[发明专利]用于机动车辆的微混合设备的嵌入式装置以及包括该嵌入式装置的微混合设备

说明书

本发明是在汽车领域的有利应用。它涉及用于机动车辆的微混合设备 (micro-hybrid device)的嵌入式装置(built-in equipment)，其中电力存储器 (power store)、AC/DC转换器和DC/DC转换器集成在单个壳体中。如本发 明所提出的在单个壳体中结合不同的电子和电工器件是为了降低体积和成 本并改善这些器件的整体在机动车辆中的可靠性。

为了降低机动车辆中的燃料消耗，以及由此降低它们产生的污染，使车 辆配备有允许再生制动(regenerative braking)的微混合起动器交流发电机设 备(micro-hybrid starter alternator device)是已知的。

在现有技术中，上述类型的微混合设备包括机械上独立的电子器件。通 常，这样的器件是可逆旋转电机、可逆AC/DC转换器、超级电容器组(pack) 和可逆DC/DC电压转换器。

微混合设备通过DC/DC电压转换器连接到车辆的供电网络的动力电池 组。

起动器交流发电机用作用于热机的起动器和交流发电机。

在交流发电机模式下，车辆的热机的轴驱动电机的转子以在定子中产生 电流并为机动车辆的车载网络供电。

上述现有技术的微混合设备的器件的结构具有不利之处。由机械上独立 的器件制造的微混合设备实际上需要这些器件经由相对较长的线路连接到 一起。将AC/DC转换器连接到旋转电机、DC/DC转换器和超级电容器组的 线路的长度不利于克服存在于微混合设备中的热学和电学问题。

在机动车辆的发动机舱这样受限空间中，这种类型的结构难以结合到任 何类型的车辆中，特别是由于某些器件相对较大，譬如超级电容器。此外， 需要相对复杂的连接，其不利于实现高可靠性；连接可能更加复杂因为超级 电容器必须配备有电压平衡装置以实现超级电容器组更好的可靠性并平衡 超级电容器组的每个电池(cell)的端子处的电压。

此外，这种类型的常规现有技术结构的总成本很高。

本发明克服了上述常规结构所带来的这些问题。

在第一方面，本发明提供了一种用于机动车辆的微混合设备的嵌入式装 置，该嵌入式装置可以电连接到所述微混合设备的操作器件，并包括设置有 电压平衡装置的超级电容器组和电子电路。

根据本发明，该嵌入式装置包括壳体，该壳体包括第一隔间和第二隔间， 其中所述超级电容器组容纳在第一隔间中，所述电压平衡装置和电子电路容 纳在第二隔间中。

该新型结构有助于微混合设备集成到任意类型的机动车辆中，并减小它 的成本、它的体积且改善可靠性。

用于本发明的微混合设备的该新型结构导致被耗散电力的减少，以及这 种系统的尺寸和成本的降低，同时简化了电力管理到其它系统的集成。

此外，由于每单位表面积的被耗散电力非常低，本发明实现了更高效的 热管理。

将超级电容器组和AC/DC转换器集成到本发明的装置中意味着当旋转 电机在交流发电机模式中工作时来自AC/DC转换器的电压波动被降低。这 还意味着可以省掉现有技术中使用的某些电磁兼容性标准测试，这些测试仅 用于独立器件。

将超级电容器组和DC/DC转换器集成到本发明的装置中意味着配线中 的电压降可以被降低。实际上，当电压降发生时，超级电容器组放出储存的 电力同时旋转电机在交流发电机模式中工作。

此外，与微混合设备相关联的器件将它们所传递的能量的一部分作为热 量消耗，热量在这些器件和配线中产生了局部加热。为了克服这个问题，本 发明使用了放置在嵌入式装置壳体上的散热器。还提出可以为嵌入式装置设 置冷却系统以防止因为器件和配线中的过高温度引起的崩溃。

根据本发明在其优选实施例中的补充特征，器件被布置在嵌入式装置的 壳体中，以致它们提高了散热效率和器件及配线的冷却。

本发明的嵌入式装置有利地具有常规电池组的物理尺寸。由此它可以放 置在动力电池组的位置中，而动力电池组在这种情况下可以放置在机动车辆 中任意其它热兼容的位置，譬如行李箱(boot)或驾驶员座下。

本发明还有利地具有下列特征中的一个或多个：

-超级电容器组包括多个超级电容器电池且电压平衡装置包括连接到 该多个超级电容器电池的端子的多个电压平衡单元；