專利名稱：車輛的車載電網(wǎng)和用于節(jié)約能量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛、尤其是汽車的車載電網(wǎng)(Bordnetz)。車載電網(wǎng)具有至少被構(gòu)造用于發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)。車載電網(wǎng)也具有在輸入側(cè)與該電機(jī)至少間接連接的電壓轉(zhuǎn)換器和在輸出側(cè)與電壓轉(zhuǎn)換器相連的第一蓄能器、尤其是蓄電池。
背景技術(shù)：
由本申請(qǐng)人的DE 103 30 703 Al公知一種帶有多級(jí)電壓(Mehrspannung)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)的多級(jí)電壓車載電網(wǎng)，其中在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間可以產(chǎn)生電能并且該電能可以被饋入到用于為負(fù)載供電的子電網(wǎng)(Teilnetz)。多級(jí)電壓車載電網(wǎng)也具有第二子電網(wǎng)，其中第二負(fù)載與第二子電網(wǎng)連接。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)被構(gòu)造用于回收運(yùn)行(Rekuperationsbetrieb)。電壓轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造來(lái)檢測(cè)或者限制第一蓄能器的充電狀態(tài)并且被構(gòu)造來(lái)調(diào)節(jié)第一蓄能器的充電狀態(tài)，使得第一蓄能器在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間、優(yōu)選地在車輛消耗能量地行駛時(shí)具有備有容量。電壓轉(zhuǎn)換器還被構(gòu)造來(lái)根據(jù)在輸入側(cè)接收到的表示車輛的回收運(yùn)行的回收信號(hào)而給第一蓄能器的備用容量充電。第一蓄能器優(yōu)選是蓄電池，尤其是起動(dòng)電池或者用于車輛前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)電池。通過(guò)前述類型的車載電網(wǎng)可以有利地在汽車中節(jié)約能量。在傳統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換器、 尤其是用于給汽車的蓄電池、尤其是起動(dòng)電池充電的充電調(diào)節(jié)器給蓄電池長(zhǎng)時(shí)間地充電直至蓄電池充滿電并且(尤其是借助對(duì)輸出電壓的限制)防止蓄電池被過(guò)量充電期間，在前述類型的車載電網(wǎng)的情況下有利地在蓄電池中保留如下備用容量該備用容量只有當(dāng)由電機(jī)、尤其是發(fā)電機(jī)或者構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電機(jī)產(chǎn)生的電能在回收運(yùn)行期間(例如在車輛制動(dòng)時(shí))被產(chǎn)生時(shí)才被充電。否則，在車輛制動(dòng)時(shí)的能量(在蓄電池充滿電時(shí))會(huì)借助車輛或者驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)剎車被轉(zhuǎn)換成損耗熱。存儲(chǔ)在備用容量中的能量接著可以有利地被用于使電負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)或者用于起動(dòng)車輛。前述類型的車載電網(wǎng)因此可以(當(dāng)被連續(xù)地采用在多個(gè)車輛中時(shí))有效地有助于改進(jìn)的環(huán)境保護(hù)。在車載電網(wǎng)的有利的實(shí)施形式中，車載電網(wǎng)具有第二蓄能器、尤其是電容器、優(yōu)選地雙層電容器。第二蓄能器與電機(jī)相連并且被構(gòu)造來(lái)存儲(chǔ)由電機(jī)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行和/或回收運(yùn)行中所產(chǎn)生的電荷。電壓轉(zhuǎn)換器在該實(shí)施形式中被構(gòu)造來(lái)檢測(cè)第二蓄能器的充電狀態(tài)并且根據(jù)第二蓄能器的充電狀態(tài)、尤其是電壓而給備用容量充電。由此，(尤其是在車載電網(wǎng)作為多級(jí)電壓車載電網(wǎng)的實(shí)施形式中)當(dāng)?shù)诙钅芷?、尤其是雙層電容器充滿電時(shí)，才給備用容量充電。車載電網(wǎng)可以進(jìn)一步有利地被構(gòu)造來(lái)選擇性地由第一蓄能器或者第二蓄能器為車輛的至少一個(gè)電負(fù)載供給電能。這樣，有利地可以為兩個(gè)負(fù)載提供在回收時(shí)產(chǎn)生的電能，這兩個(gè)負(fù)載可以分別以彼此不同的工作電壓來(lái)運(yùn)行。這樣，例如可以給第二蓄能器、尤其是雙層電容器以大于第一蓄能器的電壓的電壓來(lái)充電。進(jìn)一步有利地，車載電網(wǎng)這樣可以具有帶有彼此不同的車載電壓的兩個(gè)子電網(wǎng)。例如，第二蓄能器可以具有電荷的容量，使得車輛以在第二蓄能器中儲(chǔ)備的 (vorraetiggehalten)電能來(lái)起動(dòng)(例如車輛的內(nèi)燃機(jī)借助起動(dòng)器來(lái)起動(dòng))或者行駛(例如具有附加的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛)。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，電壓轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造來(lái)根據(jù)回收信號(hào)改變?cè)谳敵鰝?cè)產(chǎn)生的用于給第一蓄能器充電的充電電壓。電壓轉(zhuǎn)換器這樣可以有利地產(chǎn)生備用容量。優(yōu)選地，電壓轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造來(lái)根據(jù)回收信號(hào)產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)運(yùn)行相比增大的充電電壓，并且被構(gòu)造來(lái)以增大的充電電壓給備用容量充電。例如，電壓在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間(當(dāng)例如車輛加速或者以始終不變的速度行駛時(shí))在12V到14V之間。增大的充電電壓接著例如可以大于14V、優(yōu)選地在14. 5V到15V之間。第二蓄能器優(yōu)選是雙層電容器、超級(jí)電容器或者超級(jí)電容(Supercap)。第一蓄能器優(yōu)選是鉛蓄電池、尤其是鉛酸蓄電池。第一蓄能器的其他示例性實(shí)施形式是鎳鎘蓄電池、 鎳金屬混合蓄電池、鈉硫磺蓄電池、鋰離子蓄電池或者鋰聚合物蓄電池。本發(fā)明也涉及一種用于汽車的電壓轉(zhuǎn)換器。該電壓轉(zhuǎn)換器具有用于連接蓄電池的輸出端并且具有用于供電電壓的輸入端。電壓轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地被構(gòu)造來(lái)在輸入側(cè)與發(fā)電機(jī)和 /或電容器、尤其是雙層電容器的供電電壓相連。電壓轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造來(lái)借助供電電壓給蓄電池充電，使得蓄電池不會(huì)被過(guò)量充電。電壓轉(zhuǎn)換器也具有用于回收信號(hào)的輸入端，其中電壓轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造來(lái)以充電電壓給蓄電池充電并且根據(jù)在輸入側(cè)接收到的回收信號(hào)產(chǎn)生與充電電壓相比增大的充電電壓并且以增大的充電電壓給蓄電池充電。進(jìn)一步優(yōu)選地，電壓轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造來(lái)(與回收信號(hào)無(wú)關(guān)地或者除了回收信號(hào)之外)根據(jù)在輸入側(cè)接收到的電壓、尤其是在輸入側(cè)所連接的電容器、尤其是雙層電容器的電壓而產(chǎn)生增大的充電電壓。由此，有利地可以形成蓄電池的備用容量，該備用容量可以根據(jù)回收信號(hào)來(lái)充電。本發(fā)明也涉及一種用于使車載電網(wǎng)、優(yōu)選地車輛(尤其是汽車)的多級(jí)電壓車載電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。在該方法中，檢測(cè)和/或限制第一蓄能器的充電狀態(tài)。進(jìn)一步地，第一蓄能器的充電狀態(tài)被調(diào)節(jié)為使得第一蓄能器在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間(尤其是在車輛行駛時(shí))具有備用容量并且根據(jù)車輛的回收運(yùn)行給第一蓄能器的備用容量充電。進(jìn)一步優(yōu)選地，檢測(cè)第二蓄能器的充電狀態(tài)(尤其是電壓)，并且根據(jù)第二蓄能器的充電狀態(tài)給備用容量充電。進(jìn)一步優(yōu)選地，在該方法中，當(dāng)?shù)诙钅芷鞒錆M電時(shí)，給備用容量充電。由此，有利地可以優(yōu)先地在第二蓄能器中儲(chǔ)備回收能量。第一蓄能器的備用容量只有當(dāng)?shù)诙钅芷鞒錆M電時(shí)才被使用。第二蓄能器優(yōu)選地可以比第一蓄能器更快地、尤其是以更大的電流被充電。由此，回收能量有利地可以更快和更有效地被存儲(chǔ)。


現(xiàn)在，在下文中借助附圖和其他實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。圖1示意性地示出了用于汽車的車載電網(wǎng)的實(shí)施例，該汽車被構(gòu)造為多級(jí)電壓車載電網(wǎng)；
圖2示意性地示出了用于使汽車的多級(jí)電壓車載電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法的實(shí)施例，其中可以有利地節(jié)約能量。
具體實(shí)施例方式圖1 (示意性地)示出了用于車輛、尤其是汽車、運(yùn)輸車輛或者叉式裝載機(jī)的車載電網(wǎng)1的實(shí)施例。車載電網(wǎng)1具有兩個(gè)子電網(wǎng)、即子電網(wǎng)18和子電網(wǎng)M。車載電網(wǎng)1也具有電壓轉(zhuǎn)換器12。電壓轉(zhuǎn)換器12在輸入側(cè)與子電網(wǎng)M相連。子電網(wǎng)M具有蓄能器20， 該蓄能器20在該實(shí)施例中被構(gòu)造為雙層電容器。子電網(wǎng)M也具有負(fù)載電阻23，該負(fù)載電阻23例如通過(guò)汽車的至少一個(gè)、優(yōu)選地多個(gè)電負(fù)載來(lái)形成。電壓轉(zhuǎn)換器12在輸入側(cè)也與發(fā)電機(jī)10相連。發(fā)電機(jī)10在該實(shí)施例中被構(gòu)造來(lái)根據(jù)車輛1的電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電能并在輸出側(cè)將該電能饋入到子電網(wǎng)M中。電壓轉(zhuǎn)換器12在輸出側(cè)與子電網(wǎng)18相連。子電網(wǎng)18具有蓄電池14和負(fù)載電阻 16。負(fù)載電阻16例如通過(guò)汽車的至少一個(gè)電負(fù)載、優(yōu)選地多個(gè)電負(fù)載來(lái)形成。電壓轉(zhuǎn)換器 12被構(gòu)造來(lái)接收在輸入側(cè)接收到的直流電壓，例如接收例如在14V到42V之間的用來(lái)使子電網(wǎng)M運(yùn)轉(zhuǎn)的直流電壓，并且產(chǎn)生不同于在輸入側(cè)接收到的電壓的輸出電壓。電壓轉(zhuǎn)換器 12在該實(shí)施例中被構(gòu)造來(lái)根據(jù)在輸入側(cè)接收到的電壓產(chǎn)生輸出電壓。在輸入側(cè)接收到的電壓在該實(shí)施例中反映第二蓄能器20的充電狀態(tài)。電壓轉(zhuǎn)換器12在該實(shí)施例中被構(gòu)造來(lái)產(chǎn)生小于在輸入側(cè)接收到的電壓的輸出電壓。電壓轉(zhuǎn)換器12在該實(shí)施例中也被構(gòu)造來(lái)調(diào)節(jié)第一蓄能器14的充電狀態(tài)，使得第一蓄能器在發(fā)電機(jī)10的發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間(尤其是在車輛消耗能量地行駛時(shí))具有備用容量。電壓轉(zhuǎn)換器12也具有用于回收信號(hào)23的輸入端21。電壓轉(zhuǎn)換器12用輸入端21 通過(guò)連接線路沈與車載電網(wǎng)1的控制單元19相連?？刂茊卧?9被構(gòu)造來(lái)在車輛的回收運(yùn)行的情況下產(chǎn)生回收信號(hào)23并且在輸出側(cè)通過(guò)連接線路沈輸出該回收信號(hào)23。電壓轉(zhuǎn)換器12被構(gòu)造來(lái)根據(jù)在輸入側(cè)接收到的回收信號(hào)23用電荷充滿蓄電池14 的以前產(chǎn)生的備用容量15。電壓轉(zhuǎn)換器12被構(gòu)造來(lái)(與在車輛消耗能量地運(yùn)行期間產(chǎn)生的電壓相比)根據(jù)在輸入側(cè)接收到的回收信號(hào)23提高在輸出側(cè)產(chǎn)生的電壓。蓄電池14接著以提高的電壓這樣例如以14. 8伏特而不是14伏特來(lái)充電，使得備用容量15可以被充滿。例如，蓄電池、尤其是鉛蓄電池6包括原電池。在另一實(shí)施形式中， 蓄電池12包括原電池。蓄電池接著可以以提高的為29. 2伏特的電壓而不是為觀伏特的電壓來(lái)充電。圖2示出了用于使汽車的車載電網(wǎng)(例如圖1中已經(jīng)示出的車載電網(wǎng)1)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法30的實(shí)施例。在該方法30中，在方法步驟34，車輛32的發(fā)電機(jī)10 (例如圖1中所示的發(fā)電機(jī)10)所產(chǎn)生的電能借助車輛32的第二蓄能器20 (例如雙層電容器)被暫存，并且為了使車輛32的具有在14V到42V之間的供電電壓的子電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)而由第二蓄能器20來(lái)提供該電能。第二蓄能器20在該方法步驟中尚未充滿電。第二蓄能器20與圖1中已經(jīng)示出的電壓轉(zhuǎn)換器12相連。電壓轉(zhuǎn)換器12在輸出側(cè)與第一蓄能器14相連。第一蓄能器14例如是汽車32的蓄電池、尤其是鉛蓄電池，其中鉛蓄電池6包括原電池。電壓轉(zhuǎn)換器12被構(gòu)造來(lái)在車輛32 的消耗能量的運(yùn)行的情況下利用預(yù)先確定的(例如在13. 5伏特到14伏特之間的)電壓給第一蓄能器14僅僅部分充電，使得第一蓄能器14具有備用容量15。第一蓄能器被示為如下鉛蓄電池該鉛蓄電池被放電至10. 5伏特并且該鉛蓄電池的備用容量在13. 5伏特的電壓的情況下開始。
方法30也示出了方法步驟36。在該方法步驟36中，車輛32 (在該方法步驟中被示為車輛32 ’ )例如上坡繼續(xù)行駛并且在此消耗能量，例如消耗汽油、柴油、氣體或者氫。 發(fā)電機(jī)10在消耗能量的運(yùn)行期間進(jìn)一步給第二蓄能器20充電，直至第二蓄能器20被充滿電并且在充滿電的狀態(tài)下具有預(yù)先確定的充電電壓(例如42V)。方法30也示出了方法步驟38。在該方法步驟38中，車輛32 (在該方法步驟中被示為車輛32 “)下坡行駛并且可以在下坡行駛期間借助發(fā)電機(jī)10產(chǎn)生回收能量。第二蓄能器20在該實(shí)施例中已經(jīng)被充滿電，不再吸收其他電能。電壓轉(zhuǎn)換器12現(xiàn)在可以根據(jù)在輸入側(cè)在輸入端21上接收到的回收信號(hào)23給備用存儲(chǔ)器15充電，使得回收能量可以被存儲(chǔ)在備用存儲(chǔ)器15中。電壓轉(zhuǎn)換器12為此例如可以在輸出側(cè)產(chǎn)生14. 8V的電壓。在備用存儲(chǔ)器15中這樣存儲(chǔ)的回收能量現(xiàn)在可以進(jìn)一步用于使車輛32的電負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。不同于在方法步驟36中所示出的那樣，第二蓄能器20可以在回收運(yùn)行期間被充電。除了已經(jīng)示出的電壓轉(zhuǎn)換器12之外，車輛32的車載電網(wǎng)可以具有另一電壓轉(zhuǎn)換器， 所述另一電壓轉(zhuǎn)換器被布置在第二蓄能器與發(fā)電機(jī)10之間。第二電壓轉(zhuǎn)換器可以被構(gòu)造來(lái)例如借助第二蓄能器中的充電電壓的變化而準(zhǔn)備好另一備用容量，并且根據(jù)回收信號(hào)23 給另一備用容量充電。借助這樣構(gòu)造的電壓轉(zhuǎn)換器12可以有利地節(jié)約能量，使得可以以這種方式有利地(尤其是通過(guò)減小溫室氣體的產(chǎn)生)而減輕環(huán)境的負(fù)擔(dān)。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛(32)的車載電網(wǎng)(1)，其具有至少被構(gòu)造用于發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)(10)，和具有在輸入側(cè)與電機(jī)(10)至少間接連接的電壓轉(zhuǎn)換器(12)，并且具有在輸出側(cè)與電壓轉(zhuǎn)換器(12)相連的第一蓄能器(14)、 尤其是蓄電池，其特征在于，電機(jī)(10)被構(gòu)造用于回收運(yùn)行(38)，并且電壓轉(zhuǎn)換器(12)被構(gòu)造來(lái)檢測(cè)或者限制第一蓄能器(14)的充電狀態(tài)，而且調(diào)節(jié)第一蓄能器(14)的充電狀態(tài)，使得第一蓄能器(14)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行(34，36)期間、尤其是在車輛行駛時(shí)具有備用容量(15)，并且根據(jù)在輸入側(cè)接收到的表示車輛(32)的回收運(yùn)行(38)的回收信號(hào)(23)而給第一蓄能器(14)的備用容量(15)充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載電網(wǎng)(1)，其特征在于，車載電網(wǎng)(1)具有第二蓄能器(20)、尤其是雙層電容器，所述第二蓄能器(20)與電機(jī) (10)相連并且被構(gòu)造來(lái)存儲(chǔ)由電機(jī)(10)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行(34，36)和/或回收運(yùn)行(38)中產(chǎn)生的電荷，其中電壓轉(zhuǎn)換器(12)被構(gòu)造來(lái)檢測(cè)第二蓄能器(20)的充電狀態(tài)并且根據(jù)第二蓄能器 (20)的充電狀態(tài)、尤其是電壓而給備用容量(15)充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載電網(wǎng)(1)，其特征在于，電壓轉(zhuǎn)換器(12)被構(gòu)造來(lái)根據(jù)回收信號(hào)(23)改變?cè)谳敵鰝?cè)產(chǎn)生的用于給第一蓄能器充電的充電電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載電網(wǎng)(1)，其特征在于，電壓轉(zhuǎn)換器(12)被構(gòu)造來(lái)根據(jù)回收信號(hào)(23)產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)運(yùn)行相比增大的充電電壓并且以增大的充電電壓給備用容量(15)充電。
5.一種用于汽車的電壓轉(zhuǎn)換器(12)，其具有用于連接蓄電池的輸出端和具有用于供電電壓的輸入端，其中電壓轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造來(lái)借助供電電壓給蓄電池(14)充電，使得不能給蓄電池(14)過(guò)量充電，其特征在于，電壓轉(zhuǎn)換器(12)具有用于回收信號(hào)(23)的輸入端(21)，并且電壓轉(zhuǎn)換器(12)被構(gòu)造來(lái)以充電電壓給蓄電池(14)充電，并且根據(jù)在輸入側(cè)接收到的回收信號(hào)(23)產(chǎn)生與充電電壓相比增大的充電電壓，而且以增大的充電電壓給蓄電池充電，使得形成蓄電池(15)的備用容量(15)，該備用容量(15)能夠根據(jù)回收信號(hào)(23)來(lái)充電。
6.一種用于使車輛(32)的多級(jí)電壓車載電網(wǎng)(1)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法(30)，其中，檢測(cè)第一蓄能器(14)的充電狀態(tài)，并且調(diào)節(jié)第一蓄能器(14)的充電狀態(tài)，使得第一蓄能器(14)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行(34，36)期間、尤其是在車輛行駛時(shí)具有備用容量(15)，并且根據(jù)車輛(32 “)的回收運(yùn)行(38)來(lái)給第一蓄能器(14)的備用容量(15)充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法(30)，其中，檢測(cè)第二蓄能器(20)、尤其是雙層電容器的充電狀態(tài)，并且根據(jù)第二蓄能器(20)的充電狀態(tài)、尤其是電壓來(lái)給備用容量(15)充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(30)，其中，當(dāng)?shù)诙钅芷?20)被充滿電時(shí)，給備用容量 (15)充電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于車輛(32)、尤其是汽車的車載電網(wǎng)(1)。該車載電網(wǎng)(1)具有至少被構(gòu)造用于發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電機(jī)(10)。該車載電網(wǎng)(1)也具有在輸入側(cè)與該電機(jī)(10)至少間接連接的電壓轉(zhuǎn)換器(12)和在輸出側(cè)與電壓轉(zhuǎn)換器(12)相連的第一蓄能器(14)、尤其是蓄電池。該電機(jī)(10)被構(gòu)造用于回收運(yùn)行。電壓轉(zhuǎn)換器(12)被構(gòu)造來(lái)檢測(cè)或者限制第一蓄能器(14)的充電狀態(tài)并且被構(gòu)造來(lái)調(diào)節(jié)第一蓄能器(14)的充電狀態(tài)，使得第一蓄能器(14)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間、優(yōu)選地在車輛消耗能量地行駛時(shí)具有備用容量(15)。電壓轉(zhuǎn)換器(12)被進(jìn)一步構(gòu)造來(lái)根據(jù)在輸入側(cè)接收到的表示車輛(32)的回收運(yùn)行的回收信號(hào)(23)而給第一蓄能器(14)的備用容量(15)充電。
文檔編號(hào)B60W10/26GK102282051SQ200980154479
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者普拉克 C., 米勒 W. 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司