機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電池3的電壓Ubat回復(fù)至該第一區(qū)域Z 4寸，根據(jù)本發(fā)明的方法選定最低