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1、(10)申请公布号 CN 104081620 A (43)申请公布日 2014.10.01 CN 104081620 A (21)申请号 201380006767.9 (22)申请日 2013.01.09 1250750 2012.01.26 FR H02J 7/00(2006.01) B60R 16/03(2006.01) (71)申请人 标致雪铁龙汽车公司 地址 法国韦利济维拉库布莱 (72)发明人 R孔泰 A贝尔克伊里 B布克利 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 刘炳胜 王英 (54) 发明名称 管理机动车辆的电气结构的电能的方法及实 现该方法的机动车辆。
2、 (57) 摘要 一种用于管理机动车辆的电气结构的电能的 方法以及一种实现了该方法的机动车辆。本发明 涉及一种用于管理车辆 (1) 的电气结构 (2) 的电 能的方法， 该电气结构包括电能存储器 (3)、 含有 激活的电气装置的车载网络 (6)、 发电机 (5)、 含 有被连接至存储器 (3) 的输入端 (E) 和被连接至 车载网络 (6) 及发电机 (5) 的输出端 (S) 的 DC/ DC转换器(4)、 以及用于操纵DC/DC转换器(4)和 发电机(5)的控制模块(7)， 所述方法的特征在于 对发电机(5)进行故障检测， 且当发电机(5)被判 定为存在故障时， 按该方法操纵DC/DC转换器。
3、(4) 以使得向车载网络 (6) 供应存储器 (3) 中的电流 并且供应车载网络 (6) 的激活的电气装置的最低 工作电压。本发明也涉及一种实现了该方法的机 动车辆。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.07.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/FR2013/050044 2013.01.09 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/110869 FR 2013.08.01 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页。
4、 (10)申请公布号 CN 104081620 A CN 104081620 A 1/1 页 2 1. 一种用于管理机动车辆 (1) 的电气结构 (2) 的电能的方法， 所述电气结构包括电能 存储器 (3)、 含有激活的电气装置的车载网络 (6)、 发电机 (5)、 含有被连接至所述电能存储 器 (3) 的输入端 (E) 和被连接至所述车载网络 (6) 及所述发电机 (5) 的输出端 (S) 的 DC/ DC 转换器 (4)、 以及用于操纵所述 DC/DC 转换器 (4) 和所述发电机 (5) 的控制模块 (7)， 所 述方法的特征在于检测所述发电机 (5) 是否存在故障， 且当所述发电机 (。
5、5) 被判定为存在 故障时， 操纵所述 DC/DC 转换器 (4) 以便向所述车载网络 (6) 供应所述存储器 (3) 中的电 流并且供应所述车载网络 (6) 的激活的所述电气装置的最低工作电压 (Umin)。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于在所述车载网络含有多个激活的电气装 置的情况下， 所述车载网络 (6) 的所述最低工作电压 (Umin) 由需要工作良好的最低电压 (Uminbf) 为最高的激活的所述电气装置来规定。 3. 根据权利要求 1 或者权利要求 2 所述的方法， 其特征在于所述发电机 (5) 的故障利 用产生于所述发电机 (5) 的信息来识别。 4. 根据上述。
6、权利要求任意一项所述的方法， 其特征在于所述发电机 (5) 的故障利用产 生于所述车载网络 (6) 的信息来识别。 5. 根据上述权利要求任意一项所述的方法， 其特征在于当所述发电机 (5) 被判定为存 在故障时， 预先判断电力供应对维持所述车载网络 (6) 的安全服务的功能是否必要。 6. 根据上述权利要求任意一项所述的方法， 其特征在于通过停止或者减少非安全电气 服务的功率来减少所述车载网络 (6) 的电力消耗。 7. 根据上述权利要求任意一项所述的方法， 其特征在于如果所述车载网络 (6) 的所述 最低工作电压 (Umin) 与所述存储器的空载电压 (Ubat0) 几乎相同时， 所述 D。
7、C/DC 转换器 (4) 被操纵为旁路模式。 8. 根据上述权利要求任意一项所述的方法， 其特征在于当发动机运转时， 所述方法被 激活。 9. 一种装备了电气结构 (2) 的机动车辆 (1)， 该电气结构 (2) 含有电能存储器 (3)、 车 载网络 (6)、 发电机 (5)、 含有被连接至所述电能存储器 (3) 的输入端 (E) 和被连接至所述 车载网络 (6) 及所述发电机 (5) 的输出端 (S) 的 DC/DC 转换器 (4)、 以及用于操纵所述 DC/ DC 转换器 (4) 和所述发电机 (5) 的控制模块 (7)， 其特征在于所述控制模块被配置成实施 根据上述权利要求之一的方法。 。
8、权 利 要 求 书 CN 104081620 A 2 1/4 页 3 管理机动车辆的电气结构的电能的方法及实现该方法的机 动车辆 技术领域 0001 本发明涉及一种用于管理机动车辆的电气结构的电能的方法。 0002 本发明也涉及一种实现了该方法的机动车辆。 背景技术 0003 一些机动车辆的电力网络包括交流发电机和电能存储器 ( 例如机动车辆使用的 传统的 12V 铅蓄电池 )， 该交流发电机和电能存储器负责以持续或转换的方式为一个或多 个电气装置供应电压。例如车辆的车载网络的情况 ( 可能是机动车辆 )。 0004 在通常的电气结构中， 电能存储器被长期地连接至交流发电机以及车载网络这一 事。
9、实规定了对能量交换的强烈依赖性。 因此在因交流发电机的故障导致的电力生产的功能 丧失的情况下， 车载网络从而作为电池发电机蓄。 续航有限的蓄电池的能量的储存减少， 并 且蓄电池的电压可能会迅速地下降至不足以保证车载网络的质量， 换言之， 激活的车载网 络的电气装置工作良好所需要的最低电压。 0005 因此在交流发电机存在故障的情况下， 保证车载网络的质量是必要的。 0006 本发明也涉及一种用于管理机动车辆的电气结构的电能的方法， 该电气结构包括 电能存储器、 含有激活的电气装置的车载网络、 发电机、 含有被连接至电能存储器的输入端 和被连接至车载网络及发电机的输出端的 DC/DC 转换器、 。
10、以及用于操纵 DC/DC 转换器和发 电机的控制模块， 该方法的特征在于发电机被检测是否存在故障， 且当发电机被判定为存 在故障时， 操纵 DC/DC 转换器以使得供应存储器中的电流给车载网络并且供应车载网络的 激活的电气装置的最低工作电压。 0007 优选地， 在车载网络含有多个激活的电气装置的情况下， 车载网络的最低工作电 压由需要工作良好的最低电压为最高的激活的电气装置来规定。 0008 在一个变例中， 发电机的故障利用产生于所述发电机的信息来识别。 0009 在另一个变例中， 发电机的故障利用产生于车载网络的信息来识别。 0010 优选地， 当发电机被判定为存在故障时， 预先判断电力供。
11、应对维持车载网络的安 全服务的功能是否必要。 0011 进一步优选地， 通过停止或者减少非安全电气服务的功率来减少车载网络的电力 消耗。 0012 在一个变例中， 如果车载网络的最低工作电压与存储器的空载电压几乎相同时， DC/DC 转换器被操纵为旁路模式。 0013 优选地， 当发动机运转时， 该方法被激活。 0014 本发明也涉及一种装备了含有电能存储器、 车载网络、 发电机、 含有被连接至电能 存储器的输入端和被连接至车载网络及发电机的输出端的 DC/DC 转换器、 以及用于操纵 DC/DC 转换器和发电机的控制模块的电气结构的机动车辆， 该机动车辆的特征在于配置控 制模块以便实施本发明。
12、的方法。 说 明 书 CN 104081620 A 3 2/4 页 4 附图说明 0015 通过结合附图阅读下文对本发明特定实施例但非限制性实施例的描述， 其他特性 和优点会显现， 在附图中 ： 0016 - 图 1 是装备了实施本发明的方法的电气结构的机动车辆的示意图。 0017 - 图 2 是本发明的方法的逻辑的示意图。 发明内容 0018 图 1 示出了装备了含有直流供电的车载网络 6 的电气结构 2 的机动车辆 1。车载 网络 6 集合电气装置， 这些电气装置相当于车辆中的负荷， 并且容忍一定范围内的供应电 压的变化， 例如在 10.5V 和 16V 之间的变化， 例如车辆的照明设备、。
13、 车载电脑、 空调设备组， 当它被供电或者是仍然需要工作良好的最低电压 (Uminbf) 时， 这个工作良好的最低电压 不必在不同的电气装置之间一致。因此， 根据这些激活的电气装置， 车载网络 6 的最低工作 电压 (Umin)， 可以变为 ： 需要工作良好的最低电压 (Uminbf) 为最高的激活的电气装置规定 车载网络 6 的最低工作电压 (Umin)。 0019 电气结构2还包括电压设定值连续可调的发电机5， 例如， 被操纵的发电机5， 当它 在工作时， 电压设定值 (UconAlt) 被包括在最低阈值 ( 例如 12V) 和最高阈值 ( 例如 15V) 之 间。交流发电机 5 产生直流。
14、电。因此， 它包括电流整流模块。交流发电机 5 的电压设定值 与车载网络6为实现工作良好需要的电压相适应。 交流发电机5被直接连接至车载网络6。 滤波电容器 9 可以有利地放置于与交流发电机 5 平行的位置处。基于在成本和功耗之间折 中的原因， 优选地， 交流发电机5的功率输出的能力被选定为低于车载网络6需要的最大用 电需求。 0020 电气结构 2 还包括电能存储器， 例如电压非常低的蓄电池 3， 如所述的 12V 铅蓄电 池。蓄电池 3 可输出的电压依赖于它的充电状态。通常， 对于称之为 12V 的蓄电池， 蓄电池 3 可输出的电压在当它的充电状态较弱时的约为 11.8V 的最低电压 ( 。
15、换言之， 约为 0 ) 和 当它的充电状态较强时的约为 12.8V 的最高电压之间 ( 接近 100 )。 0021 电气结构 2 还包括直流 / 直流转换器 4( 这里也被表示为 DC/DC 转换器 )， 该直流 / 直流转换器能够将蓄电池的电力供应给车载网络 6。直流 / 直流转换器 4 包括输入端 E 和输出端 S。输入端被连接至蓄电池 3 的正极 P。蓄电池 3 包括被接地的负极 N。蓄电池 3 也可以装备位于负极 N 上的能够测量它的充电状态的部件 8。车载网络 6 通过电气接地 M 被连接在输出端 S 和蓄电池 3 的负极 N 之间。交流发电机 5 同样通过电气接地 M 被连接在 。
16、输出端 S 和蓄电池 3 的负极 N 之间。 0022 电气结构 2 还包括保证对 DC/DC 转换器 4 和交流发电机 5 的操纵的控制模块 7。 0023 DC/DC 转换器 4 至少包括以下工作模式 ： 0024 - 旁路模式 ： DC/DC 转换器 4 相当于关闭的开关， 0025 - 打开模式 ： DC/DC 转换器 4 相当于打开的开关， 0026 - 为了形成 DC/DC 转换器 4 内的从输入端 E 至输出端 S 的电流， 相比于输入端 E 的 输出端 S 的升压模式或降压模式， 该模式使得可以向车载网络 6 馈入来自蓄电池 3 的电流。 0027 DC/DC 转换器 4 可以。
17、是可逆的 DC/DC 转换器， 在这种情况下， 它还包括以下的工作 说 明 书 CN 104081620 A 4 3/4 页 5 模式 ： 0028 - 为了形成 DC/DC 转换器 4 内的从输出端 S 至输入端 E 的电流， 相比于输出端 S 的 输入端 E 的升压模式或降压模式， 该模式使得可以向蓄电池发送电流并且对它充电。 0029 这些工作模式使得可以随意得到与车载网络侧相同或不同的蓄电池侧的电压。 0030 这些工作模式实现对电气结构 2 的电能的优化管理。利用这些新的电气结构 2 的 电能管理方法， 蓄电池3和DC/DC转换器4组成的集合可以被用作车辆1中已有的交流发电 机 5 。
18、的补充电能发电机。车载网络 6 从而可以被两个独立的电能源供电。蓄电池 3 和 DC/ DC转换器4组成的集合也可以被用作主要的电能发电机， 取代交流发电机5， 尤其是在认为 交流发电机 5 存在故障的情况下。 0031 图 2 示出了本发明的程序的逻辑图， 该图中的步骤 200 和步骤 207 分别对应于所 述程序的输入步骤和输出步骤。 这个程序以循环的方式实现以便根据车辆的运行状况的变 化来更新。 0032 步骤201检测交流发电机5是否存在故障。 如果交流发电机5被判定为存在故障， 那么进入步骤 210， 在步骤 210 中实施可以补偿交流发电机 5 的故障的措施。 0033 交流发电机。
19、 5 的故障可以利用产生于交流发电机 5 自身的信息来识别。在这种情 况下， 直接来自于交流发电机 5 的信息被可靠且迅速地确定， 这可以防止额外增加部件， 例 如用于测量电流的部件。在信息不能直接从交流发电机 5 处得到的情况下， 交流发电机的 故障还可以利用产生于车载网络 6 的信息， 通过测量交流发电机 5 输出的电流来识别。还 可以考虑使用产生于交流发电机5的信息及通过产生于车载网络6的信息或者是电流的测 量来进行验证。 0034 在信息来自于电流的测量的情况下， 例如， 如果在预定时间内交流发电机 5 暂时 地不再输出电流， 例如 1 秒， 则交流发电机 5 被判定为存在故障。 00。
20、35 在步骤201， 蓄电池3和DC/DC转换器4组成的集合被用来取代存在故障的交流发 电机 5 并且向车载网络 6 馈入电流以便保证更好的车载网络的质量。 0036 在这种情况下， 蓄电池 3 的续航使用时间很重要， 并且， 为了蓄电池 3 的放电更慢 及由此提高续航使用时间， 步骤 201 包括步骤 205， 在步骤 205 中操纵 DC/DC 转换器 4 以便 最大地减少车载网络 6 的功耗。 0037 DC/DC 转换器 4 也优选地被操纵为能够将来自于蓄电池 3 的电流馈入给车载网络 6以供应车载网络6的激活的电气装置， 并且保证车载网络6的激活的电气装置的最低工作 电压 (Umin。
21、) 的模式。 0038 DC/DC 转换器 4 被用作电压可调的电流发电机， 取代交流发电机 5。优选地对应于 DC/DC 转换器 4 能提供的最大电流 ( 例如 200A) 的 DC/DC 转换器 4 的电流设定值 Imax 也被 确定。这个最大电流利用 DC/DC 转换器 4 的技术尺寸来确定。DC/DC 转换器 4 的输出端 S 处的等同于最低电压的值 (Umin) 的电压设定值 (UConsDC) 也被确定。随后， 控制模块 7 操纵 DC/DC 转换器 4 至确定的设定值。 0039 为了进一步提高蓄电池 3 的续航使用时间， 此外可以通过停止非安全电气服务或 者减少它们消耗的功率来。
22、减少车载网络 6 的电力消耗。 0040 为了优化蓄电池 3 的放电， 需要优先使电压 UConsDC低于蓄电池 3 的空载电压 (Ubat0)， 以便减少车载网络 6 收集的电流。此外， 如果最低电压 (Umin) 与蓄电池 3 的空载电 说 明 书 CN 104081620 A 5 4/4 页 6 压 (Ubat0) 几乎相同， DC/DC 转换器 4 可以最简单地被操纵为使用旁路模式。 0041 可以通过减少车载网络6的电力消耗将Umin校准至与蓄电池3的空载电压(Ubat0) 相同且可以通过旁路模式的操纵来简化对 DC/DC 转换器 4 的操纵。 0042 有利地， 步骤 201 也可。
23、以预先判断电力供应对于确保安全服务的工作良好是否必 要。事实上， 安全电气装置 ( 尤其是大功率的电气装置 ) 的激活， 导致车载网络 6 的电压的 瞬时急剧下降。这种电压的下降可能会导致电气服务的功能的变弱， 甚至是功能的丧失。 0043 在主要的被认为是安全电气装置 ( 换言之它们的功能故障会危及车辆的乘客的 安全的电气装置 ) 中， 可以列出动力转向装置、 电子路线校正器、 安全防抱死装置、 紧急制 动装置。这些安全装置被称之为是大功率装置， 这是因为它们需要可以达到 1kW 电的大功 率。其它的电气装置， 例如车辆外部的照明设备， 也同样被认为是安全装置， 但是它们不需 要大功率。 在。
24、主要的被认为非安全电气装置中， 可以列出例如车辆外部的照明设备、 车载电 脑、 空调设备组。 0044 在这种情况下， 在步骤 201 中先提供了步骤 202， 该步骤判断电力供应对维持车载 网络的安全服务的功能是否必要。 如果认为安全电气装置的激活系统地导致车载网络层面 上的电压的下降， 它的有效激活的相关信息可以足以知道车载网络 6 是否易受电压的下降 的影响。 0045 在肯定的情况下， 进入步骤 203， 在该步骤中实施能够维持安全服务的工作良好的 措施。 0046 同时， 对于 DC/DC 转换器 4， 为 DC/DC 转换器 4 确定 ： 0047 - 最大电流设定值 (Imax)。
25、， 其优选地对应于 DC/DC 转换器 4 可以提供的最大电流。 0048 - 电压设定值 (UConsDC)， 其位于 DC/DC 转换器 4 的输出端 S 处且对应于能够确保安 全装置的功能的电压。 0049 随后控制模块将 DC/DC 转换器 4 的电流操纵为确定的最大电流设定值 (Imax) 且电 压操纵为确定的电压设定值 (UConsDC) 0050 在步骤 204 中， 判断继续在步骤 203 中启动的程序的必要性。 0051 如果电流的供应不再被判定为是必要的 ( 步骤 204 的分支 “是” )， 那么， 进入步骤 205， 否则进入步骤 203。 0052 在步骤 206 中。
26、， 判断是否不再存在故障或者是否存在电动机中止。如果不再存在 故障或者存在电动机中止， 那么进入程序的输出的步骤 207， 否则停留在步骤 201。 0053 步骤 201 可以被实施至蓄电池 3 被完全放电。 0054 本发明能够改进车辆的服务质量， 这是因为蓄电池 3 和 DC/DC 转换器 4 组成的形 成第二发电机的集合所带来的能量补充使得在主发电机存在故障的情况下最好地临时维 持了车载网络的服务， 并且避免了安全服务或舒适度服务的中断 ( 例如车辆的驾驶室的热 舒适度的功能的中断 )。 0055 在一个变例中， 交流发电机 5 可以被类型为 DC/DC 电流转换器还或者交流启动机 的电压持续可调且可在最低电压设定值和最高电压设定值之间可调的另一发电机取代。 0056 再或者， 电能存储器还可以是电容器类型或是超导体类型的。 说 明 书 CN 104081620 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104081620 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 104081620 A 8 。