專利名稱：起動器供電網絡的制作方法
技術領域：
本發明涉及在機動車驅動中的起動器系統領域。
背景技術：
在現代機動車驅動中，為了開動原始的驅動源例如內燃機使用所謂的起動電動機，其通常被構造為電動機。起動電動機的任務在于，將內燃機加速到最小轉速上，由此內燃過程可以自主地進行并且可以僅僅通過內燃過程進行達到穩定的空轉。為了對起動電動機供給電能，通常使用起動器供電網絡或者車載電網，其通常由電池、起動電動機和將電池與起動電動機連接的引線構成。為了開動內燃機，在駕駛員的現有起動期望情況下借助起動器繼電器將開關接觸部閉合，所述開關接觸部將起動電動機直接通過引線與電池連接。然而在第一起動瞬間中 的最大電流之后，電流又急劇下降，因為由于起動電動機進行旋轉而感應出電壓，該電壓與從外部激勵的電壓相反。在達到內燃機的最小轉速之后，其過渡到自運行中，為此開關接觸部被打開并且起動過程結束。在設計起動器設備和內燃機時的目標規范在于最小化起動時間，也即從起動開始到達到通過內燃機確定的轉速閾。為此例如可以提高由起動器在內燃機上輸出的功率，但是這導致更大的接通電流。由此例如可以在永久激勵的直流電動機作為起動電動機的情況下使永磁體去磁，這導致起動電動機持續的功率降低。更高的接通電流也即起動電流也導致更高的起動電動機轉矩，起動電動機的單個部件可能沒有針對該轉矩而設計，從而可能預計到起動電動機的提高的磨損或者甚至損壞。此外，起動電動機還可以達到過高的空轉轉速，其中所形成的離心カ可以導致其損壞。雖然始終可以通過功率電子裝置來調節起動器功率。但是這與電路技術的花費和與此關聯的、提高的成本相關聯。
發明內容
本發明基于如下認識將第二能量源例如第二電壓源作為起動器輔助集成到起動器供電網絡中。該第二能量源例如可以作為電池或者電容器被構造。有利地，兩個電壓源被切換，使得通過ー個電壓源起動器被接通，并且在起動器電流下降到一個確定水平之后，緊接著附加連接第二能量源或者代替地接通第二能量源。第二能量源例如可被選擇為，使得在所述附加連接之后起動器電流大于在附加連接第二能量源之前的電流。起動瞬間還可以被選擇為使得第二電流尖峰不導致永久磁體的去磁。通過這種方式能夠實現比迄今轉化更多的功率，而不發生去磁、起動電動機的最大轉矩被超過或者空轉過大。按照ー個方面，本發明涉及起動器供電網絡，具有用于起動電動機的原始能量供給的第一能量源，其中該第一能量源與起動器供電網絡的網絡端子耦合，第二能量源，和耦合器，該耦合器被構造用于根據由第一能量源輸出的起動電動機電流將第二能量源與網絡端子稱合，以便對抗起動電動機電流的減少。有利的是，起動電動機借助第一能量源被起動，其中第二能量源在起動過程之后被附加連接，以便例如提高起動電動機電流。
按照ー個實施方式，耦合器被構造為在起動電動機電流達到、低于或超過確定的電流閾值情況下將第二能量源與網絡端子耦合。由此可以以有利的方式保證，第二能量源僅僅在起動電動機電流例如下降時，才被接入。該第二能量源例如可以被附加連接，以便補償起動電動機電流的下降。按照ー個實施方式，耦合器被構造為在起動電動機電流達到確定的電流值、例如在達到電流短路值之后在經過確定的時間間隔之后將第二能量與網絡端子耦合。由此以有利的方式保證，第一能量源通過第二能量源來輔助。按照ー個實施方式，設置耦合器來檢測起動器供電網絡的輸出電壓、例如起動電動機電壓或第一能量源的輸出電壓、和第二能量源的輸出電壓，以及如果第二能量源的輸出電壓不小于、優選等于或大于起動器供電網絡的輸出電壓，才將第二能量源與網絡端子耦合。由此，以有利的方式保證，通過接入第二能量源不附加地使第一能量源或起動電動機加載。網絡端子例如可以構成用于輸出起動電動機電流的輸出端。但是通過網絡端子也 可以例如借助發電機來對原始能量源例如起動器電池、和/或第二能量源充電。按照ー個實施方式，該耦合器被構造用于為了提高起動電動機電流將第二能量源與網絡端子耦合。由此，以有利的方式實現，在開動起動電動機之后附加地對其供給能量。按照ー個有利實施方式，該耦合器包括可控制的開關、例如晶體管開關，其被構造用于將第二能量源與該網絡端子耦合。該晶體管開關例如可以是功率晶體管開關，從而可以以有利的方式保證，可以快速地對第二能量源電加載。按照有利的實施方式，該耦合器包括兩個ー個接ー個地連接的開關，尤其是晶體管開關，其被設置為用于將第二能量源與網絡端子耦合，其中起動電動機電流可以通過在兩個ー個接ー個地連接的開關之間的輸出端子被輸出。由此，保證了，在輸出端子和網絡端子之間設置另外的開關，這能夠實現第一能量源的關斷。按照ー個有利的實施方式，該耦合器被構造為用于將第二能量通過ニ極管耦合。該ニ極管例如可以在正向方向上被連接，由此減少起動器對第二能量源的反作用。但是該ニ極管也可以在截止方向上被連接，由此以有利的方式保證在接入該第二能量源之后其電荷不被饋入起動器供電網絡中。在該情況中，起動電動機電流可以通過在開關和ニ極管之間的端子被輸出。按照ー個有利的實施方式，該第一能量源是用于對起動電動機原始供給能量的起動電動機電池。該第二能量源相反可以是另外的電池或電容器。按照另ー個方面，本發明涉及具有起動電動機和本發明的用于對起動電動機供給電能的起動器供電網絡的起動電動機系統。按照另ー個方面，本發明涉及用于起動機動車驅動裝置的起動電動機的方法，具有從第一能量源對起動電動機供給起動電動機電流以便開動起動電動機的步驟，以及根據起動電動機電流附加連接第二能量源以便對抗起動電動機電流減少的步驟。
參考附圖進一步闡述另外的實施例。其中
圖I示出了起動器供電網絡；圖2示出了起動器供電網絡；
圖3示出了起動器供電網絡；以及 圖4示出了模擬的起動電動機電流。
具體實施例方式圖I示出了具有第一能量源101的起動器供電網絡，該能量源101例如通過功率電阻103與網絡端子105耦合。第一能量源101的端子此外還通過電阻107與地連接。起動器供電網絡還包括第二能量源109、例如電容器，其可以通過耦合器111、例如開關與網絡端子105耦合。開關111的輸出構成端子113，借助其例如可以連接起動電動機115。在網絡端子105上還可以連接發電機117。該端子113與網絡端子105連接。圖2示出了起動器供電網絡，在其中與在圖I中所示的起動器供電網絡不同，在端子113和網絡端子105之間連接了在截止方向上工作的ニ極管201。由此在接入第二能量源109的情況下阻止了 電荷在第一能量源的方向上也即在起動器供電網絡的方向上流 出。由此以有利的方式保證了，在第二能量源中存儲的能量完全為起動電動機115可用。但是按照另ー個實施方式，ニ極管201也可以在正向方向上連接，由此可以避免來自第一能量源101的起動器電流為了充電第二能量源109而不希望地流出。為了充電第二能量源109，還可以設置另外的開關，例如并聯的開關，其在起動起動電動機115之后優選被閉合僅僅用于充電第二能量源109。圖3示出了起動器供電網絡，其中與在圖I中示出的起動器供電網絡不同，在端子113和網絡端子105之間設置另外的開關301。由此可以以有利的方式自由選擇轉換時間點，其中例如可以關斷第一能量源101。第二能量源有利地如此選擇，使得其在起動器過程中對附加的起動器電流作出貢獻。這例如可以通過合適地選擇的電容器來保證，其可以存儲比為了提升(Boosten)起動器電流所需的明顯要多的能量。此外，開關111可以在當第二能量源的電壓位置比在起動電動機115上的高時才被激活。對此，例如可以借助在圖I至3中未示出的電壓差測量儀來進行附加的電壓差測量。圖4示出了起動電動機電流401和403的模擬的變化曲線和所屬的電動機轉速405和407的變化曲線。在此，起動電動機變化曲線401和電動機轉速變化曲線405相應于用于起動起動電動機的傳統方案。起動電動機電流變化曲線403以及所屬的電動機轉速407在使用本發明概念的情況下得到。起動過程例如可以如通常的那樣通過第一能量源101例如通過鉛酸電池開始。在第一瞬間，起動器電流上升到在大約1000A處的最大短路值。隨著起動電動機進行旋轉,該電流沿著起動器電流變化曲線401下降。在確定的時間之后，例如在大約50ms之后，第二能量源優選在直接附近與起動電動機并聯地附加連接，其中第二能量源109可以是完全充電的電容器。由此，起動器電流被提高到在例如IlOOmA之上的值上，由此起動器電流沿著起動器電流變化曲線403被調節。通過第二能量源的接入，起動器電流被提高，由此能夠更快速地加速通過起動電動機驅動的內燃機。通過這種方式，在起動過程中得到時間優點。第二電流源被附加連接到電路中的時間點可以根據起動器供電網絡的設計來確定，在其中例如能量源(例如電壓源)的電壓位置和內阻、引線電阻以及起動電動機的升速特性可被考慮。這里，可以考慮各種策略。這樣第二能量源例如可以在達到短路電流之后在固定地預先給定的時間例如50ms之后被接通。還可以，在起動器電流例如已經低于某電流閾之后，接通第二能量源。還可以，在電池端子電壓也即第二能量源的輸出電壓已經超過了確定的閾之后，接通該第二能量源。在圖4中所示的變化曲線說明了柴油發動機的模擬的起動，其中第一能量源的輸 出電壓處于11. 7V、第一能量源內阻處于3. 75m歐姆和0°C，以及在25% Qv和80% SOC的情況下。第二能量源的輸出電壓在2. 5m歐姆的內阻和124F溫度情況下處于14. 4V。
權利要求
1.起動器供電網絡，具有 用于起動電動機的原始能量供給的第一能量源(101)，其中該第一能量源(101)與起動器供電網絡的網絡端子(105 )耦合； 第二能量源(109);和 率禹合器(111，301),該I禹合器被構造用于根據由第一能量源(101)輸出的起動電動機電流將第二能量源(109)與網絡端子(105)耦合，以便對抗起動電動機電流的減少。
2.根據權利要求I所述的起動器供電網絡，其中，耦合器(111，301)被構造為在起動電動機電流達到、低于或超過確定的電流閾值情況下將第二能量源(109)與網絡端子(105)耦合。
3.根據上述權利要求之一所述的起動器供電網絡，其中，耦合器(111，301)被構造為在起動電動機電流達到確定的電流值、尤其是在達到電流短路值之后在經過確定的時間間隔之后將第二能量(109)與網絡端子(105)耦合。
4.根據上述權利要求之一所述的起動器供電網絡，其中，設置耦合器(111，301)來檢測起動器供電網絡的輸出電壓、尤其是起動電動機電壓或第一能量源(101)的輸出電壓、和第二能量源(109)的輸出電壓，以及如果第二能量源(109)的輸出電壓不小于起動器供電網絡的輸出電壓，才將第二能量源(109)與網絡端子(105)耦合。
5.根據上述權利要求之一所述的起動器供電網絡，其中，該耦合器(111，301)被構造用于為了提高起動電動機電流將第二能量源(109)與網絡端子(105)耦合。
6.根據上述權利要求之一的起動器供電網絡，其中該耦合器(111，301)包括可控制的開關(111)、尤其是晶體管開關。
7.根據上述權利要求之一所述的起動器供電網絡，其中，該耦合器(111，301)包括兩個ー個接一個地連接的開關(111，301)、尤其是晶體管開關，其被設置為用于將第二能量源(109)與網絡端子(105)耦合，其中起動電動機電流可以通過在兩個ー個接ー個地連接的開關之間的輸出端子(113)被輸出。
8.根據上述權利要求之一所述的起動器供電網絡，其中，該耦合器(111，301)被構造為用于將第二能量(109)通過ニ極管(201)、尤其是通過在正向方向或者截止方向上被連接的ニ極管與網絡端子(105)連接。
9.根據上述權利要求之一所述的起動器供電網絡，其中該第一能量源(101)是起動電動機電池，第二能量源(109)是電容器。
10.起動電動機系統，具有 起動電動機；和 按照權利要求I至9之一所述的用于給起動電動機供給電能的起動器供電網絡。
11.用于起動機動車驅動裝置的起動電動機的方法，其中 從第一能量源來給起動電動機供給起動電動機電流，用于開動起動電動機；以及 根據起動電動機電流附加連接第二電流源，以便對抗起動電動機電流的減少。
全文摘要
本發明涉及起動器供電網絡,具有用于起動電動機的原始能量供給的第一能量源(101)，其中該第一能量源(101)與起動器供電網絡的網絡端子(105)耦合；第二能量源(109)；和耦合器(111，301)，該耦合器被構造用于根據由第一能量源(101)輸出的起動電動機電流將第二能量源(109)與網絡端子(105)耦合，以便對抗起動電動機電流的減少。
文檔編號F02N11/08GK102763317SQ201080053505
公開日2012年10月31日 申請日期2010年9月27日 優先權日2009年11月26日
發明者F.森格布施, M.克維克 申請人:羅伯特·博世有限公司