CN101855103A - 用于机动车车载设备的供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及装备有微混合***的汽车的车载设备的供电，该***可运行于可回收制动模式中，在该模式期间，所述微混合***的可逆旋转电机(1)回收的能量被储存在辅助能量储存单元(4)中。微混合***提供双电压网，其一方面包括为车辆的电池(3)供电的低电压(Vb)，另一方面包括在所述辅助能量储存单元的端子处的比所述低电压高的浮动电压(Vb+X)。根据本发明，浮动电压(Vb+X)被用于为车辆的在短时间段内需要高电流用于其动态运行的车载设备供电。本发明特别适用于为电辅助涡轮增压器供电。

Description

用于机动车车载设备的供电装置
技术领域
本发明涉及机动车领域，且涉及电装置的供电，更具体地涉及当这些车辆装备有可回收制动***的情况。
其涉及与可回收制动***相关联的特定供电网的使用，且其目标是一种供电***，该供电***特别适用于一种设备，这种设备的运行产生在短时间段对电流的较大需求且其必须在短响应时间内被供电，以允许所述设备的动态运行。其目标还是一种微混合***，其被设计用于该***的实施。
背景技术
例如，在车辆中，需要具有短响应时间的供电的该类型设备特别包括：
-所谓的“电-涡轮(e-turbo)”电辅助涡轮压缩机(turbo-compressor)，或所谓的“电-增压器(e-charger)”增压器(supercharger)，该设备典型地需要持续1至2秒的1至2KW的电力水平。这些电力水平和持续时间可以更高，但是分别不超过3KW和3秒。供电的响应时间通常必须小于数十毫秒；
-电辅助转向器，其可在瞬态条件下持续1至2ms消耗25至100A的电流；
-电动泵单元，其可需要持续约200ms的约100A的电流；和
-电磁控制阀，其可需要持续1至140ms的约40A的电流。
机动车的传统供电网通常包括两个电流源，即电池(一般为铅电池)和交流发电机。但是，这些电流源都不适于以短响应时间为可对电流或电压产生强需求的电设备供电。
实际上，传统交流发电机的响应时间大约为数百毫秒，对于满足该类型需求来说太长了。
铅电池还不适于短响应时间的高电流峰值周期性供应，特别是由于其随后进行的放电循环加速了其老化。其它类型的电池可满足该需求，但是它们太昂贵，以至于不能设想把它们布置在大规模生产的机动车内。
发明内容
根据其第一特征，在装备有可运行于可回收制动模式中的微混合***的车辆中，本发明提出使用与该运行模式相关联的特定供电网，以便以短响应时间为车辆的设备供电，该设备在动态运行中可产生相当大的电流需求。
微混合***以已知的方式，例如具有交流发电机-起动机，可以降低车辆的燃料消耗，且可运行于制动回收模式中。这些***通常包括可逆旋转电机、可逆AC/DC转换器、辅助能量储存单元和可逆DC/DC转换器，以及用于该组件电子控制的装置。优选地，辅助能量储存单元包括联合的具有很大电容的多个基本电容单元，该单元还被称为“超级电容器”。该辅助能量储存单元和可逆DC/DC转换器形成微混合***的“电源组”。
同样以已知的方式，例如在组件运行于可回收制动模式中时，通过旋转电机回收的电能被储存在辅助能量储存单元中。具有可回收制动的微混合***提供双电压网，其首先能提供在辅助能量储存单元的端子处获得的直流浮动电压，且其次能提供铅电池的端子处的低直流电压。已知为“14+X电压”的浮动直流电压高于所述铅电池的端子处的以传统方式为12V供电网供电的电压。
辅助能量储存单元的电容元件使得可以在短时间段期间供应高电流，且还可以以非常短的响应时间供应电流，其适于为车辆的特定电设备供电。
根据本发明的优选实施例，该“14+X”电压被使用以便更特别地为电马达供电以辅助车辆的热力发动机的涡轮压缩机或增压器。
实际上，以已知的方式，涡轮压缩机通常包括涡轮，其由发动机的燃烧获得的热气旋转，该涡轮随后驱动安装在同一轴上的压缩机。由压缩机压缩的空气然后被注入发动机的汽缸以改善后者内的燃烧。
涡轮压缩机的运行的优化包括降低其响应时间和增加其运行范围(发动机的高速和低速)。除了机械方案(例如包括提供具有可变几何的涡轮或在流体进入压缩机前为其施加旋转力矩)，电辅助方案是已知的，其中在涡轮和压缩机之间***适当的电马达可以增加该类型的涡轮压缩机的优化性能范围：该类型的涡轮压缩机的术语为“电辅助涡轮压缩机”。
但是，使得该辅助成为可能的电马达需要一种供电，其能周期性地提供强电流且具有降低到最小的响应时间，例如以允许包括瞬变现象(transientphenomena)的动态运行，该现象需要用于高频的良好供电响应。前述“14+X”电压网由此适用于该类型的使用。
更具体地，用于辅助涡轮压缩机的电马达的供电是脉冲形式的供电，通常由断续器获得，该断续器自身由车辆的直流电压供电。
根据本发明的另一特征，该断续器整合在前述“14+X”电压网的电源组中，且由“14+X”浮动直流电压直接供电。
附图说明
本发明现在将参考图1通过优选实施例予以更详细的描述，该图1示出了其优选实施例中的一个的过程示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了可运行于可回收制动(recuperative braking)模式中的微混合***MH的不同元件。
微混合***MH包括可逆旋转电机1，其机械地联接(该联接由图1中的虚线100示意性地表示)到车辆的热力发动机M。可逆旋转电机1或交流发电机-起动机被连接到可逆AC/DC转换器2(连接部200)。
当旋转电机1运行于交流发电机模式中时，转换器2把旋转电机供应的三相电压转换为被整流的直流电压，基于该直流电压，辅助能量储存单元4的超级电容器和铅电池3被充电。
当旋转电机1运行于起动机模式中时，则其通过可逆AC/DC转换器2(基于辅助能量储存单元4的端子处存在的直流电压)产生的交流三相电压供电。
基于当旋转电机1运行于交流发电机模式中时由AC/DC转换器2供应的被整流的直流电压，以及基于辅助能量储存单元4的端子处存在的电压，可逆DC/DC转换器5可以获得直流电压Vb，该直流电压Vb用于为车辆的电池3充电。该电池的端子处的电压Vb被用于为车辆的一定数目的车载电设备供电。
辅助能量储存单元4和可逆DC/DC转换器5形成微混合***MH的电源组P。
此外，储存在辅助能量储存单元4中的能量可被用于为浮动直流电压网供电，其称为Vb+X电压网。该浮动直流电压大于电池电压Vb。通常，由于电池充电电压通常为约14V，电压网Vb+X还被本领域技术人员称为“14+X网”，如前所述。应注意，该类型的描述绝不限制铅电池供电网电压，或与装备有可回收制动的微混合***MH相关联的浮动直流电压网的电压。
与用于控制和指挥发动机的运行的电子单元7结合，电子单元6提供微混合***MH的所有元件的管理。
根据本发明，电压Vb+X被用于车辆的特定设备，该设备为了动态地运行而需要以短响应时间在短时间段内被供应高电流。
根据本发明的优选实施例，其由图1示意性地示出，电压Vb+X被用于为断续器8供电，该断续器以脉冲功率形式为辅助涡轮压缩机(在图中以9表示)的电马达供电。
实际上，如前所述，辅助储存单元4的超级电容器适于以短响应时间供应峰值电流。
根据本发明的其它特征，如图1所示的实施例，用于辅助涡轮压缩机9的电马达通过断续器8被供电，该断续器被整合在电源组P中，该电源组还包括辅助能量储存单元4和DC/DC转换器5。这还使得可以特别改善***的紧凑性。
本发明由此指向具有短响应时间的电源的可用性，且其还适于在短时间段内供应高电流，该电源通过可回收制动模式运行，即，不导致在装备有微混合***的车辆中安装任何(the slightest)附加部件的需要。这使得可以限制车辆的整体能耗，同时，在图1所示的本发明优选实施例中，获得一种涡轮压缩机，其性能水平可通过电辅助而被优化，由此导致所述车辆的能耗的额外优化。
但是应注意，本发明不限于所述实施例，且其特别延伸到任意等同的机构和这些机构的任意技术有效组合。特别地，本发明不限于与微混合***MH相关联且为涡轮压缩机9或电增压器供电的“14+X”电压的使用。其可被用于为车辆的需要具有短响应时间的电源的任意电设备供电，用于其动态运行：通过非限制性例子，本发明还可用于为辅助转向装置、电磁控制阀和电动泵单元(其确保机动车内的流体循环)供电。

Claims (3)

1.一种机动车辆中的微混合***和该车辆的车载设备的组合，所述微混合***能运行于可回收制动模式中，且包括至少一个可逆旋转电机(1)、AC/DC转换器(2)、辅助能量储存单元(4)和DC/DC转换器(5)，所述微混合***特别在其所装备的机动车辆的可回收制动阶段期间能为所述辅助能量储存单元(4)供电，以在所述车辆中产生双电压网，该电压网具有为所述车辆的电池(3)供电的低电压(Vb)和在所述辅助能量储存单元(4)的端子处的浮动电压(Vb+X)，该浮动电压高于该低电压，其特征在于，所述车载设备是可为其动态运行而在短时间段内消耗高电流的设备(8，9)，且在于，以短响应时间为所述设备(8，9)提供所述浮动电压(Vb+X)。
2.如权利要求1所述的组合，其特征在于，所述车载设备是电辅助涡轮压缩机(9)或增压器，其与所述机动车辆的发动机相关联，所述电辅助涡轮压缩机(9)或增压器通过断续器(8)以脉冲模式供电，且所述断续器(8)由所述浮动电压供电。
3.如权利要求2所述的组合，其特征在于，所述辅助能量储存单元(4)和DC/DC转换器(5)形成所述微混合***的电源组(P)，所述断续器(8)并入在所述电源组中。
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