用于起动机动车的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于起动机动车的方法，所述机动车具有第一车载电网（10）、第二车载电网（12）以及用于将所述两个车载电网（10、12）连接起来的DC/DC转换器（4），为所述第一车载电网分配了机动车的电池（14），为所述第二车载电网分配了机动车的电机（20），其中如果所述电池（14）的至少一个运行参数的实际值在有待实施的起动过程之前低于额定值，那么为了起动将电能从第二车载电网（12）经由DC/DC转换器（4）转换到第一车载电网（10）中。
【专利说明】用于起动机动车的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于起动机动车的方法和系统。
【背景技术】
[0002]常规的为了进行驱动仅仅具有一个内燃机的机动车包括具有名义电压的唯一的车载电网。相反，除了内燃机还具有电机的混合驱动机动车包括两个车载电网，也就是具有较高电压值的所谓的高压车载电网和具有较低电压值的低电压车载电网。在两个所述车载电网之间布置了 DC/DC换能器或者说DC/DC转换器，其根据需要能够在两个车载电网之间转换并且由此传输能量。
[0003]文件WO 2011/012428 A2描述了一种用于车载电网的接线系统，其包括带有蓄能器的基础车载电网、带有额外的蓄能器的功率车载电网以及DC/DC转换器，其中设置该DC/DC转换器用于基础车载电网和功率车载电网之间的I禹合。
【发明内容】
[0004]在此背景下提出了具有独立权利要求所述特征的方法和系统。本发明的其他设计方案由从属权利要求和说明书中获得。
[0005]用所述方法和系统例如能够进行具有混合系统的机动车的紧急起动，该机动车具有内燃机作为第一驱动单元并且具有要么可作为电动机运行的要么可作为发电机运行的电机作为第二驱动单元。
[0006]这种具有混合驱动的机动车包括带有第一名义电压的第一车载电网和具有第二名义电压的第二车载电网，其中第一车载电网的第一名义电压也就是第一额定电压(低压车载电网)低于第二名义电压并且由此低于第二车载电网的第二额定电压(高压车载电网)。在此，作为蓄能器为第一车载电网分配了具有较低名义电压的第一电池、用于起动内燃机的起动器以及其他负载。为具有较高名义电压的第二车载电网分配了电机、具有较高名义电压的作为蓄能器的第二电池以及必要时其他负载。作为替代方案，能够代替第一车载电网为第二车载电网分配起动器。
[0007]用所述方法考虑在太长的停机时间中如此强烈地释放具有较低名义电压的第一车载电网中的电池，从而用该电池提供极少的能量用于运行起动器，从而不能再进行起动。
[0008]在所述方法的实施中，也能够在更长的停止时间之后维持起动能力，其中为此在有待实施的起动过程中，借助于DC/DC转换器将例如存储在第二电池中的电能从具有较高名义电压的第二车载电网转换并且由此传递到具有较低名义电压的第一车载电网中。通过所述措施即使在不能再仅仅用来自第一车载电网的电池进行时也能够启动机动车。由此也能够在几周的停止时间之后确保起动能力。
[0009]所述方法例如能够用在所谓的冷起动或者紧急起动中。在实施所述方法时通过将电能从具有较高电压的第二车载电网传递到具有较低电压的第一车载电网中来支持用DC/DC转换器进行的起动。在此通过以下方法确保起动能力，即通过由DC/DC转换器为有待实施的起动过程所作的支持来确保大于额定值并且由此大于最小阈值的电压实际值。在设计方案中，DC/DC转换器例如能够提供12V的实际值。在这种情况下，第一车载电网中的电压在电压干扰时不下降到6V以下。在此通过起动器预先给出最小阈值。此外能够通过检验电池的运行参数例如负载来决定是否需要通过DC/DC转换器进行起动支持。
[0010]通常规定,起动机动车的起动过程通过起动愿望开始,所述起动愿望由机动车的驾驶员例如通过操纵作为起动愿望发送器的点火开关钥匙来进行信号传递。一旦存在起动愿望，那么例如能够由控制器检验，来自第一车载电网的电池的至少一个运行参数是否具有至少与阈值一样大的实际值，其中用于起动内燃机的起动机利用所述电池来提供电能。如果第一车载电网的电池的至少一个运行参数、通常为电压低于为此设置的额定值，那么通过用DC/DC转换器将电能从第二车载电网传递到第一车载电网中来支持有待实施的起动过程。
[0011]在此DC/DC转换器能够根据起动愿望、然而还在真正有待实施的起动过程之前在通常几秒到最多几分钟的较短时间间隔内将具有较高名义电压的第二车载电网的能量转换并且由此传输或传递到具有较低名义电压的第一车载电网中。
[0012]通过所述第一措施，在第一车载电网的例如构造成铅蓄电池的第一电池的板上有利于增加的酸形成，由此至少短暂地降低电池的内阻。
[0013]作为替代或者补充方案，也能够在有待实施的起动过程中用DC/DC转换器将能量从第二车载电网传递到第一车载电网中。
[0014]通过所述第二措施，在起动过程中通常必须比其他情况获取第一车载电网的电池中明显更低的电流，因为至少一部分需要用于实施起动过程的电流能够经由DC/DC转换器由第二车载电网提供并且由此从中获得。
[0015]通过两种措施能够降低第一车载电网中在起动过程中产生的电压干扰。
[0016]构造按本发明的系统用于实施所介绍的方法的所有步骤。在此所述方法的各个步骤也能够由系统的各个组件实施。此外能够将系统的功能或者系统的各个组件的功能转换成方法的步骤。此外能够实现所述方法的步骤作为系统的至少一个组件的功能或者整个系统的功能。
[0017]本发明的其他优点以及设计方案从说明书以及附图中获得。
[0018]当然，前面所述的以及后面还要解释的特征不仅能够以各个说明的组合，而且也能够以其他组合或者单个地进行使用，而不离开本发明的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1以示意图示出了按本发明的系统的实施方式；
图2示出了相对于运行参数的图表，该运行参数在按本发明的方法的第一实施方式中获得；
图3示出了现对于运行参数的图表，该运行参数在按本发明的方法的第二实施方式中获得。
[0020]本发明根据实施方式在附图中示意性地示出并且在下面参照附图得以详细描述。
[0021]所述附图得以相互关联地并且综合地描述，相同的附图标记表示相同的组件。
【具体实施方式】
[0022]图1在示意图中示出了按本发明的用于机动车的系统2的实施方式，该系统包括DC/DC转换器4以及控制器6，构造该控制器用于监控并且由此用于控制和/或用于调节按本发明方法的至少一个步骤。在此提出，所述DC/DC转换器4和控制器6能够通过构造成CAN通讯网络的总线网络8交换信号。该总线网络8也能够构造成LAN、LIN或者其他通讯网络例如构造成线控总线。
[0023]在此，所述混合系统包括第一车载电网10，该第一车载电网也能够称作低压电路并且具有在例如大于6到16V区域中的名义电压的第一值。此外，所述混合系统包括第二车载电网12，该第二车载电网也能够称作高压电路并且具有高于第一车载电网10的名义电压的第一值的名义电压的第二值。该第二车载电网12的名义电压的第二值例如在12到400V之间。
[0024]为第一车载电网10分配了具有较低的电压名义值的第一电池14，例如能够称作低压电池的铅蓄电池。此外，所述第一车载电网包括至少一个构造成低压负载的负载16以及起动器18，用该起动器为了实施起动过程而起动机动车的构造成内燃机的第一驱动单元并且由此开动。
[0025]所述第二车载电网12包括电机20作为机动车的第二驱动单元，其根据机动车的运行情况在实施混合运行时要么作为发动机运行要么作为发电机运行。此外，所述第二车载电网12包括例如构造成锂离子电池的第二电池22，该电池构造成高压电池并且具有高于第一车载电网10中第一电池14的电压名义值的电压名义值。所述第二电池22由电机20加载电能，当其作为发动机运行时。此外，所述第二车载电网12能够包括至少一个构造成高压负载的负载24。
[0026]为了实施机动车的持续运行，其中至少一个所述驱动单元也就是内燃机和/或电机20运行，能够根据需要用DC/DC转换器4在两个车载电网10、12之间转换能量并且由此交换能量。此外，所述电机20和起动器18与接地连接。
[0027]利用所述系统2能够实施按本发明的、用于起动机动车的方法的实施方式，其中该机动车具有第一车载电网10和第二车载电网12以及用于将所述两个车载电网10、12连接起来的DC/DC转换器4,起动器18和第一电池14配属于所述第一车载电网，电机20配属于所述第二车载电网。如果第一电池14的至少一个运行参数、例如电压的实际值在实施起动过程之前低于额定值，那么为了起动将电能从第二车载电网12经由DC/DC转换器4转换并因此转移到第一车载电网10中。
[0028]在一种设计方案中，当存在开始和/或实施起动过程的起动愿望时，通过控制器6经由传感器至少一次性地检验所述第一电池14的至少一个运行参数的实际值。为此能够例如借助于电池传感器确定所述至少一个运行参数例如当前的负载或电压的实际值。运行参数的、也就是负载和/或电压的至少一个在此获取的实际值能够与设置的额定值进行比较。如果第一电池14的负载和/或电压的实际值至少和额定值一样大，那么确保了第一电池14的起动能力。作为替代方案，也能够直接在DC/DC转换器4中实现实际值的检验。
[0029]为了能够实施所述方法，能够按需要提出，也用来自第二车载电网12的能量代替仅仅来自第一车载电网10的能量来供给DC/DC转换器4。
[0030]所述DC/DC转换器4具有信号入口，通过该信号入口将DC/DC转换器4经由总线网络8与控制器6连接，该控制器向DC/DC转换器4提供信号，该信号促使DC/DC转换器4根据起动愿望将电能从第二车载电网12转换到第一车载电网10中。
[0031]所述控制器6构造用于，一旦存在起动愿望，就检验第一电池14的至少一个运行参数的实际值。在此检验第一电池14的起动能力。此外，所述控制器6能够构造用于监控DC/DC转换器4的功能。
[0032]用按本发明的系统2的前面所描述的实施方式，能够实施按本发明的方法的至少一个根据来自下面的附图2和3的图表进行描述的实施方式。
[0033]所述两个来自图2a和2b的图表分别包括横坐标40，沿着该横坐标画出了以14S为单位的时间。在横坐标上画出了纵坐标42，沿着该纵坐标画出了第一车载电网10的第一电池14的电压值。此外，来自图2b的图表示出了来自图2a的图表的放大的截取部分，并且来自图3b的图表示出了来自图3a的图表的放大的截取部分。
[0034]在来自图2a的图表中，关于较长的时间间隔示出了电压实际值的可能的第一曲线44。图2示出了该曲线44的细节，当由DC/DC转换器4支持起动过程时。
[0035]来自图2a的图表的第一部分在从O到大约2.4 X 14S的时间段中示出了多个、也就是在这里66个没有通过DC/DC转换器4支持的起动过程。用这个起动过程在一定程度上释放电池14，从而不能在进行仅仅来自电池14的起动过程。在下一个时间段中继续释放电池14，从而模拟较长的使用寿命。在从大约2.6到3.1XlO4S的时间段中使电池静止。只有在图2b的图表中放大示出的随后的时间段才示出了具有通过DC/DC转换器4支持的起动。如来自图2a的图表所示，仅仅通过由DC/DC转换器4进行的支持来实现起动能力。在起动情况下具有由DC/DC转换器4支持的电压干扰54明显小于在起动情况下没有由DC/DC转换器4支持的电压干扰56。
[0036]图3a示出了第一电池14的电压实际值的曲线46，当其在大约1.8 X 14S以前的时间段中通过多个先后实施的起动过程释放时。随后支持电池14直到起动过程(图3b中的图表)，该起动过程由DC/DC转换器4实施大约2.44X 104s。
[0037]在此，在方法的第一实施方式(图2中的图表)中提出，第一电池14的加载时间例如包括30s。在方法的第二实施方式(图3中的图表)中，第一电池14的加载时间仅仅包括Is0在此，加载时间仅仅示例性地示出，并且能够配合机动车的各种需要。
[0038]在按本发明的方法的两个实施方式中，能够降低第一电池14的以及由此第一车载电网10中的、由起动引起的电压干扰。在此，通过控制器6获取第一电池14的电压实际值，据此用信号传递起动愿望。
[0039]此外，能够在至少一些前面所实施的起动过程中由控制器6登记并且保存电压干扰值和/或第一电池14的实际值。此外，也能够在最后实施切断机动车时由控制器6保存第一电池14的最后实际值。
[0040]此外能够考虑在机动车最后断开与当前起动愿望之间经过多少时间。在考虑所述运行参数的情况下能够通过控制器6获取，由起动器18实施的起动是否应该通过将电能从第二车载电网12经由DC/DC转换器4转换到第一车载电网中得到支持并且在此要转换并且由此传递多少能量。DC/DC转换器4也能够通过信号输入读入第一电池14的至少一个运行参数并且随后也能够承担控制器6的功能。
[0041]如果不要再确保起动能力，这意味着电压实际值作为可能的运行参数在起动时下降到例如6V的阈值下方,那么这例如能够通过充电状态SOC (state of charge)的实际值作为第一电池14的其他运行参数进行检验。此外，允许布置并且由此集成在控制器6中的功率控制单元xs的时间间隔，例如x=30s (图2)或者X=Is (图3)，使得DC/DC转换器4将例如I=220A的高电流从具有较高名义电压的第二车载电网12转换到具有较低名义电压的第一车载电网10，其中负载16拖出例如I〈=50A的电流。由第一电池14承受完整剩余的电流。随后实施原本的起动过程。
[0042]通过经由DC/DC转换器4短暂的充电，提高了第一电池14的板上的酸性。由DC/DC转换器4从第二车载电网12转换到第一车载电网10中的并且以此加载第一电池14的电流越长，那么在本发明范围内壳实现的电压干扰的值54 (图2)、58 (图3)就越低。在此，在该实施方式中在30s的充电时间中实现了电压干扰值54，相反在Is的充电时间中实现了电压干扰值58。
[0043]在按本发明的方法(图2)的第一实施方式中，电压值在前面所实施的放电中从最大达到的值50降低到这里9.72V的值54，然而该值高于5.92V的值56。相应地，在所述方法的第二实施方式(图3)中，电压从最大可实现的值52在起动过程中下降到7.9V的值58，然而该值高于5.92V的值60。所述值56、60没有通过DC/DC转换器4得到支持。
[0044]大部分为了实施起动过程所需的电流由控制器6中功率控制单元控制地经由DC/DC转换器4从第二车载电网12提供给第一车载电网10，由此明显更少地对第一电池14进行放电。由此已经在超过仅仅Is时间的充电中实现了由来自第二车载电网12的支持实现的起动能力。
[0045]如果不能在所谓的紧急起动运行中经由总线网络8监控DC/DC转换器4的控制，因为例如第一电池14太弱以及仅仅不足地用能量供给网络8的参与者，那么该DC/DC转换器4能够设有并且由此装备有额外的信号入口。如果通过该额外的信号入口提供信号，那么DC/DC转换器4能够转换到紧急起动运行中并且根据预先给出的作为参数确定的内部的额定值为至少一段确定的时间将电能从第二车载电网12转换到第一车载电网10中。
[0046]所述DC/DC转换器4要么能够由第一车载电网10要么可选地也由第二车载电网12供给能量，该第二车载电网具有更高的名义电压。如果DC/DC转换器4也由第二车载电网12供给电能，那么起动过程例如紧急起动过程也能够在机动车的额外延长的静止时间中实施。
【权利要求】
1.用于起动机动车的方法，所述机动车具有第一车载电网(10)、第二车载电网(12)以及用于将所述两个车载电网(10、12)连接起来的DC/DC转换器(4)，为所述第一车载电网分配了所述机动车的电池(14)，为所述第二车载电网分配了所述机动车的电机(20)，其中如果所述电池(14)的至少一个运行参数的实际值在有待实施的起动过程之前低于额定值，那么为了起动将电能从所述第二车载电网(12)经由所述DC/DC转换器(4)转换到所述第一车载电网(10)中。
2.按权利要求1所述的方法，其中在起动过程之前将电能从所述第二车载电网(12)经由所述DC/DC转换器(4 )转换到所述第一车载电网(10 )中。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中在起动过程中将电能从所述第二车载电网(12)经由所述DC/DC转换器(4)转换到所述第一车载电网(10)中。
4.按上述权利要求中任一项所述的方法,其中如果作为所述电池(14)的至少一个运行参数的电压的实际值在有待实施的起动过程之前低于额定值，那么将电能从所述第二车载电网(12)经由所述DC/DC转换器(4)转换到所述第一车载电网(10)中。
5.按上述权利要求中任一项所述的方法，其实施用于机动车，其中与所述第一车载电网(10)相比，所述第二车载电网(12)具有更高的名义电压。
6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中当存在开始起动过程的起动愿望时，检验所述电池(14)的至少一个运行参数的实际值。
7.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中用来自所述第二车载电网(12)的能量供给所述DC/DC转换器(4)。
8.用于起动机动车的系统，所述机动车具有第一车载电网(10)、第二车载电网(12)以及用于将所述两个车载电网(10、12)连接起来的DC/DC转换器(4)，为所述第一车载电网分配了机动车(20)的电池(14)，为所述第二车载电网分配了机动车的电机(20)，其中所述DC/DC转换器(4)作为所述系统(2)的组件构造用于，如果所述电池(14)的至少一个运行参数的实际值在有待实施的起动过程之前低于额定值，那么为了起动将电能从所述第二车载电网(12)转换到所述第一车载电网(10)中。
9.按权利要求8所述的系统，其中所述DC/DC转换器(4)具有信号入口，经由所述信号入口向所述DC/DC转换器(4)提供信号，所述信号促使所述DC/DC转换器(4)将电能从所述第二车载电网(12)转换到所述第一车载电网(10)中。
10.按权利要求8或9所述的系统，其具有控制器(6)，所述控制器构造用于检验所述电池(14)的至少一个运行参数的实际值并且监控所述DC/DC转换器(4)的功能。
11.按权利要求8到10中任一项所述的系统，其中所述DC/DC转换器(4)承担所述控制器(6)的功能并且具有信号入口，用于读入所述电池(14)的至少一个运行参数。
【文档编号】H02J7/14GK104379392SQ201380032355
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月25日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】S.瓦伦塔, S.哈波特, S.罗伊姆朔伊泽尔, F.施托勒, E.肖赫, A.C.波斯特, O.凯尔, A.盖格尔, J.莫茨, T.卡拉凯 申请人:罗伯特·博世有限公司