管理机动车辆的电气结构的电能的方法及实现该方法的机动车辆的制作方法
【专利摘要】一种用于管理机动车辆的电气结构的电能的方法以及一种实现了该方法的机动车辆。本发明涉及一种用于管理车辆(1)的电气结构(2)的电能的方法，该电气结构包括电能存储器(3)、含有激活的电气装置的车载网络(6)、发电机(5)、含有被连接至存储器(3)的输入端(E)和被连接至车载网络(6)及发电机(5)的输出端(S)的DC/DC转换器(4)、以及用于操纵DC/DC转换器(4)和发电机(5)的控制模块(7)，所述方法的特征在于对发电机(5)进行故障检测，且当发电机(5)被判定为存在故障时，按该方法操纵DC/DC转换器(4)以使得向车载网络(6)供应存储器(3)中的电流并且供应车载网络(6)的激活的电气装置的最低工作电压。本发明也涉及一种实现了该方法的机动车辆。
【专利说明】管理机动车辆的电气结构的电能的方法及实现该方法的机动车辆
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于管理机动车辆的电气结构的电能的方法。
[0002]本发明也涉及一种实现了该方法的机动车辆。
【背景技术】
[0003]一些机动车辆的电力网络包括交流发电机和电能存储器(例如机动车辆使用的传统的12V铅蓄电池)，该交流发电机和电能存储器负责以持续或转换的方式为一个或多个电气装置供应电压。例如车辆的车载网络的情况(可能是机动车辆)。
[0004]在通常的电气结构中，电能存储器被长期地连接至交流发电机以及车载网络这一事实规定了对能量交换的强烈依赖性。因此在因交流发电机的故障导致的电力生产的功能丧失的情况下，车载网络从而作为电池发电机蓄。续航有限的蓄电池的能量的储存减少，并且蓄电池的电压可能会迅速地下降至不足以保证车载网络的质量，换言之，激活的车载网络的电气装置工作良好所需要的最低电压。
[0005]因此在交流发电机存在故障的情况下，保证车载网络的质量是必要的。
[0006]本发明也涉及一种用于管理机动车辆的电气结构的电能的方法，该电气结构包括电能存储器、含有激活的电气装置的车载网络、发电机、含有被连接至电能存储器的输入端和被连接至车载网络及发电机的输出端的DC/DC转换器、以及用于操纵DC/DC转换器和发电机的控制模块，该方法的特征在于发电机被检测是否存在故障，且当发电机被判定为存在故障时，操纵DC/DC转换器以使得供应存储器中的电流给车载网络并且供应车载网络的激活的电气装置的最低工作电压。
[0007]优选地，在车载网络含有多个激活的电气装置的情况下，车载网络的最低工作电压由需要工作良好的最低电压为最高的激活的电气装置来规定。
[0008]在一个变例中，发电机的故障利用产生于所述发电机的信息来识别。
[0009]在另一个变例中，发电机的故障利用产生于车载网络的信息来识别。
[0010]优选地，当发电机被判定为存在故障时，预先判断电力供应对维持车载网络的安全服务的功能是否必要。
[0011]进一步优选地，通过停止或者减少非安全电气服务的功率来减少车载网络的电力消耗。
[0012]在一个变例中，如果车载网络的最低工作电压与存储器的空载电压几乎相同时，DC/DC转换器被操纵为旁路模式。
[0013]优选地，当发动机运转时，该方法被激活。
[0014]本发明也涉及一种装备了含有电能存储器、车载网络、发电机、含有被连接至电能存储器的输入端和被连接至车载网络及发电机的输出端的DC/DC转换器、以及用于操纵DC/DC转换器和发电机的控制模块的电气结构的机动车辆，该机动车辆的特征在于配置控制模块以便实施本发明的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]通过结合附图阅读下文对本发明特定实施例但非限制性实施例的描述，其他特性和优点会显现，在附图中:
[0016]-图1是装备了实施本发明的方法的电气结构的机动车辆的示意图。
[0017]-图2是本发明的方法的逻辑的示意图。
【发明内容】
[0018]图1示出了装备了含有直流供电的车载网络6的电气结构2的机动车辆I。车载网络6集合电气装置，这些电气装置相当于车辆中的负荷，并且容忍一定范围内的供应电压的变化，例如在10.5V和16V之间的变化，例如车辆的照明设备、车载电脑、空调设备组，当它被供电或者是仍然需要工作良好的最低电压(Uminbf)时，这个工作良好的最低电压不必在不同的电气装置之间一致。因此，根据这些激活的电气装置，车载网络6的最低工作电压(Umin),可以变为:需要工作良好的最低电压(Uminbf)为最高的激活的电气装置规定车载网络6的最低工作电压(Umin)。
[0019]电气结构2还包括电压设定值连续可调的发电机5，例如，被操纵的发电机5，当它在工作时，电压设定值(UMnAlt)被包括在最低阈值(例如12V)和最高阈值(例如15V)之间。交流发电机5产生直流电。因此，它包括电流整流模块。交流发电机5的电压设定值与车载网络6为实现工作良好需要的电压相适应。交流发电机5被直接连接至车载网络6。滤波电容器9可以有利地放置于与交流发电机5平行的位置处。基于在成本和功耗之间折中的原因，优选地，交流发电机5的功率输出的能力被选定为低于车载网络6需要的最大用电需求。
[0020]电气结构2还包括电能存储器，例如电压非常低的蓄电池3，如所述的12V铅蓄电池。蓄电池3可输出的电压依赖于它的充电状态。通常,对于称之为12V的蓄电池,蓄电池3可输出的电压在当它的充电状态较弱时的约为11.8V的最低电压(换言之，约为0%)和当它的充电状态较强时的约为12.8V的最高电压之间(接近100% )。
[0021 ] 电气结构2还包括直流/直流转换器4 (这里也被表示为DC/DC转换器)，该直流/直流转换器能够将蓄电池的电力供应给车载网络6。直流/直流转换器4包括输入端E和输出端S。输入端被连接至蓄电池3的正极P。蓄电池3包括被接地的负极N。蓄电池3也可以装备位于负极N上的能够测量它的充电状态的部件8。车载网络6通过电气接地M被连接在输出端S和蓄电池3的负极N之间。交流发电机5同样通过电气接地M被连接在输出端S和蓄电池3的负极N之间。
[0022]电气结构2还包括保证对DC/DC转换器4和交流发电机5的操纵的控制模块7。
[0023]DC/DC转换器4至少包括以下工作模式:
[0024]-旁路模式:DC/DC转换器4相当于关闭的开关，
[0025]-打开模式:DC/DC转换器4相当于打开的开关，
[0026]-为了形成DC/DC转换器4内的从输入端E至输出端S的电流，相比于输入端E的输出端S的升压模式或降压模式，该模式使得可以向车载网络6馈入来自蓄电池3的电流。
[0027]DC/DC转换器4可以是可逆的DC/DC转换器，在这种情况下，它还包括以下的工作模式:
[0028]-为了形成DC/DC转换器4内的从输出端S至输入端E的电流，相比于输出端S的输入端E的升压模式或降压模式，该模式使得可以向蓄电池发送电流并且对它充电。
[0029]这些工作模式使得可以随意得到与车载网络侧相同或不同的蓄电池侧的电压。
[0030]这些工作模式实现对电气结构2的电能的优化管理。利用这些新的电气结构2的电能管理方法，蓄电池3和DC/DC转换器4组成的集合可以被用作车辆I中已有的交流发电机5的补充电能发电机。车载网络6从而可以被两个独立的电能源供电。蓄电池3和DC/DC转换器4组成的集合也可以被用作主要的电能发电机，取代交流发电机5，尤其是在认为交流发电机5存在故障的情况下。
[0031]图2示出了本发明的程序的逻辑图，该图中的步骤200和步骤207分别对应于所述程序的输入步骤和输出步骤。这个程序以循环的方式实现以便根据车辆的运行状况的变化来更新。
[0032]步骤201检测交流发电机5是否存在故障。如果交流发电机5被判定为存在故障，那么进入步骤210，在步骤210中实施可以补偿交流发电机5的故障的措施。
[0033]交流发电机5的故障可以利用产生于交流发电机5自身的信息来识别。在这种情况下，直接来自于交流发电机5的信息被可靠且迅速地确定，这可以防止额外增加部件，例如用于测量电流的部件。在信息不能直接从交流发电机5处得到的情况下，交流发电机的故障还可以利用产生于车载网络6的信息，通过测量交流发电机5输出的电流来识别。还可以考虑使用产生于交流发电机5的信息及通过产生于车载网络6的信息或者是电流的测量来进行验证。
[0034]在信息来自于电流的测量的情况下，例如，如果在预定时间内交流发电机5暂时地不再输出电流，例如I秒，则交流发电机5被判定为存在故障。
[0035]在步骤201，蓄电池3和DC/DC转换器4组成的集合被用来取代存在故障的交流发电机5并且向车载网络6馈入电流以便保证更好的车载网络的质量。
[0036]在这种情况下，蓄电池3的续航使用时间很重要，并且，为了蓄电池3的放电更慢及由此提高续航使用时间，步骤201包括步骤205，在步骤205中操纵DC/DC转换器4以便最大地减少车载网络6的功耗。
[0037]DC/DC转换器4也优选地被操纵为能够将来自于蓄电池3的电流馈入给车载网络6以供应车载网络6的激活的电气装置，并且保证车载网络6的激活的电气装置的最低工作电压(Umin)的模式。
[0038]DC/DC转换器4被用作电压可调的电流发电机，取代交流发电机5。优选地对应于DC/DC转换器4能提供的最大电流(例如200A)的DC/DC转换器4的电流设定值Imax也被确定。这个最大电流利用DC/DC转换器4的技术尺寸来确定。DC/DC转换器4的输出端S处的等同于最低电压的值(Umin)的电压设定值(Uamsrc)也被确定。随后，控制模块7操纵DC/DC转换器4至确定的设定值。
[0039]为了进一步提高蓄电池3的续航使用时间，此外可以通过停止非安全电气服务或者减少它们消耗的功率来减少车载网络6的电力消耗。
[0040]为了优化蓄电池3的放电，需要优先使电压Uamsll。低于蓄电池3的空载电压(Ubattl),以便减少车载网络6收集的电流。此外，如果最低电压(Umin)与蓄电池3的空载电压(Ubattl)几乎相同，DC/DC转换器4可以最简单地被操纵为使用旁路模式。
[0041]可以通过减少车载网络6的电力消耗将Umin校准至与蓄电池3的空载电压(Ubato)相同且可以通过旁路模式的操纵来简化对DC/DC转换器4的操纵。
[0042]有利地，步骤201也可以预先判断电力供应对于确保安全服务的工作良好是否必要。事实上，安全电气装置(尤其是大功率的电气装置)的激活，导致车载网络6的电压的瞬时急剧下降。这种电压的下降可能会导致电气服务的功能的变弱，甚至是功能的丧失。
[0043]在主要的被认为是安全电气装置(换言之它们的功能故障会危及车辆的乘客的安全的电气装置)中，可以列出动力转向装置、电子路线校正器、安全防抱死装置、紧急制动装置。这些安全装置被称之为是大功率装置，这是因为它们需要可以达到IkW电的大功率。其它的电气装置，例如车辆外部的照明设备，也同样被认为是安全装置，但是它们不需要大功率。在主要的被认为非安全电气装置中，可以列出例如车辆外部的照明设备、车载电脑、空调设备组。
[0044]在这种情况下，在步骤201中先提供了步骤202，该步骤判断电力供应对维持车载网络的安全服务的功能是否必要。如果认为安全电气装置的激活系统地导致车载网络层面上的电压的下降，它的有效激活的相关信息可以足以知道车载网络6是否易受电压的下降的影响。
[0045]在肯定的情况下，进入步骤203，在该步骤中实施能够维持安全服务的工作良好的措施。
[0046]同时，对于DC/DC转换器4，为DC/DC转换器4确定:
[0047]-最大电流设定值(Iniax),其优选地对应于DC/DC转换器4可以提供的最大电流。
[0048]-电压设定值(Uamsirc)，其位于DC/DC转换器4的输出端S处且对应于能够确保安全装置的功能的电压。
[0049]随后控制模块将DC/DC转换器4的电流操纵为确定的最大电流设定值(Imax)且电压操纵为确定的电压设定值(Uamsrc)
[0050]在步骤204中，判断继续在步骤203中启动的程序的必要性。
[0051]如果电流的供应不再被判定为是必要的(步骤204的分支“是”)，那么，进入步骤205，否则进入步骤203。
[0052]在步骤206中，判断是否不再存在故障或者是否存在电动机中止。如果不再存在故障或者存在电动机中止，那么进入程序的输出的步骤207，否则停留在步骤201。
[0053]步骤201可以被实施至蓄电池3被完全放电。
[0054]本发明能够改进车辆的服务质量，这是因为蓄电池3和DC/DC转换器4组成的形成第二发电机的集合所带来的能量补充使得在主发电机存在故障的情况下最好地临时维持了车载网络的服务，并且避免了安全服务或舒适度服务的中断(例如车辆的驾驶室的热舒适度的功能的中断)。
[0055]在一个变例中，交流发电机5可以被类型为DC/DC电流转换器还或者交流启动机的电压持续可调且可在最低电压设定值和最高电压设定值之间可调的另一发电机取代。
[0056]再或者，电能存储器还可以是电容器类型或是超导体类型的。
【权利要求】
1.一种用于管理机动车辆(I)的电气结构(2)的电能的方法，所述电气结构包括电能存储器(3)、含有激活的电气装置的车载网络(6)、发电机(5)、含有被连接至所述电能存储器⑶的输入端(E)和被连接至所述车载网络(6)及所述发电机(5)的输出端⑶的DC/DC转换器(4)、以及用于操纵所述DC/DC转换器(4)和所述发电机(5)的控制模块(7)，所述方法的特征在于检测所述发电机(5)是否存在故障，且当所述发电机(5)被判定为存在故障时，操纵所述DC/DC转换器(4)以便向所述车载网络(6)供应所述存储器(3)中的电流并且供应所述车载网络(6)的激活的所述电气装置的最低工作电压(Umin)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述车载网络含有多个激活的电气装置的情况下，所述车载网络(6)的所述最低工作电压(Umin)由需要工作良好的最低电压(Uminbf)为最高的激活的所述电气装置来规定。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的方法，其特征在于所述发电机(5)的故障利用产生于所述发电机(5)的信息来识别。
4.根据上述权利要求任意一项所述的方法，其特征在于所述发电机(5)的故障利用产生于所述车载网络(6)的信息来识别。
5.根据上述权利要求任意一项所述的方法，其特征在于当所述发电机(5)被判定为存在故障时，预先判断电力供应对维持所述车载网络(6)的安全服务的功能是否必要。
6.根据上述权利要求任意一项所述的方法，其特征在于通过停止或者减少非安全电气服务的功率来减少所述车载网络(6)的电力消耗。
7.根据上述权利要求任意一项所述的方法，其特征在于如果所述车载网络(6)的所述最低工作电压(Umin)与所述存储器的空载电压(Ubattl)几乎相同时，所述DC/DC转换器(4)被操纵为旁路模式。
8.根据上述权利要求任意一项所述的方法，其特征在于当发动机运转时，所述方法被激活。
9.一种装备了电气结构⑵的机动车辆(I)，该电气结构⑵含有电能存储器(3)、车载网络(6)、发电机(5)、含有被连接至所述电能存储器(3)的输入端(E)和被连接至所述车载网络(6)及所述发电机(5)的输出端⑶的DC/DC转换器(4)、以及用于操纵所述DC/DC转换器(4)和所述发电机(5)的控制模块(7)，其特征在于所述控制模块被配置成实施根据上述权利要求之一的方法。
【文档编号】B60R16/03GK104081620SQ201380006767
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月9日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】R·孔泰, A·贝尔克伊里, B·布克利 申请人:标致·雪铁龙汽车公司