起動電流限制系統、限制起動電流的方法以及起動電流限制系統的應用的制作方法

起動電流限制系統、限制起動電流的方法以及起動電流限制系統的應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種起動電流限制系統，該起動電流限制系統用于電氣式保護電流強度控制裝置12以免發生過電流，這樣設置具有能夠連接在汽車電池極9上的第一電接頭4、能夠連接在起動機10上的第二電接頭6和連接在第一接頭4和第二接頭6之間的、由具有電流強度控制裝置12的支路和具有電阻14的支路構成的并聯電路的起動電流限制系統，即，在汽車熱起動開始時通過電阻14傳導起動機電流并且在熱起動開始之后通過電流強度控制裝置12和電阻14傳導起動機電流。
【專利說明】起動電流限制系統、限制起動電流的方法以及起動電流限制系統的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種起動電流限制系統以及這種起動電流限制系統的操作方法和起動電流限制系統的應用。
【背景技術】
[0002]在關于汽車的燃油消耗上的節省潛能的討論中，經常提到起動/停止自動控制技術。在該技術中，在較長時間持續怠速狀態過程中自動關閉汽車的內燃機。如果使用者希望繼續行駛，他僅需要踏下油門踏板，發動機會自動重新起動。
[0003]在這種所謂熱起動的過程中，必須以非常高的功率驅動內燃機的電起動機，簡單地稱為起動機或起動電動機。如果在汽車中僅裝配唯一的電池，例如鉛酸電池或鋰離子電池，那么由于起動機的高功率需求在電池極上出現電壓干擾。這種電壓干擾對此可以導致不再能夠為輔助用電設備提供足夠的功率并且無法正常工作。
[0004]在熱起動中以固定電樞發動起動機。因為起動機通常是串勵電動機，所以在電樞繞組上出現短路現象。這導致可能達到若干個100A的非常高的起動電流。然而，這時在電池極上的電池電壓通常會驟降。例如在文獻DIN40839中對此進行了描述，該文獻示出了在起動曲線中的汽車電源電壓的電壓曲線。
[0005]為了避免在輔助用電設備(例如，導航系統、汽車收音機、通訊系統、空氣調節設備和類似設備)中出現功能損害，在現有技術中已經限制熱起動的起動電流。特別是已經通過所謂的備用電池使這些輔助用電設備運轉。這種技術例如已經由文獻DE102007062955A1已知。然而在這種情況下需要使備用電池和主電池都運行。此外，備用電池增加了整個汽
車的重量。

【發明內容】

[0006]在此基礎上，本發明的目的在于，提供一種起動電流限制裝置，該裝置以低的建造費用提供最大的便利。
[0007]該目的通過根據權利要求1的起動電流限制系統以及根據權利要求17的方法和根據權利要求20的應用得以實現。
[0008]已知僅使用一個電流強度控制裝置是不夠的。事實上在僅使用一個優選具有半導體開關的電流強度控制裝置時，在熱起動情況下可能出現半導體開關的所謂的“通過合金實現短路”現象。這是由于在熱起動情況下，當起動電流全部流經半導體開關時，就會使該半導體開關超載。特別是在起動機電流超過500A時傳統的半導體開關就會“通過合金實現短路”。為了避免這個情況，需要使用一種非常昂貴的大功率半導體開關，出于成本原因應該避免使用這種大功率半導體開關。
[0009]為了實現同時以少量元件進行控制并且能夠使用多個電流強度控制裝置的起動電流限制裝置，形成第一接頭以連接在汽車電池極上。[0010]可以能夠接通地形成第二接頭以連接在起動機上，特別是汽車的起動電動機。
[0011]這時這樣限制起動電流，即，在第一接頭和第二接頭之間設置由具有電流強度控制裝置的支路和具有電阻的支路構成的并聯電路。借助于該并聯電路可以在熱起動開始時通過電阻傳導起動機電流。在這種情況下優選傳導起動電流僅僅通過電阻。該電阻用作限流器。因為正如開頭所述在起動情況下短接電樞繞組，所以在沒有電阻的情況下就會發生電池極的短路并且造成電池電壓的驟降。熱起動開始之后，即當電樞繞組開始旋轉時，可以額外地通過電流強度控制裝置傳導起動機電流，即，短暫的起動階段之后可以至少暫時接通在開始時斷開的電流強度控制裝置。
[0012]借助于電流強度控制裝置可以控制和調節起動電流。因為在起動過程開始之后才接通電流強度控制裝置，所以防止通過合金而產生短路，因為在接下來的起動過程中不會再到達在起動過程開始時所達到的電流峰值。
[0013]電阻優選是低阻抗的電阻，該電阻足夠大以將起動電流限制在特別是低于1000A，優選低于800A，特別優選低于500A。起動電流的大小通常取決于電樞繞組和勵磁線圈的內電阻和電阻的大小。
[0014]根據一個有利的實施例設有，在熱起動開始時斷開電流強度控制裝置和/或在冷起動開始時至少部分時間地接通電流強度控制裝置。至少在熱起動開始時需要斷開電流強度控制裝置，因此電流從電池僅僅通過電阻流至起動機。由此避免起動電流變得過大并且損害輔助用電設備的功能。因為通過電阻限制了起動電流，所以在電池極上不會出現電壓干擾并且輔助用電設備可以繼續獲得其所需的功率。
[0015]另一方面，在冷起動的情況下，即，在沒有接通輔助用電設備時，起動電流也流經電流強度控制裝置。因為電阻和電流強度控制裝置并聯，所以在這里不會出現對電流強度控制裝置的損壞，例如半導體通過合金產生短路，因為起動電流的一部分流經電阻因此不會使電流強度控制裝置的電流承載能力負擔過重。
[0016]熱起動通常使用在起動-停止技術中。熱起動是一種起動，在不久之前發動機已經運轉的情況下然后進行起動。尤其當發動機已經關閉少于10分鐘、特別是少于5分鐘、優選少于I分鐘時，則可能進行熱起動。
[0017]相反,冷起動是發動機的起動,在冷起動中發動機之前沒有運轉。特別是在自從上次發動機運轉超過15分鐘的時間間隔的情況下可以稱為冷起動。
[0018]根據一個有利的實施例設有，熱起動開始之后，特別是經過至少10ms、優選至少30ms、特別優選至少40ms之后至少暫時接通電流強度控制裝置。在熱起動的情況下可以預期到高的電樞電流。一旦起動機進行運轉，即，緊接在起動過程開始之后，就會越過所預期的電流峰值。然后可以連接、即接通電流強度控制裝置，因此，電流流經電阻和電流強度控制裝置，因為他們兩個是并聯的。
[0019]可以最遲在50ms秒之后接通電流強度控制裝置。經過非常短的時間之后不僅對電流強度控制裝置中的半導體不再存在風險而且對輔助用電設備的高效能性也沒有危險。
[0020]概念“至少暫時接通”可以理解為電流強度控制裝置沒有持續地接通。特別是像下面要說明的一樣，可以以脈沖寬度調制(PWM)的方式運行電流強度控制裝置。在這種情況下可以以脈沖的方式接通和斷開電路。根據脈沖寬度可以限制經由電流強度控制裝置傳輸的能量。[0021]根據一個有利的實施例設有，電流強度控制裝置具有至少一個半導體，優選一個大功率半導體。對于電流強度控制裝置，一個或多個半導體開關，特別是晶體管或閘流管是合適的。半導體開關可以相互并聯。
[0022]熱起動開始之后，可以以線性模式使電流強度控制裝置運行。在這種模式下，可以線性地調整通過半導體的電流。熱起動開始之后，也可以以脈沖的方式使電流強度控制裝置運行。在脈沖的模式下電流強度控制裝置以不同的脈沖寬度斷開和接通。根據脈沖寬度可以調整經由電流強度控制裝置輸送的能量。
[0023]根據一個有利的實施例設有，具有電阻的支路僅僅具有無源元件。由此表明在電阻的支路中可以免除主動控制裝置。這將導致大大降低生產和操作起動電流限制系統的成本。除此之外，可以配備具有非常大的電流承載能力的電阻從而也可以用于大的起動電流。最后，在連續運行模式下能夠使用電阻并且幾乎不會發生磨損現象。
[0024]優選電阻由電阻材料構成。特別是當如下所示需要通過電阻進行電壓測量時，可以例如由錳鎳銅合金構成電阻材料。在這種情況下，電阻可以形成為分流器。該電阻也可以形成為電纜，該電纜可以與電流強度控制裝置電氣式并聯。根據電纜橫截面和電纜長度的選擇可以調節電阻。通過對電阻的調節可以限制在起動情況下流過的電流。
[0025]根據一個有利的實施例設有，具有電阻的支路與具有低于500mH的、優選低于100mH、特別優選低于50mH電感量的電流強度控制裝置并聯。具有電阻的支路并聯電流強度控制裝置的這種設置，特別是它們在空間上的相互設置對于并聯電路的電感量來說是非常重要的。同樣可以以脈沖的模式使電流強度控制裝置運行，由此在電阻和電流強度控制裝置之間的并聯電路中產生振動過程。并聯電路的電流回路的電感量越高，該振動過程越大。
[0026]出于該原因設有，以盡可能小的電感量將電阻和電流強度控制裝置相連接，即，由電阻和電流強度控制裝置所構成的振蕩回路應該具有盡可能小的電感量。在脈沖模式下在
振蕩回路中產生電壓U，其大小為U = -L^，其中，L表示電路的電感量以及I表示通過并



Cl
聯電路的電流。在脈沖模式下在最短的時間之內出現高的電流強度變動，因此可能產生非常高的電壓。為了將電壓保持地盡可能低，電路的電感L必須是低的。
[0027]根據一個有利的實施例設有，電阻具有大于100A、優選大于250A、優選大于500A的電流承受能力。通過敷設用于高電流承載能力的電阻，可以在熱起動過程開始時使非常高的電流流經該電阻，而不會破壞電阻。通過使非常高的電流流經電阻，而首先關閉并且斷開電流強度控制裝置避免了對電流強度控制裝置的損壞。一段時間之后，即，當起動機已經起動，可以接通電流強度控制裝置，因為已經越過電流峰值而僅還有較小的電流流過。
[0028]根據一個有利的、本發明的實施例設有，主動式分離裝置、優選煙火分離裝置或者半導體開關與并聯電路串聯式地設置在多個接頭之間或者設置在第一接頭和汽車電池極之間。不同于被動式的保險絲，主動式分離裝置由外部的觸發信號激活。特別是煙火分離裝置或者大功率半導體對此特別合適，因為該裝置非常快而且非常可靠地進行觸發。借助于該分離裝置可以在碰撞情況下使起動機-電池-導線從電池上分離，從而能夠在該導線區域中禁止火花形成。
[0029]如前所述以及根據一個有利的實施例設有，該分離裝置根據觸發信號將與電池極的電氣連接分離。由此確保觸發信號能夠使起動機-電池-導線從電池極上分離。這導致更高的安全性，特別是在碰撞情況下。
[0030]根據一個有利的實施例設有，觸發信號能夠由安全氣囊控制器接收。在碰撞情況下安全氣囊控制器可以發出觸發信號，該安全氣囊控制器可以激活分離裝置，特別是能夠引燃煙火分離裝置。
[0031]僅在短路情況下在起動機-電池-導線的區域中進行符合需要的分離也是可以的。例如根據測量電阻上的電壓的電壓測量裝置發出觸發信號也是可以的。該電阻可以是分路器。如果該電阻是分路器，那么可以非常精確地測量該電阻上的電壓。因為流經該電阻的僅僅是從電池流到起動機的電流，所以可以通過該電阻監測在起動機電纜的區域中的短路，因為短路時經過該電阻的電流高并且電壓降也相應地高。如果電壓超過極限值，那么可以推斷出短路。
[0032]根據一個有利的實施例，該觸發信號也可以額外地取決于起動信號，優選端子50信號。在起動情況下，特別是在熱起動情況下同時也在冷起動情況下，特別是在起動瞬間非常高的電流流經電阻。這導致非常大的電壓降，該電壓降通常超過導致發出觸發信號的極限值。然而，在起動信號存在的情況下允許達到這么高的電流。因此，起動信號可以以NAND(與非)關系與電壓的極限值相關聯。也就是說，當存在起動信號時，即使超過電壓極限值，也絕不能夠觸發觸發信號。另外，當不存在起動信號時，一旦電壓超過極限值，則觸發觸發信號。
[0033]根據一個有利的實施例設有，接頭、電阻和電流強度控制裝置以及優選分離裝置至少部分地裝在共同的殼體中。接頭可以在殼體的外部出發并且將電流通路引入殼體中。分離裝置同樣可以設置在殼體中。也可以將分離裝置設置在接頭上并且至少部分地在殼體的外部。通常具有半導體部件的電流強度控制裝置一般裝在殼體中。
[0034]當殼體設置在汽車電池的極柱凹槽上或中時，在汽車中達到了結構空間的優化。特別是殼體或者接頭可以直接連接電池接線柱，因此起動電流限制系統可以直接設置在電池上。
[0035]根據一個有利的實施例設有，至少其中一個接頭這樣具有凸起部，優選具有罐帽或缽帽，即，該凸起部對應于煙火分離裝置的凹槽。在這種情況下接頭可以是煙火分離裝置的部件。可以這樣成型接頭，即，該接頭可以相對于煙火分離裝置移動，特別是可以彎曲。由此，該接頭可以從煙火分離裝置或者煙火分離裝置的凹槽中沖開，然后使接頭彎曲并且斷開電流通路。
[0036]根據一個有利的實施例設有，煙火分離裝置的凹槽與電池接線柱一件式形成。這實現了成本特別低廉并且特別節省位置的裝配，因為煙火分離裝置的凹槽可以直接設置在電池接線柱上。在煙火分離裝置的凹槽中可以設置一個點火器然后將接頭的凸起部壓入凹槽中。由此在盡可能少的材料消耗量的情況下實現特別可靠的分離。
[0037]根據一個有利的實施例設有，將兩個接頭通至相互平行設置的、通過空隙相互電氣絕緣的扁平部件中，特別是金屬片或者金屬條中。因此，可以將兩個接頭設置在金屬片上或者由金屬片構成。接頭的金屬片例如可以彎曲成直角并且支臂可以具有凸起部，該凸起部對應于煙火分離裝置的凹槽。
[0038]優選以絕緣體填充兩個扁平部件之間的空隙。由此使扁平部件相互絕緣。電阻可以電氣式跨接該空隙，從而該電阻建立了扁平部件之間以及接頭之間的電氣連接。同樣可以將電流強度控制裝置與電阻平行地跨接這些扁平部件。該扁平部件特別適用于電流強度控制裝置的接頭，因為尤其是半導體開關可以特別輕松地裝配并且固定在該扁平部件上。特別是多個半導體開關可以相互平行地在空隙的上面與兩個接頭相互接觸。
[0039]另一個主體是根據權利要求17的方法。
[0040]對此設有，首先電流強度控制裝置在熱起動過程開始時將汽車電池極和起動機之間的連接斷開。尤其斷開開關，特別是電流強度控制裝置中的半導體開關，從而電流不能流經該電流強度控制裝置。然而設有，接頭經由電阻相互電氣連接。該電阻常設在這些接頭之間，從而可以在熱起動過程開始時使電流僅流經電阻。一段時間之后，特別是30至50ms之后，起動機起動并且已經經過電流峰值，因此可以接通電流強度控制裝置。然后電流并行地流經電阻和電流強度控制裝置的開關。
[0041]通過所示的方法可以以特別簡單的方式保護電流強度控制裝置以免發生過電流，并且即使在熱起動情況下同時也保障輔助設備，特別是對輔助用電設備的供電。
[0042]此外還設有，分離裝置在觸發條件下分離第一接頭或起動機，特別是在觸發條件下將起動電流限制系統也從電池上分離。由此確保在碰撞情況下具有較高的安全性。
[0043]還設有，在電阻上測量到電壓降，并且特別是當測量到電壓降的極限值時，該電壓降可以用作觸發條件。此外，也可以監測起動信號并且僅在沒有起動信號、但是電壓降超過極限值時滿足觸發條件。另一方面，當有起動信號時，電壓降超過極限值不會導致觸發條件。
[0044]再一方面是如前所述，在汽車的電池-起動機導線中使用起動電流限制系統。
[0045]前面以及下面描述的特征，特別是獨立權利要求和從屬權利要求的特征可以自由地相互結合，從屬權利要求甚至可以繞過獨立權利要求的特征自由地相互結合并且有效地論證本發明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]下面根據說明多個實施例的圖示詳細闡述本發明的主體。在附圖中:
[0047]圖1示出了根據一個實施例的起動電流限制裝置的等效電路圖；
[0048]圖2示出了具有分離裝置的起動電流限制裝置的示意圖；
[0049]圖3示出了具有分離裝置的起動電流限制裝置的另一個示意圖；
[0050]圖4示出了根據一個實施例的起動電流限制裝置的分解圖；
[0051]圖5示出了在組裝好的狀態下的起動電流限制裝置；
[0052]圖6示出了分離裝置的細節視圖；
[0053]圖7a示出了根據一個實施例在制造過程中的兩個連接部件的視圖；
[0054]圖7b示出了根據一個實施例的裝配有電流強度控制裝置和電阻的連接部件；
[0055]圖8a示出了根據一個實施例在制造過程中的兩個連接部件的視圖；
[0056]圖Sb示出了根據一個實施例的裝配有電流強度控制裝置和電阻的連接部件；
[0057]圖Sc示出了根據一個實施例的在連接部件上的電阻的另一個可能的設置；
[0058]圖9a示出了根據一個實施例的在連接部件上的電阻的接頭的額外的可行性方案；[0059]圖9b示出了根據一個實施例的在連接部件上的電阻的接頭的額外的可行性方案；
[0060]圖10示出了具有電阻、起動電流控制裝置和評定裝置的連接部件的視圖；
[0061]圖11示出了根據圖7a的穿過連接部件和電阻的剖面示意圖以示出電流方向和B場力線；
[0062]圖12示出了根據圖8a的穿過連接部件和電阻的剖面示意圖以示出電流方向和B場力線；
【具體實施方式】
[0063]圖1示出了具有起動電流限制裝置2a和分離裝置2b的起動電流限制系統2的等效電路圖。此外還示出了起動電流限制裝置2a具有第一接點4以及第二接點6。第一接點4對應于電池8。第二接點6對應于電起動電動機10。
[0064]因此圖1示出了電起動機電路。起動機電流在起動情況下從汽車電池8、特別是從電池8的正極經過起動電流限制系統2流至起動機10。
[0065]在起動情況下，即在熱起動時和冷起動時，起動機10都需要高的電功率。這導致在所示電路中從電池8到起動機10的電流非常高。特別是在熱起動情況下，當已經接通輔助用電設備時，必須避免電池8的電池極上的電壓發生驟降。這可能導致輔助用電設備的功能受損。為了避免電壓驟降提供了起動電流限制裝置2a。
[0066]起動電流限制裝置2a由電流強度控制裝置12和電阻14構成。
[0067]優選由多個半導體器件、特別是多個半導體開關、特別是多個作為開關操作的晶體管的并聯電路構成電流強度控制裝置12。
[0068]電阻14優選是低阻抗的電阻，該電阻可以適合作為分流器并且適用于測量用途。
[0069]在接點4和6之間由電流強度控制裝置12和電阻14構成的并聯電路形成振蕩回路13。在振蕩回路13中通過感應產生的電壓一方面取決于振蕩回路13內部的電流波動，
另一方面取決于振蕩電路13的電感量L。電壓U遵循公式O = -/jg，其中，L表示振蕩回





0/
路13的電感量L，di/dt表示電流的梯度。
[0070]特別是在通過電流強度控制裝置12的脈沖式電流控制下出現過大的電流波動，該電流波動在振蕩回路13中感應出高的電壓，必須避免該電壓。因此如下面所示，必須盡可能小地形成振蕩回路13的電感量。
[0071]起動電流限制系統2此外還具有分離裝置2b，該分離裝置優選形成為煙火分離裝置。然而該分離裝置也可以形成為保險絲或者半導體開關。分離裝置2b用于將電池8完全地從起動電流限制裝置2a以及從起動機10分離。分離裝置2b優選形成為用于煙火的或者形成為半導體開關并且通過觸發信號29控制。觸發信號29可以來自安全氣囊控制器。也可以根據通過電阻14的電壓觸發觸發信號。
[0072]控制電路28例如可以測量通過電阻14的電壓降。例如可以通過外部接頭30檢查是否有起動機信號，特別是端子50信號。只有在有起動信號的情況下才允許電流流經電阻14，因為只有這樣才必須為起動機10提供電流。如果不能夠在接頭30上監測到起動信號，那么可以據此認為沒有起動過程。如果在這種情況下電流流經電阻14并且從而借助控制電路28監測到電壓降，那么將觸發信號29發送到分離裝置2b上。分離裝置2b分開電池8和起動機10之間的電氣連接，因此不可能再有電流流過。
[0073]圖2示出了分離裝置2b在起動機電路內部的可能的設置。圖2示意性地示出了汽車電池8。在汽車電池8的正極上可以連接電池接線柱9。分離裝置2b可以直接設置在電池接線柱9上，例如也可以和電池接線柱9 一件式構成。
[0074]在這種情況下，如下面所述，分離裝置2b由第一個煙火部件和第二個移動的部件構成。正如所看到的，可以直接在電池接線柱9上由分離裝置2b將連接電池8和起動機10的起動機導線16斷開。因此，在分離的情況下整個起動機導線16沒有電壓和電流。
[0075]起動電流限制裝置2a不僅可以直接設置在分離裝置2b和電池接線柱9上，而且也可以如圖3所示設置在起動機導線16中的任意其他位置。
[0076]圖3示出了分離裝置2b在起動機導線16中的另一個可能的設置。可以看出，分離裝置2b沒有直接設置在電池接線柱9上，而是設置在電池接線柱9和起動電流限制裝置2a之間的起動機導線16中。那么在分離情況下僅在分離裝置2b和起動機10之間的起動機導線16是沒有電流和電壓。在電池接線柱9和分離裝置2b之間的區域中的起動機導線16保持與電池的接觸。只要該區域位于汽車的非關鍵性區域則是沒有問題的。
[0077]圖4示出了具有起動電流限制裝置2a和分離裝置2b的起動電流限制系統2的一個可能設計的分解圖。可以看出，分離裝置2b和電池接線柱9 一件式構成。正如所看到的，分離裝置2b可以與煙火點火器34裝配在一起。該點火器34設置在分離裝置2b中的噴射管路36中。接點4可以作為鍋帽或缽帽38成型在噴射管路36的另一側上并且導入噴射管路36中ο
[0078]在觸發條件的情況下，點火信號經由導線29傳輸到點火器34上。然后，點火器34引爆并且在噴射管路36中出現過壓。由于這種過壓，與連接部件26成直角形成的、具有缽帽38的接點4的壓板從噴射管路中壓出并且彎曲。由此實現了電池極9從接點4上的電氣分離。
[0079]此外可以看出，接點4通至到第一連接部件26中。第一連接部件26和第二連接部件24 (這里未示出)裝在起動電流限制裝置2a的殼體中。此外還可以看出，第二連接部件24位于接點6中。正像接頭30 —樣，接點6從殼體19凸出。該接點6用于起動機導線16和起動電流限制裝置2a的電氣接觸。起動機導線16可以熔接、焊接或用螺絲擰緊在接點6上。
[0080]可以用一個殼體18將起動電流限制系統2整個包裹，如圖5所示。此外在圖5中可以看出，電支點20從殼體18中導出。該電支點20用于將汽車電路連接在電池接線柱9上從而連接在電池8上。該支點20沒有通過分離裝置2b相對于電池接線柱9得到保護，因此即使在分離裝置2b觸發情況下支點20也和電池接線柱9保持電氣接觸。也就是說，在分離裝置2b觸發時，在起動機導線16短路的情況下汽車其余部分可以與電池8保持接觸并且在這里可以實現單獨的保護。
[0081]圖6詳細地示出了分離裝置2b的構造。圖6示出了在局部截斷狀態下的、具有分離裝置2b的電池接線柱9。
[0082]可以看出，煙火點火器34設置在噴射管路36中。該噴射管路36在另一側通過接點4的缽帽38得到鎖閉。優選噴射管路至少在點火器34的區域中通過殼體40得到密封。該殼體40可以圍繞著噴射管路36地進行鑄造。
[0083]此外可以看出，支點20從殼體40中導出并且沒有通過分離裝置2b相對于電池接線柱9得到保護。
[0084]最后可以看出，通過觸發電導線29可以點燃點火裝置32。如上所述，點火裝置32或者可以通過安全氣囊控制器的信號激活或者通過評定裝置28的信號激活。
[0085]在點火器點燃的情況下，接頭4的缽帽38在X方向上從噴射管路36壓出。切斷電池接線柱9和接頭6之間的電氣連接。
[0086]圖7至10示出了在起動電流限制裝置2a的制造工藝過程中產生的半成品部件。
[0087]首先如圖7a所示，將兩個扁平部件、優選銅板作為沖壓-沖彎件相互并排地設置。在構成第一連接部件26和第二連接部件24的扁平部件之間可以用絕緣體25填充空隙。可以這樣彎曲第一連接部件26，S卩，接點4與第一連接部件26的走向成角度地、優選成直角地延伸。在沖壓-沖彎過程中可以使缽帽38成型在第一接點4上。
[0088]接點6可以成型在第二連接部件24的末端上。
[0089]此外可以看出，在連接部件24、26的表面A上，除了接點4、6以及接觸區域27a、27b以外還優選以絲網印刷法引入絕緣體15a。該絕緣體15a用于連接部件24、26相對于電阻14的絕緣。
[0090]表面A是扁平部件的、靠近電阻14的表面。
[0091]圖7a示出了第一連接部件26，該第一連接部件在其第一末端上具有接點4以及在該第一連接部件的第二末端上具有接觸區域27b，該接點4具有缽帽38。此外圖7a示出了第二連接部件24，該第二連接部件在其第一末端上具有接點6以及在第二連接部件的第二末端上具有接觸區域27a。
[0092]優選可以借助絲網印刷法將焊膏施加到接觸區域27a、b上。
[0093]然后可以在安裝在連接部件24、26上的絕緣體15a中設置電流強度控制裝置12的連通性。對此可以在不同的位置上將接觸區域銑削、鉆孔或者蝕刻到絕緣體15a中。
[0094]然后如圖7b所示，首先將電阻14平放到連接部件24、26以及絕緣體15a上。該電阻14在所示實例中是U形的，并且電阻14的長支臂平行于各個連接部件24、26延伸并且短支臂垂直于各個連接部件延伸。此外可以看出，電阻14平放在連接部件24、26的絕緣體15a上。電阻14形成為扁平部件。電阻14的支臂撐開平行于表面A延伸的一個面。
[0095]還可以看出，電阻14平放在接觸區域27a、27b中的連接部件24、26上。借助焊接工藝，例如在雙回流焊爐中，可以將電阻14和接觸區域27焊接在一起。由此在接觸區域27的范圍中在電阻14和連接部件24、26之間產生電氣連接。
[0096]圖11示出了通過由連接部件24、26和電阻14所構成的結構的剖面圖。在圖11中可以看出，電阻14通過用絕緣體15a填充的空隙15與連接部件24、26相間隔分離地平放在連接部件24、26上。此外，在連接部件24、26中以及電阻14中示出了電流流動方向。
[0097]可以看出，電阻14中的電流流動方向和各個連接部件24、26中的電流流動方向相反。連接部件26中的電流流動方向例如指向圖紙平面內并且在連接部件26的區域中的電阻14中電流流動方向從圖紙平面指向外。這在連接部件24的區域中剛好相反，在這里電阻14區域中的電流流動方向指向圖紙平面內并且在連接部件24的區域中從該平面指向外。
[0098]如圖7b所示，這是由于電流從連接部件26的一個末端上的接點4流至連接部件26的另一個末端上的接觸區域27b。然后電流從接觸區域27b經由電阻14以相反的方向首先流至短支臂并且從短支臂流至接觸區域27a。從接觸區域27a開始，電流從連接部件24的其中一個末端流至設置在連接部件24的另一個末端上的接點6。
[0099]由于相反的電流流動方向，在空隙15的區域中產生同向的B磁場17、21并且在通過絕緣體25填充的空隙中產生反向的B磁場17、21。可以看出，B磁場17a由于電阻14中的電流是逆時針的，而B磁場21a是順時針的。B磁場17b由于電阻14中的電流是順時針的而B磁場21b是逆時針的。因此B磁場17、21的B磁場線在空隙15的區域中是同向的、優選平行的并且在絕緣體25的區域中B磁場17a、2Ib和17b、2Ia是反向的、優選反平行的。
[0100]因為電阻14中電流可以暫時稍小于連接部件24、26中的電流，這是因為，一部分電流可以經由電流強度控制裝置12從連接部件26流至連接部件24，B磁場強度并不總是相同的。盡管電阻14中的電流流動方向和連接部件24、26中的電流流動方向相反，但是小的空隙15 (優選小于Imm)仍然導致振蕩回路13具有小的電感量，優選小于500mH。
[0101]圖8a示出了第一連接部件26，該第一連接部件在其第一末端上具有接點4并且在該末端上同樣具有接觸區域27b，該接點具有缽帽38。此外圖8a示出了第二連接部件24，該第二連接部件在其第一末端上具有接點6并且同樣在這個末端上具有接觸區域27a。
[0102]如圖7a所示，同樣安裝絕緣體15a并且構成接觸區域27。
[0103]如圖8b所示，將電阻14平放到連接部件24、26以及絕緣體15a上。電阻14在本實例中是U形的，并且電阻14的長支臂平行于各個連接部件24、26延伸并且短支臂垂直于各個連接部件延伸。電阻的開口指向接點4、6的方向。這與根據圖7b的實例剛好相反。在那里電阻型材的開口指向遠離接點4、6的方向。在圖7b和Sb中可以看出，電阻14的型材在三個側面上包圍電流強度控制裝置12。
[0104]圖12示出了根據圖8b的通過由連接部件24、26和電阻14構成的結構的剖面圖。在圖12中可以看出，電阻14通過用絕緣體15a填充的空隙15與連接部件24、26相間隔分離地平放在連接部件24、26上。正如根據圖11所示，電阻14的表面B朝向連接部件24、26的表面A的方向。圖12示出了在連接部件24、26中以及電阻14中的電流流動方向。
[0105]可以看出，電阻14中的電流流動方向和各個連接部件24、26中的電流流動方向相同。連接部件26中的電流流動方向例如從圖紙平面指向外并且在連接部件26的區域中的電阻14中電流流動方向同樣從圖紙平面指向外。這在連接部件24的區域中剛好相反，在這里電阻14區域中的電流流動方向指向圖紙平面內并且在連接部件24的區域中同樣指向該圖紙平面內。
[0106]如圖Sb所示，這是由于電流從連接部件26的一個末端上的接點4流至連接部件
26的相同末端上的接觸區域27b。此外電流沿著連接部件26流入電流強度控制裝置12。電流從接觸區域27b同樣經由電阻14以與連接部件26中相同的方向首先流至短支臂并且從短支臂流至接觸區域27a。從接觸區域27a開始，電流從電阻流至接點6。在連接部件24中電流從電流強度控制裝置12同樣流向接點6并且同樣以相同的方向。
[0107]由于相同的電流流動方向，在空隙15的區域中產生反向的B磁場17、21并且在通過絕緣體25填充的空隙中產生同向的B磁場17、21。可以看出，B磁場17a由于電阻14中的電流是逆時針的并且B磁場21a是逆時針的。B磁場17b由于電阻14中的電流是順時針的并且B磁場21b是順時針的。因此B磁場17、21的B磁場線在絕緣體25的空隙的區域中優選是平行的并且在空隙15的區域中B磁場17a、21b和17b、21a是反向的、優選反平行的。
[0108]圖Sc示出了一個類似于圖Sb的結構，但是可以看出，電流強度控制裝置12和連接部件24、26裝在殼體19中并且電阻14通過接觸區域27相接觸地設置在殼體19的外部。
[0109]圖9a示出了一個類似于圖8b的結構，但是在這里電阻14設置在連接部件24、26的、背離電流強度控制裝置12的表面A’上。
[0110]圖9b示出了一個類似于圖Sb的結構，但是在這里電阻14并沒有由U形的金屬板形成，反而形成為設置在接觸區域27之間的電纜。
[0111]圖10示出了在繼續改進的階段中的起動電流限制裝置2a的結構。可以看出，控制電路28設置在電阻14的上面。控制電路28 —方面可以用于評定電阻14上的電壓并且通過接頭30產生觸發信號29，以觸發分離裝置2b。
[0112]此外可以通過接頭30在控制電路28中接收控制信號，借助該控制信號可以觸發起動電流限制裝置2a的電流強度控制裝置12中的半導體開關。特別是可以進行半導體開關的脈沖操作。借助于脈沖寬度調制的起動電流可以調節從電池8傳輸到起動機10的電能，從而可以成功控制起動機10的起動過程。
[0113]另一方面可以通過控制電路28完全斷開電流強度控制裝置12，因此特別是在起動過程開始時、優選在開始的10、20、30、40或50ms中電流僅流經電阻14。然后半導體開關才可以接通電流強度控制裝置12，其中半導體開關以脈沖的方式、特別是以脈沖寬度調制的方法斷開和接通，從而電流也可以部分地流經電流強度控制裝置12。
[0114]借助于所示出的裝置可以在碰撞情況下使起動機導線以及起動機斷開，即沒有電流以及電壓。此外可以限制起動電流并且同時保護起動電流限制裝置的半導體以免發生過電流。此外還可以將起動電流限制系統中的感應電壓保持地盡可能地低，最后可以實現熱對稱性以及良好的散熱能力。
【權利要求】
1.一種起動電流限制系統，所述起動電流限制系統具有 -能夠連接在汽車電池極上的第一電接頭、 -能夠連接在起動機上的第二電接頭和 -連接在第一接頭和第二接頭之間的、由具有電流強度控制裝置的支路和具有電阻的支路構成的并聯電路， 這樣設置所述起動電流限制系統，即，在汽車熱起動開始時通過電阻傳導起動機電流并且在熱起動開始之后通過電流強度控制裝置和電阻傳導起動機電流。
2.根據權利要求1所述的起動電流限制系統，其特征在于，在熱起動開始時斷開所述電流強度控制裝置和/或在冷起動開始時至少暫時地接通電流強度控制裝置。
3.根據權利要求1或2所述的起動電流限制系統，其特征在于，熱起動開始之后，特別是經過至少10ms、優選30ms、特別優選40ms之后至少暫時接通電流強度控制裝置。
4.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述電流強度控制裝置具有至少一個半導體，優選一個大功率半導體，對此特別是熱起動開始之后，能夠以線性模式或者脈沖模式操作所述半導體，以調整流經所述半導體的電流。
5.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，具有電阻的支路僅僅具有無源元件并且優選所述電阻由電阻材料構成或形成為電纜。
6.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，具有電阻的支路與具有低于500mH的、優選低于100mH、特別優選低于50mH電感量的電流強度控制裝置并聯。
7.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述電阻具有大于100A、優選大于250A、特別優選大于500A的電流承受能力。
8.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，分離裝置、優選煙火分離裝置與所述并聯電路串聯式地設置在多個接頭之間或者設置在第一接頭和汽車電池極之間。
9.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述分離裝置根據觸發信號斷開與汽車電池極的電氣連接。
10.根據權利要求4所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述觸發信號能夠由安全氣囊控制器接收或者所述觸發信號取決于測量電阻上的電壓的電壓測量裝置，特別是所述電阻形成為分路器。
11.根據權利要求4或5所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述觸發信號取決于起動信號，優選取決于端子50信號。
12.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述接頭、電阻和電流強度控制裝置以及優選分離裝置至少部分地裝在共同的殼體中。
13.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述殼體設置在汽車電池的極柱凹槽上。
14.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，至少其中一個接頭這樣形成凸起部，優選形成缽帽，即，所述凸起部對應于所述煙火分離裝置的凹槽。
15.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，所述煙火分離裝置的凹槽與電池接線柱一件式形成。
16.根據前述權利要求的任意一項所述的起動電流限制系統，其特征在于，將兩個接頭通至相互平行設置的、通過空隙相互電氣絕緣的金屬板中，其中電阻和/或電流強度控制裝置越過所述空隙與金屬板相互電氣接觸。
17.—種起動電流限制系統的操作方法，所述方法包括 -在熱起動過程開始時，通過電流強度控制裝置斷開能夠連接在汽車電池極上的第一電接頭和能夠連接在起動機上的第二電接頭之間的連接， -在熱起動過程開始時，連接經過電阻的接頭，并且 -熱起動開始以后，通過電流強度控制裝置額外地、至少暫時地連接接頭。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，在觸發條件下通過分離裝置將第一接頭從電池極上電分離。
19.根據權利要求18所述的方法，其特征在于，監控所述電阻上的電壓降作為至少一個第一觸發條件并且優選額外地監控起動信號作為另一個觸發條件。
20.根據權利要求1的起`動電流限制系統在汽車的電池-起動機導線中的應用。
【文檔編號】F02N11/08GK103492705SQ201280018565
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年2月15日 優先權日:2011年3月15日
【發明者】弗蘭克·格龍瓦爾德 申請人:自動電纜管理有限公司