專利名稱：用于車輛電源的電氣管理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于測量電源的電氣管理裝置。
汽車內(nèi)燃機停止時在車內(nèi)供給電力的可能性提供了多種優(yōu)點，其中有 -當內(nèi)燃機停止時，包括在長時間停泊時，電氣設備(electrical services )的供電； -保持電池被充電；
-保持最大數(shù)量的待機電子裝置(尤其是多媒體)的可能性；以及 -其他服務。
另外，如果這種電力供給來自于例如太陽能感測器或熱發(fā)電器(其使 用內(nèi)燃機損失的熱的一部分)等"免費的(free)"源、換句話說即沒有 燃料消耗，這種電力供給提高了車輛的能量效率。
背景技術：
存在這樣的并不太普及的應用太陽能感測器安裝在車頂上，因此， 當車輛停在太陽下時，向乘客艙提供氣流。這使得乘客艙中的溫度能被保 持在與車外溫度類似的水平，因此，當車輛被乘坐時提供可感知到的溫度
舒適性。另外，已經(jīng)存在發(fā)動機底殼或排氣裝置上裝有由碲化鉍制成的熱 發(fā)電器的卡車樣機的信息(communication)。這被描述為目的在于具有與
能量效率提高相關聯(lián)的附加電力源》
在文檔US-A-5， 479, 557中，介紹了這樣的系統(tǒng)來自太陽能電池的電
力被用于當車輛停泊時向車輛乘客槍供給氣流，或保持電池凈皮充電。沒有 同時設想這兩個功能。沒有設想其他的電源(例如熱電的)。
在文檔US-A-2002-000243中，介紹了提供與文檔US-A-5， 479， 557中 所介紹系統(tǒng)同樣的功能的系統(tǒng)，但將DC/DC轉換器用作太陽能發(fā)電器與用
于向乘客艙的氣流的DC電動機或被保持為充電的電池之間的接口 。
在文檔US-A-2002/000785中，介紹了提供與文檔US-A-2002/000243
中所介紹系統(tǒng)同樣的功能的系統(tǒng)，但DC/DC轉換器首先供給42V電池，氣
流電動才幾所需的電力由42V電池取出。
在文檔US-A-5， 779，817中，介紹了提供與文檔US-A-5, 479， 557中所
介紹系統(tǒng)相同的功能的系統(tǒng)，取決于電力被供給氣流還是電池被保持為充
電，在太陽能電池之間進行切換。沒有設想由功率電子裝置進行的控制，
切換由繼電器實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于同時或獨立地管理不同類型的兩個DC電源(典 型地為太陽能電池與熱發(fā)電器)，其中，這些源各自可基于任何給定的技 術(例如，對于太陽能電池基于單晶硅或多晶硅的技術，對于熱發(fā)電器基 于例如Te-Bi、 Zn-Sb或方鈷礦的熱電偶的技術)。
根據(jù)本發(fā)明另一實施形態(tài)，使用一個特別的DC/DC轉換器實現(xiàn)的這種 管理使得在多種環(huán)境條件下能夠由各個源在各個時刻供給的最大電力能被 吸收?？紤]到這些發(fā)電器的低效率，這樣的管理提供了對于汽車應用的最 優(yōu)運行。
該技術方案允許提供具有以下優(yōu)點的附加電源
-節(jié)省燃料事實上，所產(chǎn)生的電力的全部或部分不是來自內(nèi)燃機或來
自燃料電池，而是來自燃料的燃燒，
-在沒有燃料供給且沒有排放的情況下保持發(fā)電， -當內(nèi)燃機停止時，電氣裝置與附件的使用或它們的電池的再充電， -在特別長的停泊時間段中(幾星期)，保持電池被充電， -當車輛處于內(nèi)燃機停止的狀態(tài)時，以及在特別長的停泊時間段中，保
持特定的電氣服務，
-對于溫度舒適性，對于多媒體資源等等，保持電子設備的特定部件處
于待機，
-作為接口運行的轉換器允許各個源擺脫供給與電池電壓兼容的電壓 的限制。因此，各個源以其最優(yōu)功率/容量凈皮設計。事實上，對于構成各發(fā) 電器的基本元件的并聯(lián)/串聯(lián)構造，串聯(lián)元件的數(shù)量不再受到電池的決定。 電力(換句話說，元件的數(shù)量、容量，且因此的成本)剛好以所需要的水 平被設計，
-具有與車輛的主電力網(wǎng)絡獨立的源的可能性^使得多種裝置在測試期 間或調(diào)節(jié)期間——其間，主電力網(wǎng)可能被中斷并因此導致這些裝置故
障——祐:供電。
不同類型的源的管理保證了提高的電力可用性。另外，當兩個源可用 時，將增大有用的電力。
出于這種目的，本發(fā)明涉及用于車輛電源的電氣管理裝置，其特征在 于包含一個轉換器，以便使得對包含至少一個電能存儲電池的汽車上的兩 個電源 一 一例如光電源與熱電源 一一 同時進行控制所需要的部件的數(shù)量最 小化。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，轉換器包含這樣的裝置其依賴于各個源的 最大電力執(zhí)行控制定律，以使z隊持所述電存儲電池的確定的充電水平。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，轉換器的用于執(zhí)行控制定律的裝置使用對所 述電存儲電池的電壓變化不敏感的電路。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，轉換器的用于執(zhí)行控制定律的裝置包含裝 置，其管理由熱電源產(chǎn)生的電力的控制，以便將之保持在最大電力；基準 電壓管理裝置。
才艮據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，所述電存儲電池以這樣的方式至少選自車輛 的主電池和/或專用電池即使在車輛的內(nèi)燃機停止的情況下，以及即使所 有消費品電路被關閉的情況下，管理裝置運行。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，轉換器裝有防止其高電位高于電源電位的電 池對所述源放電的轉換器第一手段。
才艮據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，所述轉換器第一手段具有兩個二極管，其陰 極連接在一起，且其陽極分別連接到第一或第二電源各自的高電位，陰極
的公共連接被連接到電池。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，轉換器裝有用于對于第一和/或第二電源產(chǎn)生 電壓和/或耗散電流電氣配置信號的第二手段。
根據(jù)本發(fā)明 一 實施形態(tài)，轉換器包含分別連接到第 一濾波器與第二濾 波器的兩個輸入，第一濾波器被連接到第一電源的最高電位，第二濾波器 被連接到第二電源的最高電位。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，各濾波器為T型濾波器，其分別由串聯(lián)電感 與并聯(lián)電容器構成。
才艮據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，以這樣的方式進行計算這兩個濾波器電感 由連接電纜自身構成。
根據(jù)本發(fā)明 一 實施形態(tài)，轉換器包含控制器以及用于對兩個源所產(chǎn)生 的電流進行合并的裝置。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，用于對電流進行合并的裝置包含具有兩個鐵 心與三個繞組的變壓器
-第一繞組，其被連接到接至第二源的濾波器的輸出的轉換器的輸入，
-第二繞組，其被連接到接至第一源的濾波器的輸出的轉換器的輸入，
以及
-第三繞組，其被連接到電流合并裝置的輸出。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，第一繞組包含第二端子，其被連接到受到來 自控制器輸出的輸出信號控制的開關裝置的開關端子，且第二繞組包含第 二端子，其被連接到受到來自控制器輸出的輸出信號控制的開關裝置的開 關端子。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，每個開關由MOS型功率晶體管構成，其柵極 被連接到控制器的對應的控制信號端子，其漏極,皮連接到變壓器第一或第 二繞組中的一個的第二端子，且其源極被連接到本發(fā)明的電路的低電位線。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，變壓器的第三繞組的第一高電位端子被連接 到傳導二極管的陽極，該二極管的陰極被相應地連接到電池，也被連接到
存儲電容器的第一端子，該電容器的第二端子自身被連接到電路的低電位 線。
根據(jù)本發(fā)明 一 實施形態(tài)，控制器包含以這樣的方式安裝的兩個獨立調(diào)
節(jié)環(huán)最優(yōu)地判斷對于每個晶體管或開關裝置的控制狀態(tài)。 根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，各調(diào)節(jié)環(huán)與以下協(xié)作 -基準電壓發(fā)生器，其被設計為將調(diào)節(jié)引入至少接近于最大電力供給的
模式，
-控制器的一個或另 一輸入端子，以便取得與第一熱電源相關聯(lián)的濾波 器的輸出上的瞬時電壓；或控制器的輸入端子，以便取得與使用光電池的 第二源相關聯(lián)的濾波器的輸出上的瞬時電壓。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，控制器的每個輸入被連接到產(chǎn)生兩個源的一 個或另一個的瞬時測量電壓的平均值的電路，平均電壓發(fā)生電路的輸出被 連接到所討論的(in question)調(diào)節(jié)環(huán)的輸入端子。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，各調(diào)節(jié)環(huán)包含對于表示輸入端子調(diào)節(jié)用調(diào) 節(jié)閾值的信號的減法器電路，減法器電路從該值中減去從源傳送到輸入端 子的電壓的瞬時或平均值；校正器電路，其包含用于開關裝置的控制脈沖 序列發(fā)生器。
根據(jù)本發(fā)明 一 實施形態(tài)，脈沖序列發(fā)生器裝有用于確定脈沖序列的波 形、幅值、占空比、頻率的裝置。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，校正器電路包含用于改變其占空比的裝置。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，控制器具有用于基準電壓校準的電路，其以 開關裝置的規(guī)則間隔產(chǎn)生中斷，以便對施加到端子的基準電壓進行更新。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，校準電路還包含用于在導通時間逐漸減小直 到達到零的階段之后產(chǎn)生MOS晶體管的開關的中斷的裝置。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，管理裝置包含溫度傳感器，控制器與借助將 溫度轉換為Vo/2的形式的基準電壓的函數(shù)用于計算直接由溫度得出的基 準電壓Vo/2的電路協(xié)作。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，對于使用太陽能電池的第二電源，實現(xiàn)溫度 傳感器和/或日照傳感器，以便借助用于對第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準
的電路對基準電壓V0-f進行校正。 才艮據(jù)本發(fā)明其他實施形態(tài)
-用于對使用光電池的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準的電路包含存 儲器，其具有在表示溫度測量的值上編入索引的一個輸入，
-用于對使用光電池的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準的電路包含存 儲器，其具有在表示日照水平的測量的值上編入索引的一個輸入，
-用于對使用光電池的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準的電路包含存 儲器，其具有相應地在表示溫度測量的值上以a示日照水平的測量的值
上編入索引的兩個輸入。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，存儲器產(chǎn)生對于基準電壓的偏置值E，所述 偏置值在減法器的負輸入上產(chǎn)生，減法器的正輸入連接到產(chǎn)生光電池發(fā)電 器的最大電力的電壓VO特性的電路，以由光電發(fā)電器傳送的電流和電壓在 所希望的特性范圍內(nèi)工作的方式，產(chǎn)生光電池發(fā)電器的最大電力的電壓V0 特性的電路與開關裝置或用于連接光電池的裝置協(xié)作。


借助說明書以及附圖，可更好地理解本發(fā)明的其他優(yōu)點和特點，在附 圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的管理裝置的電路圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電氣管理裝置的電路圖3為一圖表，其中繪出了用于本發(fā)明的電氣管理裝置的第一類型的
源的電壓與功率特性；
圖4為一圖表，其中繪出了用于本發(fā)明的電氣管理裝置的第二類型的
源的電壓與功率特性；
圖5為用于本發(fā)明第二實施例的電氣管理裝置的電路的框圖； 圖6為用于本發(fā)明第二實施例的電氣管理裝置的另一電路的框圖； 圖7為本發(fā)明的裝置的四個控制參數(shù)的一系列的四個圖表； 圖8為一圖表，其闡釋了本發(fā)明的裝置的另一控制電路的運行；以及
圖9為用于本發(fā)明第二實施例的電氣管理裝置的另一電路的框圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，存在同時管理兩個不同的附屬電源(太陽能與熱電的) 的幾種方法。最簡單但效果最差的方法由圖l介紹。在圖1中，示出了本 發(fā)明的裝置的第一實施例。未示出的車輛包含電池1。此電池可以為通常 由受到傳統(tǒng)的車輛內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機供電的、車輛的主電池。在一 個變型中，電池l為專用電池，其經(jīng)由圖1未示出的電路連接到車內(nèi)電源 網(wǎng)。在一個或其他的情況下，無論電池1是否為車輛主電池或無論其是否 為專用電池，即使在車輛內(nèi)燃機停止的情況下以及即使在所有消費品電路 被關斷的情況下，本發(fā)明的管理裝置運行。
本發(fā)明的管理裝置包含用字母C表示的一個轉換器，其通過兩個不同 的輸入一方面連接到第一電源2、另一方面連接到第二電源3。在一個優(yōu)選 實施例中，第一電源由熱發(fā)電器構成。第二電源由例如布置在車輛頂板上 的多個光電池構成。
本發(fā)明的轉換器C裝有一個或一個以上的裝置或與一個或一個以上的 裝置協(xié)作，取決于它們是集成在轉換器中還是簡單地電氣連接到轉換器外 面。轉換器的第一手段防止電池或另一源一一其高電位可比電源的要 高一一向所述源放電。在圖1的實施例中，此手段由兩個二極管5、 6構成。
轉換器C的第二手段(未示出)允許對于第一和/或第二電源產(chǎn)生電壓 和/或耗散電流電氣配置信號。特別是在光電池的電池的情況下(第二源3 的情況)，基于這樣的配置信號，可以以這樣的方式通過開關來改變串聯(lián) 和/或并聯(lián)的光電池的組在光電池的情況下，將電流和電壓的確定值選擇 為在轉換器C的對應輸入上可用，這些確定值對應于轉換器C和電池1在 其再度充電時的最優(yōu)運行。為第一熱發(fā)電器源2設置同樣的電氣配置手段。
在圖1所示本發(fā)明的裝置的第一實施例中，所述一個轉換器包含第一 5以及第二 6 二極管。第一二極管5的陽極被連接到由熱發(fā)電器構成的源2 的高電位的點。笫二二極管的陽極^皮連接到由光電池的電池構成的源3的
高電位的點。第一 5與第二 6 二極管的陰極在所述一個轉換器C的輸出上 連接在一起，使得其被連接到電池l的高電位端子。電池l的低電位端子 分別4皮連接到第一 2與第二 3電源的低電位端子。 然而，這種拓樸具有下面介紹的缺點。
光電與熱電源必須被配置為供給與電池電壓兼容的電壓，這限制了對 于所需要的功率以及所分配的容量對基本元件(串聯(lián)和/或并聯(lián))的布置進 行最優(yōu)化的可能。
電源沒有得到好的使用。其原因在于缺少其不能在所有條件(對于太 陽能電池的日照水平，以及對于熱發(fā)電器的溫度差)下以它們的最大電力 點使用的任何控制裝置。
在第二實施例中，本發(fā)明允許太陽能和熱電電源以其最大可用電力受 到管理，無論對此最大電力具有大的影響的環(huán)境條件(日照程度以及溫度 差)如何。圖2中的電路詳細示出了所用轉換器的設計。
如圖1中的情況一樣，圖2中的裝置包含車輛電池IO，其最低電位分 別被連接到由熱發(fā)電器構成的第一電源11以及由光電池的電池構成的第 二電源12的最低電位。
本發(fā)明第二實施例的轉換器一方面被插在兩個源11與12之間，另一 方面插在與電池10之間。其包含具有兩個輸入的轉換部分C0，這兩個輸 入分別一方面連接到接至第一電源11的最正電位的濾波器F1，另一方面 連接到接至第二電源12的最正電位的第二濾波器F2。在一個特定實施例 中，各濾波器為T型濾波器，其分別由串聯(lián)電感一一例如電感13或15—一 以及并聯(lián)電容器一_例如電容器14與16—一構成。在一個特定實施例中， 兩個濾波器F1與F2以這樣的方式計算電感13與l5由自身的連接電纜 構成。
另外，轉換器CO包含控制器29，控制器29包含至少兩個輸入端子， 分別是連接到對第一源11進行保護的濾波器Fl的輸出的B以及連接到對 第二源12進行保護的濾波器F2的輸出的C?？刂破?9至少包含兩個輸出 端子，分別為D與E,其將在下面進行介紹。
控制器C0包含用于對由兩個源11與12產(chǎn)生的電流進行合并的裝置A。 優(yōu)選為，電流合并裝置A包含具有兩個鐵心與三個繞組的變壓器
-第一繞組21，其被連接到接至第二源12的濾波器F2的輸出的轉換 器CO的輸入，
-第二繞組22，其被連接到接至第一源11的濾波器Fl的輸出的轉換 器CO的輸入，
-第三繞組24，其被連接到電流合并裝置A的輸出。
繞組21與22通過鐵心22磁耦合，繞組22與24通過鐵心23耦合， 其中，兩個鐵心20與23可以以三相變壓器的方式在一個磁路中相關聯(lián)。
第一繞組21包含第二端子，該第二端子被連接到受到來自控制器29 的輸出D的輸出信號控制的開關裝置25的開關端子。第二繞組22包含第 二端子，該第二端子被連接到受到來自控制器29的輸出E的輸出信號控制 的開關裝置26的開關端子。
依賴于控制器29的對應輸出信號狀態(tài)的類型，每個開關25或26可被 開通或斷開。每個開關25或26包含控制端子，其分別連接到控制器29 的輸出D以及輸出E。每個開關25或26最后包含第二開關端子，其被連 接到本發(fā)明的電路的低電位線。
在一個優(yōu)選實施例中，各個開關24或25由MOS型功率晶體管構成， 其柵極連接到控制器29的對應的控制信號端子，其漏極被連接到變壓器A 的第一或第二繞組中的一個的第二端子，且其源極被連接到本發(fā)明的電路 的低電位線。
變壓器A的第三繞組24的笫一高電位端子被連接到傳導二極管27的 陽極，該二極管的陰極分別被連接到用于連接到電池10的本發(fā)明的電路的 輸出以及存儲電容器28的第一端子，存儲電容器28的第二端子自身被連
接到本發(fā)明的電路的低電位線。
最后，由電壓的觀點，控制器29經(jīng)由連接到本發(fā)明的電路的低電位線 的線F被參照。沒有示出允許控制器29的內(nèi)部電路被偏置的正電源線。然 而，控制器29包含用于產(chǎn)生正偏置電源電壓的裝置以及將輸入B與C上的
輸入信號變換為這些輸出D與E上的控制信號的電路。
本發(fā)明第二實施例的優(yōu)點如下。首先，兩個源(熱發(fā)電器以及光電池) 連接到提供它們的同時管理的同 一轉換器。
濾波電感13與15實際上為源與轉換器之間的電纜的電感。事實上， 運行與建筑結構限制意味著源通常遠離轉換器(太陽能電池典型地位于車 頂上，而熱發(fā)電器典型地位于發(fā)動機底殼或排氣裝置上)。這種構造利用 了這種限制，以便從電路中消除電感性元件(可能很大且成本昂貴)。
其余元件(除電池以外)為構成轉換器的部分的物理部件。
這一拓樸允許某些部件被分配給兩個發(fā)電器。其中有
-變壓器A，其副方繞組^皮共用；
-輸出二極管27;
-輸出上的濾波電容器28。
在這種構造中，在車輛發(fā)動機以及任何其他消耗燃料的源可被停止的 同時(例如，停泊或以電氣模式混合運行)，附屬源一一其為熱發(fā)電器ll 與太陽能電池12—一對電池和/或電力附件充電。
控制器29所進行的操作的基本原理在于具有能量恢復或"返馳 (flyback)"轉換器的開關模式電源的原理。由于電子開關25與26的交 替運行序列，磁路20、 23被一個源11以及另一個源12交替磁化。圖1 詳細示出了由控制器29產(chǎn)生并被施加到MOS晶體管25與26的柵極的控制 信號的序列。
磁路受到各個晶體管25或26的交替磁化，以由它們的相應的濾波電 容器(14與16)上測量的平均電壓獲得的調(diào)節(jié)的周期。依賴于副方繞組中 的磁通是否能到零，這種操作可以是連續(xù)和間歇的。
熱發(fā)電器電源的電壓與功率特性在圖3中對于兩個溫度iH示出。對 于第一溫度&變T1，示出了功率特性"和電壓特性n。電壓特性具有以
下形式
V-V0-r x I
其中，V0為熱發(fā)電器的開路電壓，r為熱發(fā)電器的內(nèi)阻，I為由熱發(fā)電器
源耗散到接收器電路中的電流。這樣的發(fā)電器所耗散的功率由以下形式的
公式給出 <formula>formula see original document page 16</formula> 對于值I(HV0/2r，其示出了最大值。
對于另 一溫度J^JL T2,示出了同樣的發(fā)電器的功率32與電壓33的特 性對。兩個坡度之間的變化由開路電壓VO=VO (T)建立，其中，T為發(fā)電 器的溫度坡度。
本發(fā)明的電氣管理裝置的控制基于最大電力定律以這樣的方式進行 熱發(fā)電器源所耗散的電流因此具有10 (T) =V0 (T) / (2 x r)的形式， 其因此可被預先確定并記錄在控制器29中。
在圖4中，對于兩個不同的日照水平，示出了使用光電池的電源的電 壓與功率特性。
對于第一日照水平存在功率34與電壓35的特性對，存在對于第二日 照水平的功率36與電壓37的特性對。
值VO直接聯(lián)系到光電池的雪崩電壓，對于給定水平的日照，光發(fā)電器 所傳送的電壓保持基本恒定，只要耗散電流不超過依賴于光電池的日照暴 露水平的限制值。由于功率是測量得到的電壓與耗散電流的乘積V x I的 結果，直到最大電流值，其自身為線性。
鑒于每個源的電氣特性，每個晶體管(或其占空比)的導通時間受到 控制器29內(nèi)部的占空比調(diào)節(jié)電路的調(diào)節(jié)，以便對于每個發(fā)電器處于最大電 力運^f亍點，其為
-對于熱發(fā)電器，V0/2，如示出了熱發(fā)電器對于兩個不同溫度M的電 流/功率特性的圖3所示(施加到熱發(fā)電器的溫度差對于實線大于對于虛 線)。
-對于太陽能電池，VO-s， e為VO的相對較小的分數(shù)，以便當電壓開 始下降時將其自身'W保持在最大電力點，如圖4所示。
由于本發(fā)明的電氣管理裝置用具有不同特性的兩個電源工作，其控制
器29必須包含兩個獨立的調(diào)節(jié)環(huán)，指定該調(diào)節(jié)環(huán)的特性，以便最優(yōu)地確定 每個晶體管或開關裝置25、 26的控制狀態(tài)。
圖5示出了這些環(huán)中的一個或另一個的原理電路圖。在控制器29 (圖 2)中實現(xiàn)的兩個環(huán)的一個或另一個的輸入端子39被連接到被設計為將調(diào) 節(jié)引入至少接近于最大電力供電的模式的基準電壓發(fā)生器。結果，如上面 所闡釋，施加到調(diào)節(jié)環(huán)的輸入39的基準電壓為 V0/2,對于第一熱發(fā)電器源ll上的調(diào)節(jié)環(huán)； .VO-e，對于使用光電池的第二源12上的調(diào)節(jié)環(huán)。
一個或另一個調(diào)節(jié)環(huán)的的第二輸入端子40分別^^皮連接到
-控制器29的輸入端子C，以便取得與第一熱發(fā)電器源相關聯(lián)的濾波 器F1的輸出上的瞬時電壓；
-控制器29的輸入端子B,以便取得與使用光電池的第二源相關聯(lián)的 濾波器F2的輸出上的瞬時電壓。
在一個特定實施例中，控制器29中的輸入B或C各自被連接到產(chǎn)生兩 個源的一個或另一個的瞬時測量電壓的平均值的電路。平均電壓產(chǎn)生電路 的輸出于是凈皮連接到所討論的調(diào)節(jié)環(huán)的輸入端子40。
每個調(diào)節(jié)環(huán)于是包含對于表示用于輸入端子39的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閾值的 信號的減法器電路38，減法器電路38由該值減去從源傳送到輸入端子40 的電壓的瞬時或平均值。輸出值于是被尋址(address)到校正器電路41， 校正器電路41包含對于MOS晶體管柵極、或者更一般而言對于依賴于調(diào)節(jié) 環(huán)被分配到第一源11還是第二源12的任何開關裝置25或26的控制脈沖 序列發(fā)生器。
脈沖序列發(fā)生器具有用于確定脈沖序列的頻率、占空比、幅值和波形 的裝置。在一個優(yōu)選實施例中，頻率、幅值和波形保持為恒定，而校正器 41包含用于改變晶體管的占空比、換句話說改變導通時間的裝置，該晶體 管的柵極對于MOS晶體管25被連接到接至用于熱發(fā)電器的調(diào)節(jié)環(huán)的輸出 42的控制器29的輸出端子D，或對于MOS晶體管26的光發(fā)電器的調(diào)節(jié)環(huán) 的輸出端子E。
圖7示出了圖2中的電路的運行實例的四個定時圖，該電路的控制器 "裝有與圖5中的環(huán)類似的兩個調(diào)節(jié)環(huán)。在上面的圖中，曲線50表示變 壓器A的輸出上的副方繞組中的磁通的變化。該曲線由以開關裝置25與 26的開關頻率的周期性鋸齒序列構成。在下面的圖中，曲線51表示輸出 二極管中的電流的時間變化，其為周期性方波函數(shù)，以開關裝置25與26 的開關頻率為周期。
在下面的圖中，曲線52表示開關裝置25或26—一當其由MOS晶體管 構成時一一中的一個或另一個的電流的時間變化，其為梯形波周期性函數(shù)， 以開關裝置25與26的開關頻率為周期。
在下面的圖中，曲線53表示各MOS晶體管25或26的柵極控制電壓的 時間變化，其為方波周期性函數(shù)，以開關裝置25與26的開關頻率為周期。
在由借助圖5介紹的控制器29的調(diào)節(jié)環(huán)確定的導通時間中，每個有關 的晶體管被引入導通"ON"狀態(tài)(圖表53)。作為響應，流經(jīng)開通的晶體 管——將會明了，僅僅一個可被開通——的漏極-源極通道的電流增大。其 結果在于，磁能被存儲在變壓器A的原方繞組中(曲線50的上升部分)。 于是，當電路(或原方電路)開路時，電流在原方下降到零(圖表52)， 存儲在原方的能量同時在副方繞組中被恢復(圖表50的下降部分)；副方 電流可在輸出二極管中流動，該二極管在磁充電周期(magnetic charging period)中阻塞副方。
因此，可以在本發(fā)明的裝置的輸出電容器28的端子之間產(chǎn)生電壓，使
得其能參與電池l的再充電。
晶體管的導通時間(換句話說，其開通的時間)可獨立于退磁時間(換 句話說，其關斷(阻塞)與另一晶體管的觸發(fā)開通之間的時間)或直接作 用在占空比(晶體管開通的時間與一個周期的持續(xù)時間之間的比)上。
電壓Vo對于熱發(fā)電器隨著環(huán)境條件很大地變化。這基本上由于溫度差 異。施加到分配給第一源11的控制的調(diào)節(jié)環(huán)的減法器38的輸入端子39 的設置點電壓因此應當受到校準。為此目的，控制器29具有用于基準電壓 的校準的電路(未示出)，其以對應的濾波電容器14充電到電壓Vo的、
控制熱發(fā)電器的MOS晶體管25的規(guī)則間隔產(chǎn)生中斷。該電壓由校準電路進 行測量，于是，施加到端子39的基準電壓得到更新。此時，校準電路產(chǎn)生 致動信號，該信號4吏得調(diào)節(jié)環(huán)上開關和傳送所討論的發(fā)電器的電力的過程 能被重新開始。
為了防止濾波電感13中含有的能量對電容器14過充電并導致錯誤， 校準電路也包含在圖8所示導通時間逐漸減小直到達到零(稱為"軟停止") 的階段之后產(chǎn)生MOS晶體管25的開關的中斷的裝置。
在本發(fā)明的電氣管理裝置的另一實施例中，設置了溫度傳感器。于是， 控制器C0與用于計算基準電壓Vo/2的電路協(xié)作，借助用于將溫度轉換為 V0/2的形式的基準電壓的裝置，該電壓由溫度直接得出。
在圖9中，校準電路包含輸入端子56，表示熱發(fā)電器源11的溫度的 信號被施加到該端子，其被輸入信號轉換裝置轉換為預先編程的表中的讀 取地址，該表對于溫度信號的每個轉換值包含可在其讀取端子58上獲得的 調(diào)節(jié)基準電壓V0/2的值，該端子可被連接到被分配給第一熱發(fā)電器源11 的調(diào)節(jié)環(huán)的輸入端子39 (圖5 )。
只要涉及使用太陽能電池的第二電源，如果溫度傳感器和/或日照傳感 器被提供，基準電壓V0-s可受到這些測量值的校正，以便在最大電力運 行點上更為精確。連接到分配給使用光電池的第二電源l2的調(diào)節(jié)環(huán)的輸入 端子39的電壓設置點可通過用于圖6所示第二源的調(diào)節(jié)基準電壓的校準電
路產(chǎn)生。
用于校準第二源的調(diào)節(jié)基準電壓的電路包含至少一個用于表示光電池 的溫度的信號的輸入端子43，和/或用于光電傳感器的日照暴露水平的檢 測信號的輸入端子45。
在第一變型中，用于對使用光電池12的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校 準的電路包含存儲器44,其具有在表示溫度測量的值上編入索引的一個輸 入(輸入43)。
在第二變型中，用于對使用光電池12的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校 準的電路包含存儲器44,其具有在表示日照水平測量的值上編入索引的一
個輸入(輸入45 )。
在第三變型中，用于對使用光電池12的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校 準的電路包含存儲器，其具有分別在表示溫度的測量的值上(輸入43)以 及在日照水平測量的值上(輸入45)編入索引的兩個輸入。
存儲器44的讀取值在其讀取輸入46上可用，其產(chǎn)生對于基準電壓Va 的偏置值E，所述偏置值在減法器48的負輸入上產(chǎn)生，減法器48的正輸 入被連接到產(chǎn)生光電池發(fā)電器12的最大電力的電壓Va特性的電路47。減 法器48的輸出被連接到用于對使用光電池的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行 校準的電路的輸出端子，因此被傳送到被分配IM吏用光電池的第二源的控 制的調(diào)節(jié)環(huán)的基準輸入端子39。
在一個特定實施例中，產(chǎn)生光電池發(fā)電器12的最大電力的電壓va特 性的電路47以這樣的方式與開關裝置或用于連接光電池的裝置協(xié)作由光 電發(fā)電器傳送的電流和電壓在不是本發(fā)明的直接目的的所希望的特性中運 行。
將會明了，所介紹的裝置可用其他的裝置構成。特別地，如已經(jīng)提到 的那樣，用于基準電壓的校準電路的存儲器"或5"7可用其中編程有表示 所希望的校準值的函數(shù)的校準電路替換。
權利要求
1. 一種用于車輛電源的電氣管理裝置，其特征在于包含一個轉換器(C0)，以便使得同時控制包含至少一個電能存儲電池(1)的汽車上的兩個電源——例如光電源(2；11)與熱電源(3；12)——所需要的部件的數(shù)量最小化。
2. 根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于所述轉換器(CO)包含這樣的 裝置其依賴于各個源(11， 12)的最大電力執(zhí)行控制定律，以便保持所 述電存儲電池(1)的確定的充電水平。
3. 根據(jù)權利要求2的裝置，其特征在于所述轉換器(CO)的用于執(zhí)行控制定律的所述裝置使用對所述電存儲電池(1 )的電壓變化不敏感的電路。
4，根據(jù)權利要求3的裝置，其特征在于所述轉換器(CO)的用于執(zhí)行 控制定律的所述裝置包含裝置，其管理由熱電源(3; 12)產(chǎn)生的電力的 控制，以便將之保持為最大電力；基準電壓管理裝置。
5. 根據(jù)權利要求l-4中任意一項的裝置，其特征在于所述電存儲電池 (1)以這樣的方式至少選自車輛的主電池和/或專用電池即使在車輛的內(nèi)燃機停止的情況下，以及在即使所有消費品電路被關閉的情況下，所述 管理裝置運行。
6. 根據(jù)權利要求5的裝置，其特征在于所述轉換器(C)裝有防止其 高電位比電源(l， 2; 11, 12)的要高的電池(1)對所述源放電的轉換器 第一手段(5， 6; 27)。
7. 根據(jù)權利要求6的裝置，其特征在于所述轉換器(CO)第一手段具 有兩個二極管(5， 6)，所述二極管的陰極連接在一起，且陽極分別連接 到第一 (2)或第二 (3)電源各自的高電位，陰極的公共連接被連接到電 池(1)。
8. 根據(jù)權利要求7的裝置，其特征在于所述轉換器(CO)裝有用于對 于第一和/或第二電源產(chǎn)生電壓和/或耗散電流電氣配置信號的第二手段。
9. 根據(jù)權利要求5的裝置，其特征在于所述轉換器(CQ)包含分別連 接到第一濾波器(Fl)與第二濾波器(F2)的兩個輸入，所述第一濾波器 (Fl)被連接到第一電源(11)的最高電位，所述第二濾波器(F2)被連 接到第二電源(12)的最高電位。
10. 根據(jù)權利要求9的裝置，其特征在于各濾波器(Fl， F2)為分別 由串聯(lián)電感(13)或(15)與并聯(lián)電容器(14與16)構成的T型濾波器。
11. 根據(jù)權利要求10的裝置，其特征在于以這樣的方式計算兩個濾波 器(F1與F2):所述電感(13)與(15)由連接電纜自身構成。
12. 根據(jù)權利要求10的裝置，其特征在于所述轉換器(CO)包含控制 器(29 )以及用于對兩個源(11與12 )所產(chǎn)生的電流進行合并的裝置(A)。
13. 根據(jù)權利要求12的裝置，其特征在于用于對電流進行合并的裝置 (A)包含具有兩個4失心與三個繞組的變壓器-第一繞組(21)，其被連接到接至第二源(12 )的濾波器(F2 )的輸 出的轉換器(CO)的輸入，-第二繞組(22 )，其被連接到接至第一源(11)的濾波器(Fl)的輸 出的轉換器(CO)的輸入，以及-第三繞組(24)，其被連接到電流合并裝置(A)的輸出。
14. 根據(jù)權利要求13的裝置，其特征在于所述第一繞組(21)包含第 二端子，該端子被連接到受到來自控制器(29)的輸出(D)的輸出信號控 制的開關裝置(25)的開關端子，且所述第二繞組(22)包含第二端子， 該端子被連接到受到來自控制器(29)的輸出(E)的輸出信號控制的開關 裝置(26)的開關端子。
15. 根據(jù)權利要求14的裝置，其特征在于每個開關(24， 25)由M0S 型功率晶體管構成，其柵極纟皮連接到控制器(29 )的對應的控制信號端子， 其漏極^L連接到變壓器(A)的第一或第二繞組中的一個的第二端子，且其 源極被連接到本發(fā)明的電路的低電位線。
16. 根據(jù)權利要求13的裝置，其特征在于所述變壓器(A)的第三繞 組(24)的第一高電位端子被連接到傳導二極管(27)的陽極，該二極管 的陰極被相應地連接到電池(10)，也被連接到存儲電容器(28)的第一 端子，該電容器的第二端子自身被連接到電路的低電位線。
17. 根據(jù)權利要求12的裝置，其特征在于所述控制器(29)包含以這 樣的方式安裝的兩個獨立調(diào)節(jié)環(huán)最優(yōu)地判斷對于每個晶體管或每個開關 裝置(25， 26)的控制狀態(tài)。
18. 根據(jù)權利要求17的裝置，其特征在于各調(diào)節(jié)環(huán)與以下協(xié)作 -基準電壓發(fā)生器，其被設計為將調(diào)節(jié)引入至少接近于最大電力供給的模式，-控制器(29)的一個或另一個輸入端子(C)，以便取得與第一熱電 源相關聯(lián)的濾波器(Fl)的輸出上的瞬時電壓；或控制器(29)的輸入端 子(8)，以便取得與使用光電池的第二源相關聯(lián)的濾波器(F2)的輸出上 的瞬時電壓。
19. 根據(jù)權利要求18的裝置，其特征在于所述控制器(29 )的每個輸 入(B)或(C);陂連接到產(chǎn)生兩個源的一個或另一個的瞬時測量電壓的平 均值的電路，平均電壓發(fā)生電路的輸出被連接到所討論的調(diào)節(jié)環(huán)的輸入端 子(40)。
20. 根據(jù)權利要求19的裝置，其特征在于各調(diào)節(jié)環(huán)包含對于表示用 于輸入端子(39)的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閾值的信號的減法器電路(38)，減法器 電路(38)從該值中減去從源傳送到輸入端子(40)的電壓的瞬時或平均 值；校正器電路(41)，其包含用于開關裝置(25或26 )的控制脈沖序列 發(fā)生器。
21. 根據(jù)權利要求19的裝置，其特征在于所述脈沖序列發(fā)生器裝有用于確定脈沖序列的波形、幅值、占空比、頻率的裝置。
22. 根據(jù)權利要求21的裝置，其特征在于校正器電路(41)包含用于改變其占空比的裝置。
23. 根據(jù)權利要求18-22中的一項的裝置，其特征在于控制器(29) 具有用于基準電壓校準的電路，其以開關裝置(2"的規(guī)則間隔產(chǎn)生中斷， 以便對施加到端子(39)的基準電壓進行更新。
24. 根據(jù)權利要求23的裝置，其特征在于校準電路還包含用于在導通 時間逐漸減小直到達到零的階段之后產(chǎn)生MOS晶體管(25)的開關的中斷 的裝置。
25. 根據(jù)權利要求23或24的裝置，其特征在于包含溫度傳感器，控 制器(CO)與這樣的電路協(xié)作該電路借助用于將溫度轉換為Vo/2的形式 的基準電壓的函數(shù)計算由溫度直接得到的基準電壓Vo/2。
26. 根據(jù)權利要求18-24中的一項的裝置，其特征在于對于使用太陽 能電池的第二電源，實現(xiàn)溫度傳感器和/或日照傳感器，以^更借助用于對第 二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準的電路對基準電壓V0-f進行校正。
27. 根據(jù)權利要求26的裝置，其特征在于-用于對使用光電池(12 )的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準的電路包 含存儲器(44 )，其具有在表示溫度測量的值上編入索引的一個輸入(43 )，-用于對使用光電池(12)的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準的電路包 含存儲器(44 )，其具有在表示日照水平測量的值上編入索引的一個輸入 (45)，-用于對使用光電池(12 )的第二源的調(diào)節(jié)基準電壓進行校準的電路包 含存儲器，其具有相應地在表示溫度測量的值上(43)以及表示日照水平 測量的值上(45)編入索引的兩個輸入。
28. 根據(jù)權利要求27的裝置，其特征在于所述存儲器(44 )產(chǎn)生對于 基準電壓(V0)的偏置值E，所述偏置值在減法器(48)的負輸入上產(chǎn)生， 減法器的正輸入連接到產(chǎn)生光電池發(fā)電器(12 )的最大電力的電壓V0特性 的電路(47),以由光電發(fā)電器傳送的電流和電壓在所希望的特性范圍內(nèi) 工作的方式，產(chǎn)生光電池發(fā)電器(12)的最大電力的電壓(V0)特性的電 路(47)與開關裝置或用于連接光電池的裝置協(xié)作。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于車輛電源的電氣管理裝置。該用于車輛電源的電氣管理裝置包含一個轉換器(CO)，以便使得同時控制至少包含一個電能存儲電池(1)的機動車上的兩個能量源——例如光電源(2；11)與熱電源(3；12)——所需部件的數(shù)量最小化。
文檔編號H02J7/00GK101385216SQ200780005981
公開日2009年3月11日 申請日期2007年1月3日 優(yōu)先權日2006年1月19日
發(fā)明者S·勞德特 申請人:雷諾股份公司