專利名稱：起動-熄火穩(wěn)壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機動車輛的起動-熄火(start-stop)概念，才艮據(jù) 這一概念，當(dāng)機動車輛速度低于或是等于某一閾值時車輛發(fā)動機將 會熄火，并當(dāng)探測到駕駛員要開動車輛的駕駛意圖時自動再次起動 發(fā)動機。換句話說，本發(fā)明涉及一種帶有所謂起動-熄火功能的機動車輛。
背景技術(shù)：
在正常才乘作期間，傳統(tǒng)沖幾動車輛的內(nèi)燃才;M又在異常狀況下并且 總是在車輛靜止的情況下關(guān)閉。然而，為了節(jié)約能源，現(xiàn)今變得越 來越普遍的是，當(dāng)機動車輛速度低于或是等于某一閾值時使車輛內(nèi) 燃機熄火，并當(dāng)駕駛員打算開動和/或打算提高機動車輛車速時再次 自動起動發(fā)動機，例如，能夠通過作用于如離合器和/或制動器釋放 裝置和/或油門踏板致動裝置等上的傳感器來探測駕駛員意圖。設(shè)置 為以這種方式運4于的車輛可以稱作起動-熄火型車輛。
當(dāng)起動-熄火型車輛的車輛發(fā)動機在這些條件下關(guān)閉時，在車輛 行駛時由車輛發(fā)電機正常供電的電氣系統(tǒng)的操作必須在車輛發(fā)動 才幾停止后繼續(xù)運轉(zhuǎn)下去，特別是如果車輛仍在巡^:的話。這個任務(wù) 落在了車輛電池以及它的功能上，必須^寸其進^f于相應(yīng)井見定。
然而，當(dāng)起動-熄火型車輛的發(fā)動機由起動器馬達自動重新起動 時，由于車輛起動器馬達的高電流消耗使得供應(yīng)給車輛常規(guī)電氣系統(tǒng)的電壓將暫時降至例如約5-7伏。這種情況導(dǎo)致了由i者如12伏的 電池供電的常規(guī)電氣系統(tǒng)能力降低或甚至是完全停止/重置。在起動 -熄火型車輛中這是不能接受的，因為常規(guī)電氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保持運行而 不應(yīng)該受到重置?？偠灾?，車輛駕駛員不應(yīng)該經(jīng)受任何功能缺失。 這一點與傳統(tǒng)^L動車輛中的"J喿作明顯相反，在傳統(tǒng)4幾動車輛中，當(dāng) 發(fā)動機被起動器馬達起動時車輛的電氣系統(tǒng)^皮保持在關(guān)閉狀態(tài)。
在傳統(tǒng)車輛中為了避免常失見電氣系統(tǒng)的電壓隨著起動器的電 流消耗而降低，已知的做法是，當(dāng)啟動發(fā)動機時將這些系統(tǒng)與起動 器馬達斷開。在這些已知的系統(tǒng)中，當(dāng)啟動起動器馬達時，第一電 池用于起動器馬達，而第二電池用于常^見電氣系統(tǒng)。在起動器馬達 的啟動過程中，第二電池爿f昔助于繼電器與起動器馬達和第一電池斷 開。在這些已知的方案中，由于車輛起動器馬達的高電流消*€，第 一電池必須具有大容量。第二電池也必須具有大容量，這是因為車 輛電氣系統(tǒng)的電流消，這種消庫毛可能相當(dāng)大并可能會長時間持 續(xù)，例如當(dāng)停泊期間車輛發(fā)動機被關(guān)閉并進而車輛發(fā)電沖幾(即，車 輛的交流發(fā)電機)也關(guān)閉時，與此同時，車輛的一個或多個電氣系 統(tǒng)可能仍在運轉(zhuǎn)，如照明、空調(diào)、擋風(fēng)^皮璃刮水器、娛樂^言息系統(tǒng) 等可能仍處于開啟狀態(tài)。因此，第一和第二電池都必須能夠存儲大 量電能并且兩個電池都因此4艮大，例如能夠存4諸大于50、 75或 100Ah。通常兩個電池^皮繼電器裝置分隔開。兩個全尺寸(full-sized)
電池的綜合重量在從車輛排放C02方面具有不利影響。類似地，使
用兩個全尺寸電池在車輛封裝方面也具有不利影響。
而且，已知方案中繼電器開關(guān)的使用導(dǎo)致了許多問題。繼電器 具有在有限次數(shù)觸發(fā)后會發(fā)生故障的傾向。而且繼電器會導(dǎo)致時間 延遲和在觸發(fā)時以dB被測量的電噪聲和/或噪音，并且通常將需要 復(fù)雜的觸發(fā)鏈和it斷程序。另外，即〗吏繼電器可以設(shè)計為用于高電 流，4旦在車輛停泊時它們?nèi)员仨毷荿f又能夠控制幾mA (毫安)電流，以保持報警功能等。因此，由于當(dāng)前車輛通常使用極低電流和低電
壓，因此繼電器觸點對于阻抗性的氧4匕物(resistive oxide ) #文感， 該阻抗性的氧化物阻止觸點在停泊的車輛中接通'J、電流，如果觸點 暴露于空氣中的氧(例如如果觸點沒有處于真空中或是以另外方式 保存為與周圍空氣隔絕)的話，那么情況將尤其如此。而且，如果 繼電器發(fā)生故障，車輛可能會最終完全失去電力供應(yīng)。
其它的建議是^f吏用二極管來在馬達^皮啟動時^f吏常井見電氣系統(tǒng) 與起動器馬達斷開。然而，二極管上總是會發(fā)生電壓下降(如0.7 V ), 這可能導(dǎo)致電能損失并進而導(dǎo)致更高的燃料消耗，當(dāng)考慮在正常運 行期間來自發(fā)電機且經(jīng)過二極管的電流可能是100-200 A的情況
下，尤其是這樣。
因此，需要機動車輛的改進起動-熄火概念，而根據(jù)該概念，至 少一個上述的缺點4尋以消除或減輕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是消除或減輕上述的至少一個缺點。
這一 目標已經(jīng)通過權(quán)利要求1限定的本發(fā)明的第 一方面得以實 3見，斗又利要求1涉及一種穩(wěn)、壓系統(tǒng)，用于在自動起動(automated crank)期間穩(wěn)定供應(yīng)到起動-熄火型車輛的的電氣系統(tǒng)的電壓。系 統(tǒng)包括主電力存儲裝置、輔電力存儲裝置和第一開關(guān)裝置。第一開 頭裝置適于交替地建立和終止主側(cè)與用戶側(cè)之間的電力通信(電力 連通，communication of power )， 其中主側(cè)包4舌車輛的主電力存卡者 裝置和起動器馬達，用戶側(cè)包括車輛的電氣系統(tǒng)和交流發(fā)電沖幾。
穩(wěn)壓系統(tǒng)的特4正進一步在于包括第二開關(guān)裝置，該第二開頭裝 置適用于交4#地建立和終止用戶側(cè)與輔側(cè)之間的電力通信，其中輔側(cè)包括輔電力存儲裝置。穩(wěn)壓系統(tǒng)還包括控制單元，該控制單元適 用于操控所述第一開關(guān)裝置，以便在自動起動期間將主電力存儲裝 置與用戶側(cè)斷開，并且在自動起動期間將輔電力存儲裝置連接至用戶側(cè)。
類似地，通過權(quán)利要求9所限定的本發(fā)明的第二方面消除或減 輕了上述的至少一個缺點，權(quán)利要求9涉及穩(wěn)壓系統(tǒng)中的方法，用 于在自動起動期間穩(wěn)定供應(yīng)到起動-熄火型車輛的電氣系統(tǒng)的電壓。 所述系統(tǒng)包括主電力存儲裝置和輔電力存儲裝置。所述系統(tǒng)還包括 第一開關(guān)裝置，該第一開關(guān)裝置適于交替地建立和終止主側(cè)與用戶 側(cè)之間的電力通信，其中主側(cè)包括車輛的主電力存々者裝置和起動器 馬達，用戶側(cè)包括車輛的電氣系統(tǒng)和交流發(fā)電^L。另外，所述系統(tǒng) 包括第二開關(guān)裝置，該第二開關(guān)裝置適于交替地建立和終止用戶側(cè) 與輔側(cè)之間的電力通信，其中輔側(cè)包括輔電力存4渚裝置。
所述方法包括以下步驟在自動起動期間將較大的主電力存儲 裝置與用戶側(cè)斷開，并且在自動起動期間將輔電力存儲裝置連接至 用戶側(cè)。
因此，由于輔電力存4諸裝置<叉用在自動起動期間，因而這該電 力存儲裝置能夠被制造得很小，在成本、封裝和重量方面提供有益 效果。而且，本發(fā)明允許交流發(fā)電才幾直接連接至電氣系統(tǒng)。因此在
車輛運4亍期間，電氣系統(tǒng)可以由交流發(fā)電才幾直4妄供電。換句話i兌， 在乂人交流發(fā)電才幾至電氣系統(tǒng)的沿途中，該電力無需經(jīng)過4壬4可開關(guān)、 半導(dǎo)體或類似裝置，這簡化了設(shè)計并降低了電力損失。
本發(fā)明的其它優(yōu)點及其實施例將通過下面對本發(fā)明的詳細描 述而更力。明確。需要強調(diào)的是，當(dāng)詞"包括/包含"用于本說明書中時，是用于 明確說明存在所述的特征、整體、步驟或零件，但不排除存在或可 添加一個或多個其它特征、整體、步驟、零件或其組合。


現(xiàn)將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，附圖中 圖1是車輛1000的示意圖，其中實現(xiàn)了本發(fā)明的實施例， 圖2是以穩(wěn)壓系統(tǒng)150為示例的細節(jié)示意圖， 圖3是以另 一穩(wěn)壓系統(tǒng)150"為示例的細節(jié)示意圖， 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式
實施例中的特4正
本發(fā)明用于解決沖幾動車輛上的、出現(xiàn)在電氣系統(tǒng)上的問題，這 些問題與起動-熄火概念有關(guān)。如同在發(fā)明背景技術(shù)里指出的，起動 -熄火概念是指在例如當(dāng)車輛速度低于或等于某一閾值(即〈X km/h)時、例如當(dāng)車輛達到完全停止時，車輛的內(nèi)燃機或類似的發(fā) 動機將會熄火。當(dāng)駕駛員想開動車輛時，車輛基于來自傳感器(例 如離合器或制動器釋放裝置)的信息而自動起動。起動-停車概念被 引入以節(jié)省燃油并降低C02排放量。
然而，當(dāng)起動-熄火型車輛的發(fā)動4幾熄火并4妄著4昔助于自動起動 而起動時，由于起動器馬達的高電流損庫毛，車輛電氣系統(tǒng)的電壓將 降低(例如降至約5-7 V)。在傳統(tǒng)車輛中的一般起動中(當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動點火鑰匙時)，大多數(shù)電氣系統(tǒng)將以受控的方式^^皮關(guān)閉。在起
動-熄火型車輛中，這些電氣系統(tǒng)將保持運4亍，例如車輛的ECU(電 子控制單元)將不會重置。駕駛員將不會經(jīng)受功能損失。典型客車的 電氣系統(tǒng)的電壓設(shè)計為9-16 V之間。如果電壓降至低于約9V，則 ECU可能重置并且診斷系統(tǒng)等將產(chǎn)生失效代碼并導(dǎo)致整個電氣系
統(tǒng)混亂。
考慮到上述情況，通過本發(fā)明的實施例提供改進的起動-熄火概 念，本發(fā)明的實施例是在如圖1示意性示出的車輛1000中實施的。 如在圖1中能夠看到的，車輛1000包括起動器馬達110,用于起 動車輛1000的發(fā)動4幾110，；交流發(fā)電才幾120,用于向車輛的電池充 電；大的主電池130;小的輔電池135;以及電氣系統(tǒng)140。
車輛1000可以是汽車或才幾動車，^客車或類4以的車輛。然而 本發(fā)明的實施例可以實現(xiàn)在其它載有自身發(fā)動機的有4侖機動車(如 機動腳踏兩用車或摩托車(如三輪機動腳踏車和/或摩托車))以及 貨車或卡車或類似車輛中。
起動器馬達110可以是4壬4可適于起動內(nèi)燃沖幾或類似發(fā)動才幾的起 動器馬達。因此，起動器馬達110可以例如是永石茲式直流電動4幾或 串耳關(guān)繞組直流電動才幾或串-并耳關(guān)繞組直流電動才幾，如在本領(lǐng)域中熟知 的，所述電動機上安裝有螺線管開關(guān)。典型地，當(dāng)電流施加于螺線 管時，其推出起動器驅(qū)動軸上的驅(qū)動小齒輪并將該小齒輪與車輛 1000的發(fā)動機110，的飛輪上的環(huán)形齒輪相嚙合。不過，本發(fā)明的實 施例也可與其它電動的起動器馬達相聯(lián)系地實現(xiàn)，例如，至少部分 :t也利用水力和/或風(fēng)力原理或類4以原理的電動起動器馬達。
交流發(fā)電4幾120可以是任何適于和/或i殳置成將由車輛1000的 發(fā)動機IIO，提供的機械能轉(zhuǎn)化為電能的機電裝置，如AC發(fā)電機。這里，可以認為交流發(fā)電才幾120適于在車輛1000運行期間向電池 130、 135充電并向電氣系統(tǒng)140供電。
如同后面將要更詳細描述的，優(yōu)選的是，設(shè)置較大的第一主電 池130以使其可操作地用于起動車輛1000發(fā)動才幾以及向車輛1000 的電氣系統(tǒng)140供電。因此，優(yōu)選的是，主電池130具有大于約50、 100、 150 Ah時或甚至大于約200 Ah的容量。主電池130可選擇地 是超級電容器或燃料電池或任何其它合適的電能存儲裝置。
如同后面將要更詳細描述的，優(yōu)選的是，設(shè)置較小的輔電池135 以4吏其可才喿作地J又用于在自動起動期間暫時穩(wěn)定向電氣系統(tǒng)140供 應(yīng)的電壓。因此，優(yōu)選的是，輔電池135具有小于約5、 10Ah或 小于約20Ah的容量。換句話il，優(yōu)選以下容量中的至少一種較 小的輔電池135的尺寸或重量小于4交大的主電池130的尺寸或重量 的10% (=1/10 )、或小于其20% (=1/5 )或小于其30% ( 1/3 )或 小于其40% (2/5)或至少小于其50% (1/2)。從這一點可以容易地 理解，較小的輔電池135能夠具有小尺寸，乂人而〗吏得在車輛1000 封裝方面具有靈活性。在i殳計重量輕及高能效車輛時，電池135的 相對較輕的重量也是重要的。輔電池135可選擇;也是超級電容器或 燃料電池或任何其它合適的電能存儲裝置。
電氣系統(tǒng)140可以由幾個電氣系統(tǒng)組成，所述幾個電氣系統(tǒng)可 以^皮iU乍是電氣子系統(tǒng)。例如，電氣系統(tǒng)140可以包4舌以下幾個部 分外部照明、顯示照明、內(nèi)部照明、4言息娛樂系鄉(xiāng)克、空調(diào)系纟克、 熱風(fēng)吹送器和其它送風(fēng)系統(tǒng)、座一t加熱器、車窗加熱器、刮水器以 及類似子系統(tǒng)。事實上，在車輛1000中，電氣系統(tǒng)140還可以包 括幾個不同的ECU?，F(xiàn)代機動車輛中的主系統(tǒng)典型地設(shè)置有這些 ECU或類似的裝置中的至少一個。例力口，車輛1000的內(nèi)部發(fā)動機 IIO，可以由至少一個ECU控制，該至少一個ECU裝有合適的軟件 以用于調(diào)節(jié)燃料輸送系統(tǒng)和/或點火系統(tǒng)。類似地，防抱死制動系統(tǒng)(ABS)可以由這樣的ECU控制，即，該ECU裝有合適的軟件以用 于基于諸如車速、車重以及車輛底盤特性等的變量來調(diào)節(jié)車輛制動 器的制動動作。另一 ECU可以例如裝有合適的軟件以用于控制客 室內(nèi)的照明系統(tǒng)，/人而例如<吏4尋當(dāng)車門打開時照亮入口或出口 ，和 /或使得當(dāng)車門關(guān)閉后使客艙內(nèi)的燈光變得昏暗等等?，F(xiàn)代機動車輛 中可以^吏用i午多其它的彰H牛才乘控型ECU。
如同此處所使用的，優(yōu)選的是，車輛的電氣系統(tǒng)140包含多于 車輛1000中所有電氣系統(tǒng)的約25%，或伊二選多于其約50%,或甚 至更優(yōu)選多于其約75%,或最優(yōu)選多于其約90%。另外，如這里提 到的，優(yōu)選的是，電氣系統(tǒng)140在完全才乘作時消庫毛多于車輛1000 所產(chǎn)生電能的約25%，或優(yōu)選多于約50%，或甚至更優(yōu)選多于約 75%，或最優(yōu)選多約90%。同樣優(yōu)選的是，這里提到的車輛的電氣 系統(tǒng)140不包括用于起動車輛1000的發(fā)動機IIO，的電氣系統(tǒng)，最 特別的是起動器馬達110。然而，在不背離本發(fā)明的情況下，用于 起動發(fā)動才幾110，的電氣系統(tǒng)的其它部件可以形成電氣系統(tǒng)140的一 部分。
另夕卜，如能從圖1中看到的，車輛1000包括穩(wěn)壓系統(tǒng)150。穩(wěn) 壓系統(tǒng)150包括主電池130和輔電池135，并優(yōu)選;也進一步通過硬 4牛和/或壽K牛而實J見，并且穩(wěn)、壓系統(tǒng)可以包4舌和/或由 一個或多個硬_ 件單元和/或軟件模塊構(gòu)成，如裝有或具有接口的一個或多個處理器 單元，所述接口是對于由穩(wěn)壓系統(tǒng)150實現(xiàn)的功能來說所需的合適 的軟件或硬件的接口。穩(wěn)壓系統(tǒng)150設(shè)置為隨著起動器馬達110的 啟動(主要在自動起動期間)而可操作地穩(wěn)定由主電池130和/或輔 電池135供應(yīng)到電氣系統(tǒng)140的電壓。否則，如同前面指出的，起 動器馬達在沒有任何穩(wěn)壓的情況下啟動將會由于車輛起動器馬達 110的高電流消耗而導(dǎo)致供應(yīng)到電氣系統(tǒng)140的電壓大大降低。交流發(fā)電才幾120經(jīng)由電力供應(yīng)4妾口 130c連4妄至電氣系統(tǒng)140， 所述電力供應(yīng)接口進而連接至穩(wěn)壓系統(tǒng)150。起動器馬達110經(jīng)由 電力供應(yīng)接口 130d和起動器開關(guān)116連4妄至主電池130。依次地， 起動器開關(guān)116可以直4妄連4妄至穩(wěn)壓系統(tǒng)150或通過第一控制4妾口 150a間接連接至穩(wěn)壓系統(tǒng)150。這使得在自動起動期間穩(wěn)壓系統(tǒng)150 能夠監(jiān)測開關(guān)116和/或致動開關(guān)116,從而使得起動器馬達110從 主電池130獲4尋電能以起動車輛1000的發(fā)動沖幾。事實上，在自動 起動期間，為了起動車輛發(fā)動機而由控制裝置致動起動器開關(guān)是本 身已眾所周知的。因此，起動器開關(guān)和它在自動起動期間的控制同 樣無需進一步描述。應(yīng)該補充的是，當(dāng)駕駛員在一般起動下轉(zhuǎn)動點 火鑰匙時，同才羊的起動器開關(guān)116也浮皮致動。
現(xiàn)在參照圖2，其中示意性地示出了穩(wěn)壓系統(tǒng)150的實施例的 細節(jié)。圖2中的穩(wěn)壓系統(tǒng)150與圖1中的穩(wěn)壓系統(tǒng)150相同。不過 在圖2中，詳細地說明了穩(wěn)壓系統(tǒng)150包括第一開關(guān)裝置151,該 第一開關(guān)裝置經(jīng)由電力供應(yīng)4矣口 130a連4妻至主電;也130，并且經(jīng)由 電力供應(yīng)4妄口 130c連4妄至交流發(fā)電才幾120和電氣系統(tǒng)140。此外， 穩(wěn)壓系統(tǒng)150包括第二開關(guān)裝置152，該第一開關(guān)裝置經(jīng)由第二電 力供應(yīng)4妄口 130b連4妄至主電池，并且經(jīng)由電力供應(yīng)4妻口 130c連^妄 至交流發(fā)電才幾120和電氣系統(tǒng)140。
第一開關(guān)裝置151和第二開關(guān)裝置152中的至少一個可以是繼 電器裝置。在使用繼電器裝置的情況下，優(yōu)選的是，二極管151a 設(shè)置在第一開關(guān)裝置151之上，以便保證即使當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置151 處于非導(dǎo)電狀態(tài)時電力也可從主電池130到達電氣系統(tǒng)140。這確 保了電氣系統(tǒng)140中的電感和/或電容在繼電器裝置151、 152閉合 前總是充電的，這增加了繼電器裝置151、 152的壽命。
然而，當(dāng)不^f吏用繼電器裝置時，優(yōu)選的是，所述第一開關(guān)裝置 151和第二開關(guān)裝置152中的至少一個是或優(yōu)選兩個都是FET裝置(場效應(yīng)晶體管)，其包括一個FET或多個并聯(lián)的FET。這里討"i侖 的FET可以例如是適用于本發(fā)明各種實施例的MOSFET (金屬氧 4匕物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、JFET (結(jié)型場效應(yīng)晶體管)、MESFET
(金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、也被稱作HFET (異質(zhì)結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶 體管)的HEMT (高電子遷移率晶體管)、MODFET (調(diào)制摻雜場 效應(yīng)晶體管)、FREDFET (快速反向和快速恢復(fù)外延場效應(yīng)晶體管) 或DNAFAD或其它4壬何FET或類FET的開關(guān)裝置中的任4可一種。
而且，如能夠從圖2中看到的，穩(wěn)壓系統(tǒng)150包括控制單元154， 用于控制第一 FET 151和第二 FET 152的才喿作。4空制單元154可以 通過石更件和/或?qū)Ｇ?牛而^M亍，并且所述4空制單元可以包4舌一個或多個 硬件單元和/或軟件才莫塊，這些單元和才莫塊可以集中設(shè)置或分散布 置。例如，控制單元154可以包括一個或多個裝有或具有4矣口的處 理器單元，該接口是對于由穩(wěn)壓系統(tǒng)150實現(xiàn)的功能來說所需的合 適的軟件或硬件的接口。優(yōu)選的是，控制單元154經(jīng)由控制接口 150b連接至第一 FET 151的控制柵極或類似裝置，并經(jīng)由控制接口 150c連接至第二FET152的控制柵極或類似裝置。眾所周知，F(xiàn)ET 的控制柵極適于^皮通電(energized),因而可以將FET中的導(dǎo)電溝 道設(shè)置為導(dǎo)電狀態(tài)或非導(dǎo)電狀態(tài)。還眾所周知的是，同樣的設(shè)置經(jīng) 過必要的修改可適用于繼電器，所述繼電器典型地具有適于將繼電 器中的觸點設(shè)置為導(dǎo)電或非導(dǎo)電狀態(tài)的螺線管。
還優(yōu)選的是，控制單元154連接至車輛1000的中央控制系統(tǒng) (未示出)以便接收來自車輛傳感器的信息，傳感器諸如速度傳感 器和/或4企測制動踏板和/或油門踏板和/或點火開關(guān)和/或當(dāng)前選定 的齒4合的致動狀態(tài)的傳感器等。例如這可以通過爿夸控制單元154連 *接至車輛的中央通信網(wǎng)絡(luò)1010 (諸如CAN總線或MOST網(wǎng)絡(luò)或類 似的在本領(lǐng)域眾所周知的網(wǎng)絡(luò))來實現(xiàn)。如能夠/人圖2中進一步看 到的，還優(yōu)選的是，控制單元154適于直接或間4妄地控制和/或感測起動器開關(guān)116的狀態(tài)，起動器開關(guān)116適于使起動器馬達110通電。
另外，也優(yōu)選的是，控制單元154經(jīng)由第四控制連接150d連 才姿至i"犬特計156或類A乂裝置，以接收有關(guān)主電池130的當(dāng)前電壓的 信息。接著，伏特計156可以經(jīng)由電力供應(yīng)4妄口 130a的延伸部分 連4妄至主電池130,以測量電池130的電壓，特別是測量自動起動 期間的電池電壓。類似地，伏特計156可以經(jīng)由電力供應(yīng)4妄口 130b 的延伸部分連接至輔電池135，以測量輔電池135的電壓。伏特計 156可以是獨立的單元或是控制單元154的一體部分。伏特計156 可以是能夠檢測電池電壓并能夠根據(jù)所測電壓產(chǎn)生輸出(如才莫擬量 或數(shù)字量)的任何合適的伏特計，所述輸出能夠;故控制單元154利 用。這種伏特計在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，因此無需進一步對其進4亍描 述。
圖2所示的示例性穩(wěn)壓系統(tǒng)150的特征使得控制單元154能夠 經(jīng)由起動器開關(guān)116交替地將較大的主電池130與起動器馬達110 連接和斷開，以1"更在自動起動期間起動車輛1000的發(fā)動4幾。所述 特4正還<吏得控制單元154能夠經(jīng)由雙向的第一 FET 151將壽交大的主 電池130與交流發(fā)電才幾120和電氣系統(tǒng)140交替;也連4妄和斷開。另 外，所述特征還4吏得控制單元154能夠經(jīng)由雙向的第二 FET 152將 較小的輔電池135與交流發(fā)電才幾120和電氣系統(tǒng)140交替地連接和 斷開。
如同后面將要更詳細描述的，在自動起動期間控制單元154設(shè) 置成觸發(fā)第一 FET 151，從而使電氣系統(tǒng)140以及優(yōu)選還4吏交流發(fā) 電機120與起動器馬達110和主電池130斷開，并且控制單元154 i殳置成觸發(fā)第二FET 152, 乂人而4吏較小的輔電池135連接至電氣系 統(tǒng)140，以在自動起動期間穩(wěn)、定供應(yīng)到電氣系統(tǒng)140的電壓。當(dāng)車 輛1000的發(fā)動才幾在自動起動后正常運轉(zhuǎn)時，優(yōu)選的是，至少當(dāng)電池130需要充電時(這種情況例如能夠通過伏特計156 4企測到)， 控制單元154觸發(fā)第一 FET 151從而使得交流發(fā)電4幾120連4妾至主 電池130。
現(xiàn)在參照圖3,其中示意性地示出了穩(wěn)壓系統(tǒng)150的另 一實施 例的細節(jié)。圖3中的穩(wěn)、壓系統(tǒng)150"與圖1和圖2中分別示出的穩(wěn)、壓 系統(tǒng)150相同或相〗以。然而，在圖3中所表示的是穩(wěn)壓系鄉(xiāng)充150" 包括特殊類型的第一FET151，和第二FET152，。優(yōu)選的是，當(dāng)?shù)谝?FET 151，未被通電時，第一FET151，的導(dǎo)電溝道^皮打開以導(dǎo)電，而 當(dāng)其^皮通電時，則導(dǎo)電溝道^皮關(guān)閉。而且，優(yōu)選的是，當(dāng)?shù)诙﨔ET 152，未^皮通電時，將第二 FET的導(dǎo)電溝道4皮關(guān)閉以不導(dǎo)電，而在被_ 通電時則導(dǎo)電溝道^皮打開以導(dǎo)電。
當(dāng)FET 151，未^皮通電時第一 FET 151，的溝道導(dǎo)電的事實意^未 著，電氣系統(tǒng)140能夠乂人4交大的主電池130獲4尋電力供應(yīng)，甚至在 穩(wěn)壓系統(tǒng)150"被關(guān)閉(即未被加電)時也是這樣，這種情況例如可 能會發(fā)生在車輛1000停泊并且發(fā)動機關(guān)閉時。因此，如果電氣系 統(tǒng)140中的一個或多個仍在運行，例如照明、空調(diào)、擋風(fēng)3皮璃刮水 器、娛樂信息系統(tǒng)等，即使穩(wěn)壓系統(tǒng)150"被關(guān)閉，它們也可從較大 的主電池130獲得電力供應(yīng)。類似地，當(dāng)FET 152，未4皮控制單元154 通電時第二FET152，的溝道不導(dǎo)電的事實意味著，當(dāng)穩(wěn)壓系統(tǒng)150" 關(guān)閉(即未被加電)時，電氣系統(tǒng)140不能從較小的輔電池135獲 4尋電力供應(yīng)。因此，當(dāng)交流發(fā)電才幾120不向電氣系統(tǒng)充電時，所有 的電力都來自主電池130,而這在起動-熄火才乘作期間穩(wěn)壓系統(tǒng)150" 被加電時是由控制單元154適當(dāng)控制的，在穩(wěn)壓系統(tǒng)150"關(guān)閉時則 以凈皮動的方式自動進4亍。
而且，如能夠從圖3中看到的，第一FET151，設(shè)置有本征體二 才及管(intrinsic body diode ) 151a，。 FET中的本^正體二4及管的產(chǎn)生和功能均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，例如有關(guān)適于切換高電流的功率
MOSFET。因此，對于體二極管151a，同樣無需詳細描述。
第一 FET 151，中的體二極管151a，被設(shè)置成用作從主電池130 至電氣系統(tǒng)140的替代導(dǎo)電路徑。因此，體二極管151a，的功能與 上述參照圖2描述的二極管151a的功能相同或相似。這^f呆i正了從 主電池130至電氣系統(tǒng)140的電力供應(yīng)，即4吏第一FET151，的正常 導(dǎo)電溝道發(fā)生故障。還應(yīng)注意的是，二極管151a，阻止任〗可反向電 流，這意味著在自動起動期間主電池上的電壓下降將不能經(jīng)過二極 管151a，而影響乂人輔電池135向電氣系統(tǒng)140的電壓供應(yīng)。
上述穩(wěn)壓系統(tǒng)150和150":帔設(shè)置成完成下列中的一個或多個
-在自動起動期間，基本上所有供應(yīng)到起動器馬達110的電力都 來自4交大的主電池130。
-在自動起動期間，基本上所有供應(yīng)到車輛1000的電氣系統(tǒng)140 的電力都來自較小的輔電池135。
-當(dāng)交流發(fā)電機120未啟動(即不提供電力)時，供應(yīng)到電氣系 統(tǒng)140的所有電力都應(yīng)來自主電池130。這種情況例如可以發(fā)生在 車輛發(fā)動才幾暫時熄火時，在起動-熄火型車輛1000中，當(dāng)車輛車速 低于或是等于某一閾值(即〈X km/h)時，例如當(dāng)車輛達到完全停 止時，會發(fā)生發(fā)動機的暫時熄火。
實施例的才喿作
現(xiàn)在將注意力集中到本發(fā)明示例實施例的功能上。參照圖1-3 描述了實施例，并且圖4所示的流程圖示出了用于向機動車輛4是供改進的起動-熄火概念的示例性方法的步驟。該方法通過上述穩(wěn)壓系
統(tǒng)150或150"實iE見。
在示例性方法的第一步驟Sl中，優(yōu)選的是，起動車輛1000的 發(fā)動才幾。例如，這可以通過駕馬史員插入和/或?qū)巹狱c火鎖內(nèi)的起動鑰 匙實現(xiàn)，如本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的。優(yōu)選的是，步驟Sl也包括將車開走。
在示例性方法的步驟S2中，優(yōu)選的是，控制單元154 4全測車 輛1000的車速是否〗氐于某一閾值(<X km/h)。這可以例如通過控 制單元154向車輛1000的通信網(wǎng)絡(luò)1010請求該信息而實王見?？刂?單元154繼續(xù)執(zhí)行這一檢測直到車速降至低于該閾值。當(dāng)這種情況 發(fā)生時，程序?qū)⑦M行至下一步驟。
然而，應(yīng)強調(diào)的是，在禾呈序進4于至關(guān)閉發(fā)動4幾110，的下一步艱《 之前，除了所述閾值條件(<Xkm/h)之外，還必須滿足其它條件。 例如，如果發(fā)動機溫度低于正常運轉(zhuǎn)溫度，或是如果電池130、 135 中的至少一個的充電狀態(tài)低于可接受水平，則發(fā)動才幾不能熄火。本 文描述的發(fā)明并不排除在程序進行至下一步驟之前在步驟S2中沖企 測這些附加條件是否得到滿足。
在示例性方法的第三步驟S3中，優(yōu)選的是，控制單元154使 發(fā)動才幾熄、火。4空制單元154可以例如通過以下方法實5見這一功能， 即，經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)IOIO將合適的指令傳遞給車輛IOOO的中央控制 系統(tǒng)，進而中央控制系統(tǒng)使發(fā)動機熄火。在我們繼續(xù)進4亍之前，應(yīng) 該補充的是，在步驟S2中也可使用除穩(wěn)壓系統(tǒng)150或150"之外的 一些其他系統(tǒng)來檢測車輛1000的速度并在步驟S3中使用該系統(tǒng)使 車輛發(fā)動4幾熄、火。在示例性方法的第四步驟S4中，優(yōu)選的是，控制單元154通 過觸發(fā)第二 FET 152、 152，或類似裝置將輔電池135與電氣系統(tǒng)140斷開。
在示例性方法的第五步驟S5中，優(yōu)選的是，控制單元154檢 測車輛1000的駕駛員是否打算將車開走，其中包括試圖"l是高車輛 1000的速度。例如，這可能通過作用于例如離合器和/或制動器釋 》丈裝置上的和/或油門3#4反致動才幾構(gòu)上的傳感器來檢測。這可以例如 通過控制單元154向車輛1000的通信網(wǎng)絡(luò)1010請求該信息來實現(xiàn)。 控制單元154繼續(xù)執(zhí)行這一檢測，直到檢測到車被開走。當(dāng)這一情 況發(fā)生時，程序進行至下一步驟。
然而，應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，除了所述開走車的條件之外，其它條件 也可以觸發(fā)程序以進行最終起動發(fā)動機110，的后續(xù)步驟。例如，如 果在發(fā)動機110，關(guān)閉時的時間段內(nèi)電能消耗超過預(yù)定水平(例如在 炎熱夏天，如果空調(diào)滿負載荷時可能會發(fā)生這種情況)，發(fā)動機110， 可能不得不起動以啟動交流發(fā)電機120。本文描述的本發(fā)明并不排 除在步驟S5中檢測所述附加條件或可替換條件是否可以觸發(fā)程序 進行至下一步驟。
在示例性方法的第六步驟S6中，優(yōu)選的是，控制單元154通 過觸發(fā)第二FET 152、 152，或類似裝置將電氣系統(tǒng)140連接至輔電 池135。
在示例性方法的第七步驟S7中，優(yōu)選的是，控制單元154通 過觸發(fā)第一 FET 151、 151，或類似裝置使主電池130與電氣系統(tǒng)140 斷開。伊乙選的是，在自動起動期間，主電;也130—直與電氣系統(tǒng)斷 開。不過，本發(fā)明的實施例可以在自動起動期間僅當(dāng)來自主電池130 的電壓降至^[氐于某一預(yù)定閾^直時斷開主電池130。在示例性方法的第八步驟S8中，優(yōu)選的是，控制單元154執(zhí) 4亍自動起動。這包4舌起動車輛1000的發(fā)動才幾110，，其優(yōu)選基于來 自控制單元154的指令觸發(fā)起動器開關(guān)116而實現(xiàn)。
在示例性方法的第九步驟S9中，優(yōu)選的是，控制單元154通 過停止觸發(fā)起動器開關(guān)116并將主電池130與電氣系統(tǒng)140連接而 纟冬止自動起動。
通過根據(jù)本發(fā)明實施例的上述方案，解決了 <吏用繼電器的所有 缺點。兩個FET能夠控制電流(高和低)、觸發(fā)數(shù)目、無噪音和快 速起動。再加上如果在FET的控制上出現(xiàn)任何問題，將始終有電能 通過FET中的體二極管而供應(yīng)到電氣系統(tǒng)。
現(xiàn)已參照示例性實施例描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于 這里所描述的實施例。相反，本發(fā)明的完整范圍僅由所附權(quán)利要求 的范圍所確定。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、150”)，用于在自動起動期間穩(wěn)定被供應(yīng)到起動-熄火型車輛(1000)的電氣系統(tǒng)(140)的電壓，所述系統(tǒng)(150、150”)包括主電力存儲裝置(130)和輔電力存儲裝置(135)、以及第一開關(guān)裝置(151、151’)，所述第一開關(guān)裝置適于交替地建立和終止主側(cè)與用戶側(cè)之間的電力通信，其中所述主側(cè)包括所述車輛(1000)的所述主電力存儲裝置(130)和起動器馬達(110)，所述用戶側(cè)包括所述車輛(1000)的所述電氣系統(tǒng)(140)和交流發(fā)電機(120)，所述穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、150”)的特征在于，包括-第二開關(guān)裝置(152、152’)，適于交替地建立和終止所述用戶側(cè)與輔側(cè)之間的電力通信，所述輔側(cè)包括所述輔電力存儲裝置(135)，以及-控制單元(154)，適于操控所述第一開關(guān)裝置(151、151’)，以便在自動起動期間將所述主電力存儲裝置(130)與所述用戶側(cè)斷開并在自動起動期間將所述輔電力存儲裝置(135)連接至所述用戶側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、 150")，其特征在于， 所述主電力存儲裝置(130)比所述輔電力存儲裝置(135)實 質(zhì)上大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、 150"),其特征在于， 所述第一開關(guān)裝置(151、 151，)至少包括第一場效應(yīng)晶體管 裝置，并且所述第二開關(guān)裝置(152、 152，)至少包括第二場效應(yīng)晶體管裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、 150"),其特征在于， 所述控制單元(154)適于當(dāng)所述車輛(1000)的所述發(fā)動才幾(110)熄火時將所述輔電力存儲裝置(135)與所述用戶側(cè)斷開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、 150")，其特征在于， 所述控制單元(154)適于在自動起動期間在所述主電力存儲 裝置(130)與所述用戶側(cè)斷開之前將所述輔電力存儲裝置(135)連4妄至所述用戶側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、 150")，其特征在于， 所述控制單元(154)適于在自動起動期間當(dāng)來自所述主電力 存儲裝置(130)的電壓下降至某個預(yù)定閾值以下時將所述主 電力存儲裝置(130)與所述用戶側(cè)斷開。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、 150"),其特征在于， 所述第一開關(guān)裝置(151、 151，H殳置有二級管(151a、 151a，)，所述二極管適于可操作地提供從所述主電力存儲裝置(130) 至所述用戶側(cè)的可替代電力通信。
8. —種起動-熄火型車輛(1000)，包括根據(jù)任一前述權(quán)利要求1、 2、 3、 4、 5、 6或7所述的穩(wěn)壓單元(150、 150")。
9. 一種用在穩(wěn)、壓系統(tǒng)(150、 150")中的方法，所述方法用于在 自動起動期間穩(wěn)定^皮供應(yīng)到起動-熄火型車輛(1000)的電氣 系統(tǒng)(140)的電壓，所述系統(tǒng)(150、 150")包4舌主電力存卡者 裝置(130)和輔電力存儲裝置(135)、第一開關(guān)裝置(151、 151，)以及第二開關(guān)裝置(152、 152，)，所述第一開關(guān)裝置適 于交替地建立和終止主側(cè)與用戶側(cè)之間的電力通信，其中所述 主側(cè)包4舌所述車輛(1000)的所述主電力存〗諸裝置(130)和起動器馬達(IIO)，所述用戶側(cè)包4舌所述車輛(1000)的電氣 系統(tǒng)(140)和交流發(fā)電沖幾(120)，所述第二開關(guān)裝置適于交 ^齊地建立和終止所述用戶側(cè)與輔側(cè)之間的電力通4言，其中所述 輔側(cè)包括所述輔電力存儲裝置(135),其中，所述方法包括以下步驟-在自動起動期間將較大的所述主電力存儲裝置(130)與 所述用戶,J斷開，以及-在自動起動期間將所述輔電力存儲裝置(135 )連接至所 述用戶側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述方法包括以下步驟使用所述主電力存儲裝置(130)，所述主電力存儲裝置 比所述輔電力存儲裝置(135)實質(zhì)上大。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述方法包括以下步驟-使用第一開關(guān)裝置(151、 151，)，所述第一開關(guān)裝置至 少包括第一場效應(yīng)晶體管裝置，以及-使用第二開關(guān)裝置(152、 152，)，所述第二開關(guān)裝置至 少包括第二場效應(yīng)晶體管裝置。
12. 才艮據(jù)4又利要求9所述的方法，所述方法包括以下步驟當(dāng)所述車輛(1000)的所述發(fā)動才幾(110)熄火時將所述 輔電力存儲裝置(135)與所述用戶側(cè)斷開。
13. 才艮才居4又利要求9所述的方法，所述方法包^"以下步-驟在自動起動期間在所述主電力存儲裝置(130)與所述用 戶側(cè)斷開之前將所述輔電力存〗諸裝置(135)連4矣至所述用戶側(cè)。
14. 4艮據(jù)一又利要求9所述的方法，所述方法包括以下步驟在自動起動期間當(dāng)來自所述主電力存儲裝置(130)的電 壓降至某一預(yù)定閾值以下時將所述主電力存儲裝置(130)與 所述用戶側(cè)斷開。
15. 才艮據(jù)4又利要求9所述的方法，所述方法包4舌以下步驟使用第一開關(guān)裝置(151、 151，)，所述第一開關(guān)裝置設(shè)置 有二級管(151a、 151a，)，所述二極管適于可操作地提供從所 述主電力存儲裝置(130)至所述用戶側(cè)的可替代電力通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法及穩(wěn)壓系統(tǒng)(150、150”)以在自動起動期間穩(wěn)定供應(yīng)到起動-熄火型車輛(1000)的電氣系統(tǒng)(140)的電壓，系統(tǒng)(150、150”)包括主電力存儲裝置(130)和輔電力存儲裝置(135)、第一開關(guān)裝置(151、151’)以及第二開關(guān)裝置(152、152’)，第一開關(guān)裝置適于交替建立和終止主側(cè)與用戶側(cè)之間的電力通信，其中主側(cè)包括車輛(1000)的主電力存儲裝置(130)和起動器馬達(110)，用戶側(cè)包括車輛(1000)的電氣系統(tǒng)(140)和交流發(fā)電機(120)，第二開關(guān)裝置適于交替建立和終止用戶側(cè)與包括輔電力存儲裝置(135)的輔側(cè)之間的電力通信。方法包括步驟在自動起動期間將主電力存儲裝置(130)與用戶側(cè)斷開，并在自動起動期間將輔電力存儲裝置(135)連接至用戶側(cè)。
文檔編號F02N11/08GK101614176SQ200910149048
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者大衛(wèi)·尼克拉松 申請人:福特全球技術(shù)公司