机动车辆的包括转换器和高负载消耗装置的车载电气系统制造方法及图纸

本申请涉及机动车辆的包括转换器和高负载消耗装置的车载电气系统。提供了用于机动车辆的车载电气系统的方法和系统，所述车载电气系统包括一个或多个功率源和具有开关的电气子系统，响应于电参数(诸如高功率消耗装置的功率需求)，所述开关能够被致动以选择性地旁路DC/DC转换器和存储装置。在一个示例中，当高功率消耗装置具有低并且恒定的功率要求时，所述开关可以被设置为桥接DC/DC转换器和存储装置。另外，该方法包括选择性地控制功率源以便满足峰值功率需求，其中所述功率源在针对给定工况的最大效率下运转。

A vehicle electric system including a converter and a high load consumption device

This application involves a vehicle electric system including a motor vehicle, including a converter and a high load consumption device. Method and system for vehicle electrical system of a motor vehicle is provided, wherein the vehicle electrical system includes one or more power source and switch with electric system, in response to electrical parameters (power requirements such as high power consumption devices), the switch can be actuated to selectively bypass and DC/DC converter storage device. In one example, when the high power consumption device has low and constant power requirements, the switch can be set to bridge DC/DC converter and storage device. In addition, the method includes selectively controlling the power source to meet the peak power demand, where the power source operates under the maximum efficiency of a given working condition.

【技术实现步骤摘要】
机动车辆的包括转换器和高负载消耗装置的车载电气系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年7月29日提交的德国专利申请号102016213978.9的优先权。为了所有目的，以上引用的申请的整个内容以引用方式被并入本文。
本公开涉及用于机动车辆的车载电气系统以及用于运转这种类型的车载电气系统的方法。
技术介绍
US2014/0084817A1公开了一种用于包含超级电容器的动态系统中的能量和功率管理的方法。此外，电池和超级电容器的电压的总和在第一切换状态下被应用于消耗装置。在正常负载状态下，DC电压/DC电压转换器的次级侧被连接至消耗装置。US2012/0261982A1公开了一种用于机动车辆的车载多电压电气系统。多个DC电压/DC电压转换器被使用，电容器与所述多个DC电压/DC电压转换器相关联。不同的运转状态能够通过拨动开关来实现。US2014/026559A1公开了一种用于机动车辆的高功率车载电气系统。所述高功率车载电气系统具有高功率电气总线，由从车辆的电池获得其输入功率的转换器至少部分地向所述高功率电气总线供应功率。高功率电气总线能够与机动车辆电池至少部分地解耦(uncouple)。通过高功率电气总线向具有高电功率的消耗装置(例如主动(active)车轮悬架或主动底盘(chassis)或主动悬架)供应功率。具有高电功率的消耗装置通常具有>1kW的最大功率消耗或>80A的最大电流消耗、300W的平均功率消耗或25A的平均电流消耗。US8971073B2公开了用于桥接(旁路)网络中的多级DC电压/DC电压转换器与电池的系统和方法。没有电容器被使用。US5,179,508公开了包含电池和DC电压/DC电压转换器的电压供应系统。所述DC电压/DC电压转换器始终处于功率通量，它不被桥接。
技术实现思路
然而，专利技术人在此已经认识到以上构造的问题。如果高功率消耗装置(例如，高负载消耗装置)正在非常低的功率需求下或在高恒定负载下运转，能量转换损失在(一个或多个)DC电压/DC电压(例如DC/DC)转换器中发生，所述能量转换损失消散成被转移到环境的热。另外，这些转换损失降低车辆的燃料效率，或者在插电式车辆(诸如电动车辆或插电式混合动力车辆)的情况下增加总耗能量。相应地，在本文中提供了一种系统来至少部分地解决以上问题。在一个示例中，所述系统包括用于机动车辆的车载电气系统，所述车载电气系统包含：电池；功率源，所述功率源被提供用于给所述电池充电；常规汽车电消耗装置；DC电压/DC电压转换器，所述DC电压/DC电压转换器在其初级侧(primaryside)被连接至所述电池，并且所述DC电压/DC电压转换器在次级侧(secondaryside)被连接至高负载消耗装置，以便形成具有能量存储装置的电气子系统；电气开关或机械开关，所述电气开关或机械开关将高负载消耗装置连接至能量存储装置，或经由上二极管连接到主要功率源(例如，电池或功率源)，其中通过DC电压/DC电压转换器的次级侧为所述能量存储装置进行充电，其中在第一切换位置中，高负载消耗装置经由所述上二极管通过主要电源被供应功率，且在所述开关的第二切换位置中，所述高负载消耗装置被连接至存储装置和DC/DC转换器的输出端，其中所述上二极管允许主要电源供应所述高负载消耗装置，但是阻止电流沿相反方向流动，以迫使任何再生电流被存储在能量存储装置中，其中下二极管被连接在所述能量存储装置与高功率负载之间，其中所述下二极管被实施为总是阻止电流从所述存储装置到由主要电源驱动的常规负载，但是沿相反方向传输电流以促进来自高功率负载的再生功率的回收；控制器，所述控制器在所述第一与所述第二切换位置之间控制并运转所述开关；以及用于检测所述高负载消耗装置的电功率的装置，所述用于检测所述高负载消耗装置的电功率的装置与所述高负载消耗装置相关联，并且在所述输出端处被连接至所述控制器。以此方式，当高功率消耗装置的功率要求低(例如小于DC电压/DC电压转换器的额定功率的40％至60％)和/或恒定(例如电流值的波动小于高功率消耗装置的额定功率值的10％)时，DC电压/DC电压转换器可以被桥接。然而，当高功率消耗装置的功率要求高或快速地改变(例如电流值的波动在一秒内大于高功率消耗装置的额定功率值的10％)时，可以经由转换器向高功率消耗装置供应功率。在一个示例中，额定功率可以被定义为被允许流过消耗装置的最高功率(例如，最大值)输入。由于本公开的构造，当DC电压/DC电压转换器被桥接时，系统的能量效率被增加。小尺寸的转换器然后可以被使用，例如210W的转换器可以代替具有300W额定功率的转换器被使用。转换器中的连续负载和热损失的连续发生不会发生。转换器可以仅在高功率要求的相对短的阶段中被使用，并且热损失仅在所述阶段中出现。这是有利的；能量(特别是燃料)被节省。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了具有常规汽车电消耗装置、转换器和在每种情况下子系统中的一个高功率消耗装置的电池辅助的车载电气系统的电路图的桥接构造。图2示出了如在图1中但是现在具有两个不同电能源的电路图。图3示出了用于通过电压调节运转来移除电源的如在图1-图2中的电路的基本图示。图4示出了用于管理车辆电气系统的示例控制方法。具体实施方式包括DC/DC转换器和能量存储装置的一个或多个功率子系统可以被用来向车辆的功率网中的高性能电气系统供应功率。这种布局被用来稳定车辆的能量分布网络防止来自高功率电消耗装置的高动态干扰。如果(一个或多个)高功率消耗装置正在非常低的功率需求下或在高恒定负载下运转，能量转换损失在DC/DC转换器中发生，所述能量转换损失消散成热并且降低车辆的燃料效率。当高功率消耗装置的功率需求低或恒定时，不需要运转单独子系统中的消耗装置，因为消耗装置不引起干扰。因此，根据本文中公开的实施例，包括旁路开关以在低或恒定功率需求期间从(一个或多个)高功率系统旁路所述DC/DC转换器和能量存储装置。当高功率消耗装置的功率需求变为高和/或瞬变的时，DC/DC转换器和能量存储装置被切换为激活。还包括二极管以将再生电流从高功率消耗装置引导到子系统能量存储装置，同时不允许能量存储装置和DC/DC转换器供应功率到常规消耗装置，该常规消耗装置由主要电源连接和供应。当旁路所述DC/DC转换器时，这种构造增加了系统能量效率，并且允许更小的DC/DC转换器被使用，因为高恒定负载不必经过DC/DC转换器，而高恒定负载经过DC/DC转换器将使较大的DC/DC转换器成为必要。二极管在旁路模式期间将再生电流从高功率致动器引导到子系统的能量存储装置，因此车辆的主要能量存储装置不被充电，并且能量能够在子系统功率网中被直接重新使用。一种示例高功率消耗装置包括主动底盘致动器或驱动系统致动器。底盘致动器的电源可以包括在动态模式(高度波动的负载，例如在蛇形穿桩期间)下的210W的最大所需功率、以及在恒定模式(恒定负载，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车辆的车载电气系统，其包含：主要电源；至少一个常规汽车电消耗装置，所述至少一个常规汽车电消耗装置以可切换的方式被连接至电池；DC电压/DC电压转换器，所述DC电压/DC电压转换器在初级侧被连接至所述主要电源，并且所述DC电压/DC电压转换器在次级侧被连接至高负载消耗装置；开关，所述开关将所述高负载消耗装置连接至能量存储装置或者经由上二极管连接到主要电源，所述能量存储装置由所述DC电压/DC电压转换器充电，其中所述上二极管允许所述高负载消耗装置由所述主要电源驱动，但不允许所述常规汽车负载由所述能量存储装置和所述DC电压/DC电压转换器驱动，其中下二极管被配置为允许能量从所述高负载消耗装置回收，同时不允许所述能量存储装置和所述DC电压/DC电压转换器供应功率到由所述主要电源驱动的所述常规汽车负载；控制器，所述控制器控制并运转所述开关；以及用于检测所述高负载消耗装置的电功率的装置，所述用于检测所述高负载消耗装置的电功率的装置与所述高负载消耗装置相关联，并且在输出端处被连接至所述控制器。

【技术特征摘要】
2016.07.29 DE 102016213978.91.一种用于机动车辆的车载电气系统，其包含：主要电源；至少一个常规汽车电消耗装置，所述至少一个常规汽车电消耗装置以可切换的方式被连接至电池；DC电压/DC电压转换器，所述DC电压/DC电压转换器在初级侧被连接至所述主要电源，并且所述DC电压/DC电压转换器在次级侧被连接至高负载消耗装置；开关，所述开关将所述高负载消耗装置连接至能量存储装置或者经由上二极管连接到主要电源，所述能量存储装置由所述DC电压/DC电压转换器充电，其中所述上二极管允许所述高负载消耗装置由所述主要电源驱动，但不允许所述常规汽车负载由所述能量存储装置和所述DC电压/DC电压转换器驱动，其中下二极管被配置为允许能量从所述高负载消耗装置回收，同时不允许所述能量存储装置和所述DC电压/DC电压转换器供应功率到由所述主要电源驱动的所述常规汽车负载；控制器，所述控制器控制并运转所述开关；以及用于检测所述高负载消耗装置的电功率的装置，所述用于检测所述高负载消耗装置的电功率的装置与所述高负载消耗装置相关联，并且在输出端处被连接至所述控制器。2.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述初级侧的两个接线端中的一个被连接至所述DC电压/DC电压转换器的所述次级侧的两个接线端中的一个，并且其中所述主要电源包括交流发电机和起动器电池。3.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述控制器被配置为当所述高负载消耗装置的功率要求小于额定功率的40％至60％时将所述开关设置为将所述高负载消耗装置连接到所述能量存储装置，并且被配置为当所述功率要求大于所述额定功率的40％至60％时将所述开关设置为将所述高负载消耗装置连接到所述主要电源。4.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述控制器被配置为当所述高负载消耗装置的功率改变速率要求大于功率改变速率阈值时，将所述开关设置为将所述高负载消耗装置连接到所述能量存储装置。5.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述能量存储装置是超级电容器、锂离子电池、或经配置为供应和吸收瞬态电功率的其他能量存储装置。6.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述高负载消耗装置是主动底盘或驱动系统致动器。7.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述主要电源包含发电机。8.根据权利要求1所述的车载电气系统，其中所述主要电源包含第二DC/DC转换器。9.一种车辆电气系统，其包含：第一功率源；第二功率源；具有开关的电气子系统，所述开关可致动以将所述第一功率源电耦接至所述电气子系统但不将所述第二功率源电耦接至所述电气子系统，或者将所述第二功率源电耦接至所述电气子系统但不将...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·摩尔曼，A·沃姆，P·施密茨，M·博雅尔，E·斯皮克，M·艾芙尔特，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US