專利名稱：用于機動車的能量供給網(wǎng)絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機動車中供給電能的領域。
背景技術：
在現(xiàn)代機動車驅動裝置中，電動機經(jīng)常被應用為用于起動內燃機的啟動器。為此， 電部件足夠的尺寸大小尤其是必要的，因為在起動內燃機時需要大功率和大電流。因此，用于啟動器的必需的峰值電流可根據(jù)機動車發(fā)動機的大小為幾百安培直到1000安培或者甚至更多。在常規(guī)的車載電網(wǎng)拓撲中由車載電網(wǎng)電池或啟動器電池饋送大的電流并且通常僅通過車載電網(wǎng)中的大功率電阻比和組件內電阻、例如啟動器電池或啟動器的內電阻來限制，這樣會造成啟動器高的、脈沖狀的起動力矩。這導致提高了機械應力，該提高的機械應力縮短啟動器的使用壽命。此外，峰值電流造成常規(guī)的車載電網(wǎng)中強烈的電壓擾動以及對電磁兼容性(EMV)的損害。為了有目的地限制峰值電流，例如可在電動機的可電磁激勵的轉子的主電流路徑中設置具有負溫度系數(shù)的電阻，或者設置如在文獻EP 1 369 569中描述的電流時鐘控制裝置，由此可降低損耗功率并且實現(xiàn)更高的效率。但是，在大電流的時鐘控制裝置中，由于持續(xù)存在的引線電感而產(chǎn)生也可電磁地、不利地影響其它機動車組件的電壓峰值或電流峰值。但是，尤其是在起動階段中要輸入電動機的電流的限制會導致未使用所有可供使用或輸出的電能，其中在起動階段中電動機例如機械地驅動內燃機。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于如下認知用于供給啟動器電能的啟動器能量供給網(wǎng)絡所不需的、尤其是在用時鐘控制的電流限制時產(chǎn)生的多余電能可被饋入設置用于給其它機動車耗電器例如空調裝置供給電能的機動車能量供給網(wǎng)絡中。由此，實現(xiàn)了對可供使用的電能總體更有效的充分利用。為此，啟動器能量供給網(wǎng)絡和機動車能量供給網(wǎng)絡可被耦合，這些網(wǎng)絡是單獨的網(wǎng)絡，其中，為了交換電能，在機動車能量供給網(wǎng)絡中設置電能量存儲器例如電容器，以便存儲來自啟動器能量供給網(wǎng)絡的多余電能。機動車能量供給網(wǎng)絡的能量存儲器例如可具有位于毫法拉至法拉的范圍中的電容。這樣的電容可優(yōu)選地借助Cap元件實現(xiàn)。但是，也可在機動車能量供給網(wǎng)絡中設置較小的電容，只要啟動器能量供給網(wǎng)絡同樣裝配有電能量存儲器例如另外的電容。在兩個網(wǎng)絡耦合時，相應的電容因此被彼此并聯(lián)地設置，由此提高了總電容。為了網(wǎng)絡耦合，例如可設置二極管，由此能夠實現(xiàn)在啟動器能量供給網(wǎng)絡的電容與機動車能量供給網(wǎng)絡的電容之間的單向能量交換。通過在啟動器能量供給網(wǎng)絡中也就是在起動器支路中、以及在機動車能量供給網(wǎng)絡中也就是在車載電網(wǎng)支路中的、可借助二極管耦合的電能量存儲器實現(xiàn)了電流或電壓的整流，其使得很大程度上避免了電流尖峰或電壓尖峰和電磁干擾。設置在機動車能量供給網(wǎng)絡中的能量存儲器同時用作緩沖存儲器，使得可避免電壓尖峰傳輸?shù)杰囕d電網(wǎng)中及隨之而來的對電組件的干擾或損壞。此外，在可包括車載電網(wǎng)的機動車能量供給網(wǎng)絡中可在電流路徑中使用具有較小擊穿電壓的電部件，由此降低了組件成本。如果啟動器能量供給網(wǎng)絡借助啟動器電池來供給能量，則因此可將該啟動器電池設置在功率電子裝置附近，由此實現(xiàn)了導線電感的減小。此外，通過緩沖多余電能可改善用于用時鐘控制啟動器電流的電路裝置的電磁兼容特性。由于明顯減少了在用時鐘控制啟動器電流時的電壓尖峰，因此也可在啟動器能量供給網(wǎng)絡中使用具有較小擊穿電壓的電部件。此外，啟動器電池可在空間上遠離引起電流時鐘控制的時鐘開關(Taktschalter)地設置，由此可實現(xiàn)功率電子裝置與啟動器電池的靈活分區(qū)，使得該啟動器電池可被構建在行李艙并且功率電子裝置例如可被構建到乘客車廂中，而不會不利地電磁影響其它機動車組件。此外，根據(jù)本發(fā)明可將存儲在啟動器能量供給網(wǎng)絡的饋電線的磁場中的電能至少部分地饋入機動車能量供給網(wǎng)絡中、也就是車載電網(wǎng)中，由此車載電網(wǎng)在啟動器電池通常不提供給車載電網(wǎng)使用的電流時鐘控制(Stromtaktimg)時被供給附加的電能。如果附加地在啟動器能量供給網(wǎng)絡中設置電容，則在啟動過程期間通常供給啟動器電能的啟動器電池可由設置在起動器側的電容支持。以此方式可為啟動器提供使用更多的電能。根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及一種用于機動車的能量供給網(wǎng)絡，該機動車具有可借助啟動器驅動源例如電動機驅動的驅動源例如內燃機。該能量供給網(wǎng)絡包括啟動器能量供給網(wǎng)絡用于將電能輸入給啟動器驅動源、以及機動車能量供給網(wǎng)絡用于將電能輸入給至少一個機動車耗電器。在機動車能量供給網(wǎng)絡中優(yōu)選地設置電能量存儲器，該能量存儲器被設置用于接收來自啟動器能量供給網(wǎng)絡的多余電能并且將其饋入與該啟動器能量供給網(wǎng)絡相耦合的機動車能量供給網(wǎng)絡中。根據(jù)一個實施形式，在啟動器能量供給網(wǎng)絡中設置能量存儲器、例如電容器，用于接收多余電能以及用于將其輸入給機動車能量供給網(wǎng)絡的能量存儲器。由此，能夠以有利的方式實現(xiàn)總體上較小電容的應用。根據(jù)一個實施形式，在啟動器能量供給網(wǎng)絡中尤其是與另一個能量存儲器并聯(lián)地設置啟動器電池，由此有利地除了提供用于啟動器驅動源的電能還能夠實現(xiàn)對多余電能的有效存儲。根據(jù)一個實施形式，該啟動器能量供給網(wǎng)絡通過單向的電連接元件、尤其是通過二極管與機動車能量供給網(wǎng)絡相連接。由此，以有利的方式阻止了機動車能量供給網(wǎng)絡對啟動器能量供給網(wǎng)絡的反作用。根據(jù)一個實施形式，與機動車能量供給網(wǎng)絡的能量存儲器并聯(lián)地設置另一個存儲器、尤其是備用電池，其可在需要時以有利的方式輸出附加能量用于供給另外的機動車耗電器。根據(jù)一個實施形式，該另一個能量存儲器可借助開關接通或斷開，使得該開關有利地僅在需要時被接通。根據(jù)一個實施形式，在啟動器能量供給網(wǎng)絡中設置一個可用時鐘控制的 (taktbares)電路元件、尤其是可用時鐘控制的開關，用于限制待輸入啟動器驅動源的電流幅度。由此可有利地實現(xiàn)用時鐘控制的電流限制。根據(jù)一個實施形式，與該可用時鐘控制的開關元件并聯(lián)地設置另一個開關元件、 尤其是另一個開關，該開關可以有利地方式作為可用時鐘控制的開關元件傳導較大的電流并且在需要時被接通。根據(jù)一個實施形式，啟動器能量供給網(wǎng)絡在輸出側借助朝截止方向極化(in Sperrrichtung geploter)的二極管與接地端子相連接，由此有利地實現(xiàn)了過壓保護。根據(jù)一個實施形式，機動車能量供給網(wǎng)絡在輸出側與用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機連接。該發(fā)電機例如可以是車載電網(wǎng)的發(fā)電機并且被設置用于供給電耗能器例如空調裝置。 在起動過程時由機動車能量供給網(wǎng)絡到啟動器能量供給網(wǎng)絡的能量回流可借助在啟動器能量供給網(wǎng)絡與機動車能量供給網(wǎng)絡之間的、可在截止運行中運行的二極管來禁止。此外， 發(fā)電機可以是機動車能量供給網(wǎng)絡的組成部件。根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及用于機動車的能量供給方法，該機動車具有可借助啟動器驅動源例如電動機驅動的驅動源。能量供給方法包括借助啟動器能量供給網(wǎng)絡將電能輸入啟動器驅動源，借助機動車能量供給網(wǎng)絡將電能輸入至少一個機動車耗電器，將多余電能從啟動器能量供給網(wǎng)絡傳輸給機動車能量供給網(wǎng)絡，將多余電能存儲到尤其是機動車能量供給網(wǎng)絡中并且將存儲的多余電能饋入機動車能量供給網(wǎng)絡中。


其它的實施例參照附圖被更詳細說明。其中圖1示出了一種能量供給網(wǎng)絡的電路原理圖2示出了一種能量供給網(wǎng)絡的電路原理圖；及圖3示出了一種能量供給網(wǎng)絡的電路原理圖。
具體實施例方式在圖1中示出的能量供給網(wǎng)絡包括啟動器能量供給網(wǎng)絡101，該啟動器能量供給網(wǎng)絡借助二極管103與機動車能量供給網(wǎng)絡105相耦合。該啟動器能量供給網(wǎng)絡101包括啟動器電池107，該啟動器電池與電能量存儲器109并聯(lián)地設置在可借助時鐘信號113被時鐘控制的開關111的輸入端與接地端子115之間。該開關111的輸出端與啟動器驅動源尤其是電動機的電流端子相連接。此外，該開關111的輸出端通過一個以截止方向設置的、可選的二極管與接地端子115相連接。連接在二極管103后面的機動車能量供給網(wǎng)絡105包括電能量存儲器119，該能量存儲器連接二極管103的輸出端與接地端子115。與存儲元件119并聯(lián)地設置另一個電能量存儲器、尤其是輔助電池121。此外，另一個電容119與發(fā)電機123并聯(lián)地設置，該發(fā)電機例如供應耗電器125電能。在運行中，啟動器驅動源117由啟動器電池107供給電能。優(yōu)選地，電流借助開關 111被用時鐘控制，其中二極管115結構中的空載元件被設置為過壓保護。電能量存儲器 109被用作換向存儲器(Kommutierungsspeicher)并且例如可被構造為雙層電容器。在用時鐘控制運行(Taktbetrieb)中，在開關111斷開時，例如由存在的引線電感產(chǎn)生的電流被電能量存儲器109接收并且作為多余電能存儲。由于以流動方向設置的二極管103，該多余電能可被饋入機動車能量供給網(wǎng)絡中并且被存儲在電能量存儲器119中。該多余能量可被輸入耗電器125，該耗電器可與發(fā)電機123—起構成車載電網(wǎng)127。該與電能量存儲器119并聯(lián)設置的另一個電能量存儲器121尤其是在啟動器驅動源117運行時可例如用于支持機動車能量供給網(wǎng)絡105。可選地，電能量存儲器121可借助開關215被接通或斷開。圖2示出了一個能量供給網(wǎng)絡的電路圖，該能量供給網(wǎng)絡基于圖1中示出的能量供給網(wǎng)絡。與此不同的是，與二極管103并聯(lián)地設置開關元件201例如開關。二極管103 和開關元件201可被共同實現(xiàn)在半導體開關的結構中。此外，在圖2中示出的電路圖中為了更好地理解裝置的工作原理示出了一些等效電路元件，例如導線電感203、啟動器驅動源 117的電感205、導線電感207、電能量存儲器107的串聯(lián)內電阻209、導線電感211以及電能量存儲器121的串聯(lián)內電阻213。圖3示出了基于圖2中示出的電路圖的能量供給網(wǎng)絡的電路原理圖。與此不同的是，與開關111并聯(lián)地設有另一個開關301，該開關在啟動器驅動源117的電流需求提高時可被閉合。由此，開關111例如可被構造為半導體開關，而另一個開關301例如被構造為繼電器。借助圖1至3中示出的實施例尤其是實現(xiàn)如下目標調節(jié)或限制開關電流到一個最大值，該最大值例如可以根據(jù)待啟動的驅動設備而提供所需的啟動功率、和/或根據(jù)當前的系統(tǒng)條件例如外部溫度和/或驅動源溫度來選擇，使得可始終提供在舒適性和使用壽命方面最佳的啟動電流以供使用。但是如果電流限制不能提供足夠的啟動電流，這例如可以是在冷啟動時的情況，或者如果開關111不能接收足夠的電流，則開關301可被閉合，由此使得可傳導足夠的電流。為了借助啟動器驅動源117起動驅動源，例如斷開開關201并且閉合用于通過另一能量存儲器121支持車載電網(wǎng)的可選開關215。為了通過啟動器驅動源117起動驅動源例如內燃機，首先閉合開關111。流過啟動器驅動源117的電流盡管會被系統(tǒng)電感203、 207或211阻尼但還是增加，直到達到一個電流極值，該電流極值被設置為最大電流值、例如600A。同時，電能量存儲器109被至少部分地充電。在圖1至3中未示出的調節(jié)裝置借助時鐘信號113例如根據(jù)在相應電路中的相應時間常數(shù)斷開開關111，由此電流從能量存儲器107流向能量存儲器或換向存儲器109并且對其充電，使得在能量存儲器109上電壓上升。由此，阻止了大電流的不連續(xù)中斷，該電流從能量存儲器107流過導線電感207。然而導線電感207繼續(xù)傳導電流，使得在合適地選擇電能量存儲器109的電容時能量存儲器109上存在的電壓大于車載電網(wǎng)電壓。存儲在能量存儲器109中的多余能量可通過用作耦合元件的二極管103流入機動車能量供給網(wǎng)絡105及尤其是流入車載電網(wǎng)127。如前所述，二極管103可作為半導體開關的襯底二極管被實現(xiàn)，該半導體開關實現(xiàn)開關201。能量存儲器119接收多余能量，由此也實現(xiàn)了待輸入車載電網(wǎng)127的電流的平滑。這在用作備用能量存儲器的能量存儲器121的平滑作用由于導線電感211以及內電阻213而受限的范圍內是有好處的。如果能量存儲器119具有足夠的存儲器容量，該存儲器容量例如可被設置在毫法拉范圍至法拉范圍內，則可放棄啟動器能量供給網(wǎng)絡101中的另一能量存儲器109。優(yōu)選地則可使用相應被確定電流大小的二極管103。在運行中，電流通過啟動器驅動源117被驅動地繼續(xù)流過電感203和209，使得可在啟動器能量供給網(wǎng)絡中、也就是在啟動器電路中避免突然的電流中斷?？傊?，由此可避免突然的電流變化，使得此外可避免感應出高的過壓。因為在例如600A的電流突然中斷時可產(chǎn)生多達幾百伏的過壓。如果通過啟動器117的電流降低到一個確定的下限值之下，該下限值例如具有一個位于設定的電流額定值附近的回差(Hysterese)，則可再次閉合開關111，由此電流再次升高并且開關111上的電壓由于內電阻209而下降。以此方式，能量存儲器109可繼續(xù)放電并且輸入機動車能量供給網(wǎng)絡105，以便支持來自能量存儲器121的電流。如果在啟動器驅動源117或由啟動器驅動源117驅動的內燃機開始運行之后或開動之后的啟動電流下降，則減小啟動器功率是需要的。因此，可閉合開關111，由此調節(jié)啟動器電流時鐘控制。在由啟動器驅動源117驅動的驅動設備例如內燃機啟動之后，可再次斷開開關111。因此，在正常運行中能量存儲器109可通過開關201供給車載電網(wǎng)127附加能量。在冷啟動時，如前所述，可超過開關111的電流負荷能力，當開關111被設計為半導體開關時，則這尤其可以是這種情況。在此情況下，存在可通過開關301傳導啟動電流的可能性，該開關可被設計為繼電器。此外，在斷開開關301時，可以有利的方式附加地使用可構造成二極管的空載元件114和設計成換向存儲器的能量存儲器109，以便減少開關電壓尖峰。另外，存儲在導線電感207中的磁能可被饋入車載電網(wǎng)127中。
權利要求
1.用于機動車的能量供給網(wǎng)絡，所述機動車具有能夠借助啟動器驅動源尤其是電動機驅動的驅動源，該能量供給網(wǎng)絡具有啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)，用于將電能輸入該啟動器驅動源；機動車能量供給網(wǎng)絡(105)，用于將電能輸入至少一個機動車耗電器，其中在機動車能量供給網(wǎng)絡(105)中設置有電存儲器(119)用于接收啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)的多余電能。
2.根據(jù)權利要求1所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，為了存儲所述多余電能而在啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)中設置有電存儲器(109)、尤其是電容器，以將所述多余電能輸入所述機動車能量供給網(wǎng)絡(105)的存儲器(119)。
3.根據(jù)權利要求2所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，在啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)中與另一電存儲器(109 )并聯(lián)地設置有啟動器電池(107 )。
4.根據(jù)前述權利要求中一項所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，該啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)的電存儲器(109)通過單向的電連接元件(103)、尤其是通過二極管與該機動車能量供給網(wǎng)絡(105 )的電存儲器(109 )連接。
5.根據(jù)前述權利要求中一項所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，該機動車能量供給網(wǎng)絡(105)具有另一電存儲器(121)、尤其是備用電池，該另一存儲器(121)與該電存儲器 (119)并聯(lián)地設置。
6.根據(jù)權利要求5所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，所述另一電存儲器(121)能夠借助開關(215)接通或斷開。
7.根據(jù)前述權利要求中一項所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，在啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)中設置有可用時鐘控制的開關(111)，用于限制待輸入啟動器驅動源的電流的幅度。
8.根據(jù)權利要求7所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，與該可用時鐘控制的開關(111) 并聯(lián)地設置有另一開關(301)。
9.根據(jù)前述權利要求中一項所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，該啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)在輸出側借助朝截止方向極化的二極管(114)與接地端子(115)連接。
10.根據(jù)前述權利要求中一項所述的能量供給網(wǎng)絡，其特征在于，該機動車能量供給網(wǎng)絡(105)在輸出側與發(fā)電機(125)連接。
11.用于機動車的能量供給方法，該機動車具有能夠借助啟動器驅動源、尤其是電動機驅動的驅動源、尤其是內燃機，該方法包括將電能借助啟動器能量供給網(wǎng)絡輸入啟動器驅動源；將電能借助機動車能量供給網(wǎng)絡輸入至少一個機動車耗電器；將啟動器能量供給網(wǎng)絡的多余電能傳輸給機動車能量供給網(wǎng)絡；存儲多余電能；并且將存儲的多余電能饋入該機動車能量供給網(wǎng)絡中。全文摘要
本發(fā)明涉及用于機動車的能量供給網(wǎng)絡，所述機動車具有可借助啟動器驅動源、尤其是電動機驅動的驅動源，該網(wǎng)絡具有啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)，用于將電能輸入該啟動器驅動源；機動車能量供給網(wǎng)絡(105)，用于將電能輸入至少一個機動車耗電器，其中在機動車能量供給網(wǎng)絡(105)中設置有電存儲器(119)用于從啟動器能量供給網(wǎng)絡(101)接收多余電能。
文檔編號F02N11/08GK102246387SQ200980150296
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權日2008年12月16日
發(fā)明者賴特曼 G. 申請人:羅伯特·博世有限公司