用于机动车的耦合蓄能器设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机动车，该机动车具有发电机、电消耗器、第一电蓄能器以及与第 一电蓄能器并联的第二电蓄能器，其中，所述两个电蓄能器在电压范围内具有至少部分重 叠的恒稳电压特性曲线，所述第一蓄能器具有与充电状态相关的第一充电内阻特性曲线， 所述第二蓄能器具有与充电状态相关的第二充电内阻特性曲线，所述第一蓄能器具有与充 电状态有关的第一放电内阻特性曲线并且所述第二蓄能器具有与充电状态有关的第二放 电内阻特性曲线。
【背景技术】
[0002] 按照文件DE 10 2009 008 177 A1，在具有多个电消耗器的机动车中，电能供应 由一个或者多个电池或者发电机来确保。提出一种具有两个蓄能器的车载电网架构，该车 载电网架构能通过耦合元件能电气并联。该耦合元件根据点火装置的状态进行调整，以便 在车辆的任何运行状态中确保消耗器的高的可用性以及在马达起动时、特别是在马达-起 动-停止功能时，避免车载电网中的起动电压扰动。
[0003] 文献DE 10 2010 062 116 Al描述了一种用于具有两个永久并联的蓄能器的车辆 的双蓄能器车载电网，所述两个蓄能器的电压特性曲线部分重叠。
【发明内容】
[0004] 本发明的任务在于，描述一种改进的机动车，该机动车具有发电机、电消耗器、第 一电蓄能器以及与第一电蓄能器并联的第二电蓄能器，其中，所述两个电蓄能器在电压范 围内具有至少部分重叠的恒稳电压特性曲线，所述第一蓄能器具有与充电状态相关的第一 充电内阻特性曲线，所述第二蓄能器具有与充电状态相关的第二充电内阻特性曲线，所述 第一蓄能器具有与充电状态有关的第一放电内阻特性曲线并且所述第二蓄能器具有与充 电状态有关的第二放电内阻特性曲线。
[0005] 该任务通过按照权利要求1所述的机动车得到解决。
[0006] 本发明有利的实施形式和进一步扩展方案由从属权利要求得到。
[0007] 按照本发明，所述第一充电内阻特性曲线在整个相对的充电状态区域上朝向较高 的电阻方向基本上在第二充电内阻特性曲线之上延伸，并且所述第一放电内阻特性曲线在 整个相对的充电状态区域上朝向较高的电阻方向基本上在第二放电内阻特性曲线之下延 伸，其中，所述两个蓄能器互相电压中性地电路连接。
[0008] 所述充电内阻特性曲线的或者所述放电内阻特性曲线的所描述的相对位置可以 在相对充电状态区域的边缘区域中（也就是说，在相对充电状态为〇%处和靠近〇%处以及 在相对充电状态（state-of-charge，SoC)为100 %处和靠近100 %处）具有反常性，该反常 性在这些边缘区域中示出与描述的主要曲线走向所不同的曲线走向。本发明的优点和效果 不受所述反常性影响，从而所述反常性没有限制本发明。作为例子例如可以提及，在铅酸电 池作为第一蓄能器的情况下充电状态临近〇%处放电内阻特性曲线强烈地上升，该上升可 能超过作为第二蓄能器的锂离子电池在充电状态临近O%处朝向较高的电阻方向的放电内 阻特性曲线。然而，铅酸电池的放电内阻特性曲线朝向较高的电阻方向基本上在锂离子电 池的放电内阻特性曲线之下延伸，对此结合了对本发明重要的特性。
[0009] 此外，电阻特性曲线的考虑涉及温度范围，在应用于汽车制造中的情况下，该温度 范围视为用于蓄能器的典型的温度范围，也就是说，从大约-20°c到大约+60°C。
[0010] 电压中性的电路连接意味着，在所述两个蓄能器之间基本上存在直接的电流连 接。特别是，传输电压（spannungsvermitteln)或者親合电压的部件（如开关、继电器或者 直流调整器）不必处于所述两个蓄能器之间。因此，通过所述两个蓄能器的并联连接，所述 两个蓄能器在任何运行点中都具有相同电位。该电压本身被称作耦合电压。
[0011] 根据本发明的一种优选的实施形式，第一电蓄能器在大致充满电的状态时具有恒 稳电压，该恒稳电压基本上相当于第二蓄能器的处于低区域至中区域的相对充电状态。
[0012] 这意味着，所述两个蓄能器如此实施，使得第一蓄能器的充满电的状态导致如下 的耦合电压，在所述耦合电压中，第二蓄能器处于低充电状态区域至中充电状态区域。低充 电状态区域至中充电状态区域例如可以用5% -60 %的相对充电状态来标明。
[0013] 此外，这意味着如下技术优点，即，当机动车包括控制器和电池传感器时，电池传 感器配设给第二蓄能器，并且能借助电池传感器和/或控制器通过第二蓄能器的充电电流 和放电电流的时间积分确定第二蓄能器的充电状态。
[0014] 根据本发明的一种优选的变型方案，通过所述控制器能调整蓄能器设备的发电机 式的充电电流并且能调整蓄能器设备的与消耗器相关的放电电流，其中，第二电蓄能器在 时间曲线中在预定的理论充电状态区域中运行并且所述理论充电状态区域基本上处于第 二蓄能器的低充电状态区域至中充电状态区域中。
[0015] 因此，第二蓄能器在预定的充电状态区域中运行，该预定的充电状态区域处于第 二蓄能器的低充电状态至中充电状态的区域中。这意味着，第一蓄能器在该运行中大致充 满电。
[0016] 此外，非常有利的是，在机动车具有制动能量回收功能的情况下在回收阶段中能 通过控制器调整发电机式的充电电流，该发电机式的充电电流在时间曲线中导致第二蓄能 器的如下充电状态，即，该第二蓄能器的充电状态朝向较高的充电状态方向处于理论充电 状态区域之上，并且在不是回收阶段的行驶阶段中，由控制器如此调整发电机式的充电电 流和与消耗器相关的放电电流，使得充电电流和放电电流将第二电蓄能器的充电状态在时 间曲线中引导到理论充电状态区域中或者将第二电蓄能器的充电状态在时间曲线中保持 在理论充电状态区域中。
[0017] 如果机动车备选于或者附加于制动能量回收功能而具有马达停止-起动自动装 置，则本发明的一种有利的变型方案在于，马达停止-起动阶段通过控制器能调整放电电 流，该放电电流在时间曲线中导致第二蓄能器的如下的充电状态，该充电状态朝向较高的 充电状态方向处于理论充电状态区域之下，并且当在不是马达停止-起动阶段的行驶阶段 中由控制器如此调整发电机式的充电电流和与消耗器相关的放电电流，使得充电电流和放 电电流将第二电蓄能器的充电状态在时间曲线中引导到理论状态区域中或者将第二电蓄 能器的充电状态在时间曲线中保持在理论充电状态区域中。
[0018] 本发明基于如下阐述的考虑：
[0019] 出发点在于，传统的车辆具有单个铅酸电池作为用于基本车载电网的蓄能器，其 中，机动车必要时装备有微混合动力功能、如制动能量回收功能（BER)连同自动的马达停 止-起动自动装置（MSA)。
[0020] 用于传统的车载电网的运行策略可以在于，最大化铅酸电池（BSB)的使用寿命。 这对于本领域技术人员已知的BSB工艺中特别是能在BSB持久地充满电的情况下、亦即在 应用满充电策略的情况下实现。然而，为了开启也利用BSB来回收从动能所转化的电能的 可能性，选择BSB的有针对性地部分充电的运行，该运行可能对BSB的使用寿命可能产生不 利影响。当BSB的充电状态附加地由于频繁的停止阶段而通过MSA并且通过在车辆的停放 和空转阶段中过度的放电而下降时，这可能在不利的运行状态中察觉为特别不利的。
[0021] 现代双电池构思具有不同化学工艺的蓄能器、例如具有铅酸电池与锂离子电池 (LiB)的组合。
[0022] 在电压中性地并联连接的蓄能器中、亦即在直接的电流连接中，出现对于各蓄能 器共用的电压，该共用的电压被称作耦合电压。
[0023] 对于这样的蓄能器设备提出一种机智的且同时鲁棒性的运行策略。该运行策略能 实现应用蓄能器设备的所述两种蓄能器的特定的优点。
【附图说明】
[0024] 以下描述本发明的一种优选的实施例。由此得到本发明的其它细节、优选的实施 形式和进一步扩展方案。图中示意性地：
[0025] 图1示出在耦合蓄能器系统中的两个蓄能器的恒稳电压位置，
[0026] 图2示出所述两个蓄能器与相对充电状态有关的恒稳电压特性曲线，
[0027] 图3示出所述两个蓄能器的充电内阻特性曲线，以及
[0028] 图4示出所述两个蓄能器的放电内阻特性曲线。
【具体实施方式】
[0029] 按照实施例，机动车的电气车载电网除了内燃机式驱动的发电机之外包括用于内 燃机的起动器和多个电消耗器。在车载电网中，至少两个并联的电蓄能器不仅用作能量源 而且用于作为能宿。所述电蓄能器优选具有直接电流连接，亦即，各蓄能器可以持久并联地 运行。特别是在各蓄能器之间必须没有使用电压耦合的元件，如直流调整器、断路器、继电 器等等。此外，考虑包括两个持久并联的蓄能器的系统，该系统本身被称为耦合蓄能器系 统。
[0030] 所述两个蓄能器的每个蓄能器都具有与蓄能器的相应的相对充电状态相关的恒 稳电压特性曲线。所述两个蓄能器如此选择，使得在相对充电状态的整个区域上，第一蓄能 器⑴的恒稳电压特性曲线机）与第二蓄能器⑵的恒稳电压特性曲线至少部分相交，参 见在图1中划阴影线示出的电压的重叠区域（3)。这意味着，相应地存在一个蓄能器的如下 的充电状态区域，该充电状态区域配设有相应的恒稳电压特性曲线的相应另一个蓄能器所 不覆盖的电压区域，并且相应地存在一个蓄能器的相应如下充电状态区域，该充电状态区 域配设有相应的恒稳电压特性曲线的相应另一个蓄能器同样覆盖的电压区域。第一蓄能器 (4)的恒稳电压特性曲线的曲线和第二蓄能器（5)的恒稳电压特性曲线的曲线在图2中相 对于蓄能器的相对的充电状态示出。
[0031 ] 两个蓄能器分别具有与充电状态有关的充电内阻特性曲线和与充电状态有关的 放电内阻特性曲线。内阻用R表示。第一蓄能器的充电内阻特性曲线（在图3中为6)基 本上在从0%的充电状态（SoC)到100%的SoC的整个相对的充电状态区域中朝向较高的 电阻方向处于第二蓄能器的充电内阻特性曲线（在图3中为7)之上。所述放电内阻特性 曲线显示一种相反的曲线，也就是说，第一蓄能器的放电内阻特性曲线（在图4中为8)基 本上在整个充电状态区域中处于第二蓄能器的放电内阻特性曲线（在图4中为9)之下。
[0032] 示例性地在没有普遍性限制的情况下，作为用于耦合蓄能器系统的蓄能器，以湿 法工艺或者AGM工艺的铅-酸电池（BSB)可以列举为第一蓄能器，该第一蓄能器具有从 10.