[发明专利]使用超级电容给汽车中的用电设备供电的系统

说明书

技术领域

本发明涉及给汽车的车载电力网络中的用电设备供电的系统。

背景技术

在已知系统中用于产生电压所需的发电机具有显著的功率消耗， 消耗的功率必须由汽车的发动机提供。

发明内容

本发明的目的在于降低由汽车发动机所提供的功率，为汽车的车 载电力网络供给足够的电能。

上述任务由具有下述特征的供电系统完成。

用于给汽车的车载电力网络中的用电设备供电的系统(100)， 其中

-所述车载电力网络由至少两个车载电力网络区域组成，第一车 载电力网络区域具有发电机、汽车电池以及一个或多个第一类用电设 备，第二车载电力网络区域具有双层电容器或所谓的超级电容以及一 个或多个第二类用电设备，

-在这两个车载电力网络区域之间具有一个隔断装置，它使得电 流可以从第一车载电力网络区域流入第二车载电力网络区域，并尽量 阻止反向电流从第二车载电力网络区域流到第一车载电力网络区域， 以及

-当第二车载电力网络区域中的电压低于第一个门限值时发电 机的输出电压被提高，并且超级电容被充电，

-在超级电容被预充电或充电到第二车载电力网络区域的电网 电压期间，测量超级电容的温度并将该温度与一个最大值进行比较， 和/或从一个配置给所述超级电容的故障存储器中被读出，其中如果过 去所进行的超级电容当时的电容值即C值和/或电阻值即R值与所存 储的与温度和充电电流有关的超级电容特征值的比较表明超级电容出 现故障的话，故障存储器具有一个故障记录。

本发明的主要内容在于，将汽车的车载电力网络中的用电设备划 分为至少两种类型的用电设备组。第一组(不敏感)用电设备在电压 相对剧烈波动和/或当电压相对较低时，例如在12伏车载电力网络中 当电压下降到10伏以下和/或在约9伏与16伏之间波动时仍能可靠地 工作。

第二组(敏感)用电设备只在电压围绕额定电压只有相对较小的 波动时，例如在12伏车载电力网络中电压在约11伏与13伏之间波动 时才可靠地工作。根据本发明，车载电力网络被划分为至少两个车载 电力网络区域；在第一车载电力网络区域中放置不敏感的用电设备， 在第二车载电力网络区域中放置敏感的用电设备。

从第二车载电力网络区域流入第一车载电力网络区域的电流根 据本发明被第一和第二车载电力网络区域之间的一个隔断装置、最好 是半导体二极管所阻断。在第一车载电力网络区域中发动机和汽车电 池并联到第一组用电设备上，在第二车载电力网络区域中一个储能器、 电池或电容器，最好是双层电容器或所谓的超级电容并联在第二组用 电设备上。双层电容器在汽车运行时被持续地充电到一个电压上，此 电压在电容器放电时维持敏感的用电设备工作。

在双层电容器不需要充电的阶段，发电机的电压降低到使得仍能 保证第一级用电设备的工作(参见DE2006002985)。这时双层电容 器上的电压高于第一组(不敏感)用电设备上的电压，并且隔断装置 或二极管阻止双层电容器通过第一车载电力网络区域内的用电设备放 电。反之，当为了重新给双层电容器充电而发电机输出电压升高时， 隔断装置使得电流可以从发电机经过隔断装置或二极管流入到第二车 载电力网络区域内。

双层电容器的充电状态或输出电压的监控通过充电控制装置或 控制/功率单元完成，它如此控制发电机，使得发动机在电容器上的电 压低于一个门限电压时提高用于充电的电压，接着重又降低此电压。

与现有技术不同，发电机可以如此被控制，使得它在汽车运行时 只给不敏感的用电设备提供其工作所需的较低电压。而在现有技术中 此电压一直要升高到能给敏感用电设备提供足够的工作电压。

通过本发明所述的解决方案，发电机的功率消耗可以在长时间内 被降低，从而使汽车的燃料消耗和二氧化碳排放量明显降低。

在本发明的一个特别具有优点的实施方式中，超级电容的预充电 和/或与车载电力网络的连接或分离通过一个独立的控制/功率单元完 成。该控制/功率单元最好还在预充电操作期间进行超级电容的诊断， 特别是进行电容量和/或电阻的确定。通过该措施超级电容可以完美地 集成到汽车的车载电力网络中。