用於在汽車中穩定電源電壓的裝置的製作方法

2023-10-18 04:24:44 2

專利名稱：用於在汽車中穩定電源電壓的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在汽車中穩定電源電壓的裝置，該裝置根據權利要求1的前述部分。
背景技術：
對此，這種裝置或這種系統具有汽車的一個功能組件以及一個電源，該功能組件特別是以起動機形式存在的，該電源與該功能組件相連接並以電源電壓為功能組件供電。所述的起動機，或者也稱為發動機，用於在汽車中以內燃機起動或發動汽車，因為在靜止狀態下這種驅動裝置不提供轉矩，因此自己本身不會起動。所以，該起動機確保觸發內燃機的吸入衝程和壓縮衝程。該起動機特別地涉及到電動機。因為現代汽車力求只有在汽·車真正需要移動的時候，才發動內燃機(稱為用於減少CO2排放量的起動-停止功能)，重要的是在汽車電路中使短時高負載設備(例如:起動機)的電源電壓穩定，因為除了起動機以外，還需要使其他的持續運行的供電系統(如導航系統、安全系統和信息娛樂系統)不受幹擾地運行。另一個短時高負載設備的例子是ESP (電子穩定程序)。為了使駕駛員在汽車停止/起動運行時不會受到任何的限制，汽車電路支持裝置對於熱起動就特別有意義。該汽車電路支持裝置避免了由於起動電流而使駕駛員能夠感受到電壓的下降。在這方面，一種開頭所述類型的、用於穩定汽車電路的裝置已由文獻DE102006061064A1已知，該裝置具有一個電子繼電器和一個DC/DC轉換器電路，其中，當汽車電路中電壓降至低於額定電壓時，開關電路作為升壓轉換器激活，該升壓轉換器通過接通繼電器，藉助轉換器電路使汽車電路的負載線路的電壓穩定在額定電壓，並且在輸入電壓大於或等於額定電壓時，該開關電路不進行轉換。此外，已知有多個系統(參照圖1)由一個第二蓄電池供電，該蓄電池與汽車電路相連接。在熱機起動的情況下，通過起動機蓄電池為起動機電路供電。通過合適的開關元件將汽車電路的其餘部分從起動機電路中分離，在此之後通過第二蓄電池為汽車電路的其餘部分供電。用於在汽車電路中為用電設備供電的系統已由文獻W02008/014944A1已知，在該系統中，汽車電路由至少兩個汽車電路部分構成，其中第一汽車電路部分具有:一個電動發動機；一個汽車蓄電池；及一個或多個第一用電設備，第二汽車電路部分具有一個雙層電容器或一個所謂的超級電容以及一個或多個第二用電設備，在兩個汽車電路部分之間設置了一個閉鎖裝置，特別是像半導體二極體或斷路器這類裝置，如果在第二汽車電路部分中的電壓低於第一閾值，該裝置使電流能夠從第一汽車電路部分流入第二汽車電路部分，並且進一步阻止從第二汽車電路部分流入第一汽車電路部分的反向電流，由此，提高了電動發電機的輸出電壓，並為超級電容充電。此外有多個方法為起動機配備可變的串聯電阻，以使在熱起動的情況下限制起動電流。為此同樣需要一個相應的用於大電流的開關邏輯。

發明內容
從這一點出發，本發明以該問題為基礎，提供了一種開頭所述類型的裝置，儘可能簡單地構造該裝置，並且實現低廉的製造成本。通過一種具有權利要求1的特徵的裝置解決了該問題。於是規定，在功能組件(起動機)和電源之間連接了一個電阻級聯，其中該電源特別涉及到汽車蓄電池，該蓄電池提供直流電壓。優選地、能夠控制地形成了用於穩定電源電壓的電阻級聯，即為了改變電阻級聯的總電阻，能夠逐步地為此接通(或斷開)電阻級聯的單個電阻。該電阻級聯優選 地具有至少兩個彼此並聯的級聯支路，其中，每個級聯支路具有一個串聯電路，該串聯電路為一個開關與一個電阻串聯。對此，優選地設置了一個級聯支路，為了橋接其他級聯支路的電阻，該級聯支路僅具有一個開關，以使在冷起動的情況下，當接通所有開關時，達到最小的級聯總電阻。為了控制電阻級聯，設置了一個控制單元，該控制單元為此形成，將各個開關接通或斷開，以使分別有電流能夠流過或不流過電阻級聯的、相應的電阻。在本發明的一個方案中，該裝置具有一個充電泵。這樣的充電泵能夠用直流電壓供電，該供電泵為此形成，即產生比具有相同極性的輸入電壓更高的直流電壓。不同於DC/DC轉換器，充電泵不需要電感元件，因此運行該泵時損耗要小的多。充電泵的成本也低得多。雖然充電泵在載流能力上受到限制，但是能夠通過使電壓穩定的電阻級聯來平衡該載流能力，該電阻級聯能夠用作額外的電流限制裝置。優選地通過電源(汽車蓄電池)電壓為該充電泵供電，並且同時產生用於控制單元的驅動電壓，該驅動電壓特別要高於由所述電源提供的電源電壓。所述開關能夠特別地成型為HL (半導體)開關，例如以電晶體的形式。然後通過控制單元控制電晶體柵極。如果在電晶體上施加相應的柵極-源極電壓，那麼就在各個電阻之前，接通相應的漏極-源極(具有低阻抗)。然後電流就能夠流過相應的電阻。因為通過接通或斷開相應的電晶體(開關)能夠改變電阻級聯的並聯電阻Rp R2、R3、…的總電阻1/義6=1/%+1/%+1/1 3+...，因此，為了在負載達到峰值時使電源電壓穩定，通過相應地接通/斷開單個的開關也能夠暫時的影響電源電壓，尤其能夠提高電源電壓。為此優選地形成控制單元，即依據時間分別接通和/或斷開多個級聯支路。這樣，為了影響或穩定電源電壓，例如能夠在起動機起動之後，在特定的時間接通/斷開各個級聯支路。當然也能夠依據待穩定的電源電壓通斷各個級聯支路。為此設置了一個電壓傳感器，該電壓傳感器捕獲電源電壓並傳輸給控制單元，該控制單元依據當前的電源電壓控制(接通和/或斷開)開關(電晶體)。通過前述方式，在汽車電路中對電源電壓起到了一種簡單的、而經濟有效的穩定效果，對此，預計在時間控制方面可進一步節省成本，因為根據本發明的裝置實現的待穩定的電源電壓，時間控制的複雜程度顯然比開關(電晶體)的調節更小。


根據以下圖示說明本發明的進一步的特徵和優勢。其中:圖1示出了一個由現有技術已知的裝置，該裝置具有兩個汽車蓄電池(電源)，這兩個蓄電池分別與汽車電路的一個部分相對應，並且能夠通過開關裝置彼此相連接；圖2示出了一個根據本發明的裝置的示意圖，該裝置用於為汽車功能組件(起動機)穩定電源電壓，在該裝置中，在電源和起動機之間連接了一個電阻級聯；圖3示出了根據本發明的裝置的電路圖，該裝置根據圖2的類型用於為汽車功能組件(起動機)穩定電源電壓；以及圖4示出了在限制電源電壓下降以及沒有限制電源電壓下降的情況下，隨時間變化的電源電壓。
具體實施例方式圖1示出了一個出自現有技術的系統的平面圖，該系統具有一個額外的汽車蓄電池11用於支持汽車電路2。在熱起動的情況下，通過起動機蓄電池10為帶有起動機4的起動機電路3供電。通過一個合適的開關裝置20，將帶有用電設備6的汽車電路的其餘部分5從起動機電路3中分離開，在此之後通過第二汽車蓄電池11為該汽車電路的其餘部分供電。圖2示出了一個根據本發明的裝置I的示意圖，該裝置用於為汽車的功能組件穩定電源10 (汽車蓄電池)的電源電壓U411，該汽車功能組件以起動機4的形式存在，在該裝置中，為了穩定電源電壓 Uwg，或者為了在起動機4起動時限制電源電壓Uw的下降，在電源10和起動機4之間連接了電阻級聯30。圖3示出了根據本發明的、符合圖2的類型的裝置I的電路圖。對此，該裝置I具有以汽車蓄電池形式存在的電源10，該汽車蓄電池提供電源電壓U ，為了確保在汽車電路中有足夠的電源電壓Uwjl，在與電源10相連的起動機4起動時，需要根據圖4阻止或抵抗電源電壓的下降。對此，在電源10和起動機4之間連接了一個電阻級聯30，該電阻級聯具有彼此並聯的電阻R1、R2、R3、…，該多個電阻可以彼此相關地具有規定的電阻值。該電阻級聯30的一條支路300 (為了清楚起見，僅舉例說明一條支路)不具有電阻，以使在接通所有開關50 (為了清楚起見，僅舉例說明一個開關)時，能夠為起動機4的冷起動提供較小電阻，在其他的支路300上，將該多個開關分別設置在電阻％、R2, R3之前。有一個控制單元70用作控制該開關50，優選地通過一個充電泵60用驅動電壓ULad為該控制單元供電。該控制單元能夠依據時間或者依據電源電壓^-本身』通斷單個電阻^^該時間為起動機4起動後經過的時間。在這種情況下設置了一個電壓傳感器40，該傳感器將當前的電源電壓U411傳遞到控制單元70上。開關50特別是指電晶體。對此，漏極-源極間EC構成了真正的開關。如果在各個電晶體50的柵極-源極上施加足夠的電壓，則漏極-源極間具有低阻抗(導電的)。該電壓可以由控制單元70通過在各個柵極上相應的導線連接30提供。那麼可以通過提高在起動機電路中的電阻引起起動時電源電中的電壓下降，即通過相應地接通電阻級聯30。對此，電阻級聯30的總電阻R總為1/R總=1/%+1/%+1/R3,並且可以通過相應地通斷電阻％、R2、R3，藉助開關50來改變總電阻(以圖3中所給定的數值為例，總電阻在4R/7至R的範圍中變化)。如圖4中所示，基於歐姆定律，能夠抑制電源電壓U%ll。電壓-時間示意圖中的虛線表示汽車起動時不受限的電壓下降。與之相反，實線表示起動時由於通過控制開關50而提高了在起動機電路中的電阻所引起的受到限制的電壓下降的電源電的隨時間的變化。在放大圖中，用箭頭對各個開關過程進行了標識。可以考慮的是，一旦電壓傳感器40檢測到電源電壓U EiJi低於閾值電壓Uwil,就使用電源電壓下降限制裝置。
權利要求
1.一種用於在汽車中穩定電源電壓的裝置，所述裝置具有: 一個以起動機形式存在的、汽車的功能組件(4)； 一個電源(10)，所述電源與所述功能組件(4)相連接並以電源電壓(U411)為功能組件(4)供電， 其特徵在於， 為了穩定電源電壓(U_)，電源(10)通過電阻級聯(30)與功能組件(4)相連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述電阻級聯(30)能夠變化，以使電源電壓(Ueui)穩定。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述電阻級聯(30)具有至少兩個彼此並聯的級聯支路(300)，其中，每個級聯支路具有一個串聯電路，所述串聯電路為一個開關(50)與一個電阻(HR3)串聯。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，設置了一個級聯支路(300)，為了橋接電阻(RpRyR3),所述級聯支路僅具有一個開關。
5.根據權利要求3或4所述的裝置，其特徵在於，為此形成了一個控制單元(70)，即用於控制開關(50)。
6.根據前述權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述裝置(I)具有一個充電泵(60)。
7.根據權利要求5和6所述的裝置，其特徵在於，所述充電泵(60)為所述控制單元(70)提供驅動電壓(U。
8.根據權利要求3或權利要求4至7中任一項引用了權利要求3的權利要求所述的裝置，其特徵在於，分別由一個電晶體構成了所述開關(50)。
9.根據權利要求3和權利要求5或權利要求6至8中任一項引用了權利要求5的權利要求所述的裝置，其特徵在於，為此形成了所述控制單元(70)，即根據時間分別通斷多個級聯支路(300)。
10.根據權利要求3和權利要求5或權利要求6至9中任一項引用了權利要求5的權利要求所述的裝置，其特徵在於，為此形成了所述控制單元(70)，即依據待穩定的電源電壓(U 分別通斷多個級聯支路(300)。
全文摘要
本發明涉及一種用於在汽車中穩定電源電壓(U電源)的裝置(1)，該裝置具有一個特別是以起動機(4)的形式存在的、汽車的功能組件以及一個電源(10)，該電源與該功能組件(4)相連接並以電源電壓(U電源)為功能組件(4)供電，該裝置的特徵在於，為了穩定電源電壓(U電源)，電源(10)通過電阻級聯(30)與功能組件(4)相連接。
文檔編號H02J7/00GK103201928SQ201180054059
公開日2013年7月10日 申請日期2011年9月8日 優先權日2010年9月22日
發明者于爾根·舍恩, 託馬斯·舒爾茨, 賴納·梅克爾 申請人:自動電纜管理有限責任公司