[发明专利]经由高性能电池为机动车辆的电气装备供电的系统、对应的电流限制装置以及与其安装的起动器

说明书

技术领域

总体上，本发明涉及一种用于通过高性能电池对机动车辆的电气装备供应电力的系统，以及对应的电流限制装置。

更特别地，本发明涉及一种标准起动器以及限制装置的组合，标准起动器设计为与铅酸型的标准电池一起使用，并且限制装置允许通过锂-离子型的电池将电力供应到该标准起动器。

背景技术

当将电力供应到起动器以确保车辆的热机启动时，产生大量的电流需求，其接近于起动器的短路电流，即，大约1000A的电流。然后当将电源提供到起动器时的此电流需求在强度上随着起动器的电枢(对应于机器的转子)的速度提高而降低。

此初始电流尖峰对应于电池的端子处的电压的对应的下降。此外，在启动阶段期间发生较少量的电压降，并且对应于穿过连续的热机上死点的通路。

所谓的“加强的”起动器的发展，其为热机的自动化停止/重启的系统(所谓的停止/启动或停-起系统)而设计，现对机动车辆零件制造商产生新的要求，涉及当电力供应到起动器时在电流需求期间与电池的最低电压阈值的符合度。从而，在它们的规格中，机动车辆制造商限定了第一电压阈值，其惯常地在7至9V之间，电池电压必须不下降到之下。对于之后的电压降，对应于热机的上死点，电池电压必须保持高于第二电压阈值，其惯常地在8至9V之间。从而在热机的启动期间，车辆的车载网络电压保持在足以保证车辆的装备的所需功能的值。

加强的起动器通常具有高于常规起动器的功率，以便获得快速启动来提升用户的舒适性。这导致当打开电源时对电流的较高需求，并且因此导致超出惯常值且与高需求相关的第一电池电压降。这对于制造商造成切实的困难，因为，为了具有较高的电池电压，对于起动器将必要具有如此大的内部电压降，使得其将不再具有在低温下以足够的速度驱动热机的必要功率。

在现有技术中，已经提出了上述问题的解决方案。创造性主体的已知解决方案基于采用提高电压的电子转换器，以避免车载网络上的过低的电压电平。这些转换器的缺点包括它们带来的大量成本。

已知解决方案涉及实质上基于12V铅酸型的标准电池对机动车辆的装备供电的系统。

然而，这些标准电池时日无多，因为，尽管它们仍受益于从限制铅使用的欧洲规定被豁免，毫无疑问，它们在车辆中将最终被禁止。

因此，机动车辆零件制造商预期无铅高性能电池的使用的普遍化，尤其是锂-离子型，以取代常规电池。

接近于标准12V电池的标称电压的锂-离子型电池，包括六个接线元件，每个提供2.25V的容量，必须包括四个串联的单元，每个充电的单元具有3.6V的电压。

从而，锂-离子电池的标称操作电压为13.4V，而标准电池的则为12.8V。

在采用为12V电压设计的装备与锂-离子型电池的情况下，发现要解决的技术问题不再是前述的电压降，而是当将电力供应到起动器的时刻的电流需求，施加的较高电压和锂-离子型电池的较低内部阻抗使得电流需求更大。

此问题已经由标致雪铁龙(PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES)公司清楚地指出，其在国际专利申请WO2013/121133中提出了用于机动车辆的锂-离子电池的电流的限制的系统。

所提出的解决方案包括采用与起动器串联的低值电阻器，以及交流发电机(alternator)。根据装备的这些项目的操作模式，通过开关使这些电阻器工作。

此解决方案具有的主要缺点是，降低供电系统的电性能，因为大量强度通过阻抗式元件：为将电压降低1V而通过1000A的1mΩ的电阻器耗散1kW的功率！

此解决方案还具有其他缺点，即：

-由开关、继电器或电力半导体构成的有源部件以及它们的控制装置的附加成本，其在高度竞争的机动车辆产业中极为重要；

-由半导体部件的使用和机电继电器的使用导致的可靠性的相对缺失，移动的零件和弹簧导致碰撞；

-车载网络上的电应激事件(电磁场)，在机械开关期间典型地为几kV；以及

-启动热机时间上的延迟。

发明内容

从而，本发明的目标是消除前面描述的现有技术中的已知解决方案的缺点，以在不降低性能的情况下，且在有限的附加成本的情况下，允许在机动车辆中将铅酸型电池替换为锂-离子型电池。

讨论中的用于通过高性能电池对机动车辆的电气装备供应电力的系统的类型包括此高性能电池的至少一个电流限制装置，高性能电池具有第一标称电压，装备的具体特性设计为连接到标准电池，且具有低于第一标称电压的第二标称电压。