專(zhuān)利名稱(chēng)：用于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)以及用于運(yùn)行電負(fù)載的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)/車(chē)載電氣網(wǎng)絡(luò)。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)包括車(chē)輛電池、電負(fù)載以及具有正、負(fù)連接端的蓄能器。此外，本發(fā)明還涉及一種具有這種車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的機(jī)動(dòng)車(chē)以及一種用于運(yùn)行機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的電負(fù)載的方法。
背景技術(shù)：
在機(jī)動(dòng)車(chē)中，目前越來(lái)越多地使用消耗高功率的電負(fù)載。這種電負(fù)載作為機(jī)械系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)的替代物來(lái)使用，以便在功能得到改善的情況下實(shí)現(xiàn)低燃料消耗。在此主要涉及電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)例如用于轉(zhuǎn)向裝置，或者在制動(dòng)系統(tǒng)(例如ESP，即“電子穩(wěn)定程序”)中使用。所述電負(fù)載的電流耗用不是恒定的，因?yàn)樗鲭娯?fù)載僅在需要時(shí)才被接通。 用于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)也是這種電負(fù)載，所述啟動(dòng)機(jī)的電流耗用的波動(dòng)非常大，即該電流耗用與轉(zhuǎn)速相關(guān)。機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)在最簡(jiǎn)單的情況下由車(chē)輛電池、發(fā)電機(jī)和多個(gè)耗能器構(gòu)成。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)提供電壓，用該電壓可為負(fù)載供電以及為車(chē)輛電池充電。也可以通過(guò)調(diào)節(jié)使由發(fā)電機(jī)輸出的功率與電負(fù)載的相應(yīng)的瞬時(shí)電流需求相匹配。但新型的電負(fù)載使車(chē)載網(wǎng)絡(luò)承受高的脈沖式電流負(fù)荷。目前使用的發(fā)電機(jī)對(duì)于提供所述脈沖式電流或者使電壓快速提高或降低來(lái)說(shuō)過(guò)于緩慢/慣性過(guò)大。因此，主要通過(guò)車(chē)輛電池來(lái)穩(wěn)定車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓， 車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓的品質(zhì)通過(guò)車(chē)輛電池的內(nèi)阻來(lái)確定。在高脈沖電流的情況下，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓變動(dòng)/下降(einbrechen)數(shù)伏特，由此，敏感負(fù)載的功能性短暫受到干擾。這種行為尤其是對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)中的新型啟/停系統(tǒng)造成很大問(wèn)題。過(guò)去開(kāi)發(fā)出不同的用于降低電壓變動(dòng)和用于保護(hù)敏感負(fù)載的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中的大多數(shù)基于作為附加的蓄能器在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中使用的雙電層電容器或電池。在此前的很多系統(tǒng)中，附加的蓄能器與車(chē)輛電池并聯(lián)；通過(guò)所述并聯(lián)使總阻抗降低，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的電壓變動(dòng)減小。這種車(chē)載網(wǎng)絡(luò)例如已由文獻(xiàn)DE 10 2005 015 995 Al以及DE 10 2007 026 164 Al公開(kāi)。附加的蓄能器的接通也可以在引入直流變壓器的情況下進(jìn)行，這種方案在文獻(xiàn)WO 02/066293 Al 和 DE 198 59 036 Al 中被公開(kāi)。此外，現(xiàn)有技術(shù)還包括直接通過(guò)附加的蓄能器為敏感負(fù)載供電，從而使之與高功率負(fù)載分離。這種處理方式例如在Robert Bosch GmbH的“Autoelektrik，Autoelektronik， Systeme und Komponenten”(第四版，Vieweg 出版社，威斯巴登，ISBN 3-528-13872-6)的第16頁(yè)圖7中描述。最新的趨勢(shì)在于，使附加的蓄能器、例如雙電層電容器與車(chē)輛電池串聯(lián)。這種車(chē) iiN^Bfi Dokument Continental, ELKS 2008 "Elektrische Leistungsbordnetze und Komponenten von Stra^ enfahrzeugen”(2008年十月八日和九日的同名第一次學(xué)術(shù)交流會(huì)撰稿，布倫瑞克工業(yè)大學(xué)，ISBN:978-3-937655-17-8，第90頁(yè))公知。在這種車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)使雙電層電容器與車(chē)輛電池串聯(lián)來(lái)補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電壓變動(dòng)。因此，通過(guò)所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在理想狀態(tài)下，當(dāng)不操作啟動(dòng)機(jī)時(shí)，在負(fù)載上可提供比電池電壓大的電壓。此后進(jìn)行欠電壓補(bǔ)償。由車(chē)輛電池和雙電層電容器構(gòu)成的串聯(lián)電路也由文獻(xiàn)DE 10 2005 042 154 Al公開(kāi)。全部現(xiàn)有技術(shù)都致力于補(bǔ)償車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的電壓變動(dòng)問(wèn)題。特殊的挑戰(zhàn)是，在無(wú)高投入的情況下，即尤其是在不使用昂貴的直流變壓器的情況下，不僅能補(bǔ)償電壓變動(dòng)，而且能應(yīng)對(duì)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的過(guò)電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，給出一種能夠在無(wú)高投入的情況下可靠地運(yùn)行所述類(lèi)型的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的電負(fù)載的解決方案。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)、具有根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車(chē)以及根據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)包括車(chē)輛電池、電負(fù)載以及具有正、負(fù)連接端的蓄能器。根據(jù)本發(fā)明，提供有轉(zhuǎn)換裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使蓄能器的正連接端與車(chē)輛電池聯(lián)接并使蓄能器的負(fù)連接端與電負(fù)載聯(lián)接，能使所述轉(zhuǎn)換裝置處于至少一個(gè)與第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)不同的另外的轉(zhuǎn)換狀態(tài)中?？刂蒲b置可使轉(zhuǎn)換裝置在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與所述至少一個(gè)另外的轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。由此，根據(jù)本發(fā)明，可在電負(fù)載上提供比在車(chē)輛電池上存在的電壓低的電壓，所述在車(chē)輛電池上存在的電壓可以是電池電壓或與車(chē)輛電池并聯(lián)的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)電壓。所述的較低的電壓通過(guò)附加的蓄能器例如雙電層電容器(也以名稱(chēng)SuperCap公知)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在不使用現(xiàn)有技術(shù)的直流變壓器的情況下實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)具有如下優(yōu)點(diǎn)尤其是當(dāng)發(fā)電機(jī)與電池并聯(lián)時(shí)，電負(fù)載上的過(guò)電壓能得到補(bǔ)償。這種過(guò)電壓例如可能在與車(chē)輛電池并聯(lián)的高功率電負(fù)載被關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生。在此情況下，在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生比在常規(guī)運(yùn)行中由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓高的電壓。在這種過(guò)電壓下，發(fā)電機(jī)自己不能足夠快速地補(bǔ)償該過(guò)電壓。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)便顯得特別有利，所述車(chē)載網(wǎng)絡(luò)可補(bǔ)償所述過(guò)電壓，即通過(guò)使蓄能器的正連接端與車(chē)輛電池(可能情況下也與發(fā)電機(jī))聯(lián)接并使蓄能器的負(fù)連接端與電負(fù)載聯(lián)接來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。于是，由于使蓄能器變換極性而從在車(chē)輛電池上存在的電壓中減去由蓄能器提供的電壓。根據(jù)本發(fā)明的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可進(jìn)行車(chē)輛電池的再生，S卩如下地進(jìn)行再生通過(guò)發(fā)電機(jī)在電池上產(chǎn)生一明顯比常規(guī)運(yùn)行中的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓明顯高、進(jìn)而明顯比車(chē)輛電池的標(biāo)稱(chēng)電壓高的電壓(例如在標(biāo)稱(chēng)電壓為12伏特的情況下為17伏特)。于是， 可借助于蓄能器為電負(fù)載降低所述的由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓。通過(guò)在一確定的時(shí)間段中在車(chē)輛電池上作用較高的電壓，可通過(guò)氣泡接觸/氣泡攪動(dòng)(Gasblasenrilhrung)消除車(chē)輛電池的酸層。由此，車(chē)輛電池的有效電容上升，并且所述車(chē)輛電池的內(nèi)阻降低。在車(chē)輛電池的這種再生中，還使沉積/分離的硫酸鉛的晶體大小改變。即，在車(chē)輛電池的使用壽命內(nèi)，小的 PbSO4晶體越來(lái)越多地重新結(jié)晶成較大并且難于溶解的晶體。由此，硫酸鉛晶體(硫化物) 的活性質(zhì)量降低。在車(chē)輛電池上作用較高的電壓使得硫酸鉛的晶體大小或晶體結(jié)構(gòu)如下地變化硫酸鉛從不可溶解的形態(tài)轉(zhuǎn)變成可溶解的形態(tài)并且由此可繼續(xù)參與充放電過(guò)程。由此使車(chē)輛電池的有效電容上升、內(nèi)阻降低。
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應(yīng)當(dāng)指出根據(jù)本發(fā)明的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的另一優(yōu)點(diǎn)如果電負(fù)載是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)，則在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)可借助于蓄能器降低啟動(dòng)機(jī)上的電壓。啟動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)，因此在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，啟動(dòng)機(jī)僅被看作是一個(gè)短路電路。由此，通過(guò)在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)降低電壓可降低通常非常高(大約1000安培)的電流。由此，在其它的前提條件下(參見(jiàn)下文)， 與現(xiàn)有技術(shù)相比可使整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程加速。在一實(shí)施形式中提出，轉(zhuǎn)換裝置在第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使車(chē)輛電池與電負(fù)載聯(lián)接。于是，蓄能器被跨接/跳接/橋接并且在電負(fù)載上作用有與車(chē)輛電池上的電壓相同的電壓。轉(zhuǎn)換裝置的第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)運(yùn)行，在所述常規(guī)運(yùn)行中，電負(fù)載直接與車(chē)輛電池連接，優(yōu)選還與一與車(chē)輛電池并聯(lián)的發(fā)電機(jī)連接。如果例如在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)過(guò)電壓，則轉(zhuǎn)換裝置可從第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)到達(dá)第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)，并能使過(guò)電壓得到補(bǔ)償?？刂蒲b置可通過(guò)驅(qū)控轉(zhuǎn)換裝置而在電負(fù)載上提供平均值處于Ub-Us到Ub的值域內(nèi)的電壓。在此，Ub是在車(chē)輛電池上存在的電壓，其可以是發(fā)電機(jī)電壓或電池電壓，而仏是通過(guò)蓄能器提供的電壓。例如可實(shí)施成，控制裝置使轉(zhuǎn)換裝置以預(yù)先確定的頻率交替地在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。通過(guò)相應(yīng)地選擇使蓄能器連接在車(chē)輛電池與電負(fù)載之間的時(shí)間與使蓄能器被跨接的時(shí)間之間的比例，可在前面給出的值域內(nèi)實(shí)現(xiàn)電負(fù)載上的電壓的任意平均值。由此可補(bǔ)償任意的過(guò)電壓，所述過(guò)電壓可以是小的過(guò)電壓，也可以是大的過(guò)電壓。僅須相應(yīng)地調(diào)節(jié)平均值。這一點(diǎn)例如可以在如下過(guò)程中實(shí)施電負(fù)載是敏感負(fù)載，例如無(wú)線電設(shè)備。發(fā)電機(jī)以及作為高功率負(fù)載的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)與車(chē)輛電池并聯(lián)。機(jī)動(dòng)車(chē)的駕駛員首先直行駕駛，由此不操作電動(dòng)機(jī)。在該時(shí)間期間，車(chē)輛電池和與所述車(chē)輛電池并聯(lián)的發(fā)電機(jī)直接與無(wú)線電設(shè)備連接，即蓄能器被跨接?？刂蒲b置在這樣的常規(guī)運(yùn)行中這樣調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)，使得發(fā)電機(jī)提供例如14. 5伏特的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓。此時(shí)駕駛員使車(chē)輛向左轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)工作。在電動(dòng)機(jī)工作期間，發(fā)電機(jī)使車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓提高，使得車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓不偏離14. 5伏特的值。如果轉(zhuǎn)向動(dòng)作結(jié)束，則電動(dòng)機(jī)被關(guān)斷，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓提高到例如17伏特。發(fā)電機(jī)過(guò)于緩慢而不能快速補(bǔ)償所述過(guò)電壓。這時(shí)控制裝置使轉(zhuǎn)換裝置交替地在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，即通過(guò)蓄能器使車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓又降低到14. 5 伏特。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)換裝置交替地在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，以使得由可提供例如5伏特的最大電壓的蓄能器提供平均值為-2. 5伏特的電壓。由此確保，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)被關(guān)斷之后車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓本身被調(diào)節(jié)到14. 5伏特?？梢蕴岢觯D(zhuǎn)換裝置在第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使蓄能器的正連接端與電負(fù)載聯(lián)接并使蓄能器的負(fù)連接端與車(chē)輛電池聯(lián)接。于是，在電負(fù)載上也可能存在比在車(chē)輛電池上存在的電壓高的電壓。該實(shí)施形式用于使在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中例如由于接通高功率負(fù)載而產(chǎn)生的電壓變動(dòng)能得到補(bǔ)償。尤其是當(dāng)發(fā)電機(jī)與車(chē)輛電池并聯(lián)時(shí)，通過(guò)使轉(zhuǎn)換裝置到達(dá)第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)中可快速補(bǔ)償欠電壓。也就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)過(guò)于緩慢而不能快速補(bǔ)償由于高功率負(fù)載造成的電壓變動(dòng)。通常當(dāng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓低于10. 8伏特時(shí)使敏感電負(fù)載被關(guān)斷。由此，該實(shí)施形式的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，可避免在產(chǎn)生電壓變動(dòng)時(shí)關(guān)斷敏感負(fù)載。由此，在該實(shí)施形式中，轉(zhuǎn)換裝置可至少在蓄能器的正連接端與車(chē)輛電池聯(lián)接的第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與蓄能器極性反向的第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。這種組合允許補(bǔ)償車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的過(guò)電壓和欠電壓。如果還包括蓄能器被跨接的第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)，則可任意地在A-Us到uB+us的值域內(nèi)調(diào)整電負(fù)載上的電壓。轉(zhuǎn)換裝置的第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)也可與第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)相結(jié)合地用于在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)投入工作時(shí)和/或在從車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)工作狀態(tài)中時(shí)使蓄能器預(yù)熱到確定的溫度。因此可提出，在蓄能器的預(yù)熱階段中和/或在從一個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)工作狀態(tài)中時(shí)使轉(zhuǎn)換裝置交替地在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。于是，蓄能器被多次充電又放電，直到蓄能器升溫到確定的工作溫度?？刂蒲b置可通過(guò)驅(qū)控轉(zhuǎn)換裝置而在電負(fù)載上提供平均值處于Ub到UB+US的值域內(nèi)的電壓。這一點(diǎn)例如可這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)控制裝置使轉(zhuǎn)換裝置交替地在使蓄能器的正連接端與負(fù)載聯(lián)接的第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)與蓄能器被跨接的第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。因此，可通過(guò)使轉(zhuǎn)換裝置相應(yīng)地轉(zhuǎn)換來(lái)補(bǔ)償車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的任意電壓變動(dòng)，例如以如下的方式和方法進(jìn)行補(bǔ)償駕駛員駕駛機(jī)動(dòng)車(chē)直行。在該時(shí)間期間，制動(dòng)系統(tǒng)的與車(chē)輛電池并聯(lián)的電動(dòng)機(jī)關(guān)斷?？刂蒲b置將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓調(diào)節(jié)到14. 5伏特。這時(shí)駕駛員操作機(jī)動(dòng)車(chē)的制動(dòng)器。制動(dòng)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)被激活，在該動(dòng)作開(kāi)始時(shí)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓變動(dòng)，例如變動(dòng)到12伏特。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)過(guò)于緩慢而不能快速補(bǔ)償該電壓變動(dòng)，所以控制裝置使轉(zhuǎn)換裝置交替地在第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間這樣轉(zhuǎn)換，使得車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓又被調(diào)整到14. 5伏特。由此，使12伏特的發(fā)電機(jī)電壓周期性地(periodisch)加上例如 5伏特的蓄能器電壓，從而能通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置的相應(yīng)轉(zhuǎn)換而在電負(fù)載上提供平均值為14. 5伏特的電壓。由此使敏感負(fù)載的工作不受影響。也可以設(shè)置轉(zhuǎn)換裝置的第四轉(zhuǎn)換狀態(tài)，在所述第四轉(zhuǎn)換狀態(tài)中，轉(zhuǎn)換裝置使電負(fù)載與車(chē)輛電池分開(kāi)。以此方式提供用于電負(fù)載的反極性保護(hù)如果為了啟動(dòng)其它機(jī)動(dòng)車(chē)而將外部電池以錯(cuò)誤的極性連接在車(chē)輛電池上，則通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置中斷通向電負(fù)載的電流回路，并且保護(hù)電負(fù)載免受錯(cuò)誤的反極性的影響。當(dāng)在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置多個(gè)希望利用唯一的繼電器與車(chē)輛電池分開(kāi)的電負(fù)載時(shí)，該實(shí)施形式也被證實(shí)是特別有利的。于是，僅須使轉(zhuǎn)換裝置達(dá)到第四轉(zhuǎn)換狀態(tài)，而不必使電負(fù)載分別與車(chē)輛電池分開(kāi)。被證實(shí)特別有利的是，一低通濾波器與轉(zhuǎn)換裝置相聯(lián)接。這種濾波器可具有與轉(zhuǎn)換裝置串聯(lián)的線圈以及與轉(zhuǎn)換裝置和線圈的串聯(lián)電路并聯(lián)的電容器。于是，在電負(fù)載上可提供平滑的電壓，即直流電壓。所述直流電壓的幅值于是相當(dāng)于電池上存在的電壓和通過(guò)蓄能器提供的電壓的總和的平均值。原則上，在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中，以下兩個(gè)替換方案可以是有意義的一方面，發(fā)電機(jī)可以與車(chē)輛電池并聯(lián)。于是，可通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置使車(chē)輛電池和發(fā)電機(jī)的并聯(lián)電路與電負(fù)載聯(lián)接。在此，當(dāng)接通或關(guān)斷與發(fā)電機(jī)并聯(lián)的高功率負(fù)載時(shí)，可通過(guò)相應(yīng)地驅(qū)控轉(zhuǎn)換裝置使電負(fù)載上的電壓穩(wěn)定。另一方面，電負(fù)載本身可以是一高功率負(fù)載，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)。于是，能夠?qū)Ω吖β守?fù)載進(jìn)行電壓可變的驅(qū)控。如果用于產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電壓的發(fā)電機(jī)與車(chē)輛電池并聯(lián)，則可提出，控制裝置根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓的相應(yīng)瞬時(shí)值來(lái)驅(qū)控轉(zhuǎn)換裝置?？刂蒲b置例如可將在電負(fù)載上存在的電壓調(diào)節(jié)到一預(yù)期值，即通過(guò)相應(yīng)地驅(qū)控轉(zhuǎn)換裝置來(lái)調(diào)節(jié)。如果發(fā)電機(jī)電壓變動(dòng)，則控制裝置可通過(guò)相應(yīng)地接通蓄能器來(lái)補(bǔ)償所述電壓變動(dòng)。如果在發(fā)電機(jī)上存在過(guò)電壓，也可以通過(guò)上述地相應(yīng)驅(qū)控轉(zhuǎn)換裝置來(lái)補(bǔ)償該過(guò)電壓。在用于產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電壓的發(fā)電機(jī)與車(chē)輛電池并聯(lián)并且控制裝置在常規(guī)運(yùn)行中將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到一比車(chē)輛電池的標(biāo)稱(chēng)電壓高的第一值的實(shí)施形式中提出，控制裝置在再生運(yùn)行中使發(fā)電機(jī)電壓提高到一比該第一值大的預(yù)先確定的第二值。因此，在再生運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)電壓被調(diào)整得明顯比車(chē)輛電池的標(biāo)稱(chēng)電壓高。在這種再生運(yùn)行中，通過(guò)氣泡接觸來(lái)消除在車(chē)輛電池的使用壽命中形成的酸層，車(chē)輛電池的有效電容提高。在該再生運(yùn)行中，車(chē)輛電池的內(nèi)阻也降低。此外，通過(guò)用高電壓加載車(chē)輛電池可使分離的硫酸鉛的晶體大小如下變化硫酸鉛從不可溶解的形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芙獾男螒B(tài)、進(jìn)而能繼續(xù)參與充、放電過(guò)程。在用于產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電壓的發(fā)電機(jī)與車(chē)輛電池并聯(lián)并且控制裝置在常規(guī)運(yùn)行中將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到一比車(chē)輛電池的標(biāo)稱(chēng)電壓高的第一值的實(shí)施形式中提出，控制裝置在回收運(yùn)行中使發(fā)電機(jī)電壓提高到比該第一值大的預(yù)先確定的第二值。因此，在回收運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)電壓被調(diào)整得比車(chē)輛電池的標(biāo)稱(chēng)電壓高。在這種回收運(yùn)行中可對(duì)車(chē)輛電池充電，其中， 在機(jī)動(dòng)車(chē)制動(dòng)時(shí)或者在減速滑行/慣性行駛中產(chǎn)生的動(dòng)能被轉(zhuǎn)化成電能并且儲(chǔ)存在車(chē)輛電池中。在回收運(yùn)行中，優(yōu)選使轉(zhuǎn)換裝置達(dá)到第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)或第四轉(zhuǎn)換狀態(tài)，使得電負(fù)載與發(fā)電機(jī)直接連接或者與發(fā)電機(jī)脫離。回收運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間優(yōu)選比再生運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間小。如果電負(fù)載是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)，則蓄能器能夠?qū)?dòng)過(guò)程進(jìn)行支持在接通啟動(dòng)機(jī)時(shí)，即在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，控制裝置可以這樣驅(qū)控轉(zhuǎn)換裝置，使得在啟動(dòng)機(jī)上存在比電池電壓低的電壓。這一點(diǎn)例如可以由控制裝置通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)使轉(zhuǎn)換裝置到達(dá)蓄能器的正連接端與車(chē)輛電池聯(lián)接的第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)或者使轉(zhuǎn)換裝置在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換。即在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，在啟動(dòng)機(jī)上存在比電池電壓低的電壓。由此， 在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)流過(guò)啟動(dòng)機(jī)的電流較小并且車(chē)輛電池所承受的負(fù)載較小。在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始后的預(yù)先確定的時(shí)間段之后，可使啟動(dòng)機(jī)上存在的電壓提高。如果啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，則啟動(dòng)機(jī)不再被看作是短路。由此，可以在車(chē)輛電池不承受負(fù)載的情況下使啟動(dòng)機(jī)上的電壓與啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)相比提高。通過(guò)這種處理方式，可以明顯比在恒定電壓的情況下更快地使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入工作，由此，與現(xiàn)有技術(shù)相比車(chē)輛電池承受的負(fù)載也更小。由此還提高了車(chē)輛電池的壽命?？梢詫?shí)現(xiàn)在啟動(dòng)過(guò)程期間在啟動(dòng)機(jī)上存在的電壓的極其不同的變化曲線。例如可規(guī)定在Ub-Us與UB+US之間的線性變化曲線。同樣也可以使啟動(dòng)機(jī)上的電壓以對(duì)數(shù)曲線方式上升，即可以使電壓首先以大斜度上升，以便然后較緩慢地逼近隊(duì)+仏值。因此，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)設(shè)定啟動(dòng)機(jī)上的電壓的相應(yīng)的最優(yōu)變化曲線。此外，可有意義地借助于轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同步。這一點(diǎn)尤其適用于發(fā)動(dòng)機(jī)在單次行駛期間多次停機(jī)并再啟動(dòng)的啟停系統(tǒng)。在啟停系統(tǒng)中存在如下?tīng)顩r例如在十字路口駐車(chē)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橥Ｖ鼓Ｊ剑{駛員在同一時(shí)刻又要繼續(xù)行駛。通常在發(fā)動(dòng)機(jī)再啟動(dòng)前持續(xù)非常長(zhǎng)的時(shí)間，這是因?yàn)樵趩?dòng)機(jī)能再與發(fā)動(dòng)機(jī)的齒圈 (Zahnkranz)嚙合之前，必須首先使慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)靜止。因此，在一個(gè)實(shí)施形式中提出， 在引入發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程之前，即在啟動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的齒圈嚙合之前，借助于轉(zhuǎn)換裝置使啟動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速匹配。優(yōu)選地，控制裝置設(shè)計(jì)用于，通過(guò)使轉(zhuǎn)換裝置到達(dá)第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)或通過(guò)使轉(zhuǎn)換裝置在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換，從而將在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始之前啟動(dòng)機(jī)上存在的電壓調(diào)整到比電池電壓低的值。由此，可首先使啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步。如果啟動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，則可以使啟動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的齒圈嚙合， 以便使發(fā)動(dòng)機(jī)重新進(jìn)入工作。也可以提出，一旦啟動(dòng)機(jī)與齒圈相連接，控制裝置便使在啟動(dòng)機(jī)上存在的電壓提高。例如，在此控制裝置可使轉(zhuǎn)換裝置到達(dá)第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)或者在第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。通過(guò)這種處理方式，總體上使啟動(dòng)過(guò)程加速，駕駛員可在
8駐車(chē)之后立即再次駛出。如果發(fā)電機(jī)與電負(fù)載并聯(lián)，則可以在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置回收運(yùn)行(模式)?？刂蒲b置可在常規(guī)運(yùn)行中將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到一通常比車(chē)輛電池的標(biāo)稱(chēng)電壓高的第一值，而在回收運(yùn)行中將其調(diào)整到一比該第一值高的預(yù)先確定的第二值。如果在回收運(yùn)行中使轉(zhuǎn)換裝置到達(dá)蓄能器的負(fù)連接端與車(chē)輛電池聯(lián)接的第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)，則在此情況下不僅能為蓄能器充電而且能為車(chē)輛電池充電。在回收運(yùn)行中，例如可以將在機(jī)動(dòng)車(chē)制動(dòng)時(shí)或在減速滑行中產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能并且儲(chǔ)存在蓄能器和車(chē)輛電池中。在回收運(yùn)行之后，優(yōu)選直接進(jìn)行蓄能器放電的牽引運(yùn)行。于是，可使發(fā)電機(jī)電壓降低到最小，例如降低到12伏特，并且可以節(jié)省燃料?；厥者\(yùn)行例如可以表現(xiàn)為駕駛員使機(jī)動(dòng)車(chē)在第五檔加速到一確定的速度，例如加速到120千米每小時(shí)。駕駛員將油門(mén)踏板松開(kāi)并且在第五檔位繼續(xù)行駛，機(jī)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)變?yōu)闇p速滑行。在該減速滑行中，機(jī)動(dòng)車(chē)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，不消耗燃料。在該時(shí)間期間，發(fā)電機(jī)電壓被調(diào)整到17伏特，即比常規(guī)運(yùn)行中的14. 5伏特車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓高?？刂蒲b置使轉(zhuǎn)換裝置到達(dá)蓄能器的正連接端與發(fā)電機(jī)(與電負(fù)載并聯(lián))聯(lián)接并且蓄能器的負(fù)連接端與車(chē)輛電池聯(lián)接的第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)。由此，不僅給蓄能器充電，而且給車(chē)輛電池充電。如果駕駛員重新操作油門(mén)踏板，則車(chē)輛再加速。在此時(shí)刻，從回收運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)闋恳\(yùn)行，在該牽引運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)電壓被降低到12伏特，即被調(diào)整到明顯比常規(guī)運(yùn)行中的14. 5伏特的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓低?？刂蒲b置使轉(zhuǎn)換裝置到達(dá)第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中，在所述第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中，蓄能器的正連接端與車(chē)輛電池聯(lián)接。這樣便使蓄能器放電，從而使在車(chē)輛電池上存在的電壓比12伏特的發(fā)電機(jī)電壓高，例如為14. 5伏特。由此可節(jié)省燃料，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)系/動(dòng)力總成施加的負(fù)載很小。轉(zhuǎn)換裝置可包括-第一開(kāi)關(guān)，尤其是M0SFET，通過(guò)所述第一開(kāi)關(guān)能使車(chē)輛電池與蓄能器的正連接端聯(lián)接，-第二開(kāi)關(guān)，尤其是M0SFET，通過(guò)所述第二開(kāi)關(guān)能使電負(fù)載與蓄能器的正連接端聯(lián)接，-第三開(kāi)關(guān)，尤其是M0SFET，通過(guò)所述第三開(kāi)關(guān)能使車(chē)輛電池與蓄能器的負(fù)連接端聯(lián)接，-第四開(kāi)關(guān)，尤其是M0SFET，通過(guò)所述第四開(kāi)關(guān)能使電負(fù)載與蓄能器的負(fù)連接端聯(lián)接。通過(guò)使用M0SFET，可在蓄能器變換極性時(shí)實(shí)現(xiàn)不能通過(guò)傳統(tǒng)繼電器實(shí)現(xiàn)的高轉(zhuǎn)換頻率。優(yōu)選使用不設(shè)有寄生二極管的M0SFET。這種MOSFET近年來(lái)可在市場(chǎng)上買(mǎi)到。通過(guò)使用這種MOSFET可實(shí)現(xiàn)負(fù)載與車(chē)輛電池之間的完全脫離。本發(fā)明還涉及一種包括上述車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的機(jī)動(dòng)車(chē)。根據(jù)本發(fā)明的方法用于運(yùn)行機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的電負(fù)載。提供有電壓產(chǎn)生單元 (例如車(chē)輛電池或發(fā)電機(jī))和蓄能器(例如雙電層電容器)，所述電壓產(chǎn)生單元提供供電電壓。在該方法中，在至少一個(gè)預(yù)先確定的時(shí)間段中，使蓄能器這樣與負(fù)載和電壓產(chǎn)生單元聯(lián)接，使得在負(fù)載上存在的電壓比供電電壓低。這樣便能借助蓄能器來(lái)補(bǔ)償在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的過(guò)電壓。


下面借助于各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以及參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中，圖1表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)；以及圖2表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)。
具體實(shí)施例方式圖1所示的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10包括發(fā)電機(jī)12、與發(fā)電機(jī)12并聯(lián)的高功率負(fù)載14和與發(fā)電機(jī)12并聯(lián)的車(chē)輛電池16。車(chē)輛電池16是氫氰酸電池(Blausaeurebatterie)。發(fā)電機(jī) 12、高功率負(fù)載14和車(chē)輛電池16連接在初極18與參考電勢(shì)20之間。車(chē)輛電池16例如具有大約12伏特的標(biāo)稱(chēng)電壓。初極18通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置22和線圈M與次極沈聯(lián)接。與轉(zhuǎn)換裝置22和線圈M的串聯(lián)電路并聯(lián)一電容器觀。線圈M和電容器觀構(gòu)成低通濾波器。線圈M的電感例如可處于微亨(μ H)的范圍內(nèi)。電容器觀的電容例如為10 μ F。在次極沈與參考電勢(shì)20之間聯(lián)接有多個(gè)敏感電負(fù)載30。負(fù)載30例如可以是無(wú)線電設(shè)備、前照燈、用于雨刷器的電動(dòng)機(jī)等。在次極26與參考電勢(shì)20之間即作用在負(fù)載30 上的電壓被稱(chēng)為車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv。在發(fā)電機(jī)12上存在發(fā)電機(jī)電壓Ue，在車(chē)輛電池16上存在電池電壓UB?；诓⒙?lián)電路而滿足uc = UB。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10包括雙電層電容器32作為蓄能器，所述雙電層電容器具有正連接端 ；34和負(fù)連接端36。轉(zhuǎn)換裝置22包括第一、第二、第三和第四電開(kāi)關(guān)38、40、42、44。雙電層電容器32的正連接端34可通過(guò)第一開(kāi)關(guān)38與初極18聯(lián)接，可通過(guò)第二開(kāi)關(guān)40并且通過(guò)線圈M與次極26聯(lián)接。相應(yīng)地，雙電層電容器32的負(fù)連接端36可通過(guò)第三開(kāi)關(guān)42與初極18連接并且可通過(guò)第四開(kāi)關(guān)44與線圈M連接。提供一對(duì)轉(zhuǎn)換裝置22進(jìn)行驅(qū)控并且對(duì)發(fā)電機(jī)電壓Ug進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制裝置46。在轉(zhuǎn)換裝置22的第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中，第一開(kāi)關(guān)38和第四開(kāi)關(guān)44接合，由此，雙電層電容器32的正連接端與初極18聯(lián)接、進(jìn)而與車(chē)輛電池16聯(lián)接。在所述第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中， 雙電層電容器32的負(fù)連接端36通過(guò)線圈M與次極沈聯(lián)接、進(jìn)而與電負(fù)載30聯(lián)接。在轉(zhuǎn)換裝置22的第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)中，第一開(kāi)關(guān)38和第二開(kāi)關(guān)40接合，即雙電層電容器32被跨接。在第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)中，第二開(kāi)關(guān)40和第三開(kāi)關(guān)42接合正連接端34與線圈M聯(lián)接，負(fù)連接端36與初極18聯(lián)接。在第四轉(zhuǎn)換狀態(tài)中，全部開(kāi)關(guān)38、40、42、44斷開(kāi)或者是第一、第三開(kāi)關(guān)38、42和/ 或第二、第四開(kāi)關(guān)40、44成對(duì)地?cái)嚅_(kāi)。在所述第四狀態(tài)中，初極18與次極沈分開(kāi)。下面描述如圖1所示的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10的可能的工作狀態(tài)。常規(guī)運(yùn)行在常規(guī)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)12提供Ug = 14. 5伏特的電壓。所述電壓稍高于車(chē)輛電池 16的標(biāo)稱(chēng)電壓，以便不對(duì)所述車(chē)輛電池加載。即在車(chē)輛電池16上存在的電壓Ub也為14. 5 伏特。在常規(guī)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)換裝置22處于第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)中雙電層電容器32通過(guò)開(kāi)關(guān)38、40 和/或通過(guò)開(kāi)關(guān)42、44被跨接。這意味著，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv等于發(fā)電機(jī)電壓Ugo
10
充電運(yùn)行在對(duì)雙電層電容器32充電的充電運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)12也產(chǎn)生電壓Ue= 14. 5伏特。 在所述充電運(yùn)行中，轉(zhuǎn)換裝置22在第一與第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換。即第一開(kāi)關(guān)38在充電運(yùn)行中保持接合，而第二開(kāi)關(guān)40和第四開(kāi)關(guān)44交替轉(zhuǎn)換。為了將車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv大致調(diào)整到Uv = Ue，第二開(kāi)關(guān)40接合的持續(xù)時(shí)間比第四開(kāi)關(guān)44接合的持續(xù)時(shí)間明顯長(zhǎng)。因此，在大多數(shù)時(shí)間中，雙電層電容器32被跨接。在關(guān)斷負(fù)載時(shí)的過(guò)電壓補(bǔ)償當(dāng)高功率負(fù)載14突然被關(guān)斷時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓Ue提高。發(fā)電機(jī)電壓Ue例如可從14. 5 伏特提高到17伏特。發(fā)電機(jī)12過(guò)于緩慢而不能快速補(bǔ)償所述電壓提高。在此，包括轉(zhuǎn)換裝置22和雙電層電容器32在內(nèi)的橋電路是有益的。如果在初極18與參考電勢(shì)20之間產(chǎn)生過(guò)電壓，則控制裝置46將轉(zhuǎn)換裝置22從雙電層電容器32被跨接的第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)轉(zhuǎn)換到雙電層電容器32的正連接端34與初極18聯(lián)接的第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中。于是滿足UV = Ue-&。 即車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv在此情況下被調(diào)整到14. 5伏特的值。為了在5伏特的雙電層電容器32 中將車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv調(diào)整到所述值，可能需要使轉(zhuǎn)換裝置22交替在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。因此可獲得車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv的任意平均值。于是借助于包括線圈M 和電容器28在內(nèi)的低通濾波器來(lái)平滑車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv。由此可在Ue-Us和Ue+Us的值域內(nèi)任意調(diào)整車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv。負(fù)載接通時(shí)的欠電壓補(bǔ)償如果高功率負(fù)載14被接通，則發(fā)電機(jī)電壓Ue變動(dòng)。例如發(fā)電機(jī)電壓Ue可從14. 5 伏特變動(dòng)到12伏特。于是，控制裝置46使轉(zhuǎn)換裝置22從雙電層電容器32被跨接的第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)轉(zhuǎn)換到雙電層電容器32的負(fù)連接端36與初極18連接的第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)中。為了將車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv調(diào)節(jié)到14. 5伏特，可能需要使轉(zhuǎn)換裝置22在第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)與第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換。再生運(yùn)行通過(guò)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10也可引入用于車(chē)輛電池16的再生運(yùn)行。在這種運(yùn)行中，在一預(yù)定的時(shí)間段中發(fā)電機(jī)電壓Ue被調(diào)整到比車(chē)輛電池16的標(biāo)稱(chēng)電壓明顯高的值。例如發(fā)電機(jī)電壓Ue可調(diào)整到17伏特。在再生運(yùn)行期間，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv例如可調(diào)節(jié)到14. 5伏特或者可以使次極26與初極18脫離。通過(guò)用高電壓加載車(chē)輛電池16，有效電容上升并且車(chē)輛電池16的內(nèi)阻降低。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10。根據(jù)圖2的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10基本上與根據(jù)圖1的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)，因此，下面僅僅描述二者之間的區(qū)別。車(chē)輛電池16在此聯(lián)接在次極沈與參考電勢(shì)20之間，即與電負(fù)載30并聯(lián)。作為高功率負(fù)載，與發(fā)電機(jī)12并聯(lián)地聯(lián)接用于啟動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)48。與次極沈聯(lián)接的電負(fù)載在此具有附圖標(biāo)記 50。在圖2所示的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10中，設(shè)有下列工作狀態(tài)回收運(yùn)行在回收運(yùn)行中，在機(jī)動(dòng)車(chē)中原則上不消耗燃料。該運(yùn)行例如包括借助于制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行的制動(dòng)以及減速滑行，在所述減速滑行中，機(jī)動(dòng)車(chē)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)本身制動(dòng)。在此，制動(dòng)能量得到利用發(fā)電機(jī)電壓Ue例如調(diào)整到17伏特，S卩比常規(guī)運(yùn)行中的14.5伏特高。在回收運(yùn)行中，轉(zhuǎn)換裝置22轉(zhuǎn)換到雙電層電容器32的正連接端36與初極18聯(lián)接、進(jìn)而與發(fā)電機(jī) 12聯(lián)接的轉(zhuǎn)換狀態(tài)中。雙電層電容器32的負(fù)連接端36在所述回收運(yùn)行中與次極沈聯(lián)接、 進(jìn)而與車(chē)輛電池16聯(lián)接。因此，不僅可對(duì)雙電層電容器32充電，而且可對(duì)車(chē)輛電池16充電。如果雙電層電容器32被完全充電，則所述雙電層電容器可變換極性，以便允許對(duì)車(chē)輛電池16繼續(xù)充電。因此，在回收運(yùn)行中，在不消耗燃料的情況下不僅對(duì)雙電層電容器32充電，而且對(duì)車(chē)輛電池16充電。牽引運(yùn)行牽引運(yùn)行直接與回收運(yùn)行相接。在回收運(yùn)行中儲(chǔ)存在雙電層電容器32中的能量在此被輸出給電負(fù)載50，由此可使發(fā)電機(jī)電壓Ue減小到12伏特。由此，即使在降低的發(fā)電機(jī)電壓Ue= 12下，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)電壓Uv仍為14. 5伏特。以此方式可節(jié)省燃料。啟動(dòng)支持在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，機(jī)動(dòng)車(chē)靜止，發(fā)電機(jī)12不提供能量。由此必須借助于電池電壓Ub 才能由啟動(dòng)機(jī)48使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。在發(fā)電機(jī)12被關(guān)斷的情況下，電池電壓大約為12伏特。 在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，雙電層電容器32的正連接端34與車(chē)輛電池16聯(lián)接，并且所述雙電層電容器的負(fù)連接端36與啟動(dòng)機(jī)48聯(lián)接。由此，在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，雙電層電容器32被充電，使得在啟動(dòng)機(jī)48上存在比電池電壓Ub低的電壓。例如，在啟動(dòng)機(jī)48上存在的電壓在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)為Ub-Us = 7伏特。由此實(shí)現(xiàn)流過(guò)首先被短路的啟動(dòng)機(jī)48的電流不變得過(guò)大，由此使車(chē)輛電池16不過(guò)載。在開(kāi)始啟動(dòng)過(guò)程后約50毫秒之后，雙電層電容器32變換極性，由此，所述雙電層電容器的正連接端34與啟動(dòng)機(jī)48聯(lián)接，而所述雙電層電容器的負(fù)連接端36與車(chē)輛電池16聯(lián)接。因此，在大約50毫秒之后，啟動(dòng)機(jī)48上的電壓提高，例如提高到隊(duì)+仏=17伏特。通過(guò)這種處理方式，與現(xiàn)有技術(shù)相比明顯縮短了啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的時(shí)間。因此，總地來(lái)講，提供了一種車(chē)載網(wǎng)絡(luò)10，在所述車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中能夠在無(wú)需高投入的情況下實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能。通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置22不僅能補(bǔ)償過(guò)電壓，而且能補(bǔ)償欠電壓。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程可得到支持。
1權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，包括-車(chē)輛電池(16)，-電負(fù)載(30，48)以及-具有正連接端(34)和負(fù)連接端(36)的蓄能器(32)，其特征在于-設(shè)有轉(zhuǎn)換裝置(22)，所述轉(zhuǎn)換裝置在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使所述蓄能器(3 的正連接端 (34)與所述車(chē)輛電池(16)聯(lián)接并使所述蓄能器(32)的負(fù)連接端(36)與所述電負(fù)載(30， 48)聯(lián)接，能使所述轉(zhuǎn)換裝置處于至少一個(gè)與所述第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)不同的另外的轉(zhuǎn)換狀態(tài)中， 以及-設(shè)有控制裝置(46)，所述控制裝置設(shè)計(jì)用于使所述轉(zhuǎn)換裝置0 在所述第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與所述另外的轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置0 在第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使所述車(chē)輛電池(16)與所述電負(fù)載(30，48)聯(lián)接，由此使所述蓄能器(3 被跨接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于所述控制裝置G6)設(shè)計(jì)用于通過(guò)驅(qū)控所述轉(zhuǎn)換裝置0 ——在引用權(quán)利要求2的情況下尤其是通過(guò)使所述轉(zhuǎn)換裝置 (22)在所述第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與所述第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換——而在所述電負(fù)載(30，48) 上提供平均值處于Ub-Us到Ub的值域內(nèi)的電壓(Uv)，其中，Ub是在所述車(chē)輛電池(16)上存在的電壓，而仏是通過(guò)所述蓄能器(3 提供的電壓。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置0 在第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使所述蓄能器(3 的正連接端(34)與所述電負(fù)載(30，48)聯(lián)接，并使所述蓄能器(3 的負(fù)連接端(36)與所述車(chē)輛電池(16)聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其中，與所述電負(fù)載08)并聯(lián)一發(fā)電機(jī)(12)，所述控制裝置G6)設(shè)計(jì)用于在常規(guī)運(yùn)行中將發(fā)電機(jī)電壓(Ue)調(diào)整到比所述車(chē)輛電池(16)的標(biāo)稱(chēng)電壓(12伏特)高的第一值(14. 5伏特)，其特征在于所述控制裝置G6)還設(shè)計(jì)用于在回收運(yùn)行中將發(fā)電機(jī)電壓(Ue)調(diào)節(jié)到比所述第一值(14. 5伏特)大的、預(yù)先確定的第二值(17伏特)并且使所述轉(zhuǎn)換裝置0 到達(dá)第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)中。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于所述控制裝置G6)設(shè)計(jì)用于通過(guò)驅(qū)控所述轉(zhuǎn)換裝置0 ——在引用權(quán)利要求2和4的情況下尤其是通過(guò)使所述轉(zhuǎn)換裝置0 在所述第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)與所述第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間交替轉(zhuǎn)換——而在所述電負(fù)載(30， 48)上提供平均值處于隊(duì)到隊(duì)+仏的值域內(nèi)的電壓(Uv)，其中，隊(duì)是在所述車(chē)輛電池(16)上存在的電壓，而仏是通過(guò)所述蓄能器(3 提供的電壓。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置0 在第四轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使所述電負(fù)載(30，48)與所述車(chē)輛電池(16)分開(kāi)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于與所述轉(zhuǎn)換裝置0 聯(lián)接有低通濾波器04，觀)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其中，與所述車(chē)輛電池(16)并聯(lián)有用于產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電壓(Ue)的發(fā)電機(jī)(12)，其特征在于所述控制裝置G6)設(shè)計(jì)用于根據(jù)所述發(fā)電機(jī)電壓(Ue)的相應(yīng)瞬時(shí)值來(lái)驅(qū)控所述轉(zhuǎn)換裝置(22)，尤其是將在所述電負(fù)載(30)上存在的電壓調(diào)節(jié)到一預(yù)期值。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其中，與所述車(chē)輛電池(16)并聯(lián)有用于產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電壓( )的發(fā)電機(jī)(12)，所述控制裝置06)設(shè)計(jì)用于在常規(guī)運(yùn)行中將所述發(fā)電機(jī)電壓(Ue)調(diào)整到比所述車(chē)輛電池(16)的標(biāo)稱(chēng)電壓(12伏特)高的第一值(14. 5伏特)，其特征在于所述控制裝置G6)還設(shè)計(jì)用于在再生運(yùn)行和/或回收運(yùn)行中將發(fā)電機(jī)電壓(Ue)調(diào)節(jié)到比所述第一值(14. 5伏特)高的、預(yù)先確定的第二值(17伏特)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其中，所述電負(fù)載(30，48)是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)(48)，其特征在于所述控制裝置G6)設(shè)計(jì)用于在所述啟動(dòng)機(jī)G8)被接通時(shí)使所述轉(zhuǎn)換裝置0 在一預(yù)先確定的時(shí)間段中處于所述第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中或者交替在所述第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)與所述第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，由此，在所述啟動(dòng)機(jī)G8)上存在比在所述車(chē)輛電池(16)上存在的電壓( )低的電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于所述控制裝置G6)設(shè)計(jì)用于，在所述啟動(dòng)機(jī)G8)被接通后又經(jīng)過(guò)一預(yù)先確定的時(shí)間段之后，使在所述啟動(dòng)機(jī)G8)上存在的電壓提高，尤其是在引用權(quán)利要求4的情況下使所述轉(zhuǎn)換裝置0 處于所述第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)中或者交替地在所述第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)與所述第三轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置0 包括 -第一開(kāi)關(guān)(38)，尤其是M0SFET，所述車(chē)輛電池(16)能通過(guò)所述第一開(kāi)關(guān)與所述蓄能器(3 的正連接端(34)聯(lián)接，-第二開(kāi)關(guān)(40)，尤其是M0SFET，所述電負(fù)載(30)能通過(guò)所述第二開(kāi)關(guān)與所述蓄能器 (32)的正連接端(34)聯(lián)接，-第三開(kāi)關(guān)(42)，尤其是M0SFET，所述車(chē)輛電池(16)能通過(guò)所述第三開(kāi)關(guān)與所述蓄能器(3 的負(fù)連接端(36)聯(lián)接，-第四開(kāi)關(guān)(44)，尤其是M0SFET，所述電負(fù)載(30)能通過(guò)所述第四開(kāi)關(guān)與所述蓄能器 (32)的負(fù)連接端(34，36)聯(lián)接。
14.一種機(jī)動(dòng)車(chē)，具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)。
15.一種用于運(yùn)行機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)中的電負(fù)載(30，48)的方法，其中，提供有電壓產(chǎn)生單元和蓄能器(32)，所述電壓產(chǎn)生單元提供供電電壓，其特征在于在至少一個(gè)預(yù)先確定的時(shí)間段中，使所述蓄能器(3 這樣與所述負(fù)載(30，48)和所述電壓產(chǎn)生單元聯(lián)接，使得在所述負(fù)載(30，48)上存在的電壓比所述供電電壓低。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠在無(wú)高投入的情況下有利地運(yùn)行機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)的解決方案。本發(fā)明提供了一種車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(10)，其包括車(chē)輛電池(16)、電負(fù)載(30，48)以及具有正、負(fù)連接端(34，36)的蓄能器(32)。設(shè)有轉(zhuǎn)換裝置(22)，所述轉(zhuǎn)換裝置在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中使正連接端(34)與車(chē)輛電池(16)聯(lián)接并使負(fù)連接端(36)與電負(fù)載(30，48)聯(lián)接，轉(zhuǎn)換裝置能到達(dá)至少一個(gè)另外的轉(zhuǎn)換狀態(tài)中。在第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)中能補(bǔ)償過(guò)電壓，因?yàn)槭剐钅芷?32)與車(chē)輛電池(16)反極性地并聯(lián)。優(yōu)選提出，使蓄能器(32)能改變極性并且能被跨接。另外，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換裝置(22)的使電負(fù)載(30，48)與車(chē)輛電池(16)脫離的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02M3/07GK102460922SQ201080025533
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者J·普福爾, J·溫克勒 申請(qǐng)人:因戈?duì)柺┧卮髮W(xué), 奧迪股份公司