用于稳定机动车车载电气网络的电源电压的稳定系统的制作方法
【技术领域】
[0001]总体上，本发明涉及机动车中的热机启动器这一领域。更具体地，本发明涉及一种用于稳定机动车在启动时的车载电气网络的电源电压的稳定系统。
【背景技术】
[0002]当对启动器供电以确保机动车热机的启动时，会产生接近于启动器短路电流水平的显著的冲击电流，即约1000安培的电流。该电流的强度随后随着启动器的电枢的加速而减小，该电枢对应于机器的转子。
[0003]对应于此初始电流峰值，电池的端电压显著下降。其它较不显著的电压下降随后发生于启动阶段，并对应于热机连续通过上止点。
[0004]被称为“增强的”的、适用于热机的自动关闭/重启系统(被称为“关闭/启动”或者按英语术语为“Stop&Go”的系统)的启动器的开发，现在将新的限制强加给汽车供应商，该新的限制是关于遵守在对启动器供电时的冲击电流下的电池的最小电压阈值。因此，在他们的规格说明书中，汽车制造商通常将第一电压阈值限定在7-9伏之间，电池电压不应低于此阈值。对于后续的对应于热机上止点的电压下降，电池电压应该维持在高于8-9伏之间的第二电压阈值。在热机启动期间，机动车车载网络的电压因此维持在一个足够的值以保证所预期的、机动车设备的运行。
[0005]为了增加用户舒适度，增强的启动器较传统的启动器通常具有更高的功率以达到快速启动。这在供电时引起更高的冲击电流并因此引起电池电压的、将超出通常值的第一个下降，而且面对高需求时就这样。
[0006]此电压下降的问题在装备有“停止/启动”系统的机动车的情况下变得更加显著。由于传统的机动车的从其初始启动起的高重启频率，机动车乘驾者可能会经受不适，并且，此外，某些设备的安全性，如动力转向，可能会受到影响。
[0007]在现有技术中，已经提出了对上述问题的解决方案。
[0008]第一种广泛使用的解决方案，由VALE0电机设备公司在专利申请FR2833841中公布，是在启动过程中将电容器，或者任何其它次级电源，串联连接至电池以增加启动器的电源电压，并因此稳定车载网络电压。
[0009]该发明实施例的一种已知的类似解决方案基于使用升压电子转换器以避免车载网络上的电压电平过低。
[0010]这些电容、转换器或次级电源的主要缺点在于，它们引起了大量的额外费用。
[0011]另一种已知的解决方案提出通过两个继电器控制启动器:一个延时继电器及一个限流电阻。在第一个运行阶段中，其持续时间由延迟继电器确定，附加电阻被串联插入启动器的功率电路中并限制初始电流的峰值。在第二个运行阶段中，附加电阻从功率回路中取出以允许足够的电流流经启动器的电枢并准许其速度的增加。
[0012]除了由附加控制继电器、延迟继电器以及限流电阻导致的额外费用这一缺点外，该包括有经受着磨损的活动机械部件的附加继电器的引入，对该启动器维持其能够安全地承受的启动周期数量方面有负面影响。启动器对其能够安全地承受的启动周期数量的维持对于用于停止/启动系统的启动器是一项特别的限制。实际上，要求这样的启动器可维持300000个启动周期，是传统的启动器所要求的大约30000个周期的十倍。
[0013]还已提出将开关串联连接至启动器，该开关由以切换模式运行的功率继电器构成。晶体管的控制设备测量电池电压，并根据测量值，打开或闭合开关。每当电池电压下降至低于基准电压时，开关周期性地切换至打开状态。
[0014]该解决方案最大的缺点是电流的切换产生可能损坏电池的反向电压峰值。
[0015]此外，由于在高电平时的电流切换，另一个主要问题是电磁兼容性(CEM)。
[0016]最近，VALE0电机设备公司提出使用低通滤波器以限制启动时的冲击电流并因此限制电压下降。
[0017]如专利申请FR2978499中所描述，该解决方案的原理是耦合至磁回路的高功率感应式过滤器，其串联连接至启动器的电机。
[0018]该过滤器的一个缺点是，其特性必须适合于所使用的启动器型号。此外，该具有也含有一定质量的磁心的磁回路，仅将电流限制在一个不明确的值，因此，电池电压可能降低至额定值以下。
[0019]鉴于这些已知的各种解决方案，有必要消除其缺点，或至少减弱这些缺点。
【发明内容】
[0020]因此，本发明涉及一种用于稳定机动车车载电气网络的电源电压的稳定系统。
[0021 ] 所涉及的系统是一种在通过与车载电气网络连接的电启动器启动机动车的热机时限制为该网络供电的电池的电压变化的类型。
[0022]根据本发明，该系统包含根据电压变化以线性模式被控制的可变电阻，所述可变电阻与电池和启动器串联连接。
[0023]该电阻有利地由主电流回路根据基准电流强度控制，该基准电流强度通过电压回路根据相对于基准电压的电压变化生成。
[0024]该电阻器优选地由多个并联的功率晶体管构成。
[0025]其得益于，如果电源电压的绝对值大于或等于基准电压的绝对值，晶体管以饱和模式运行；或者如果电源电压的绝对值小于基准电压的绝对值，晶体管以线性模式运行。
[0026]主电流回路有利地由多个次级电流回路形成，每一个该次级电流回路根据基准电流强度控制每一个晶体管。
[0027]优选地，晶体管连接于启动器与具有固定电位的地级之间。
[0028]每一个次级电流回路优势地包含与每一个晶体管串联的、与该地级连接的电流测量分流器。
[0029]很有利地，电压回路和次级电流回路包含模拟控制装置，优选地为运算放大器。
[0030]根据本发明的用于稳定机动车车载电气网络的电源电压的稳定系统，所利用的晶体管有利地属于M0SEFT类型(在英语中代表“M6tal Oxyde Semiconductor Field EffectTrans istor”，即“金属氧化物半导体场效应晶体管”)
[0031]本发明还涉及一种机动车启动器，其显著之处在于，其包括具有上述综合特征的用于稳定车载电气网络的电源电压的稳定系统。
[0032]这些基本的技术说明将使根据本发明的用于稳定机动车车载电气网络的电源电压的稳定系统的相对于现有技术状况的优点对于本技术领域人员而言清晰明了。
[0033]对本发明的详细的技术说明将结合附图在下面的描述中给出。应当注意的是，这些附图没有其它目的，而仅用以说明描述文字，并且不以任何方式构成对本发明范围的限制。
【附图说明】
[0034]图la和lb分别表不，机动车启动器在启动时，为机动车的车载电气网络供电的电池的电压下降以及相应的电流强度峰值，其中包括没有稳定系统(虚线)和带有根据本发明的稳定系统(实线)两种情况。
[0035]图2是根据本发明的用于稳定机动车车载电气网络的电源电压的稳定系统的优选实施例的简化框图。
【具体实施方式】
[0036]图la用虚线表示，在没有稳定系统的情况下，为连接有启动器的机动车的车载电气网络供电的电池的端电压Ubat在热机启动时随时间的演变。
[0037]自对应于电池标准电荷的约为12伏的额定值U。(假定为正)产生一个显著的电池电压变化Um-U。，在热机启动的状态下，直至电池恢复至其额定电压U。。
[0038]最小电压比可能会大大低于约为7至9伏的基准电压U?f，此基准电压被汽车制造商设置为不可被超越的阈值。
[0039]与最小电压对应的是由电池输出的电流I bat强度峰值I M，如图lb所示(虚线)。
[0040]通过在整个电池电压Ubat趋于变得低于基准电压U 的时间间隔Δ T内进行干预，根据本发明的稳定系统能够将电池电压ubat维持在该基准电压U?f，如图la以实线清楚地表示。
[0041]在同样的间隔Δ T上，输出电流Ibat强度峰值的幅值被减小并达到限值I p如图lb中以实线清楚地表示。
[0042]图2示意性地表示在机动车车载电气网络2中所执行的根据本发明的稳定系统1。
[0043]电池3供电给该连接有电启动器4的网络2 (地级连接至电池3的负极)