[發明專利]限制機動車起動器電功率電路中的浪涌電流的方法以及對應的電路、電流限制器和起動器

有效

• 申請號: 201380012895.4
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN104160143B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: N.拉貝
• 申請（專利權）人: 法雷奧電機設備公司
• 主分類號: F02N11/08
• 分類號: F02N11/08;H02P1/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 葛青

技術領域

總體地，本發明涉及機動車的熱機起動器領域。更具體地，本發明涉及一種用于限制起動器的電功率電路中的浪涌電流的方法以及相應的電路。其還涉及電流限制器，以及包括該種類型的電流限制器的起動器。

背景技術

當起動器被接通以確保車輛的熱機的起動時，產生顯著的浪涌電流，其接近起動器的短路電流水平，即約1000安培的電流。該電流的強度繼而隨著對應于電機轉子的起動器的電樞的速度的增加而降低。

造成的電池端子處的電壓降低對應于該初始電流尖峰。其他較不顯著的電壓降低繼而在起動階段中發生，且對應于通過熱機的相繼的上死點。

所謂“增強型”起動機的開發(設計用于熱機的自動停止/再起動系統(已知為“停/起”或“停止再出發(stop and go)”的系統)如今對機動車輛構件供應商設置了新的限制，其涉及符合當起動機接通時電流需求期間電池的最低電壓閾值的要求。因此，在其規格中，機動車輛制造商限定了第一電壓閾值，其通常在約7伏至9伏之間，電池電壓不能降低于其。對于后續的電壓降低(對應于熱機的上死點)，電池電壓必須保持高于第二電壓閾值，其通常在8伏至9伏之間。在熱機的起動期間，車輛的車載網絡電壓由此保持在足以確保車輛設備的期待運行的值。

增強型起動器通常具有大于傳統起動器的功率，以實現快速起動，使得用戶更舒適。這導致了接通期間更高的浪涌電流，且因此導致超出通常值的第一電池電壓降低，由此產生了高的要求。這給設計者造成了確實的困難，因為為了高于電池電壓，必須使得起動機具有大的內部電壓降低，使得繼而不再存在在低溫下以足夠的速度驅動熱機所必須的功率。

在現有技術中，已經提出針對上述問題的方案。由申請者所知的第一已知方案是基于使用電壓增加電子轉換器，以避免車載網絡上過低的電壓水平。這些轉換器的主要缺點包括其所引起的顯著成本。

另一已知方法提出通過兩個繼電器、計時器以及限流電阻控制起動器。在第一運行階段中(其持續時間由計時器決定),附加的電阻被串聯插置在起動器的電功率電路中，且限制初始電流尖峰。在第二運行階段中，附加的電阻從功率電路中去除，以允許充分的電流通入到起動器的電樞中，且允許起動器速度的增加。

文件EP2080897A2和EP2128426A2描述了前述類型的起動器。除了額外的控制繼電器、計時器和限流電阻涉及的附加的成本之后，該額外的繼電器的引入(其包括承受磨損的可動機械部件)在起動器的電阻必須不發生任意問題地承受的起動循環數量方面對其具有負面的影響。起動器的電阻在起動循環的數量方面對于設計用于停/起系統的起動機是特別嚴苛的限制。實際上，該類型的起動器被要求承受約300000次起動循環，即，比傳統起動器所需要承受的約30000次多10倍。

除了上述的缺陷之外，根據現有技術的該第二方案的使用可在符合在時間方面有所限制的電壓范圍的要求被機動車制造商所要求時被證實是不合適的。該類型的范圍通常包括低電壓水平(對應于上述的第一電壓閾值)以及高電壓水平(對應于上述的第二電壓閾值)。升高的電壓梯度也包括在范圍中，在低水平和高水平之間。

由申請人進行的測試(其針對低水平的持續時間和范圍的梯度的斜率具有制造商常用的值)示出了對于根據現有技術的該第二方案存在保持在該范圍中的難度。事實上，已經發現當電池電壓在在初始的電流尖峰已經被吸收之后被整流之后再次在計時的結尾處下降時存在超出其電壓梯度的水平的風險，其中流過起動器的電樞的電流繼而由于電功率電路的限流電阻的去除而顯著地增加。在超出該點之后，電池電壓可保持低于該范圍達一定階段的時間，且僅在升高電壓梯度結束之后返回至范圍中，而此時已經達到了高電壓水平的開始時刻。

也已經提出在起動器的電功率電路中串聯插置同軸電纜扼流圈(也稱作“沖擊”線圈)替代電阻器作為限流元件，或在起動器上并聯連接電容器。

該后兩個方案已經在文件US6598574B2中描述的電氣起動器電路中替換地或組合地實施。

該沖擊線圈或該電容器的目的是限制電路中的電流變化速度。

在電路中的這些元件的影響為電氣學家所周知，且這些元件已經在許多領域中被用于該目的以很長的時間，包括機動車領域，如文件US1179407所示出的。

該方案的一個缺陷在于電流的變化速度取決于電路的總電阻，而不是僅取決于附加的電感或電容器。因此難于形成對應于機動車制造商的規格的準確范圍。

此外，已經累積在沖擊線圈中的電磁能量將在電路斷開時恢復，且添加至存儲在電馬達的繞組中的能量，這將導致過量的電壓。