專利名稱：用于在汽車中穩(wěn)定電源電壓的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在汽車中穩(wěn)定電源電壓的裝置，該裝置根據(jù)權(quán)利要求1的前述部分。
背景技術(shù)：
對(duì)此，這種裝置或這種系統(tǒng)具有汽車的一個(gè)功能組件以及一個(gè)電源，該功能組件特別是以起動(dòng)機(jī)形式存在的，該電源與該功能組件相連接并以電源電壓為功能組件供電。所述的起動(dòng)機(jī)，或者也稱為發(fā)動(dòng)機(jī)，用于在汽車中以內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)或發(fā)動(dòng)汽車，因?yàn)樵陟o止?fàn)顟B(tài)下這種驅(qū)動(dòng)裝置不提供轉(zhuǎn)矩，因此自己本身不會(huì)起動(dòng)。所以，該起動(dòng)機(jī)確保觸發(fā)內(nèi)燃機(jī)的吸入沖程和壓縮沖程。該起動(dòng)機(jī)特別地涉及到電動(dòng)機(jī)。因?yàn)楝F(xiàn)代汽車力求只有在汽·車真正需要移動(dòng)的時(shí)候，才發(fā)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(稱為用于減少CO2排放量的起動(dòng)-停止功能)，重要的是在汽車電路中使短時(shí)高負(fù)載設(shè)備(例如:起動(dòng)機(jī))的電源電壓穩(wěn)定，因?yàn)槌似饎?dòng)機(jī)以外，還需要使其他的持續(xù)運(yùn)行的供電系統(tǒng)(如導(dǎo)航系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng))不受干擾地運(yùn)行。另一個(gè)短時(shí)高負(fù)載設(shè)備的例子是ESP (電子穩(wěn)定程序)。為了使駕駛員在汽車停止/起動(dòng)運(yùn)行時(shí)不會(huì)受到任何的限制，汽車電路支持裝置對(duì)于熱起動(dòng)就特別有意義。該汽車電路支持裝置避免了由于起動(dòng)電流而使駕駛員能夠感受到電壓的下降。在這方面，一種開頭所述類型的、用于穩(wěn)定汽車電路的裝置已由文獻(xiàn)DE102006061064A1已知，該裝置具有一個(gè)電子繼電器和一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器電路，其中，當(dāng)汽車電路中電壓降至低于額定電壓時(shí)，開關(guān)電路作為升壓轉(zhuǎn)換器激活，該升壓轉(zhuǎn)換器通過接通繼電器，借助轉(zhuǎn)換器電路使汽車電路的負(fù)載線路的電壓穩(wěn)定在額定電壓，并且在輸入電壓大于或等于額定電壓時(shí)，該開關(guān)電路不進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此外，已知有多個(gè)系統(tǒng)(參照?qǐng)D1)由一個(gè)第二蓄電池供電，該蓄電池與汽車電路相連接。在熱機(jī)起動(dòng)的情況下，通過起動(dòng)機(jī)蓄電池為起動(dòng)機(jī)電路供電。通過合適的開關(guān)元件將汽車電路的其余部分從起動(dòng)機(jī)電路中分離，在此之后通過第二蓄電池為汽車電路的其余部分供電。用于在汽車電路中為用電設(shè)備供電的系統(tǒng)已由文獻(xiàn)W02008/014944A1已知，在該系統(tǒng)中，汽車電路由至少兩個(gè)汽車電路部分構(gòu)成，其中第一汽車電路部分具有:一個(gè)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；一個(gè)汽車蓄電池；及一個(gè)或多個(gè)第一用電設(shè)備，第二汽車電路部分具有一個(gè)雙層電容器或一個(gè)所謂的超級(jí)電容以及一個(gè)或多個(gè)第二用電設(shè)備，在兩個(gè)汽車電路部分之間設(shè)置了一個(gè)閉鎖裝置，特別是像半導(dǎo)體二極管或斷路器這類裝置，如果在第二汽車電路部分中的電壓低于第一閾值，該裝置使電流能夠從第一汽車電路部分流入第二汽車電路部分，并且進(jìn)一步阻止從第二汽車電路部分流入第一汽車電路部分的反向電流，由此，提高了電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出電壓，并為超級(jí)電容充電。此外有多個(gè)方法為起動(dòng)機(jī)配備可變的串聯(lián)電阻，以使在熱起動(dòng)的情況下限制起動(dòng)電流。為此同樣需要一個(gè)相應(yīng)的用于大電流的開關(guān)邏輯。

發(fā)明內(nèi)容
從這一點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明以該問題為基礎(chǔ)，提供了一種開頭所述類型的裝置，盡可能簡(jiǎn)單地構(gòu)造該裝置，并且實(shí)現(xiàn)低廉的制造成本。通過一種具有權(quán)利要求1的特征的裝置解決了該問題。于是規(guī)定，在功能組件(起動(dòng)機(jī))和電源之間連接了一個(gè)電阻級(jí)聯(lián)，其中該電源特別涉及到汽車蓄電池，該蓄電池提供直流電壓。優(yōu)選地、能夠控制地形成了用于穩(wěn)定電源電壓的電阻級(jí)聯(lián)，即為了改變電阻級(jí)聯(lián)的總電阻，能夠逐步地為此接通(或斷開)電阻級(jí)聯(lián)的單個(gè)電阻。該電阻級(jí)聯(lián)優(yōu)選 地具有至少兩個(gè)彼此并聯(lián)的級(jí)聯(lián)支路，其中，每個(gè)級(jí)聯(lián)支路具有一個(gè)串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路為一個(gè)開關(guān)與一個(gè)電阻串聯(lián)。對(duì)此，優(yōu)選地設(shè)置了一個(gè)級(jí)聯(lián)支路，為了橋接其他級(jí)聯(lián)支路的電阻，該級(jí)聯(lián)支路僅具有一個(gè)開關(guān)，以使在冷起動(dòng)的情況下，當(dāng)接通所有開關(guān)時(shí)，達(dá)到最小的級(jí)聯(lián)總電阻。為了控制電阻級(jí)聯(lián)，設(shè)置了一個(gè)控制單元，該控制單元為此形成，將各個(gè)開關(guān)接通或斷開，以使分別有電流能夠流過或不流過電阻級(jí)聯(lián)的、相應(yīng)的電阻。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，該裝置具有一個(gè)充電泵。這樣的充電泵能夠用直流電壓供電，該供電泵為此形成，即產(chǎn)生比具有相同極性的輸入電壓更高的直流電壓。不同于DC/DC轉(zhuǎn)換器，充電泵不需要電感元件，因此運(yùn)行該泵時(shí)損耗要小的多。充電泵的成本也低得多。雖然充電泵在載流能力上受到限制，但是能夠通過使電壓穩(wěn)定的電阻級(jí)聯(lián)來平衡該載流能力，該電阻級(jí)聯(lián)能夠用作額外的電流限制裝置。優(yōu)選地通過電源(汽車蓄電池)電壓為該充電泵供電，并且同時(shí)產(chǎn)生用于控制單元的驅(qū)動(dòng)電壓，該驅(qū)動(dòng)電壓特別要高于由所述電源提供的電源電壓。所述開關(guān)能夠特別地成型為HL (半導(dǎo)體)開關(guān)，例如以晶體管的形式。然后通過控制單元控制晶體管柵極。如果在晶體管上施加相應(yīng)的柵極-源極電壓，那么就在各個(gè)電阻之前，接通相應(yīng)的漏極-源極(具有低阻抗)。然后電流就能夠流過相應(yīng)的電阻。因?yàn)橥ㄟ^接通或斷開相應(yīng)的晶體管(開關(guān))能夠改變電阻級(jí)聯(lián)的并聯(lián)電阻Rp R2、R3、…的總電阻1/義6=1/%+1/%+1/1 3+...，因此，為了在負(fù)載達(dá)到峰值時(shí)使電源電壓穩(wěn)定，通過相應(yīng)地接通/斷開單個(gè)的開關(guān)也能夠暫時(shí)的影響電源電壓，尤其能夠提高電源電壓。為此優(yōu)選地形成控制單元，即依據(jù)時(shí)間分別接通和/或斷開多個(gè)級(jí)聯(lián)支路。這樣，為了影響或穩(wěn)定電源電壓，例如能夠在起動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，在特定的時(shí)間接通/斷開各個(gè)級(jí)聯(lián)支路。當(dāng)然也能夠依據(jù)待穩(wěn)定的電源電壓通斷各個(gè)級(jí)聯(lián)支路。為此設(shè)置了一個(gè)電壓傳感器，該電壓傳感器捕獲電源電壓并傳輸給控制單元，該控制單元依據(jù)當(dāng)前的電源電壓控制(接通和/或斷開)開關(guān)(晶體管)。通過前述方式，在汽車電路中對(duì)電源電壓起到了一種簡(jiǎn)單的、而經(jīng)濟(jì)有效的穩(wěn)定效果，對(duì)此，預(yù)計(jì)在時(shí)間控制方面可進(jìn)一步節(jié)省成本，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)的待穩(wěn)定的電源電壓，時(shí)間控制的復(fù)雜程度顯然比開關(guān)(晶體管)的調(diào)節(jié)更小。


根據(jù)以下圖示說明本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)勢(shì)。其中:圖1示出了一個(gè)由現(xiàn)有技術(shù)已知的裝置，該裝置具有兩個(gè)汽車蓄電池(電源)，這兩個(gè)蓄電池分別與汽車電路的一個(gè)部分相對(duì)應(yīng)，并且能夠通過開關(guān)裝置彼此相連接；圖2示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的裝置的示意圖，該裝置用于為汽車功能組件(起動(dòng)機(jī))穩(wěn)定電源電壓，在該裝置中，在電源和起動(dòng)機(jī)之間連接了一個(gè)電阻級(jí)聯(lián)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的電路圖，該裝置根據(jù)圖2的類型用于為汽車功能組件(起動(dòng)機(jī))穩(wěn)定電源電壓；以及圖4示出了在限制電源電壓下降以及沒有限制電源電壓下降的情況下，隨時(shí)間變化的電源電壓。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一個(gè)出自現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)的平面圖，該系統(tǒng)具有一個(gè)額外的汽車蓄電池11用于支持汽車電路2。在熱起動(dòng)的情況下，通過起動(dòng)機(jī)蓄電池10為帶有起動(dòng)機(jī)4的起動(dòng)機(jī)電路3供電。通過一個(gè)合適的開關(guān)裝置20，將帶有用電設(shè)備6的汽車電路的其余部分5從起動(dòng)機(jī)電路3中分離開，在此之后通過第二汽車蓄電池11為該汽車電路的其余部分供電。圖2示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的裝置I的示意圖，該裝置用于為汽車的功能組件穩(wěn)定電源10 (汽車蓄電池)的電源電壓U411，該汽車功能組件以起動(dòng)機(jī)4的形式存在，在該裝置中，為了穩(wěn)定電源電壓 Uwg，或者為了在起動(dòng)機(jī)4起動(dòng)時(shí)限制電源電壓Uw的下降，在電源10和起動(dòng)機(jī)4之間連接了電阻級(jí)聯(lián)30。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的、符合圖2的類型的裝置I的電路圖。對(duì)此，該裝置I具有以汽車蓄電池形式存在的電源10，該汽車蓄電池提供電源電壓U ，為了確保在汽車電路中有足夠的電源電壓Uwjl，在與電源10相連的起動(dòng)機(jī)4起動(dòng)時(shí)，需要根據(jù)圖4阻止或抵抗電源電壓的下降。對(duì)此，在電源10和起動(dòng)機(jī)4之間連接了一個(gè)電阻級(jí)聯(lián)30，該電阻級(jí)聯(lián)具有彼此并聯(lián)的電阻R1、R2、R3、…，該多個(gè)電阻可以彼此相關(guān)地具有規(guī)定的電阻值。該電阻級(jí)聯(lián)30的一條支路300 (為了清楚起見，僅舉例說明一條支路)不具有電阻，以使在接通所有開關(guān)50 (為了清楚起見，僅舉例說明一個(gè)開關(guān))時(shí)，能夠?yàn)槠饎?dòng)機(jī)4的冷起動(dòng)提供較小電阻，在其他的支路300上，將該多個(gè)開關(guān)分別設(shè)置在電阻％、R2, R3之前。有一個(gè)控制單元70用作控制該開關(guān)50，優(yōu)選地通過一個(gè)充電泵60用驅(qū)動(dòng)電壓ULad為該控制單元供電。該控制單元能夠依據(jù)時(shí)間或者依據(jù)電源電壓^-本身’通斷單個(gè)電阻^^該時(shí)間為起動(dòng)機(jī)4起動(dòng)后經(jīng)過的時(shí)間。在這種情況下設(shè)置了一個(gè)電壓傳感器40，該傳感器將當(dāng)前的電源電壓U411傳遞到控制單元70上。開關(guān)50特別是指晶體管。對(duì)此，漏極-源極間EC構(gòu)成了真正的開關(guān)。如果在各個(gè)晶體管50的柵極-源極上施加足夠的電壓，則漏極-源極間具有低阻抗(導(dǎo)電的)。該電壓可以由控制單元70通過在各個(gè)柵極上相應(yīng)的導(dǎo)線連接30提供。那么可以通過提高在起動(dòng)機(jī)電路中的電阻引起起動(dòng)時(shí)電源電中的電壓下降，即通過相應(yīng)地接通電阻級(jí)聯(lián)30。對(duì)此，電阻級(jí)聯(lián)30的總電阻R總為1/R總=1/%+1/%+1/R3,并且可以通過相應(yīng)地通斷電阻％、R2、R3，借助開關(guān)50來改變總電阻(以圖3中所給定的數(shù)值為例，總電阻在4R/7至R的范圍中變化)。如圖4中所示，基于歐姆定律，能夠抑制電源電壓U%ll。電壓-時(shí)間示意圖中的虛線表示汽車起動(dòng)時(shí)不受限的電壓下降。與之相反，實(shí)線表示起動(dòng)時(shí)由于通過控制開關(guān)50而提高了在起動(dòng)機(jī)電路中的電阻所引起的受到限制的電壓下降的電源電的隨時(shí)間的變化。在放大圖中，用箭頭對(duì)各個(gè)開關(guān)過程進(jìn)行了標(biāo)識(shí)?？梢钥紤]的是，一旦電壓傳感器40檢測(cè)到電源電壓U EiJi低于閾值電壓Uwil,就使用電源電壓下降限制裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于在汽車中穩(wěn)定電源電壓的裝置，所述裝置具有: 一個(gè)以起動(dòng)機(jī)形式存在的、汽車的功能組件(4)； 一個(gè)電源(10)，所述電源與所述功能組件(4)相連接并以電源電壓(U411)為功能組件(4)供電， 其特征在于， 為了穩(wěn)定電源電壓(U_)，電源(10)通過電阻級(jí)聯(lián)(30)與功能組件(4)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電阻級(jí)聯(lián)(30)能夠變化，以使電源電壓(Ueui)穩(wěn)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述電阻級(jí)聯(lián)(30)具有至少兩個(gè)彼此并聯(lián)的級(jí)聯(lián)支路(300)，其中，每個(gè)級(jí)聯(lián)支路具有一個(gè)串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路為一個(gè)開關(guān)(50)與一個(gè)電阻(HR3)串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，設(shè)置了一個(gè)級(jí)聯(lián)支路(300)，為了橋接電阻(RpRyR3),所述級(jí)聯(lián)支路僅具有一個(gè)開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，為此形成了一個(gè)控制單元(70)，即用于控制開關(guān)(50)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置(I)具有一個(gè)充電泵(60)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的裝置，其特征在于，所述充電泵(60)為所述控制單元(70)提供驅(qū)動(dòng)電壓(U。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)引用了權(quán)利要求3的權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，分別由一個(gè)晶體管構(gòu)成了所述開關(guān)(50)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3和權(quán)利要求5或權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)引用了權(quán)利要求5的權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，為此形成了所述控制單元(70)，即根據(jù)時(shí)間分別通斷多個(gè)級(jí)聯(lián)支路(300)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3和權(quán)利要求5或權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)引用了權(quán)利要求5的權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，為此形成了所述控制單元(70)，即依據(jù)待穩(wěn)定的電源電壓(U 分別通斷多個(gè)級(jí)聯(lián)支路(300)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在汽車中穩(wěn)定電源電壓(U電源)的裝置(1)，該裝置具有一個(gè)特別是以起動(dòng)機(jī)(4)的形式存在的、汽車的功能組件以及一個(gè)電源(10)，該電源與該功能組件(4)相連接并以電源電壓(U電源)為功能組件(4)供電，該裝置的特征在于，為了穩(wěn)定電源電壓(U電源)，電源(10)通過電阻級(jí)聯(lián)(30)與功能組件(4)相連接。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103201928SQ201180054059
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
發(fā)明者于爾根·舍恩, 托馬斯·舒爾茨, 賴納·梅克爾 申請(qǐng)人:自動(dòng)電纜管理有限責(zé)任公司