包括转换器和高负载用电器的机动车辆车载电气系统技术方案

一种用于机动车辆的车载电气系统具有电池(22)、发电机(20)、和以可切换的方式连接到电池(22)的至少一个一般用电器(23‑25)。DC电压/DC电压转换器(30)在初级侧连接到电池(22)，并且在次级侧连接到例如高负载致动器的高负载电阻器(34)，以便形成具有存储装置(32)的电气子系统，并且使得其可以通过开关(38)进行切换。开关(38)在第一开关位置将高负载用电器(34)连接到存储装置(32)和次级侧，并且在第二开关位置连接到初级侧。控制器(46)控制并操作开关(38)在第一和第二开关位置之间的开关位置。用于检测所述高负载用电器(34)的所述实际电功率(44)的装置与所述高负载用电器(34)相关联，并且在所述输出端连接到所述控制器(46)。

Vehicle electric system for motor vehicles including converters and high load electrical appliances

A vehicle electric system for a motor vehicle having a battery (22), (20), and the generator can be switched and connected to the battery (22) at least one general electric (23 25). DC voltage /DC voltage converter (30) connected to the battery on the primary side (22), and connected to the high load resistor such as high load on the secondary side of the actuator (34), in order to form a storage device (32) of the electric system, and makes it through the switch (38) switch. The switch (38) connects the high load electric appliance (34) to the storage device (32) and the secondary side in the first switch position, and connects to the primary side at the second switch position. The controller (46) controls and operates the switch position between the switch (38) and the switch position of the first and second. The device for detecting the actual electric power (44) of the high load electrical appliance (34) is associated with the high load electrical appliance (34), and is connected to the controller (46) at the output end.

【技术实现步骤摘要】
包括转换器和高负载用电器的机动车辆车载电气系统
本专利技术涉及用于机动车辆的车载电气系统，以及用于操作这种车载电气系统的方法。
技术介绍
US2014/0084817A1公开了一种包括超级电容器的动态系统中的能量和功率管理方法。在此，电池和超级电容器的电压之和在第一开关状态下施加于用电器32上。在正常负载状态下，DC(直流)电压/DC电压转换器的次级侧连接到用电器32。US2012/0261982A1公开了一种用于机动车辆的车载多电压电气系统。使用多个DC电压/DC电压转换器，电容器与所述多个DC电压/DC电压转换器相关联。可以通过切换开关实现不同的运行状态。US2014/026559A1公开了一种用于机动车辆的大功率车载电气系统。所述大功率车载电气系统具有大功率电气总线，其通过转换器至少部分地提供功率，该转换器从车辆的电池获得其输入功率。大功率电气总线可以至少部分地与机动车辆电池分离。具有大电功率的用电器(例如主动车轮悬架或动态底盘或主动悬架)通过大功率电气总线提供功率。具有大电功率的用电器通常具有超过1kW的最大功率消耗或超过80A的最大电流消耗，以及300W的平均功率消耗或25A的平均电流消耗。US8971073B2公开了一种用于在具有电池的网络中桥接(旁路)多级DC电压/DC电压转换器的系统和方法。不使用电容器。US5,179,508公开了一种包括电池和DC电压/DC电压转换器的电压供应系统。所述DC电压/DC电压转换器总是在功率流中，转换器不桥接。
技术实现思路
本专利技术的目的是进一步开发在开头提及并且如上所述类型的车载电气系统，并且特别地，以如下方式设计所述车载电气系统，当大功率用电器的功率要求低(例如小于DC电压/DC电压转换器的额定功率的40％至60％)和/或保持恒定(例如当前值的波动小于大功率用电器的功率额定值的10％)时，可以桥接DC电压/DC电压转换器。然而，当大功率用电器的功率需求高或快速变化(例如当前值在1秒内的波动大于大功率用电器的功率额定值的10％)时，则指定通过转换器向大功率用电器供电。该目的通过权利要求1的特征来实现。由于本专利技术，当DC电压/DC电压转换器桥接时，系统的能量效率增加。可以使用小尺寸的转换器，例如可以使用210W的转换器代替额定功率300W的转换器。转换器中不会出现连续加载和连续发生热损失。转换器仅在大功率需求的较短阶段使用，而热损失仅在所述阶段才出现。这有利于节省能源，特别是燃料。示例“为底盘致动器提供功率”：动态模式下的最大所需功率(高度波动的负载，例如回转)为210W，恒定模式下的最大所需功率(恒定负载，例如沿长弯路行驶)为300W。也就是说，由于当沿长弯路行驶时可以桥接DC/DC转换器，DC/DC转换器可以减小尺寸以匹配回转的设计，而不是为沿长弯路行驶而设计。大功率用电器的实际功率要求通过用于检测功率的装置来检测。该装置可以检测例如流过大功率用电器的电流。然后假设电压是已知的，例如电池电压，然后可以通过乘法来计算功率。然而，也可以通过测量电流和电压来检测功率。也可以检测实际施加到用电器的电压，并因此计算出实际的电压降，这进而允许计算电流和相应的功率。由于用于检测功率的装置，可以产生被馈送到控制器(也称为控制电路)的控制信号。如果实际测量的功率低于阈值，则开关移动到第一开关位置或保持在所述第一开关位置。然而，如果功率较高，则开关保持在第二开关位置或移动到所述第二开关位置。如果检测到快速变化的功率，例如电流值在一秒钟内的波动超过大功率用电器的功率的标称值的10％，则同样选择第二开关位置。DC/DC转换器的效率根据其输出功率和输出电压而改变。当DC/DC转换器用于负载、或具有不同功率要求或电平的负载组时，所述DC/DC转换器可以总是在低效率的工作范围内工作。作为解决方案，当DC/DC转换器在低效率的范围内工作时，可以桥接或断开DC/DC转换器。在这种情况下，指定被提供电力的负载通过更适合的高效率DC/DC转换器、或主电功率源直接提供功率。主源可以由发电机和电池组成，同样可以是DC/DC转换器。在混合动力车辆中经常出现这种情况。DC/DC转换器的输出可以连接到大电容器、或超级电容器组、或辅助电池。从负载切换到多个功率源的一个问题是负载经历电压跳变，这可能对所述负载的功能产生负面影响。这个问题的解决方案也是本构思的一部分。在切换过程发生之前，可以首先平衡源的电压，或者可以使用通过相互并联移除功率源并调整输出电压的方法。提出了一种架构，其具有优选多个DC/DC转换器或电源、用于根据其效率选择最合适的源的策略、以及允许源之间的切换而不破坏电压变化的控制策略。该构思适用于具有传统驱动器、混合驱动器、和电驱动器的车辆中的应用。所述构思也可用于飞行器和船舶中的板载电气系统。开关优选为切换开关；其具有连接到高负载用电器的至少一个开关舌。所述开关具有连接到转换器次级侧的第一开关触点，和连接到转换器初级侧的第二开关触点。优选地，设置两个开关舌，使得可以切换次级侧和初级侧的两个接线柱，或者在每种情况下初级侧的一个接线柱和次级侧的一个接线柱彼此连接；这种连接方便地接地。在后一种情况下，只需要一个具有一个开关舌的拨动开关。在如上所述的控制车载电气系统的方法中，通过用于检测功率的装置，以短时间间隔(采样)确定或连续地确定大功率用电器的功率需求，并且将以这种方式获得、和与大功率用电器的实际功率需求相关的信号馈送到控制器。控制器中定义了一个阈值。如果达不到该阈值，也就是说如果实际功率需求低于阈值，则控制器操作开关到转换器桥接的第一开关位置。然而，如果功率需求高于该阈值，则控制系统操作开关到第二开关位置。大功率用电机的功率需求在短时间内波动(例如在一秒内波动超过其额定功率的10％)的情况也是如此。附图说明本专利技术的其他特征和优点可以从进一步的权利要求以及本专利技术的示例性实施例的描述中获得，示例性实施例不旨在被理解为是限制性的，并且将参照附图更详细地解释，其中：图1示出了具有一般用电器的电池辅助车载电气系统的电路图，其具有两个子系统，每个子系统具有一个转换器和一个大功率用电器；图2示出了如图1所示、但现在有不同的电能源的电路图；和图3示出了通过电压调节操作桥接的图1或图2中的电路的基本图示。具体实施方式图1示出了分成三个区域17、18和、19的电路。第一区域17中有发电机20和电池22，该第一区域17也称为主要区域和分配网络。发电机20与电池22并联。常规装置(诸如发电机20和电池22之间的调节器)是本领域技术人员已知的；为了简单起见，在此没有示出这种调节器。所述的这种调节器确保只有当发电机22以足够的旋转速度工作时，才能与电池22连接并且对所述电池充电。在主区域17中另外设置三个一般用电器23至25。它们可以通过未示出的开关连接和断开。这些用电器23至25是例如挡风玻璃刮水器马达、光源、座椅调整用电动马达等。主区域17通过施加到正电位的连接线26连接到区域18和19，特别地连接到上子系统和下子系统。区域18和19在物理上相同。因此，下文中只描述了上子系统。在所述子系统中布置了DC电压/DC电压转换器30，在下文中也称为DC/DC转换器或仅称为转换器30，转换器包括具有两个接线柱的初级侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车辆、特别是乘用车的车载电气系统，包括电池(22)、设置用于对所述电池(22)充电的发电机(20)、以可切换的方式连接到所述电池(22)的至少一个一般用电器(23‑25)、和DC电压/DC电压转换器(30)，所述DC电压/DC电压转换器(30)在初级侧连接到所述电池(22)，并且在次级侧连接到例如高负载致动器的高负载电阻器(34)，以便形成具有存储装置(32)的电气子系统，并且使得其可以通过开关(38)进行切换，其中所述开关(38)在第一开关位置将所述高负载用电器(34)连接到所述存储装置(32)和所述次级侧，并且在第二开关位置连接到所述初级侧，其中设置有控制器(46)，所述控制器控制并操作所述开关(38)在所述第一开关位置和所述第二开关位置之间的所述开关位置，并且其中设置有用于检测所述高负载用电器(34)的所述实际电功率(44)的装置，所述装置与所述高负载用电器(34)相关联，并且在所述输出端连接到所述控制器(46)。

【技术特征摘要】
2016.07.29 DE 102016213977.01.一种用于机动车辆、特别是乘用车的车载电气系统，包括电池(22)、设置用于对所述电池(22)充电的发电机(20)、以可切换的方式连接到所述电池(22)的至少一个一般用电器(23-25)、和DC电压/DC电压转换器(30)，所述DC电压/DC电压转换器(30)在初级侧连接到所述电池(22)，并且在次级侧连接到例如高负载致动器的高负载电阻器(34)，以便形成具有存储装置(32)的电气子系统，并且使得其可以通过开关(38)进行切换，其中所述开关(38)在第一开关位置将所述高负载用电器(34)连接到所述存储装置(32)和所述次级侧，并且在第二开关位置连接到所述初级侧，其中设置有控制器(46)，所述控制器控制并操作所述开关(38)在所述第一开关位置和所述第二开关位置之间的所述开关位置，并且其中设置有用于检测所述高负载用电器(34)的所述实际电功率(44)的装置，所述装置与所述高负载用电器(34)相关联，并且在所述输出端连接到所述控制器(46)。2.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述开关(38)具有连接到所述高负载用电器(34)的开关舌(36)，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩·莫尔曼，彼得·施米茨，阿明·沃姆，曼纽尔·波雅尔，恩伯特·斯派克，马克·艾弗特，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US