具有用作内燃机启动器的空调压缩机的机动车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有内燃机和空调设备的机动车。所述空调设备具有被电机驱动的压缩机。该电机也用作用于内燃机的启动器/起动器。这种类型的机动车例如由US 2007/0187953 A1 已知。
【背景技术】
[0002]除了由上述文献已知的用于使空调设备的压缩机的电机与例如内燃机的曲轴机械联接的离合装置以外，还由文献DE 199 31 963 A1和DE 100 01 436 A1已知其它用于使电机与内燃机选择性地联接的、用于启动内燃机的离合装置。“选择性地”在此可以理解为可通过控制信号来控制何时离合装置使电机与内燃机机械联接以及何时断开联接。
[0003]在本发明中，内燃机或内燃发动机可以理解为特别是汽油发动机、柴油发动机或者汪克尔发动机。当启动这种内燃机时，用作启动器的电机需要非常大的电流，其例如可以为1000安培。传统的启动器系统由机动车的低压车载电网供电。在本发明中，低压可以理解为介于0伏和60伏之间的电压范围。在必须通过这种启动系统启动内燃机时，必须可由低压车载电网提供电流供使用。这导致低伏电压的电压骤降，就是说在例如12伏额定电压的情况下，该电压可能下降到少于8伏或甚至6伏的值。
[0004]通过低压车载电网也为与安全相关的负载供电。在此例如可以是机动车的大灯、电子稳定程序(ESP)、电转向辅助装置和/或制动助力器。由于启动内燃机时导致的电压骤降，这些与安全相关的负载可能供电不足，从而不再实现其功能。根据现有技术，在此例如由将低压车载电网拆分为两部分的功率半导体进行补救。因此在启动过程期间存在用于运行与安全相关的负载的、具有(例如在12伏车载电网中为12伏的)额定电压的稳定侧。然后启动器由单独的低压电池来馈电。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，即便在使用空调设备的压缩机来启动内燃机时也可以确保机动车中的电的低压负载的稳定运行。
[0006]根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题得以实现。本发明的有利改进方案由从属权利要求给出。
[0007]根据本发明的机动车具有用于驱动机动车的内燃机以用于行驶以及空调设备，该空调设备具有电机用于驱动空调设备的压缩机。压缩机根据需要为了压缩空调设备的冷却流体而由电机进行驱动。此外根据本发明的机动车还具有可控的离合装置，该离合装置被设置用于，使空调设备的电机根据控制信号与内燃机机械联接。相应地，电机被设置用于，在与内燃机相联接的状态中驱动内燃机以启动内燃机，就是说，电机被设计成内燃机的电启动器。离合装置可以是在上述文献中描述的联接器之一。但是也可以在离合装置中提供现有技术中已知的其它联接器，例如接通继电器、(如由推进-螺旋传动-启动器已知的)接合传动器、或者由前置启动器已知的联接机构。
[0008]根据本发明的机动车具有至少一个电的低压负载，特别是至少一个在低压电压下运行且与安全相关的电负载。所述至少一个与安全相关的电负载可以选自包括大灯、电子稳定程序、电转向辅助装置和制动助力器的组。现在为了确保即便在借助电机启动内燃机期间所述至少一个低压负载也可以稳定地运行，在根据本发明的机动车中提供了高压车载电网和低压车载电网。在高压车载电网中提供大于60伏、特别是大于120伏的高压电压。所述至少一个低压负载为了其供电而连接在低压车载电网上。而空调设备的电机的逆变器被设置用于，直接利用高压车载电网的高压电压来运行电机。换言之，电机被设置为高压电机。不同于传统启动器系统的情况，用于驱动压缩机的电机在高压变型中也可供使用。空调设备可以是用于对机动车乘员车厢进行空气调节的设备。附加地或替代地，空调设备可设置用于对机动车的一个设备或多个设备、特别是高压车载电网的部件例如牵引电池进行空气调节、即冷却和/或加热。
[0009]在根据本发明的机动车中得出以下优点，S卩:由于利用高压电压为电机供电，在电机作为内燃机的启动器运行时电流相应较低。相应地，高压车载电网中的电压骤降较小。此夕卜，高压车载电网和低压车载电网可以在启动内燃机期间毫无困难地相互电气分离，或者以其他方式这两个车载电网中的电压变化过程相互断开联接，从而电机作为启动器的运行对低压车载电网中的低压负载、特别是与安全相关的负载的运行没有影响或仅有不明显的影响。因此可以以有利的方式不对低压车载电网进行拆分，这相应地节省了电开关部件。此夕卜，在用于启动器的独立的低压电池中不必进行能量缓冲。总之，因此在根据本发明的机动车中节省了开关部件，但仍能实现与安全相关的负载的稳定运行，这可以导致按照ISO26262标准的汽车安全综合等级(ASIL)的改善。
[0010]通常在机动车中提供有一个高压车载电网，该高压车载电网具有额外的用于行驶的驱动电机。结合已经说过的内燃机因此可以得到一种混合动力系统。高压车载电网的供电一般而言通过特别功率强劲的电能源、例如牵引电池或燃料电池组实现。为了也在低压车载电网中使用该功率强劲的能量源，根据本发明的机动车的一种改进方案，低压车载电网通过DC-DC转换器(DC:直流电流)联接高压车载电网。
[0011]因此也可以通过将根据本发明的机动车构造为具有混合动力系统的混合动力车辆得出另一优点，因为用于空调设备的高压电机作为启动器能够在比在低压车载电网中为支持启动器所需的、额外的12伏电池大的温度范围内运行。在内燃机通过12伏电池来支持的混合动力系统中，当驱动电机单独不再足够用于行驶运行时，内燃机的按照所需的起动仅在通常零下10°C的温度以上才能实现。在更低的温度下，内燃机必须持续运行。与之相比，在将高压电机用作压缩机驱动装置的情况下，这个高压电机即便在较低温度下也可以用作内燃机的启动器。因此，有利地，在混合动力系统中对于内燃机的起动没有与温度相关的下限。
[0012]具有混合动力系统的机动车通常完全不具有用于内燃机的启动器。取而代之的是，用于驱动机动车的驱动电机也可以用于按照需求启动内燃机，其方式是:将由驱动电机产生的转矩传输到内燃机的曲轴上。但是由此得到如下缺点，即:混合动力系统的驱动电机必须一直利用启动器储备而运行，就是说，对于机动车的真正牵引应该借助驱动电机产生的转矩的大小仅仅为:在需要时通过驱动电机可以产生额外的、为产生启动内燃机的机械力矩所需的附加力矩。特别是在柴油发动机的情况下，用于启动的这种附加力矩非常大，从而由此可以在纯电动行驶(即仅通过驱动电机牵引机动车)的情况下出现对性能的非常大的限制。
[0013]与之相比，在具有混合动力系统的根据本发明的机动车中，有利地，根据一种实施形式，混合动力系统的控制装置在没有启动器储备的情况下运行混合驱动的驱动电机。换言之，所规定的最大可由驱动电机产生的驱动力矩与由驱动电机实际产生的用于驱动机动车的驱动力矩之间的差小于用于启动内燃机所需的机械力矩。在需要时、即当内燃机必须被起动时，驱动电机不必自己施加用于起动的机械力矩。这在根据本发明的机动车中由空调设备的电机提供。
[0014]但是根据本发明的机动车的另一有利的实施形式，在此通过空调设备的控制装置在压缩机运行期间空调设备的电机同样在不利用启动器储备的情况下运行。就是说，对于电机恰好驱动压缩机并且要求起动内燃机的情况，为启动内燃机而施加的机