專利名稱：機動車電源的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車電源。
車輛所需的用于給各種耗電裝置供電的電能取自一種再充電式電池，該電池在內燃機工作時由交流發電機充電。一個電池端子直接連接于車輛地線；另一個電池端子(通常是正端子)，通過一個包括一些輸出端和集成熔絲的配電盤而供給各耗電裝置。
本發明提供一種機動車電源，它在按照需要由再充電式電池提供能源備用的最佳化方面是有創造力的。根據本發明，在用于一個電池端子的輸入端與配電盤的至少一個輸出端之間，連接一個由電子控制器驅動的半導體開關；該控制器具有一個用于代表操作參數的傳感信號的輸入接口。因此，該控制器在控制連接于裝有半導體開關的輸出端的耗電裝置方面是有效的。這種控制可能涉及按照需要的開關電源，或者還涉及調制，更具體地說涉及脈寬調制。
在本發明的一個特別有利的實施例中，至少一個連接于主要由白熾燈組成的車輛照明系統的輸出端，是由脈寬調制調節到一個對白熾燈有效而確定的電壓值的。目前，考慮到白熾燈的壽命，已不再要求把由用于再充電式電池的由交流發電機提供的充電電壓限制成一個值，它在某些工作條件下遠低于最佳充電電壓。
還在該優選實施例中提供通過持久地監測充電/放電電流和累計所檢測的電流值，生成一個代表再充電式電池充電狀態的參數。根據電池的充電狀態，就能按照一種優先方案從再充電式電池向各耗電裝置供電這種概念能夠在電池變低的延長時期，例如在交流發電機停止運行時，保持基本功能，從而車輛能維持要長時間的運行。
從下面的描述和有關附圖中可明顯看出本發明的其他特點和優點，在附圖中
圖1是電源的方框圖2是用于由磁致電阻元件檢測的電流的裝置的示意說明圖；圖3是在各種操作條件下起動器電流和時間的關系曲線圖；圖4是充電狀態的曲線圖；和圖5是在整流以后的由交流發電機提供的電流的曲線圖。
現在參看圖1，它說明裝于外殼10中的電源，外殼10裝于再充電式電池12上，最緊鄰于其正端子。電源具有一個直接連接于電池正端子的輸入端14。此外，電源具有一系列的把各種耗電裝置連接于其上的輸出端16。在圖1所示的實施例中，除了為起動器提供的輸出端以外，全部輸出端16都由一個上游熔絲提供安全保險。提供用16a標明的輸出端，用于連接車輛照明系統，該系統主要包含白熾燈。在這輸出端16a的上游裝有一個半導體開關18。從數字控制器22借助驅動電路20驅動半導體開關18。通過輸出端16a的脈寬調制，提供一個工作電壓，把該電壓的均方根(rms)值限制成車輛照明系統中使用的白熾燈的工作電壓。
在圖1中用16b表示的輸出端組的上游插入一個半導體開關24。通過一個由數字控制器22控制的驅動電路26驅動半導體開關24。因為起動器連接于輸出端16b之一，所以通過并聯地連接幾個半導體元件而給半導體開關24提供很低的阻抗，在25℃通過并聯地連接8個金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)型半導體開關可提供小于0.5mΩ的阻抗。
在輸入端，驅動電路22具有多個用于連接代表各種工作參數的模擬和數字信號的接口，還有一個用于連接雙向總線系統(CAN)的接口30。
為了使充電電壓最佳化，需要考慮兩個變量，即再充電式電池的內部溫度及其充電狀態，緊靠電池正端子的再充電式電池上的溫度足以代表其內部溫度。在根據本發明的電源中，一個負溫度系數(NTC)電阻器形式的溫度傳感器32被安排成緊靠再充電式電池的正端子，并且被連接于驅動電路22的模擬/數字(A/D)輸入端。通過持久地監測充電/放電電流和累計所傳感的數值，傳感再充電式電池的充電狀態。最好在復蓋0.1A至800A(80dB)的總范圍的兩個相繼的范圍內，進行傳感。為此，提供兩個傳感回路34，36，在回路上按圖2所示安置磁致電阻元件。
現在參看圖3，它說明在診斷應用中用于電流傳感的優選實施例，在圖中作為實例畫出電流曲線。
現在參看圖4，它說明如何使充電狀態最佳化，而無需考慮由車輛照明系統的白熾燈或強加的限制或類似情況。
現在參看圖5，它說明在診斷交流發電機狀態中通過根據本發明的電源實現的功能的又一個實例，在圖中畫出交流發電機的電流曲線，其中周期性電壓降表示有缺陷的整流二極管。
能夠把根據本發明的電源提供的性能特征分類成4組1.電池管理-由電流累計引起的充電狀態-充電狀態的任選指示-最佳化充電電壓(溫度、充電狀態、使用壽命)-用于全部白熾燈的電壓調節，最好以約90Hz通過脈寬調制來調節。
這第一組性能特征保證在全部溫度范圍內進行可靠的電池充電。更具體地說，在低溫時能提高備用充電電平，從而最終實現延長車輛照明系統白熾燈的壽命和再充電式電池本身的壽命。
2.耗電裝置的管理-根據由總線系統(CAN)得到的工作參數，用優先控制來減少耗電-兩種輸出模式點火通和點火斷-修改空轉轉速(在低充電狀態下的污染)-限制起動器有效時間(防止誤用)這些性能特征改善可用的備用充電電平。
3.安全功能-起動器的短路保護
-在事故情況(撞擊狀態)中斷電-在侵入告警系統被觸發時斷電-在運輸期間斷電這些性能特征改善安全性和可靠性。
4.診斷功能-起動器閉鎖，小齒輪未接合-交流發電機，二極管失效-漏電流這組性能特征提供用于檢驗車輛電氣系統的最佳工具。
權利要求
1.一種包含一個再充電式電池和一個配電盤的機動車電源，該配電盤包括一個用于電池兩個端子之一的輸入端和多個向多個不同耗電裝置提供電池電壓的輸出端，該電源的特征在于一個半導體開關被安置于用于所述一個電池端子的所述輸入端與至少一個所述輸出端之間，并且由一個電子控制器驅動；所述控制器具有一個輸入接口，用于代表工作參數的傳感信號。
2.根據權利要求1的電源，其特征在于輸出端之一是用于驅動半導體開關而調制的脈沖寬度。
3.根據權利要求1的電源，其特征在于把脈沖寬度調制輸出調節到一個最大均方根電壓。
4.根據權利要求3的電源，其特征在于用充電控制器把用于再充電式電池的充電電壓調節到一個最佳值，該值對于如備用充電電平、工作溫度、充電狀態和使用壽命之類的標準來說是最佳的，而與連接于脈沖寬度調制輸出端的一個或多個耗電裝置的耐受電壓無關。
5.根據權利要求2至4中任何一項的電源，其特征在于把車輛照明系統的白熾燈連接于脈沖寬度調制輸出端。
6.根據權利要求5的電源，其特征在于脈沖寬度調制頻率大于50Hz，最好在90Hz范圍內。
7.根據上述權利要求中任何一項的電源，其特征在于通過持久地傳感耗電裝置和充電電流并累計所傳感的電流值，產生一個指示充電狀態的特征量。
8.根據權利要求7的電源，其特征在于按照處在多個相鄰電流范圍內的電池端子，直接進行電流傳感。
9.根據權利要求7或8的電源，其特征在于借助一些磁致電阻元件進行電流傳感。
10.根據權利要求7至9中任何一項的電源，其特征在于分析所傳感的耗電裝置的電流，以診斷各個耗電裝置的狀態。
11.根據權利要求10的電源，其特征在于從起動器電流得出關于至少一種下述狀態的診斷信息-起動-發動機點火-小齒輪未接合-閉鎖。
12.根據權利要求7至11中任何一項的電源，其特征在于分析所傳感的充電狀態，以診斷交流發電機的狀態。
13.根據權利要求12的電源，其特征在于從充電電壓的周期性電壓下降，得出關于交流發電機的有缺陷整流二極管的指示。
14.根據權利標7至13中任何一項的電源，其特征在于有一個用于指示再充電式電池的充電狀態的裝置。
15.根據權利要求7至14中任何一項的電源，其特征在于有一個用于檢測漏電流的裝置。
16.根據權利要求1至15中任何一項的電源，其特征在于在靠近再充電式電池正端子處，提供連接于控制器A/D輸入端的溫度傳感器。
17.根據權利要求1至16中任何一項的電源，其特征在于能夠把一個優選雙向總線系統(CAN)連接于輸入接口。
18.根據權利要求1至17中任何一項以電源，其特征在于在事故情況下斷電。
19.根據權利要求1至17中任何一項的電源，其特征在于根據侵入告警信號斷電。
20.根據權利要求1至17中任何一項的電源，其特征在于在安全運輸時斷電。
21.根據權利要求1至20中任何一項的電源，其特征在于控制器按照工作參數控制一個或多個耗電裝置的消耗電流的選擇性降低。
22.根據權利要求21的電源，其特征在于所涉及的工作參數之一是點火開關的狀態。
23.根據權利要求7至22中任何一項的電源，其特征在于當充電狀態低下時，就提高驅動交流發電機和車輛的內燃機的空轉轉速。
24.根據權利要求7至23中任何一項的電源，其特征在于按照控制器的控制，限制起動器的接通持續時間。
全文摘要
機動車電源包含一個再充電式電池和一個配電盤。配電盤包括一個用于電池一個端子的輸入端和幾個向各個耗電裝置提供電池電壓的輸出端。在電池一個端子的輸入端與諸輸出端之間,安置一些由數字控制器驅動的半導體開關。控制器具有一個用于代表工作參數的傳感信號的輸入接口。在保證只按需要把電能供給車輛中各耗電裝置方面,此電源是有創造性的。
文檔編號B60R16/023GK1297828SQ0013446
公開日2001年6月6日 申請日期2000年12月1日 優先權日1999年12月2日
發明者科尼利厄斯·彼得 申請人:Trw車輛電氣與零件有限兩合公司