專利名稱：用于向車輛中的負(fù)載供電的蓄能器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于向車輛、尤其是汽車中的負(fù)載供電的蓄能器系統(tǒng)以及一種用于使這種蓄能器系統(tǒng)中的蓄能器再生的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在當(dāng)今的車輛、尤其是汽車中，為了向負(fù)載供電使用兩個彼此耦合的能量網(wǎng)絡(luò)，每個能量網(wǎng)絡(luò)具有相應(yīng)的蓄能器。例如文件EP I 130 737B1中描述了一種具有低直流電壓網(wǎng)絡(luò)和高直流電壓網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)。所述兩個網(wǎng)絡(luò)的蓄能器在此串聯(lián)。集成到車輛中的包括至少兩個蓄能器的蓄能器系統(tǒng)的各蓄能器在運行期間被循環(huán)地放電和充電。長期下這可導(dǎo)致蓄能器的功率降低或蓄能器壽命的減少。因此現(xiàn)有技術(shù)中公開了這樣的方法，借助這些方法可以以適合的方式使蓄能器系統(tǒng)中的蓄能器再生，以 便由此避免該蓄能器的功能惡化或其壽命減少。文件WO 2007/104325A1中公開了一種用于使電容式蓄能器再生的方法，該電容式蓄能器形式為包括多個串聯(lián)的由雙層電容器構(gòu)成的電池的電池復(fù)合體。這種蓄能器通常也被稱為超級電容并且允許高功率密度的能量存儲。這里存在這樣的問題通過電池復(fù)合體的循環(huán)的充電和放電在各個電池之間出現(xiàn)電壓漂移，其導(dǎo)致在一些電池中出現(xiàn)過壓并且在另一些電池中出現(xiàn)欠壓。文件WO 2007/104325A1中所描述的再生基于對各電池進(jìn)行平衡的充電過程，使得在所有電池上再次產(chǎn)生相同的電壓。在此使用所謂的有源旁路平衡電路，其在執(zhí)行平衡期間確保在電池中的電壓過高的情況下通過電阻導(dǎo)走電流?，F(xiàn)有技術(shù)中公開的用于使車輛的蓄能器系統(tǒng)的蓄能器再生的方法的缺點在于在執(zhí)行再生時，車輛的功能會受到影響，在再生過程于車輛行駛期間啟動的情況下尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的任務(wù)在于，在一種包括至少兩個蓄能器的車輛蓄能器系統(tǒng)中確保蓄能器的再生過程在不影響或僅略微影響車輛功能的情況下執(zhí)行。該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求I的蓄能器系統(tǒng)以及根據(jù)權(quán)利要求11的方法得以解決。本發(fā)明的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中定義。本發(fā)明的蓄能器系統(tǒng)包括帶第一蓄能器的第一能量網(wǎng)絡(luò)和帶第二蓄能器的第二能量網(wǎng)絡(luò)，第一和第二能量網(wǎng)絡(luò)例如通過轉(zhuǎn)換器或開關(guān)這樣電耦合，使得電能能夠從第一能量網(wǎng)絡(luò)供給至第二能量網(wǎng)絡(luò)以便使第二蓄能器再生。第一能量網(wǎng)絡(luò)和第二能量網(wǎng)絡(luò)在此優(yōu)選是直流電網(wǎng)，這些直流電網(wǎng)通過直流電一直流電一轉(zhuǎn)換器彼此耦合。所述兩個能量網(wǎng)絡(luò)的第一和第二蓄能器可彼此并聯(lián)，必要時亦可串聯(lián)。本發(fā)明的蓄能器系統(tǒng)的特點在于，所述蓄能器系統(tǒng)可這樣運行檢測是否滿足多個條件，所述多個條件至少包括條件外部充電器——其不是蓄能器系統(tǒng)的一部分——連接到第一能量網(wǎng)絡(luò)上以便為第一蓄能器充電；當(dāng)所述多個條件滿足時，執(zhí)行第二蓄能器的再生。
本發(fā)明從這樣的認(rèn)識出發(fā)當(dāng)通過外部充電器進(jìn)行充電過程時，執(zhí)行蓄能器的再生對車輛系統(tǒng)功能的影響通常最小。這是因為在連接外部充電器時，大多不使用車輛的其他功能或電負(fù)載，因此不影響車輛的運行。在本發(fā)明的蓄能器系統(tǒng)的一種特別優(yōu)選的實施方式中，除了上述那一個條件、即連接外部充電器，所述多個條件還可包括一個或多個其它的條件，這些其它的條件例如用于校驗，沒有使用通過該蓄能器系統(tǒng)饋電的其它負(fù)載。所述多個條件尤其還可包括這樣的條件車輛停止，和/或車輛的點火裝置關(guān)斷，和/或未檢測到與第二蓄能器的正常狀態(tài)偏離的狀態(tài)。最后提到的那一個條件用于確保在執(zhí)行再生時沒有蓄能器的故障的運行狀態(tài)，該狀態(tài)有可能導(dǎo)致?lián)p壞蓄能器。與第二蓄能器的正常狀態(tài)偏離的狀態(tài)例如可通過測量第二蓄能器的溫度來確定，當(dāng)該溫度超過預(yù)定的閾值時，則確定存在與正常狀態(tài)偏離的狀態(tài)。在此情況下，不啟動第二蓄能器的再生。與上述各條件相似——在滿足它們時啟動用于第二蓄能器的再生功能，在本發(fā)明 的一種特別優(yōu)選的實施方式中還規(guī)定相應(yīng)的中斷條件一在滿足它們時中斷第二蓄能器的再生。在此，在執(zhí)行第二蓄能器的再生時檢驗是否滿足多個中斷條件中的至少一個中斷條件。在本發(fā)明的一種方案中，這樣設(shè)置這些中斷條件，使得當(dāng)至少一個上述用于啟動再生的條件不滿足時，則滿足一個中斷條件。所述多個中斷條件尤其可包括一個或多個下述中斷條件外部充電器與第一能量網(wǎng)絡(luò)分離；車輛的點火裝置接通；檢測到與第二蓄能器的正常狀態(tài)偏離的狀態(tài)。在本發(fā)明的蓄能器系統(tǒng)的另一種方案中，所述第二蓄能器的再生在成功執(zhí)行之后結(jié)束。必要時再生也可繼續(xù)進(jìn)行預(yù)定的時間段，尤其是直至達(dá)到第一蓄能器的預(yù)定的充電狀態(tài)、例如直至第一蓄能器充滿。在本發(fā)明的方法的另一種方案中，所述再生基于開頭提及的第二蓄能器的平衡，在此可使用現(xiàn)有技術(shù)中公開的任意一種平衡方法。平衡尤其通過第二能量網(wǎng)絡(luò)中的有源旁路電路進(jìn)行，其在開頭已被說明。優(yōu)選所述平衡基于文件WO 2007/104325A1所描述的方法執(zhí)行。在本發(fā)明的蓄能器系統(tǒng)的一種特別優(yōu)選的實施方式中，所述第一能量網(wǎng)絡(luò)的第一蓄能器是蓄電池、尤其是12V蓄電池、例如鉛蓄電池或鎳氫蓄電池。在此情況下，第一能量網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選是車輛的傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)，通過該車載網(wǎng)絡(luò)向車輛的絕大部分負(fù)載饋電。在本發(fā)明方法的另一種方案中，所述第二能量網(wǎng)絡(luò)的第二蓄能器是電容式蓄能器、尤其是開頭已經(jīng)提及的包括一個或多個由雙層電容器構(gòu)成的電池的蓄能器。第二能量網(wǎng)絡(luò)在此優(yōu)選是車輛的傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，其用于向這樣的負(fù)載供電，這些負(fù)載需要與車載網(wǎng)絡(luò)不同的電壓或在特定情況下消耗特別多的功率并且為此需要第二蓄能器的支持。在本發(fā)明的方法的另一種方案中，所述第二能量網(wǎng)絡(luò)是混合驅(qū)動裝置的電動機(jī)的能量網(wǎng)絡(luò)，該能量網(wǎng)絡(luò)具有用于驅(qū)動電動機(jī)的第二蓄能器。由于可認(rèn)為，混合驅(qū)動裝置在連接外部充電器時不運行，因此驅(qū)動裝置的系統(tǒng)功能在執(zhí)行再生時不受限制。除了上述蓄能器系統(tǒng)外，本發(fā)明還涉及一種用于使這樣的蓄能器系統(tǒng)中的蓄能器再生的方法，該方法可與上述蓄能器系統(tǒng)的任一種方案結(jié)合使用。該方法因此用于這樣的蓄能器系統(tǒng)中，其包括帶第一蓄能器的第一能量網(wǎng)絡(luò)和帶第二蓄能器的第二能量網(wǎng)絡(luò)，第一和第二能量網(wǎng)絡(luò)這樣電耦合，使得電能能夠從第一能量網(wǎng)絡(luò)供給至第二能量網(wǎng)絡(luò)以便使第二蓄能器再生。在此檢測是否滿足多個條件，這些條件至少包括這樣一個條件外部充電器連接到第一能量網(wǎng)絡(luò)上以便為第一蓄能器充電。必要時這些條件還可包括其它的條件，它們在前面已被說明。當(dāng)滿足這些條件時，執(zhí)行第二蓄能器的再生，再生尤其是指上面已說明的平衡。所述方法優(yōu)選用于這樣的蓄能器系統(tǒng)，其中，第二蓄能器是電容式蓄能器、尤其是電池復(fù)合體，該電池復(fù)合體包括一個或多個由雙層電容器構(gòu)成的電池。除了上述蓄能器系統(tǒng)和方法之外，本發(fā)明還涉及一種車輛、尤其是汽車，其具有本發(fā)明的蓄能器系統(tǒng)。


下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
圖I為汽車中的本發(fā)明蓄能器系統(tǒng)的一種實施方式的示意圖；圖2為圖I中的蓄能器系統(tǒng)的蓄能器的再生過程的示意圖。
具體實施例方式圖I示出汽車中的蓄電器系統(tǒng)的一種實施方式，該系統(tǒng)包括第一能量網(wǎng)絡(luò)El和第二能量網(wǎng)絡(luò)E2。第一能量網(wǎng)絡(luò)El在此為汽車的傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)并且包括一個發(fā)電機(jī)形式的發(fā)生器G,—個啟動機(jī)S、多個通過附圖標(biāo)記Vl不意性表不的負(fù)載以及一個形式為12V電池B的蓄電器、如鉛蓄電池或鎳氫蓄電池。車載網(wǎng)絡(luò)El通過直流電一直流電一轉(zhuǎn)換器W與另一能量網(wǎng)絡(luò)E2連接，其在圖I的實施方式中構(gòu)成車載網(wǎng)絡(luò)El的擴(kuò)展。該能量網(wǎng)絡(luò)包括一個電容式蓄能器C并且向其它負(fù)載饋電，這些其它負(fù)載以附圖標(biāo)記V2示意性示出。負(fù)載Vl是汽車中常見的需要用電運行的負(fù)載，例如收音機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、電動座椅調(diào)節(jié)裝置或類似物。能量網(wǎng)絡(luò)E2可以以與車載網(wǎng)絡(luò)El相同或不相同的直流電壓來運行。例如能量網(wǎng)絡(luò)E2可以是24V直流電網(wǎng)。在能量網(wǎng)絡(luò)E2上連接這樣的負(fù)載V2，它們需要比車載網(wǎng)絡(luò)El的負(fù)載更高的供電或其在特定的運行情況下消耗非常多的功率，這不再能通過轉(zhuǎn)換器W由車載網(wǎng)絡(luò)El來提供。負(fù)載V2的一個例子為電動轉(zhuǎn)向裝置，其在特定過程中、例如在車輛停車就位中消耗特別多的功率。對于這種功率消耗尖峰，在能量網(wǎng)絡(luò)E2中設(shè)置電容式蓄能器C，其構(gòu)造為一種包括多個由雙層電容器構(gòu)成的電池的組件，該組件通常也被稱為超級電容。通過借助DC/DC轉(zhuǎn)換器W耦合到車載網(wǎng)絡(luò)El上，蓄能器C被充電。超級電容形式的蓄能器的特點是串聯(lián)連接的電容電池的各個電壓由于循環(huán)地充電和放電而相互發(fā)生漂移，長期下這可導(dǎo)致超級電容的功率降低或超級電容壽命的減少。因此，應(yīng)當(dāng)定期、例如每年二至五次進(jìn)行蓄能器C的再生過程，在再生過程中，通過相應(yīng)的充電過程對蓄能器的各個電池進(jìn)行平衡，由此所有的電池基本上重新具有相同的電壓。如上所述，蓄能器的平衡本身由現(xiàn)有技術(shù)公開，并且在這里所述的實施方式中在使用有源旁路平衡電路的情況下進(jìn)行平衡，所述有源旁路平衡電路在電池中的電壓過高的情況下通過電阻導(dǎo)走電流。通常，平衡過程定期通過在轉(zhuǎn)換器W中激活再生功能進(jìn)行，在此，再生過程不與車輛運行的特殊準(zhǔn)則相關(guān)聯(lián)。因此，在再生過程期間會影響車輛的系統(tǒng)功能，當(dāng)再生過程在車輛行駛期間被啟動或者說實施時尤其如此。該問題在圖I的蓄能器系統(tǒng)中以這樣的方式得以避免將再生過程的啟動與外部充電器在第一能量網(wǎng)絡(luò)El上的連接相關(guān)聯(lián)，下面借助圖2對此進(jìn)行說明。圖2示出在圖I的蓄能器系統(tǒng)中在蓄能器C的平衡期間所進(jìn)行的方法步驟。該方法在步驟SI中開始于檢測功能的啟動，該檢測功能在蓄能器系統(tǒng)中檢驗，電池B是否通過外部連接的充電器進(jìn)行充電(步驟S2)。如果是這種情況，則在步驟S3中檢驗為了對第二蓄能器C進(jìn)行平衡所必須滿足的其它激活條件。所述其它激活條件構(gòu)成保護(hù)機(jī)制，這些保護(hù)機(jī)制確保車輛處在不因平衡而影響功能的狀態(tài)，或者說確保這種平衡不會導(dǎo)致第二蓄能器的損壞或車輛中的負(fù)載的損壞。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述其它激活條件包括這樣的 條件車輛停止和車輛的點火裝置關(guān)斷。由此可校驗車輛處于非活動的狀態(tài)中，在該狀態(tài)中未使用系統(tǒng)功能。另一激活條件例如可以是，蓄能器C的溫度處于一個閾值之下。當(dāng)超過該閾值時，蓄能器C在此很有可能出現(xiàn)功能失常，所述功能失常有可能會在平衡期間導(dǎo)致蓄能器的損壞。只有當(dāng)識別出連接到外部充電器上時并且當(dāng)所述其它激活條件存在時，在步驟S4中啟動平衡。通過平衡，消除超級電容的各個電池中的電壓差異。如上所述，優(yōu)選使用在文件W02007/104325A1中說明的方法，用于執(zhí)行平衡。但必要時也可使用其它的平衡方法。通常這樣進(jìn)行平衡，使得為了平衡各個電池中的電壓差異，電池根據(jù)電池的狀態(tài)稍微過度充電或使電能從一個電池轉(zhuǎn)移到另一個電池。通過上面提及的有源旁路電路在此避免各個電池的強(qiáng)烈充電。在步驟S4中進(jìn)行平衡期間，定期檢驗是否存在多個中斷條件中的一個中斷條件(步驟S5)。這些中斷條件至少包括這樣的條件外部充電器與第一能量網(wǎng)絡(luò)El分離。也就是說，當(dāng)該條件存在時，平衡結(jié)束。因為在充電器分離時認(rèn)為車輛的其它功能被激活，這些功能可能會受到平衡影響。這些中斷條件例如還可包括另一條件車輛的點火裝置被接通，因為在此情況下也認(rèn)為車輛的其它功能開始投入使用。另一中斷條件可以是超級電容C中超過閾值溫度。因此，這些中斷條件可類似于激活條件這樣設(shè)置，使得激活條件的不存在對應(yīng)于一個中斷條件。與激活條件相反，中斷條件的存在通常就已經(jīng)導(dǎo)致平衡的結(jié)束。這在圖2中通過步驟S6示出。當(dāng)在步驟S5中未識別出中斷條件時，則平衡繼續(xù)，在此定期檢驗平衡是否已能成功結(jié)束(步驟S7)。如果是這種情況，則在步驟S8中結(jié)束方法。此外，在本發(fā)明的一種方案中存在這樣的可能性例如根據(jù)電池B的充電狀態(tài)或能量網(wǎng)絡(luò)El的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，在成功的平衡之后用于再生的充電過程繼續(xù)進(jìn)行預(yù)定的時間段。平衡例如可繼續(xù)進(jìn)行，直到電池B通過充電器被完全充滿。借助根據(jù)本發(fā)明的方法的上述實施方式，包括兩個蓄能器的汽車蓄能器系統(tǒng)中的一個蓄能器的平衡至少與這樣的準(zhǔn)則相關(guān)聯(lián)，即第一蓄能器通過外部充電器充電。借助外部充電器的充電尤其是在車主將其車輛送交檢查時進(jìn)行。于是車輛不處于通常的運行狀態(tài)中，由此可在不影響汽車功能的情況下對第二蓄能器進(jìn)行平衡。在此必要時為了校驗，還可考慮如上所述的用于激活平衡的其它條件。本發(fā)明的方法在圖I中借助傳統(tǒng)的具有相應(yīng)的車載網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展E2的車載網(wǎng)絡(luò)El來說明。但該方法也可用于車輛中任何其它的蓄能器系統(tǒng)。例如能量網(wǎng)絡(luò)E2可以是車輛中混合驅(qū)動裝置的能量網(wǎng)絡(luò)，負(fù)載V2在此情況下是混合驅(qū)動裝置的電動機(jī)，其通過適合的第二蓄能器運行。為了平衡第二蓄能器，在此也是從車載網(wǎng)絡(luò)El中通過相應(yīng)的直流電一直流電一轉(zhuǎn)換器供給能 量。
權(quán)利要求
1.蓄能器系統(tǒng)，其用于向車輛、尤其是汽車中的負(fù)載(VI、V2)供電，該蓄能器系統(tǒng)包括帶第一蓄能器(B)的第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)和帶第二蓄能器(C)的第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)，第一和第二能量網(wǎng)絡(luò)(E1、E2)這樣電耦合，即電能能夠從第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)供給至第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)以便使第二蓄能器(C)再生，其特征在于，所述蓄能器系統(tǒng)能這樣運行 檢測是否滿足多個條件，所述多個條件至少包括條件外部充電器連接到第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)上以便為第一蓄能器(B)充電； 當(dāng)所述多個條件滿足時，執(zhí)行第二蓄能器(C)的再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述多個條件還包括條件車輛停止，和/或車輛的點火裝置關(guān)斷，和/或未檢測到與第二蓄能器(C)的正常狀態(tài)偏離的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，在蓄能器系統(tǒng)的運行中，在執(zhí)行第ニ蓄能器(C)的再生時檢驗，是否滿足多個中斷條件中的至少ー個中斷條件，當(dāng)滿足至少ー 個中斷條件時，中斷再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述多個中斷條件包括ー個或多個下述中斷條件 外部充電器與第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)分離； 車輛的點火裝置接通； 檢測到與第二蓄能器(C)的正常狀態(tài)偏離的狀態(tài)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述第二蓄能器(C)的再生在成功執(zhí)行之后結(jié)束或者繼續(xù)進(jìn)行一個預(yù)定的時間段，尤其是直至達(dá)到第一蓄能器(B)的預(yù)定的充電狀態(tài)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述再生是第二蓄能器(C)的平衡，該平衡優(yōu)選通過第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2 )中的有源旁路電路進(jìn)行。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二能量網(wǎng)絡(luò)(E1、E2)是直流電網(wǎng)絡(luò)，這些直流電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選通過直流電/直流電ー轉(zhuǎn)換器(W)彼此電耦合。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)的第一蓄能器(B)是蓄電池、優(yōu)選是12V蓄電池。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)的第二蓄能器(C)是電容式蓄能器、尤其是包括ー個或多個由雙層電容器構(gòu)成的電池的蓄能器。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的蓄能器系統(tǒng)，其特征在于，所述第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)是混合驅(qū)動裝置的電動機(jī)的能量網(wǎng)絡(luò)，該能量網(wǎng)絡(luò)具有用于驅(qū)動電動機(jī)的第二蓄能器(B)。
11.用于使根據(jù)上述權(quán)利要求之一的蓄能器系統(tǒng)中的蓄能器再生的方法，所述蓄能器系統(tǒng)包括帶第一蓄能器(B)的第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)和帶第二蓄能器(C)的第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)，第一和第二能量網(wǎng)絡(luò)(E1、E2)這樣電耦合，即電能能夠從第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)供給至第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)以便使第二蓄能器(C)再生，其特征在于 檢測是否滿足多個條件，所述多個條件至少包括條件外部充電器連接到第一能量網(wǎng)絡(luò)(El)上以便為第一蓄能器(B)充電； 當(dāng)所述多個條件滿足時，執(zhí)行第二蓄能器(C)的再生。
12.車輛、尤其是汽車，其具有根據(jù)權(quán)利要求I至10之一的蓄能器系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蓄能器系統(tǒng)，其用于向車輛、尤其是汽車中的負(fù)載(V1、V2)供電，該蓄能器系統(tǒng)包括帶第一蓄能器(B)的第一能量網(wǎng)絡(luò)(E1)和帶第二蓄能器(C)的第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)，第一和第二能量網(wǎng)絡(luò)(E1、E2)這樣電耦合，即電能能夠從第一能量網(wǎng)絡(luò)(E1)供給至第二能量網(wǎng)絡(luò)(E2)以便使第二蓄能器(C)再生。本發(fā)明的蓄能器系統(tǒng)能這樣運行檢測是否滿足多個條件，這些條件至少包括條件外部充電器連接到第一能量網(wǎng)絡(luò)(E1)上以便為第一蓄能器(B)充電；當(dāng)這些條件滿足時，執(zhí)行第二蓄能器(C)的再生。
文檔編號H02J7/14GK102687370SQ201080046117
公開日2012年9月19日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者J·弗勒施爾 申請人:寶馬股份公司