[發明專利]經由高性能電池為機動車輛的電氣裝備供電的系統、對應的電流限制裝置以及與其安裝的起動器

在審

• 申請號: 201680009111.6
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN107208596A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 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;H02J7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 王增強

技術領域

總體上，本發明涉及一種用于通過高性能電池對機動車輛的電氣裝備供應電力的系統，以及對應的電流限制裝置。

更特別地，本發明涉及一種標準起動器以及限制裝置的組合，標準起動器設計為與鉛酸型的標準電池一起使用，并且限制裝置允許通過鋰-離子型的電池將電力供應到該標準起動器。

背景技術

當將電力供應到起動器以確保車輛的熱機啟動時，產生大量的電流需求，其接近于起動器的短路電流，即，大約1000A的電流。然后當將電源提供到起動器時的此電流需求在強度上隨著起動器的電樞(對應于機器的轉子)的速度提高而降低。

此初始電流尖峰對應于電池的端子處的電壓的對應的下降。此外，在啟動階段期間發生較少量的電壓降，并且對應于穿過連續的熱機上死點的通路。

所謂的“加強的”起動器的發展，其為熱機的自動化停止/重啟的系統(所謂的停止/啟動或停-起系統)而設計，現對機動車輛零件制造商產生新的要求，涉及當電力供應到起動器時在電流需求期間與電池的最低電壓閾值的符合度。從而，在它們的規格中，機動車輛制造商限定了第一電壓閾值，其慣常地在7至9V之間，電池電壓必須不下降到之下。對于之后的電壓降，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，其慣常地在8至9V之間。從而在熱機的啟動期間，車輛的車載網絡電壓保持在足以保證車輛的裝備的所需功能的值。

加強的起動器通常具有高于常規起動器的功率，以便獲得快速啟動來提升用戶的舒適性。這導致當打開電源時對電流的較高需求，并且因此導致超出慣常值且與高需求相關的第一電池電壓降。這對于制造商造成切實的困難，因為，為了具有較高的電池電壓，對于起動器將必要具有如此大的內部電壓降，使得其將不再具有在低溫下以足夠的速度驅動熱機的必要功率。

在現有技術中，已經提出了上述問題的解決方案。創造性主體的已知解決方案基于采用提高電壓的電子轉換器，以避免車載網絡上的過低的電壓電平。這些轉換器的缺點包括它們帶來的大量成本。

已知解決方案涉及實質上基于12V鉛酸型的標準電池對機動車輛的裝備供電的系統。

然而，這些標準電池時日無多，因為，盡管它們仍受益于從限制鉛使用的歐洲規定被豁免，毫無疑問，它們在車輛中將最終被禁止。

因此，機動車輛零件制造商預期無鉛高性能電池的使用的普遍化，尤其是鋰-離子型，以取代常規電池。

接近于標準12V電池的標稱電壓的鋰-離子型電池，包括六個接線元件，每個提供2.25V的容量，必須包括四個串聯的單元，每個充電的單元具有3.6V的電壓。

從而，鋰-離子電池的標稱操作電壓為13.4V，而標準電池的則為12.8V。

在采用為12V電壓設計的裝備與鋰-離子型電池的情況下，發現要解決的技術問題不再是前述的電壓降，而是當將電力供應到起動器的時刻的電流需求，施加的較高電壓和鋰-離子型電池的較低內部阻抗使得電流需求更大。

此問題已經由標致雪鐵龍(PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES)公司清楚地指出，其在國際專利申請WO2013/121133中提出了用于機動車輛的鋰-離子電池的電流的限制的系統。

所提出的解決方案包括采用與起動器串聯的低值電阻器，以及交流發電機(alternator)。根據裝備的這些項目的操作模式，通過開關使這些電阻器工作。

此解決方案具有的主要缺點是，降低供電系統的電性能，因為大量強度通過阻抗式元件：為將電壓降低1V而通過1000A的1mΩ的電阻器耗散1kW的功率！

此解決方案還具有其他缺點，即：

-由開關、繼電器或電力半導體構成的有源部件以及它們的控制裝置的附加成本，其在高度競爭的機動車輛產業中極為重要；

-由半導體部件的使用和機電繼電器的使用導致的可靠性的相對缺失，移動的零件和彈簧導致碰撞；

-車載網絡上的電應激事件(電磁場)，在機械開關期間典型地為幾kV；以及

-啟動熱機時間上的延遲。

發明內容

從而，本發明的目標是消除前面描述的現有技術中的已知解決方案的缺點，以在不降低性能的情況下，且在有限的附加成本的情況下，允許在機動車輛中將鉛酸型電池替換為鋰-離子型電池。

討論中的用于通過高性能電池對機動車輛的電氣裝備供應電力的系統的類型包括此高性能電池的至少一個電流限制裝置，高性能電池具有第一標稱電壓，裝備的具體特性設計為連接到標準電池，且具有低于第一標稱電壓的第二標稱電壓。