專利名稱：機(jī)動(dòng)車輛的微混合設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明可以有益地應(yīng)用于車輛部分領(lǐng)域。其目的是機(jī)動(dòng)車輛中的微混合
(micro-hybrid)設(shè)備。該微混合設(shè)備的目的是，首先，在制動(dòng)階段期間回收 (recuperate)電能，第二，根據(jù)包含在機(jī)動(dòng)車輛中的各項(xiàng)電氣設(shè)備和電子設(shè) 備的消耗來恢復(fù)(restore)該能量。
背景技術(shù)：
當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛制動(dòng)時(shí)，動(dòng)能以熱量的形式被耗散到制動(dòng)圓盤中。本領(lǐng)域已
知幾種回收該動(dòng)能的回收制動(dòng)設(shè)備。這樣的設(shè)備能夠回收由機(jī)動(dòng)車輛的制動(dòng)
產(chǎn)生的動(dòng)能，以便將其轉(zhuǎn)換為電能。
在機(jī)動(dòng)車輛中，回收制動(dòng)設(shè)備連接到車輛的配電系統(tǒng)，其包括用于存儲(chǔ)
該轉(zhuǎn)換的電能的電池。該電池通常為傳統(tǒng)鉛電池。
配電系統(tǒng)將電池中積累的能量恢復(fù)到裝配在機(jī)動(dòng)車輛中的各項(xiàng)電氣和 電子設(shè)備。屬于配電系統(tǒng)的部件組的結(jié)構(gòu)或者該車輛的車載(on board)網(wǎng) 絡(luò)是級(jí)聯(lián)連接的，在本說明書的剩余描述中也被稱為是串聯(lián)連接的。
該種結(jié)構(gòu)所面臨的 一個(gè)問題是配電系統(tǒng)中具有單個(gè)電池，當(dāng)所有的電氣 和電子設(shè)備項(xiàng)同時(shí)消耗時(shí)，該電池被快速放電。由于這些項(xiàng)消耗大量的電能， 因此該缺點(diǎn)更加不利。
對(duì)該問題的一個(gè)經(jīng)典解決方案在于增加電池的存儲(chǔ)容量。這樣的電池的 物理尺寸就變得非常可觀。該解決方案存在多種缺點(diǎn)，特別是^^格方面，由 于該種電池相對(duì)較貴，并且當(dāng)裝配時(shí)其占用車輛的引擎間內(nèi)更多的空間。因 而將這種類型的電池安裝在很難進(jìn)入的環(huán)境中會(huì)面臨處理能力、重量、魯棒 性和成本的問題。
更甚者，目前所用的電池是傳統(tǒng)電池。這些電池不能被長時(shí)間地以高電 流充電，以確保制動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生的能量的回收。利用該種類型的設(shè)備，暫態(tài)能 量的管理在確保車輛的配電系統(tǒng)中流動(dòng)的電壓的調(diào)節(jié)方面不是非常有效。
另一種解決方案在于為車輛的供電系統(tǒng)裝配有第二配電系統(tǒng)，該第二配電系統(tǒng)具有二次能量存儲(chǔ)設(shè)備，該二次能量存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)容量不同于主電 池或主存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)容量。該第二配電系統(tǒng)與具有主存儲(chǔ)設(shè)備的第一系統(tǒng)
一起工作。該具有二次存儲(chǔ)設(shè)備的第二系統(tǒng)傳送浮動(dòng)(floating) DC電源電 壓，該具有主存儲(chǔ)設(shè)備的第一系統(tǒng)傳送通常低于所述浮動(dòng)電壓的低DC電源 電壓。因而獲得全局雙電壓配電系統(tǒng)。
這兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備通過可逆DC-DC電壓變換器;f皮此耦接。該變換器的功 能是啟動(dòng)這兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備和配電系統(tǒng)之間的能量傳送。電流發(fā)生器，由耦接 到車輛的熱引擎的交流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器構(gòu)成，直接向該二次存儲(chǔ) 設(shè)備提供電能，并且通過該變換器向主存儲(chǔ)設(shè)備^是供電能。
本領(lǐng)域公知，使用非常高電容的電容器組作為二次存儲(chǔ)設(shè)備。這些非常 高電容的電容器通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為"超級(jí)電容器"或"超電容器"。 該二次存儲(chǔ)設(shè)備，在本說明書的剩余部分中被稱為"超級(jí)電容器"，具有當(dāng) 電流發(fā)生器工作在回收制動(dòng)^^式下時(shí)回收最大電能的4壬務(wù)。
與經(jīng)典鉛電池相比，充電/放電循環(huán)數(shù)及其深度對(duì)超級(jí)電容器來說是不重 要的，其對(duì)于可以顯著變化的充電電壓的電平也幾乎沒有約束。
這種雙電壓供電系統(tǒng)也可以采取串聯(lián)結(jié)構(gòu)的形式。在這樣的系統(tǒng)中所用
的兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備可以對(duì)向車輛提供能量的問題提供較好的應(yīng)對(duì)。
然而，雙電壓串聯(lián)類型的結(jié)構(gòu)很難適合車輛，因?yàn)橄鄬?duì)復(fù)雜的連接系統(tǒng) 和一些巨大的部件不得不被安裝在車輛的機(jī)蓋之下。
因此，注意到，現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)向所有項(xiàng)電氣和電子設(shè)備存儲(chǔ)能量并且提 供能量的問題而提出的解決方案不能夠應(yīng)付。具體來^t這樣的一些約束空 間的約束、重量的約束，最重要的是成本的約束，以及應(yīng)用的特定領(lǐng)域的具 體關(guān)注點(diǎn)，例如機(jī)動(dòng)車輛。
本領(lǐng)域^^知，還存在一種不同于上面評(píng)論的串聯(lián)類型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其中， 超級(jí)電容器通過可逆DC-DC變換器連接到車輛的DC供電系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu) 被稱為并行結(jié)構(gòu)，并且具有較為簡(jiǎn)單的連接的優(yōu)點(diǎn)，其有利于將微混合設(shè)備 安裝在車輛的機(jī)蓋之下。
目前，期望提出涉及該并行結(jié)構(gòu)的解決方案以便擴(kuò)大微混合設(shè)備的設(shè)計(jì) 可能性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供并行類型的微混合設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)的解決方案相 比，其將允許電池性能的4交好利用。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括，以電級(jí)聯(lián)連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、AC-DC變換器、 DC供電總線，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)械地耦接到車輛的熱引擎，所述DC供電總 線連接到所述AC-DC變換器并且能夠連接到提供車輛的配電系統(tǒng)的能量存 儲(chǔ)電池的端子，該設(shè)備還包括大容量能量存儲(chǔ)裝置，其通過連接到DC供電 總線的可逆DC-DC變換器與所述級(jí)聯(lián)連接相并聯(lián)而安裝。
根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備也包含電子控制裝置，其被編程以保證在回收能量 存儲(chǔ)裝置中的能量期間或者在由能量存儲(chǔ)裝置恢復(fù)能量期間將DC供電總線 自動(dòng)調(diào)節(jié)到恒定電壓。
根據(jù)本發(fā)明，上述設(shè)備也可以包括下述特征中的至少一個(gè)
-該可逆DC-DC變換器是開關(guān)類型的。
-該大容量能量存儲(chǔ)裝置包括超級(jí)電容器。
-該大容量能量存儲(chǔ)裝置是通過工作在12V到60V的電壓范圍而被充電 的類型的。
-該大容量能量存儲(chǔ)裝置是通過工作在0V到幾百伏的電壓范圍而被充 電的類型的。
-該旋轉(zhuǎn)電機(jī)是交流發(fā)電機(jī)。 -該旋轉(zhuǎn)電機(jī)是交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器。
-該電子控制裝置根據(jù)下列模式中的至少 一個(gè)來控制該設(shè)備的操作
-自發(fā)工作模式，其中設(shè)備的控制是由該電子控制裝置自發(fā)定義的，
以及
-驅(qū)動(dòng)工作模式，其中設(shè)備的控制是由該電子控制裝置根據(jù)由車輛 的系統(tǒng)提供給該設(shè)備的至少 一條信息定義的。
-該大容量能量存儲(chǔ)裝置是通過工作在ov到幾百伏的電壓范圍而充電 的類型的。
-在每次切斷電源或者需要加載時(shí)，該電子控制裝置調(diào)節(jié)電壓以便減少 由交流發(fā)電機(jī)模式下的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的有限的動(dòng)態(tài)范圍引起的車輛的配電系統(tǒng) 上的過電壓或者欠電壓。
-該電子控制裝置以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作在加速階段或啟 動(dòng)階段期間，自動(dòng)觸發(fā)對(duì)電池的輔助電流供給，并且此供給降低電池的端子處的壓降。
-該電子控制裝置以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)熱引擎在運(yùn)行
或者停止時(shí)，恢復(fù)存儲(chǔ)在該能量存儲(chǔ)裝置中的能量，以為DC供電總線供電，
作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的替代。
-該電子控制裝置以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)電池被完全充 電但是能量存儲(chǔ)裝置未被完全充電并且熱引擎未停止時(shí)，在交流發(fā)電機(jī)模式 下由該旋轉(zhuǎn)電機(jī)向能量存儲(chǔ)裝置供電。
-該電子控制裝置以這樣的方式來控制該設(shè)備的^t乘作當(dāng)駕駛者起動(dòng)制 動(dòng)器時(shí)，該車輛的部分動(dòng)能被回收，并且被饋入到能量存儲(chǔ)裝置中以便對(duì)它 們?cè)俪潆姟?br> -該電子控制裝置以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)既沒有起動(dòng)加 速器也沒有起動(dòng)制動(dòng)器時(shí)，如果熱引擎未停止，則在交流發(fā)電積4莫式下該旋 轉(zhuǎn)電4幾為該配電系統(tǒng)和電池供電。
-該電子控制裝置以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)既沒有起動(dòng)加 速器也沒有起動(dòng)制動(dòng)器時(shí)，如果熱引擎停止，則該能量存儲(chǔ)裝置為該配電系 鄉(xiāng)克和電'池供電。


通過閱讀下面結(jié)合附圖而會(huì)容易理解的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和 優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中
圖l是實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置的圖形表示；以及 圖2是示出構(gòu)成本發(fā)明的此實(shí)施例的三種工作沖莫式的狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了安裝在機(jī)動(dòng)車輛中的用于回收和恢復(fù)電能的設(shè)備1的示意性 表示。圖1示出了連接到DC總線3的電壓發(fā)生器/電馬達(dá)7。電壓發(fā)生器/ 電馬達(dá)7包括多相旋轉(zhuǎn)電機(jī)4和AC-DC電壓變換器2，該多相旋轉(zhuǎn)電才幾4 機(jī)械耦接到車輛的熱引擎，更準(zhǔn)確地說是耦接到熱引擎的機(jī)軸。AC-DC變 換器2是使得DC電壓被轉(zhuǎn)換成幾個(gè)交流電壓(每相一個(gè)交流電壓)的電氣 設(shè)備。AC-DC變換器2包括幾個(gè)橋臂(未示出)。每個(gè)橋臂包括幾個(gè)電子控 制的開關(guān)。在一個(gè)優(yōu)選示例中，AC-DC變換器2是在電馬達(dá)模式下控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)4的三相逆變器-整流器。
DC總線3包括DC電壓源5。在一個(gè)優(yōu)選示例中，該電壓源5是電池或 整流系統(tǒng)。在本發(fā)明中電池的概念應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為覆蓋形成可充電的電能存儲(chǔ)裝壓。
電壓源5由電機(jī)4經(jīng)由AC-DC變換器2來提供。DC總線3包括多項(xiàng)電 氣或電子設(shè)備6。這些設(shè)備項(xiàng)6具體地為串聯(lián)連接到電壓源5的連接線路或 者為并聯(lián)連接到電壓源5的電氣消費(fèi)品。機(jī)動(dòng)車輛中的電氣消費(fèi)品可以是前 燈、無線電廣播設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、風(fēng)檔刮水器以及其它。
電機(jī)4可以是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電機(jī)。組合電機(jī)4和AC-DC變換器2 的設(shè)備7可以是交流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器?？赡娼涣靼l(fā)電機(jī)起動(dòng)器的 設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)，其提供在變換器模式下起動(dòng)熱引擎和在整流器模式 下起動(dòng)高效電流發(fā)生的選擇。在交流發(fā)電機(jī)模式下，交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器產(chǎn)生 大于通過傳統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)獲得的電功率15%的電功率。在可逆模式下，其使 得由電子裝置全部管理的引擎能夠快速且安靜的起動(dòng)。該交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器 易于安裝。其與當(dāng)前車輛的結(jié)構(gòu)和電力系統(tǒng)是兼容的。
用于回收和恢復(fù)電能的設(shè)備1在電池5的端子處并聯(lián)連接到DC總線3。 其可以以簡(jiǎn)單的方式連接到絕對(duì)任何類型的機(jī)動(dòng)車輛的設(shè)備7。因?yàn)槠湟圆?聯(lián)連接，所以當(dāng)設(shè)備1連接到機(jī)動(dòng)車輛的傳統(tǒng)車載系統(tǒng)時(shí)，設(shè)備1不需要適 配系統(tǒng)。
同樣地，設(shè)備1可以被安裝在機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)不同的位置處，而不必要安裝 在機(jī)蓋下。因而，設(shè)備l到機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)的集成是靈活的。該集成的靈活性使 得車輛內(nèi)的安裝的約束降低了。在一個(gè)示例中，設(shè)備l可以被集成到機(jī)動(dòng)車 輛的保護(hù)罩內(nèi)。因而根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備l解決了目前技術(shù)中將能量存儲(chǔ)裝置 9安裝在靠近AC-DC變換器2之處的問題。
在目前技術(shù)中，AC-DC變換器2和電機(jī)4彼此靠近，并且電池傳統(tǒng)上 在機(jī)蓋之下。這首先引起了熱量對(duì)電池和變換器之間的線纜的長度產(chǎn)生臨時(shí) 影響的問題，第二引起了集成具有一定體積的設(shè)備1的問題。根據(jù)本發(fā)明的 設(shè)備1通過其在機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)的集成靈活性解決了目前技術(shù)中的這些問題。因 而其獨(dú)立于才幾動(dòng)車輛的各個(gè)元件。
本發(fā)明的設(shè)備1使得機(jī)動(dòng)車輛的熱引擎的效率能夠優(yōu)化。因而當(dāng)存在不需要的剩余能量時(shí)，例如在制動(dòng)階段，該設(shè)備l使得能夠?qū)⒛芰看鎯?chǔ)在能量 存儲(chǔ)裝置9中，以及當(dāng)可能時(shí)，使得能夠恢復(fù)該能量，具體地在加速和起動(dòng) 階段，當(dāng)熱引擎停止時(shí)，向DC總線3供電，或者在交流發(fā)電機(jī)階段期間， 同時(shí)該熱引擎也在運(yùn)行時(shí)，減輕交流發(fā)電機(jī)的負(fù)擔(dān)并且因而降低燃料的消 耗。
根據(jù)本發(fā)明的微混合設(shè)備在所描述的情況下包括DC-DC變換器8。變 換器8將由交流發(fā)電機(jī)傳送的處于恒定電壓的電力轉(zhuǎn)換成例如處于0到60V 的可變電壓的相等電力。討論中的該DC-DC變換器可以具有并聯(lián)斬波器的 拓樸。在這種情況下，其提供大于輸入電壓的輸出電壓。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解， DC-DC變換器可以與其它拓樸對(duì)應(yīng)，例如串聯(lián)斬波器或感應(yīng)存儲(chǔ)器。作為 串聯(lián)斬波器，變換器提供低于輸入電壓的輸出電壓。根據(jù)本發(fā)明的變換器根 據(jù)要^^皮回收的制動(dòng)功率而設(shè)計(jì)尺寸。
變換器8是能夠在交流發(fā)電機(jī)模式下吸收電壓紋波的開關(guān)變換器，因?yàn)?其開關(guān)頻率和其帶寬遠(yuǎn)大于DC總線3的端子處的電壓紋波。
因而設(shè)備1包含連接到變換器8的能量存儲(chǔ)裝置9。能量存儲(chǔ)裝置9優(yōu) 選地為超級(jí)電容器。該能量存儲(chǔ)裝置9可以是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的任何其它類 型的能量存儲(chǔ)裝置。其被選擇為具有大于12V的電壓。其對(duì)于低電壓系統(tǒng)可 以有益地接受高達(dá)60V的電壓，并且在混合車輛的系統(tǒng)中可以接受幾百伏的 電壓。
在一個(gè)優(yōu)選示例中，該能量存儲(chǔ)裝置9是大容量電容器，更通常地被稱 為EDLC。該能量存儲(chǔ)裝置9在制動(dòng)期間被充電。其可以被充電到12V以上 的電壓。這種大容量能量存儲(chǔ)裝置可以在短時(shí)間內(nèi)以很高的電流密度充電。 例如，在5秒內(nèi)，這種能量存儲(chǔ)裝置9可以使得能量的存儲(chǔ)具有提供幾千瓦 的電勢(shì)，這是傳統(tǒng)電池所不能提供的。傳統(tǒng)電池不允許接受這么大的瞬時(shí)功 率流動(dòng)。
在交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器模式下，與串聯(lián)結(jié)構(gòu)中使用的超級(jí)電容器的傳統(tǒng)尺 寸相比，能量存儲(chǔ)裝置9的物理尺寸可以被減小20%到30% 。
上述微混合設(shè)備使得能夠回收由設(shè)備7產(chǎn)生的電能，而變換器8實(shí)現(xiàn)設(shè) 備7和能量存儲(chǔ)裝置9之間的電壓的適配。該電能然后被存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)裝 置9中。
當(dāng)設(shè)備1與交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器一起工作時(shí)，存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)裝置9中的
9能量可以被恢復(fù)，以便首先起動(dòng)熱引擎，第二向電氣和電子設(shè)備6供電并且 在熱引擎的轉(zhuǎn)矩輔助模式(車輛的加速)期間輔助能量源5。當(dāng)設(shè)備1與交
流發(fā)電機(jī)一起工作時(shí)，能量存儲(chǔ)裝置9恢復(fù)其能量以為設(shè)備6供電。因而， 根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1可以與交流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器類型的多項(xiàng)設(shè)備 中的一個(gè)或其它集成在一起。
設(shè)備1可以被安裝在任何類型的車輛中，甚至安裝在那些沒有為它們提 供12V的電源的車輛中。
微混合設(shè)備的操作是由控制單元10來控制的。該控制單元10根據(jù)在 DC總線3上測(cè)量的電壓來控制、調(diào)節(jié)和恢復(fù)由能量存儲(chǔ)裝置9存儲(chǔ)的能量。
控制單元IO根據(jù)圖2的狀態(tài)圖中示出的三種工作模式來驅(qū)動(dòng)微混合設(shè)備。
圖2中的狀態(tài)圖示出了下面三種模式備用模式21 、能量回收和存儲(chǔ)模 式22以及能量恢復(fù)模式23。
備用模式21是被動(dòng)的、非活動(dòng)模式。
當(dāng)下列條件(a)在自發(fā)模式下為真時(shí)，能量回收和存儲(chǔ)模式22被觸發(fā) (a) Ubus > Uref
其中Ubus是當(dāng)前DC總線3上的電壓，Uref是參考電壓。
在驅(qū)動(dòng)^^莫式下，回收;f莫式可以由圖1中的外部指令11來禁止。
能量回收和存儲(chǔ)模式22優(yōu)選地在車輛的制動(dòng)階段期間被觸發(fā)，以便回 收否則可能已被浪費(fèi)到車輛的制動(dòng)圓盤中的任何能量。
當(dāng)下列條件(c)在自發(fā)模式下為真時(shí)，能量恢復(fù)模式23被觸發(fā) (c) Ubus < Uref
在驅(qū)動(dòng)模式下，即使條件(c)為真，該模式也可以由外部指令11來禁 止。該模式優(yōu)選地盡可能頻繁地被觸發(fā)，以便利用在制動(dòng)期間已被無成本地 回收的能量。該能量的利用減輕了車輛的電壓發(fā)生器/電馬達(dá)7的負(fù)擔(dān)，因而 減小了燃料消耗。該模式在車輛的壽命周期中的下面情況期間被觸發(fā)
畫車輛加速階段，
-熱引擎起動(dòng)階段， -車輛停止階段，
-車輛前進(jìn)階段。
圖2中所示的其它條件(b)和(d)如下(b ) Ubus S Uref或能量存儲(chǔ)裝置9被完全充電，
(d ) Ubus 2 Uref或能量存儲(chǔ)裝置9被完全放電。 制動(dòng)階段
在車輛的制動(dòng)階段期間，在交流發(fā)電機(jī)的軸上施加的機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成電 能。為了實(shí)現(xiàn)有效制動(dòng)，人們必須能夠盡快回收存儲(chǔ)在電馬達(dá)的軸上的機(jī)械 能。
當(dāng)控制單元10檢測(cè)到車輛的DC總線3的電壓的升高時(shí)，其激活回收 模式。存儲(chǔ)裝置9充電直到控制單元檢測(cè)到存儲(chǔ)裝置9被完全充電或者制動(dòng) 階段已結(jié)束。
在該模式的最后，控制單元10將設(shè)備1設(shè)置為備用模式。 車輛加速階段
當(dāng)車輛處于加速模式時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1也使得能夠提供存儲(chǔ)在能 量存儲(chǔ)裝置9中的電能，以便將轉(zhuǎn)矩助推力提供給熱引擎來驅(qū)動(dòng)車輛。
當(dāng)電池5被充電時(shí)，交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器4、 7變成可用的電馬達(dá)。如果 車輛的駕駛者起動(dòng)加速器，則微混合設(shè)備借助于控制單元和其具體選擇標(biāo) 準(zhǔn)，能夠判決其是否能夠起動(dòng)交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器處于馬達(dá)模式，以便通過耦 接到機(jī)軸的傳送帶來提供由汲取來自于設(shè)備的能量存儲(chǔ)裝置9和來自于電池 5的能量需要的額外轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)能量存儲(chǔ)裝置被完全放電時(shí)或者當(dāng)加速階段結(jié)束時(shí)，該設(shè)備判定能量 回收模式結(jié)束。
起動(dòng)階段
這里，搡作與加速階段中的操作類似。
在該起動(dòng)階段期間，該設(shè)備也在輔助電池5中起到重要作用，以便提高 起動(dòng)性能，但是也限制了在該操作階段期間車載系統(tǒng)(DC總線3)的壓降。 這種操作與經(jīng)典起動(dòng)器以及與交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器同等有效。當(dāng)能量存儲(chǔ)裝置 9被完全放電或者當(dāng)起動(dòng)階段結(jié)束時(shí)，可以判定該模式結(jié)束。
停止階段
停止階段與熱引擎的停止相對(duì)應(yīng)，其可以是由于車輛的"停止和前進(jìn)，，車輛的使用階段對(duì)應(yīng)，例如在紅色交通燈 前停止、在停止標(biāo)志前停止或者在交通堵塞中停止。
在該階段期間，電壓發(fā)生器/電馬達(dá)7不可用，但是不用說必須為車輛的 電氣設(shè)備供電。但是，傳統(tǒng)鉛電池5不能夠忍受大量放電。因此優(yōu)選地使用
能量回收模式中的設(shè)備，以便為車載系統(tǒng)供電，作為電壓發(fā)生器7和電池5
的替代。
當(dāng)能量存儲(chǔ)裝置9被完全放電或者當(dāng)停止階段達(dá)到結(jié)尾時(shí)，觸發(fā)該模式 的結(jié)束。
車輛前進(jìn)階l殳
在交流發(fā)電機(jī)模式，車輛的熱引擎在傳送帶上產(chǎn)生機(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)交流 發(fā)電機(jī)(其是同步電機(jī))的軸。該交流發(fā)電機(jī)提供電能。該電能用來為經(jīng)典 電池和耗電設(shè)備供電。
在該階段期間，該設(shè)備可以用在以下工作模式下對(duì)能量存儲(chǔ)裝置9重 新充電或回收能量。
對(duì)于燃料消耗的全局優(yōu)化，優(yōu)選地使用處于能量恢復(fù)模式下的設(shè)備l來 補(bǔ)充電壓發(fā)生器7，以便為電負(fù)載消費(fèi)品6供電。這使得限制了由電機(jī)4從 機(jī)軸汲取的轉(zhuǎn)矩，因而減小了電流消耗。
在DC總線的端子處，設(shè)備1也擔(dān)當(dāng)有源電壓濾波器，以減小由交流發(fā) 電機(jī)產(chǎn)生的電流紋波。由本發(fā)明構(gòu)成的微混合設(shè)備可以在每次關(guān)斷電源或者 需要加載時(shí)被激活在一個(gè)模式或者其它模式下，以減少所述DC總線上的過 電壓和/或欠電壓，由于交流發(fā)電機(jī)的很小的帶寬，因此其不能夠響應(yīng)該過電 壓和/或欠電壓。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)動(dòng)車輛的微混合設(shè)備，所述設(shè)備包括，以電級(jí)聯(lián)連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)、AC-DC變換器(2)、DC供電總線(3)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)機(jī)械地耦接到所述車輛的熱引擎，所述DC供電總線(3)連接到所述AC-DC變換器(2)并且能夠連接到為所述車輛的配電系統(tǒng)供電的能量存儲(chǔ)電池(5)的端子，所述設(shè)備還包括大容量能量存儲(chǔ)裝置(1，9)，其通過連接到所述DC供電總線(3)的可逆DC-DC變換器(8)與所述級(jí)聯(lián)連接相并聯(lián)而安裝，其特征在于，所述設(shè)備還包括電子控制裝置(10)，其被編程以保證在回收所述能量存儲(chǔ)裝置(1)中的能量期間或者在由所述能量存儲(chǔ)裝置(1)恢復(fù)能量期間將DC供電總線(3)自動(dòng)調(diào)節(jié)到恒定電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述可逆DC-DC變換器 (8)是開關(guān)類型的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述大容量能量存 儲(chǔ)裝置(1)包括超級(jí)電容器(9)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于， 該大容量能量存儲(chǔ)裝置(1 )是在工作在12V到60V的電壓范圍時(shí)充電的類 型的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所 述大容量能量存儲(chǔ)裝置(1 )是在工作在0V到幾百伏的電壓范圍時(shí)充電的類 型的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所 述旋轉(zhuǎn)電機(jī)是交流發(fā)電沖幾(4)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所 述旋轉(zhuǎn)電機(jī)是交流發(fā)電^li起動(dòng)器(4)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所 述電子控制裝置(10)根據(jù)下列模式中的至少一個(gè)來控制該設(shè)備的操作-自發(fā)工作模式，其中所述設(shè)備的控制是由所述電子控制裝置(10)自 發(fā)定義的，以及-驅(qū)動(dòng)工作模式，其中所述設(shè)備的控制是由所述電子控制裝置(10)根 據(jù)由所述車輛的系統(tǒng)提供給該設(shè)備的至少一條信息(11)定義的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述電子控制裝置(10)以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作在每次電源切斷 或者需要加載時(shí)，所述電子控制裝置(10)調(diào)節(jié)電壓以便減少由交流發(fā)電機(jī) 模式下的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)的有限的動(dòng)態(tài)范圍引起的車輛的配電系統(tǒng)上的過電 壓或者欠電壓。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述電子控制裝置(IO) 以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作在加速階段或啟動(dòng)階段期間，自動(dòng)觸發(fā) 對(duì)電池(5)的輔助電流供給，并且此供給降低電池(5)的端子處的壓降。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的設(shè)備，其特征在于，所述電子控制裝 置(10)以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)熱引擎在運(yùn)行或者停止時(shí)， 恢復(fù)存儲(chǔ)在該能量存儲(chǔ)裝置(1)中的能量，以為DC供電總線供電，作為 旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)的替代。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于， 所述電子控制裝置(10)以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)電池(5) 被完全充電但是能量存儲(chǔ)裝置(1)未被完全充電并且熱引擎未停止時(shí)，在 交流發(fā)電機(jī)模式下由該旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)向能量存儲(chǔ)裝置(1)供電。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9到12中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于， 所述電子控制裝置(10)以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)駕駛者起動(dòng) 制動(dòng)時(shí)，該車輛的部分動(dòng)能被回收，并且被饋入到能量存儲(chǔ)裝置(1)中以 便對(duì)它們完全再充電。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9到13中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于， 所述電子控制裝置(10)以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)既沒有起動(dòng) 加速器也沒有起動(dòng)制動(dòng)時(shí)，如果熱引擎未停止，則在交流發(fā)電才幾模式下該旋 轉(zhuǎn)電才幾(4)為該配電系統(tǒng)和電池(5)供電。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9到14中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于， 所述電子控制裝置(10)以這樣的方式來控制該設(shè)備的操作當(dāng)既沒有起動(dòng) 加速器也沒有起動(dòng)制動(dòng)時(shí)，如果熱引擎停止，則該能量存儲(chǔ)裝置(1)為該 配電系統(tǒng)和電池(5)供電。
全文摘要
機(jī)動(dòng)車輛的微混合方法和設(shè)備。所述設(shè)備包括，以電級(jí)聯(lián)連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)、AC-DC變換器(2)、DC供電總線(3)，所述DC供電總線連接到所述AC-DC變換器并且適合于連接到為所述車輛的配電系統(tǒng)供電的能量存儲(chǔ)電池(5)的端子。根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備還包括大容量能量存儲(chǔ)裝置(1)，其與所述級(jí)聯(lián)連接相并聯(lián)而安裝。
文檔編號(hào)B60L11/00GK101472758SQ200780022775
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者菲利普·馬森, 邁克爾·切明 申請(qǐng)人:法雷奧電機(jī)設(shè)備公司