JP5882338B2 - 車載電気網における電圧制御 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーアシストされる車載電気網において所定の電圧を維持するための方法および装置に関する。

従来技術
自動車の内燃機関は通常、電気的な始動装置を用いて始動される。この電気的な始動装置の動作に必要とされるエネルギーは、自動車の車載電気網のバッテリーから取り出される。この始動装置によってバッテリーに負荷がかかると、その始動プロセス中に車載電気網の電圧が急激に降下し、当該車載電気網における他の負荷に十分な電圧が供給されなくなってしまう。車載電源電圧が過度に低くなると、特に、マイクロプロセッサによって制御される負荷はこの過度に低い電圧に対して敏感に応答し、所定の時間にわたって機能できなくなるか、または制限された範囲でしか機能できなくなってしまう。この他の負荷は、自動車の動作および／またはセーフティに重要な制御装置である場合がある。

短時間だけの停車であっても内燃機関を停止して必要なときになって初めて内燃機関を再始動させる自動スタートストップシステムが自動車に装備されている場合、始動過程が自動車走行中に比較的高い頻度で行われ、負荷の一時的な機能不全の重大さが特に大きくなってしまう。それゆえ、本発明の基礎となる課題は、始動過程中に所定の車載電源電圧を保証するための方法および装置を提供することである。

本発明では前記課題は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項９の特徴を有する装置とによって解決される。従属請求項に有利な実施形態が記載されている。

バッテリーアシストされる車載電気網において電気的な始動装置の動作中に所定の電圧を維持するための本発明の方法は、
第１の期間中に前記車載電気網において、前記電気的な始動装置に流れる電流を制限するために、該電気的な始動装置を限流抵抗に直列に動作させるステップと、
第２の期間中に、前記車載電気網の前記電気的な始動装置によって変換されるパワーを上昇させるために、限流抵抗を低下させて該始動装置を動作させるステップと
を有する。その際には、前記第１の期間から第２の期間への移行は、前記第１の期間中に前記限流抵抗においてサンプリングされる電気的な特性量に基づいて制御される。

このことにより、前記限流抵抗を低下させる時点が最適化されるのを保証することができる。すなわち、前記始動装置によって変換される電力を最大限にし、これによって始動過程を迅速化させるために、前記限流抵抗を低下させる時点を可能な限り早くすると同時に、バッテリー電圧が所定の値より急激に下回るのを回避するために必要なだけ遅くするのを保証することができる。各始動過程ごとに個別に検出される値に依存して制御を行うことにより、たとえば、複数の異なる温度における内燃機関の機械的な抵抗、バッテリーに及ぼされる経時変化および温度の影響、他の負荷によって取り出される電流等である可変の影響量を考慮することができる。

前記第１の期間中に閾値を決定し、前記限流抵抗に流れる電流がこの決定された閾値を下回った場合に、前記第２の期間を開始することができる。このことにより、前記第２の期間の開始ないしは前記限流抵抗の低減を、比較的簡単な決定に基づいて行うことができる。

有利には、測定期間中に始動装置の誘導性の影響と可変の逆起電力との双方を最低限にするため、予め定められた時点で行われる測定の結果に基づいて前記閾値を決定する。この予め定められる時点は、始動過程中の伝送線路のインダクタンスと、逆起電力が増大する速度とに応じて決定される。

最適な切換時点をまず最初に低精度で求め、その後により高精度で求めることにより、時間的に歪み補正される複数回の測定の結果に基づいて前記方法を実施することができる。

電流の閾値を求めて監視する上述の実施形態に代わる別の択一的な実施形態では、本発明の方法は、
前記第１の期間中に限流抵抗における電圧測定の結果に基づいて時点を決定するステップと、
前記決定された時点に達した場合、前記第２の期間を開始するステップと
を含むことができる。前記時点の決定は微分方程式を用いて行うことができ、これにより、始動装置に流れる電流を監視する必要なく、最適な切換時点の予測を行うことができる。

電気的な始動装置の動作中に、バッテリーアシストされる車載電気網において所定の電圧を維持するための本発明の装置は、制御可能な限流抵抗と、該限流抵抗の複数の異なる接続端子における電圧を取り込むための第１のサンプリング装置および第２のサンプリング装置と、タイミング発生器と、上述の方法にしたがって前記限流抵抗を低減させるための制御装置とを含み、前記限流抵抗は、前記車載電気網において前記始動装置を該限流抵抗に直列に動作させるように構成されている。

このような装置により、前記限流抵抗から離隔して取り付けなければならないセンサを必要とすることなく、前記第１の期間から前記第２の期間へ最適な移行を実現することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。

自動車の車載電気網の電流フローチャートである。 図１の車載電気網において使用される電流制御部を示す図である。 図１の車載電気網の電圧および電流の特性経過を示す図である 図１の自動車内における方法のフローチャートである。

図１に、自動車１０２の車載電気網１００の電流の流れ図を示す。前記車載電気網１００は、バッテリー１０５と、限流抵抗１１０と、始動装置１１５と、前記バッテリー１０５から前記限流抵抗１１０までの第１の伝送線路１２０と、前記限流抵抗１１０から前記始動装置１１５までの第２の伝送線路１２５とを含む。第２の伝送線路１２５にスタータリレー１３０が挿入されている。さらに、前記バッテリー１０５に負荷１３５が並列接続されている。この負荷１３５は、複数の種々の負荷を代表するものとして挙げたものである。

負荷１３５は車載電気網１００において動作し、そのためには、動作電圧の供給を必要とする。この動作電圧は、予め決まった閾値を下回ってはならない。たとえば前記負荷１３５は、給電電圧が閾値を下回ったときに再び使用可能な状態になるためにリセットしてその後にある程度のリセット時間を必要とする電子的構成要素、または、マイクロプロセッサ制御される構成要素を含むことができる。本発明の課題は、バッテリー１０５の電圧が前記閾値を下回って急激に降下するのを回避することである。

前記自動車１０２は、図中に示されていない内燃機関を有し、該内燃機関は始動装置１１５によって始動できるように構成されている。前記内燃機関が動くとジェネレータを駆動し、このジェネレータがバッテリー１０５に充電する。このジェネレータもまた、図中に示されていない。しかし、前記内燃機関の始動過程中にはジェネレータは動作しないか、または、ジェネレータによってバッテリー１０５に充電できるのは無視される程度のみである。

前記内燃機関を始動させるためには、前記スタータリレー１３０を閉成し、始動装置１１５が実際に前記バッテリー１０５に並列接続されるようにする。前記始動装置１１５は高出力直流モータを含む。それゆえこの直流モータは、速度を上昇させながら回転を開始する。その際には、内燃機関が始動するまで前記モータは該内燃機関を駆動する。遅くとも内燃機関が動いたときに、前記ステータリレー１３０は開放され、始動装置１１５は徐々に静止していく。１回の始動過程にかかる時間は通常は数秒であり、以下でも、始動過程の第１の期間は短時間のみであると仮定する。

スタータリレー１３０の閉成直後に、静止状態にある始動装置１１５のＣＥＭＦ（逆起電力）はほぼ０であるから、電流回路１４０においてバッテリー１２０から第１の伝送線路１２０と限流抵抗１１０と第２の伝送線路１２５とスタータリレー１３０と始動装置１１５とに大きな電流が流れる。前記バッテリー１０５の内部抵抗は０ではないので、このバッテリー１０５から流れる電流に依存する、該バッテリー１０５の接続端子にて出力できる車載電源電圧は急激に降下し、この車載電源電圧の急激な降下により、負荷１３５がリセットされる危険性が生じる。

前記限流抵抗１１０を、０Ωを上回る所定の値にすることにより、車載電源電圧の急激な降下を低減できることが知られている。このような始動過程で、前記始動装置１１５によって変換される電力を最大限にするためには、予め定められた時間の経過後に前記限流抵抗１１０を低減させることができる。前記車載電源電圧が所定の閾値を下回ることなく前記限流抵抗１１０を低減できる時点は、通常、車載電気網１００の設計時に１回求められ、その後に変更されることはない。バッテリー１０５の領域において行われる測定の結果に基づいて前記限流抵抗１１０を低下させるためには測定装置が必要であるが、コスト上の理由から、この測定装置は可能な限り避けられる。

前記限流抵抗１１０を過度に早期に低減させると、または過度に大きく低減させると、車載電源電圧が急激に降下する危険性が生じ、これにより、負荷１３５がリセットされる。しかし、前記限流抵抗１１０を低減させるのが過度に遅くなるか、または前記限流抵抗１１０の低減が過度に小さいと、前記始動装置１１５によって変換される電力は最大限にならず、内燃機関の始動過程が阻害されるかないしは遅延してしまう。

１回の始動過程中に行われる詳細な流れを詳しく説明するため、バッテリー１０５と、限流抵抗１１０と、始動装置１１５と、伝送線路１２０および１２５とを、図１において、オーム抵抗とインダクタンスと電圧源とを含む等価回路図で示している。

バッテリー１０５は電圧Ｕｂａｔｔを出力し、該バッテリー１０５の内部抵抗はＲｉである。前記第１の伝送線路１２０は内部抵抗Ｒｚｕｌ１とインダクタンスＬｚｕｌ１とを含む。限流抵抗１１０はＲであり、この限流抵抗はたとえば、半導体によって、または電気機械的に制御されるスイッチによって、２つ以上の値Ｒ１，Ｒ２・・・に変化する。ここでは、Ｒ１＞Ｒ２＞・・・が適用される。最後に使用された抵抗値Ｒｉは０であるか、または近似的に０となることができる。前記第２の伝送線路１２５は内部抵抗Ｒｚｕｌ２とインダクタンスＬｚｕｌ２とを含む。前記始動装置１１５はインダクタンスＬ＿Ｓｔと内部抵抗Ｒ＿Ｓｔと電圧源Ｇ＿ＥＭＫとを含む。これによって出力される電圧は、始動装置の逆誘導電圧（逆起電力、ＣＥＭＦ）に相当し、始動装置の回転数に依存し、バッテリー電圧Ｕ＿ｂａｔｔに抗する。

スタータリレー１３０は理想的なものであると仮定されるか、ないしは、閉成状態にあるときのこのスタータリレー１３０の電気抵抗は第２の伝送線路１２５によってモデリングされる。接地された接続部もまた、理想的なものであると仮定されるか、ないしは、電流回路１４０の残りの部分でモデリングされる。

車載電気網１００における種々の値は、一例として以下の通りに仮定する：
Ｒｉ ６ｍΩ
Ｒｚｕｌ ２ｍΩ
Ｌｚｕｌ１ ５ｕＨ
Ｒｚｕｌ２ ５ｍΩ
Ｌｚｕｌ２ １ｕＨ
Ｌ＿Ｓｔ ４．３ｕＨ
Ｒ＿Ｓｔ １．７５ｍΩ
Ｇ＿ＥＭＫ 時間依存性 文章を参照のこと
図１中、電圧測定装置が電圧の表示で示されている。この電圧測定装置は、車載電気網１００のどの場所にどのような電圧が生じているかを指示する。スタータリレー１３０の領域内にある電流測定装置にも相応のことが当てはまる。

図２に、図１の限流抵抗１１０の場所にて使用される、組み込み型の電流制御回路２００を示す。前記電流制御部２００は、第１の伝送線路１２０に接続するための第１の接続端子２０５と、第２の伝送線路１２５に接続するための第２の接続端子２１０とを含む。接続端子２０５と２１０との間に限流抵抗２１５が配置されており、この限流抵抗２１５は、制御可能なスイッチ２２０によって選択的に０まで低減できるように構成されている。接続端子２０５ないしは２１０と接地との間の電圧は電圧測定装置２２５ないしは２３０によって検出され、制御装置２３５へ供給される。前記制御装置２３５はタイミング発生器２４０に接続されており、スイッチ２２０を制御するように構成されている。前記タイミング発生器２４０は、イベントの時間ないしはイベント間の時間間隔を求めるための基準時点を、とりわけ電圧測定装置２２５および２３０の測定時点を求めるための基準時点を出力するように構成されている。

図２では、スイッチ２２０の状態に応じて、接続端子２０５と２１０との間に限流抵抗２１５が存在するか、または０抵抗が存在する。別の幾つかの実施形態では、接続端子２０５と２１０との間の電気抵抗を複数の異なる抵抗に調整するために、複数の限流抵抗２１５と、場合によっては複数のスイッチ２２０とを設けることもできる。一実施形態では、接続端子２０５と２１０との間に存在する抵抗は、有利には制御装置２３５によって無段階に制御される半導体装置によって実現される。

図３は、図１の車載電気網の電圧および電流の特性経過を示す図である。水平方向に時間を示しており、垂直方向に、電流の特性経過や種々の電圧の特性経過３１０〜３７０を示す。

第１の特性経過３１０は、始動装置１１５に流れる電流Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒを表す。図１から分かるように、どの時点でも、電流回路１４０のすべての分岐に等しい電流Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒが流れる。というのも、これは純粋な直列回路であるからだ。時点０において、スタータリレー１３０を閉成することにより始動過程を開始する。Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒは迅速に６００Ａ弱まで上昇し、ここから、対数関数にしたがって下降していく。内燃機関の可変の機械的抵抗により、始動装置電流Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒに周期的な変動が重畳される。本願の考察では、この機械的抵抗を無視する。約１３０ｍｓの時点ａにおいて、限流抵抗１１０を０まで低減させる。その後、Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒは約１４０ｍｓの時点ｂにおいて再び６００Ａ弱まで上昇し、再び対数関数的に下降していく。始動装置１１５に流れる電流Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒは、主に、始動装置１１５の回転数に依存する。回転数が上昇するとともに、始動装置１１５における電圧降下も大きくなっていき、始動装置１１５に流れる電流は下降していく。

最も下の特性経過３７０はバッテリー１０５における電圧Ｕ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔを表している。この電圧Ｕ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔは、負荷１３５の給電電圧でもある。始動過程の開始時点では、Ｕ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔは１２Ｖであり、その後、約８．４Ｖまで急速に下降していく。その後、Ｕ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔは、Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒに対して実質的に反比例して上昇していき、時点ａにおいて約９．２Ｖに達する。時点ａとｂとの間にＵ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔは再び約８．４Ｖまで下降し、その後に再び、Ｉ＿Ｓｔｅｒｔｅｒに対して実質的に反比例して上昇していく。

図３の上から２番目の特性経過３２０は、始動装置１１５の動作時に生じるＣＥＭＦ Ｇ＿ＥＭＫを表す。これは、始動装置１１５の回転数に依存する。Ｇ＿ＥＭＫは対数関数的に約８Ｖまで上昇する。この上昇は、十分に短い期間内において線形と見なされるのに十分に均質な上昇である。

図３の上から３番目の特性経過３３０は、前記第１の伝送線路１２０と前記限流抵抗１１０との間にある１点において接地に対して測定される入力電圧Ｕ＿ｉｎを表す。Ｕ＿ｉｎは、図２の電圧測定装置２２５によってサンプリングされる電圧である。図３の上から６番目の特性経過３６０は、前記第２の伝送線路１２５と前記限流抵抗１１０との間にある１点において接地に対して測定される出力電圧Ｕ＿ｏｕｔを表す。Ｕ＿ｏｕｔは、図２の電圧測定装置２３０によってサンプリングされる電圧である。

Ｕ＿ｉｎおよびＵ＿ｏｕｔは量的にＵ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔに追従し、その際には、時点０においてバッテリー１０５の無負荷電圧に近い値から急速に下降し、その後に時点ａまで対数関数的に上昇し、時点ｂにおいて再び下降し、その後に再び対数関数的に上昇する。

図３の上から４番目の特性経過３４０は、図１の第１の伝送線路１２０のインダクタンスＬ＿ｚｕｌ１における第１の誘導電圧Ｕ＿Ｌ＿ｉｎｄ１を表す。これと同様に、図３の上から５番目の特性経過３５０は、図１の第２の伝送線路１２５のインダクタンスＬ＿ｚｕｌ２における第２の誘導電圧Ｕ＿Ｌ＿ｉｎｄ２を表す。これら２つの誘導電圧Ｕ＿Ｌ＿ｉｎｄはそれぞれ、電流Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒが変化した後の短時間の期間だけ正となる。このような短時間の期間は、インダクタンスＬｚｕｌ１およびＬｚｕｌ２の大きさと、これに対応する各抵抗Ｒｚｕｌ１ないしはＲｚｕｌ２とに比例する。これらの各期間は、時点ａおよびｂにおいて開始する。

インダクタンスＬ＿ｚｕｌ１において誘導された電圧Ｕ＿Ｌ＿ｉｎｄ１、および、インダクタンスＬ＿ｚｕｌ２において誘導された電圧Ｕ＿Ｌ＿ｚｕｌ２は、電流回路１４０の他の電圧と比較して無視できる程度になるまで、比較的短時間で消失する。図１の各要素の値が、上記にて仮定された値である場合、このことは約２〜４ｍｓ後に生じる。インダクタンスの上述の作用が消失すると、Ｕ＿Ｌ＿ｚｕｌ１、Ｕ＿Ｌ＿ｚｕｌ２およびＵ＿Ｌ＿Ｓｔはそれぞれ０に近似するようになるので、Ｌ＿ｚｕｌ１、Ｌ＿ｚｕｌ２およびＬ＿Ｓｔは考慮されなくなる。

以下、第１の期間中に、すなわち、限流抵抗１１０が０を上回る第１の所定の値Ｒ１をとる間に限流抵抗１１０において行われる測定の結果に基づいて、電圧Ｕ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔの下降が所定の程度を越えないように限流抵抗１１０を第２の所定の値Ｒ２まで低減させる前に電流Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒが下回らなければならない閾値Ｉ＿ｕｍｓｃｈａｌｔをどのように決定できるかを説明する。ここに挙げる時間は、時点０におけるスタータリレー１３０の閉成時点を開始時点とする。限流抵抗１１０を２期間より多くの期間で段階的に低減させる場合、これに相応して反復的に、以下に記載する決定を行うことができる。

電流回路１４０に流れる電流Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒは、限流抵抗１１０におけるＵ＿ｉｎおよびＵ＿ｏｕｔの測定結果により、以下のようにして求めることができる：
Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒ＝（Ｕ＿ｏｕｔ−Ｕ＿ｉｎ）／Ｒ１
前記電流回路１４０は、バッテリー１０５と第１の伝送線路１２０とから構成される入力回路と、限流抵抗１１０と第２の伝送線路１２５と始動装置１１５とから構成される出力回路とに分けることができる。

出力回路においてＣＥＭＦ Ｇ＿ＥＭＫが著しく大きくなり、約１００ｍＶを超える値に達した場合、前記出力回路は以下のようになる：
Ｕ＿ｏｕｔ＝（Ｒｚｕｌ２＋Ｒ＿Ｓｔ）×Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒ
前記ＣＥＭＦ Ｇ＿ＥＭＫが約１００ｍＶを超える値に達するのは、各値が上記の値をとる場合、約４ｍｓの時点である。ここでは、以下の数式が当てはめられる：
Ｉ＿Ｓｔａｒｔｅｒ＝（Ｕ＿ｏｕｔ−Ｕ＿ｉｎ）／Ｒ１
第２の誘導電圧Ｕ＿Ｌ＿Ｉｎｄ２が十分に消失すると、入力回路は２つの連続する時点で、以下の数式で求められる：
Ｕ_Ｂａｔｔ＝Ｉ_１×（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｚｕｌ１）＋Ｕ_１ｉｎ
および
Ｕ_Ｂａｔｔ＝Ｉ_２×（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｚｕｌ１）＋Ｕ_２ｉｎ
前記第２の誘導電圧Ｕ＿Ｌ＿Ｉｎｄ２が十分に消失するのは、各値が上述の値である場合、始動過程の開始から約２．５ｍｓ経過した時点である。

最初の測定Ｕ＿１ｉｎは、出力回路を求めるために実施される測定Ｕ＿ｏｕｔと一致することができる。２番目の測定Ｕ＿２ｉｎは、方法の精度を上昇させるために最初の測定から可能な限り大きな時間間隔をおいて実施されると同時に、最適な切換時点より後にならないように十分に早期に行われる。各値が上述の値である場合、測定Ｕ＿１ｉｎと測定Ｕ＿２ｉｎとの間の時間間隔は約５〜５０ｍｓであるのが有利であり、有利には１５〜３０ｍｓであり、さらに有利には約２０ｍｓである。

最後の２つの数式を相互に減算すると、以下のようになる：
（Ｉ_２−Ｉ_１）×（Ｒｉ＋Ｒｚｕｌ１）＝Ｕ＿１ｉｎ−Ｕ＿２ｉｎ
さらに、以下の数式が当てはめられる：
Ｕ_{Ｓｔｅｒｎｐｋｔ}＝Ｕ_ｂａｔｔ−Ｉ×Ｒ１ ないしは Ｉ＝（Ｕ_ｂａｔｔ−Ｕ_{Ｓｔｅｒｎｐｋｔ}）／Ｒ_ｉ
Ｒｉは最大値として、使用されるバッテリー１０５ないしはバッテリー型式に依存することができる。

まとめると、以下の数式が成り立つ：
Ｕ_ｂａｔｔ＝Ｉ×（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｚｕｌ１＋Ｒ_１＋Ｒ_ｚｕｌ２＋Ｒ_Ｓｔ）＋Ｕ_ＥＭＫ
Ｕ＿ｉｎないしはＵ＿ｏｕｔの２回の測定の間のＣＥＭＦ Ｇ＿ＥＭＫが一定であると見なせるように、これら２回の測定を短い時間間隔で（上記参照）行う場合、以下の数式が成り立つ：
Ｉ_１×（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｚｕｌ１＋Ｒ_１＋Ｒ_ｚｕｌ２＋Ｒ_Ｓｔ）＝Ｉ_２×（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｚｕｌ１＋Ｒ_２＋Ｒ_ｚｕｌ２＋Ｒ_Ｓｔ）
したがって、限流抵抗１１０をＲ１からＲ２に低下させた後、第２の期間中に始動装置１１５に流れる電流は、以下の数式で求められる：
Ｉ_２＝Ｉ_１×（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｚｕｌ１＋Ｒ_１＋Ｒ_ｚｕｌ２＋Ｒ_Ｓｔ）／（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｚｕｌ１＋Ｒ２＋Ｒ_ｚｕｌ２＋Ｒ_Ｓｔ）
したがって、低減する最適な時点では、以下の数式が成り立つ：
I_verringern = {(U_batt - U_Sternpkt)/R_i}×(R_i + R_zul1 + R2 + R_zul2 + R_St)/(R_i + R_zul1 + R1 + R_zul2 + R_St)
上述ですでに述べたように、上述の式において各項Ｒｉ〜Ｒｚｕｌ１にそれぞれ、（Ｕ_１ｉｎ−Ｕ_２ｉｎ）／（Ｉ_２−Ｉ_１）を代入することができる。

項Ｕ_ｂａｔｔ−Ｕ_{Ｓｔｅｒｎｐｋｔ}は、スタータリレー１３０の閉成時にバッテリー電圧Ｕ＿ｂａｔｔが最大どの程度低下できるかを表す。第１の伝送線路１２０のオーム抵抗Ｒ＿ｚｕｌ１を１回だけ求めておくことが可能であり、たとえば、自動車１０２の設計時に１回求めておくことが可能である。

このことにより、予め定められた時点において限流抵抗１１０において行った電圧Ｕ＿ｉｎないしはＵ＿ｏｕｔの測定の結果に基づいて、限流抵抗１１０をＲ１からＲ２に低減させる前に、ここを流れる電流Ｉが下回らなければならない電流Ｉ＿ｖｅｒｒｉｎｇｅｒｎを求めることができる。

Ｕ＿ｉｎおよびＵ＿ｏｕｔの測定により、現在流れている電流Ｉを連続的または周期的に求めることができ、かつ、
Ｉ_１＜Ｉ_{ｖｅｒｒｉｎｇｅｒｎ} ⇔ （Ｕ_ｏｕｔ−Ｕ_ｉｎ）／Ｒ_１＜Ｉ_{ｖｅｒｒｉｎｇｅｒｎ}
が成り立つかを検査することができる。

上述の手段により、Ｕ_ｂａｔｔ−Ｕ_{Ｓｔｅｒｎｐｋｔ}によって設定された程度よりも中性点電圧Ｕ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔが大きく降下することなく、限流抵抗１１０をＲ１からＲ２まで低減させるのを最適な時点で、つまり可能な限り早期に、簡単かつ高信頼性で実現ないしは指示することができるようになる。

その際には、限流抵抗１１０を正の値または０まで低減させることができる。また、限流抵抗１１０をさらに段階的に、上述のように低減させることもできる。もう１つの実施形態では、前記限流抵抗１１０の低減を無段階で行うこともできる。図２の装置２００は、この方法を実施するために構成されている。

図４は、図１の自動車１０２内における方法のフローチャートである。最初のステップ４０５において、自動車１０２の車載電気網１００に設けられた始動装置１１５を、限流抵抗１１０に対して直列に動作させる。

次のステップ４１０において、限流抵抗１１０における電圧値Ｕ＿ｉｎおよびＵ＿ｏｕｔを求める。こうするためにはまず、電流回路１４０における誘導作用が消失完了するまで待機する。その後にＵ＿ｏｕｔを求め、これに基づいて、限流抵抗１１０と第２の伝送線路１２５と始動装置１１５とから構成される出力回路における抵抗を求める。バッテリー１０５と第１の伝送線路１２０とから構成される入力回路における抵抗を求めるためには、同様に、電流回路１４０における誘導作用が消失した後に、予め定められた時間間隔を置いてＵ＿ｉｎを２回測定する。これらの測定のうち最初の測定は、Ｕ＿ｏｕｔを求めるのと同時に行うことができる。

ステップ４１５において、これらの測定の結果に基づき、限流抵抗１１０に流れる電流の閾値を決定する。次にステップ４２０において、Ｕ＿ｉｎとＵ＿ｏｕｔとを同時に求めることにより、限流抵抗１１０に流れる電流を連続的に求める。こうするためには、Ｕ＿ｉｎとＵ＿ｏｕｔとの差を限流抵抗１１０の抵抗値によって除算する。

求められた電流が、決定された前記閾値を下回る場合、ステップ４２５において限流抵抗１１０を低減させ、低減したこの限流抵抗１１０に対して直列に始動装置１１５をバッテリー１０５で動作させる。ステップ４１５において閾値を上述のように求めることにより、限流抵抗１１０を低減させたときにバッテリー１０５において生じる電圧Ｕ＿Ｓｔｅｒｎｐｋｔが、予め定められた電圧を下回って急激に降下しないことが保証される。その後、方法４００を終了する。

Claims (3)

1. 電気的な始動装置（１１５）の動作中に、バッテリーアシストされる車載電気網（１００）において所定の車載電源電圧を維持する方法（４００）であって、
   前記方法（４００）は、
   ・前記始動装置（１１５）に流れる電流を制限するため、前記車載電気網（１００）において前記電気的な始動装置（１１５）を限流抵抗（１１０）に対して直列に動作するように始動させる第１のステップ（４０５）と、
   ・前記限流抵抗（１１０）における電気的な特性量（Ｕ＿ｉｎ，Ｕ＿ｏｕｔ）をサンプリングする第２のステップ（４１０）と、
   ・前記始動装置（１１５）によって変換される電力を上昇させるために前記車載電気網（１００）において前記限流抵抗（１１０）の低減を開始する閾値を、前記始動装置（１１５）の始動過程中における、前記限流抵抗（１１０）が含まれる伝送線路のインダクタンスと前記始動装置（１１５）の逆起電力が増大する速度とに応じて予め定められる時点で行われる測定の結果に基づいて、Ｉ_１（Ｒ_Ｋ＋Ｒ_２）／（Ｒ_Ｋ＋Ｒ_１）に等しい値に決定する第３のステップ（４１５）と、
   ・前記限流抵抗に流れる電流が、決定された前記閾値を下回る場合、前記限流抵抗（１１０）の低減を開始する第４のステップ（４２５）と
   を有し、
   ここで、
   Ｉ_１は、前記電気的な特性量（Ｕ＿ｉｎ，Ｕ＿ｏｕｔ）を用いて求められた電流であり、
   Ｒ_Ｋは、前記車載電気網（１００）のバッテリー（１０５）と、該バッテリー（１０５）から前記限流抵抗（１１０）までの第１の伝送線路（１２０）と、該限流抵抗（１１０）から前記始動装置（１１５）までの第２の伝送線路（１２５）と、該始動装置（１１５）とを含む電流回路（１４０）におけるオーム抵抗の和であり、
   Ｒ_１は、前記第１のステップにて設定された前記限流抵抗（１１０）の抵抗値であり、
   Ｒ_２は、前記第４のステップにおいて低減したときの前記限流抵抗（１１０）であり、
   前記第２のステップにおいて、
   ・前記始動装置（１１５）の始動過程中における誘導作用が消失し、前記始動装置（１１５）の逆起電力が無視できるほど小さくなる程度に該始動装置（１１５）の回転数が低くなる時点である時点ｔ _１ （ｂ）にて、前記限流抵抗（１１０）の、前記バッテリー（１０５）側の接続端子における電圧Ｕ＿ｉｎ、および、前記限流抵抗（１１０）の、前記始動装置（１１５）側の接続端子における電圧Ｕ＿ｏｕｔを求め、さらに、前記電圧Ｕ＿ｉｎと前記電圧Ｕ＿ｏｕｔと前記限流抵抗（１１０）の抵抗値Ｒ _１ とに基づいて前記電流Ｉ _１ を求め、
   ・前記時点ｔ _１ （ｂ）と同時の又は前記時点ｔ _１ （ｂ）より後の時点ｔ _２ と、当該時点ｔ _２ より後であって前記限流抵抗（１１０）の低減の開始より前の時点ｔ _３ とにおいて、前記限流抵抗（１１０）の、前記バッテリー（１０５）側の接続端子における電圧Ｕ＿１ｉｎと電圧Ｕ＿２ｉｎとを求め、
   ・前記限流抵抗（１１０）から前記始動装置（１１５）まで繋がっている前記第２の伝送線路（１２５）の抵抗と該始動装置（１１５）の抵抗との和を、前記時点ｔ _１ （ｂ）において求められた前記電圧Ｕ＿ｏｕｔと、前記電流Ｉ _１ とに基づいて求め、
   ・前記バッテリー（１０５）の抵抗と該バッテリー（１０５）から前記限流抵抗（１１０）まで繋がっている伝送線路の抵抗との和を、前記時点ｔ _２ およびｔ _３ において求められた前記電圧Ｕ＿１ｉｎおよびＵ＿２ｉｎと、前記電流Ｉ _１ とに基づいて求める
   ことにより、Ｒ _Ｋ を求め、
   前記予め定められる時点は、前記時点ｔ _１ （ｂ）、前記時点ｔ _２ 及び前記時点ｔ _３ である、
   ことを特徴とする方法（４００）。
2. 前記電流Ｉ_１を求めるために、前記電気的な特性量として、前記限流抵抗（１１０）の、前記バッテリー（１０５）側の接続端子における電圧Ｕ＿ｉｎと、当該限流抵抗（１１０）の、前記始動装置（１１５）側の接続端子における電圧Ｕ＿ｏｕｔと、前記抵抗値Ｒ_１とを用いる、
   請求項１記載の方法（４００）。
3. 電気的な始動装置（１１５）の動作中に、バッテリーアシストされる車載電気網（１００）において所定の電圧を維持するための装置であって、
   前記装置は、
   ・制御可能な限流抵抗（２１５）と、
   ・前記限流抵抗（２１５）の異なる接続端子における電圧を取り込むための第１のサンプリング装置（２２５）および第２のサンプリング装置（２３０）と、
   ・タイミング発生器（２４０）と、
   ・前記限流抵抗（２１５）を低減させるための制御装置（２３５）と
   を有し、
   前記限流抵抗（２１５）は、前記車載電気網（１００）において前記始動装置（１１５）を該限流抵抗（２１５）に対して直列に動作させるように構成されており、
   前記制御装置（２３５）は、請求項１または２記載の方法（４００）にしたがって前記限流抵抗（２１５）を低減させるように構成されている
   ことを特徴とする、装置。

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