[发明专利]限制机动车起动器电功率电路中的浪涌电流的方法以及对应的电路、电流限制器和起动器

说明书

技术领域

总体地，本发明涉及机动车的热机起动器领域。更具体地，本发明涉及一种用于限制起动器的电功率电路中的浪涌电流的方法以及相应的电路。其还涉及电流限制器，以及包括该种类型的电流限制器的起动器。

背景技术

当起动器被接通以确保车辆的热机的起动时，产生显著的浪涌电流，其接近起动器的短路电流水平，即约1000安培的电流。该电流的强度继而随着对应于电机转子的起动器的电枢的速度的增加而降低。

造成的电池端子处的电压降低对应于该初始电流尖峰。其他较不显著的电压降低继而在起动阶段中发生，且对应于通过热机的相继的上死点。

所谓“增强型”起动机的开发(设计用于热机的自动停止/再起动系统(已知为“停/起”或“停止再出发(stop and go)”的系统)如今对机动车辆构件供应商设置了新的限制，其涉及符合当起动机接通时电流需求期间电池的最低电压阈值的要求。因此，在其规格中，机动车辆制造商限定了第一电压阈值，其通常在约7伏至9伏之间，电池电压不能降低于其。对于后续的电压降低(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，其通常在8伏至9伏之间。在热机的起动期间，车辆的车载网络电压由此保持在足以确保车辆设备的期待运行的值。

增强型起动器通常具有大于传统起动器的功率，以实现快速起动，使得用户更舒适。这导致了接通期间更高的浪涌电流，且因此导致超出通常值的第一电池电压降低，由此产生了高的要求。这给设计者造成了确实的困难，因为为了高于电池电压，必须使得起动机具有大的内部电压降低，使得继而不再存在在低温下以足够的速度驱动热机所必须的功率。

在现有技术中，已经提出针对上述问题的方案。由申请者所知的第一已知方案是基于使用电压增加电子转换器，以避免车载网络上过低的电压水平。这些转换器的主要缺点包括其所引起的显著成本。

另一已知方法提出通过两个继电器、计时器以及限流电阻控制起动器。在第一运行阶段中(其持续时间由计时器决定),附加的电阻被串联插置在起动器的电功率电路中，且限制初始电流尖峰。在第二运行阶段中，附加的电阻从功率电路中去除，以允许充分的电流通入到起动器的电枢中，且允许起动器速度的增加。

文件EP2080897A2和EP2128426A2描述了前述类型的起动器。除了额外的控制继电器、计时器和限流电阻涉及的附加的成本之后，该额外的继电器的引入(其包括承受磨损的可动机械部件)在起动器的电阻必须不发生任意问题地承受的起动循环数量方面对其具有负面的影响。起动器的电阻在起动循环的数量方面对于设计用于停/起系统的起动机是特别严苛的限制。实际上，该类型的起动器被要求承受约300000次起动循环，即，比传统起动器所需要承受的约30000次多10倍。

除了上述的缺陷之外，根据现有技术的该第二方案的使用可在符合在时间方面有所限制的电压范围的要求被机动车制造商所要求时被证实是不合适的。该类型的范围通常包括低电压水平(对应于上述的第一电压阈值)以及高电压水平(对应于上述的第二电压阈值)。升高的电压梯度也包括在范围中，在低水平和高水平之间。

由申请人进行的测试(其针对低水平的持续时间和范围的梯度的斜率具有制造商常用的值)示出了对于根据现有技术的该第二方案存在保持在该范围中的难度。事实上，已经发现当电池电压在在初始的电流尖峰已经被吸收之后被整流之后再次在计时的结尾处下降时存在超出其电压梯度的水平的风险，其中流过起动器的电枢的电流继而由于电功率电路的限流电阻的去除而显著地增加。在超出该点之后，电池电压可保持低于该范围达一定阶段的时间，且仅在升高电压梯度结束之后返回至范围中，而此时已经达到了高电压水平的开始时刻。

也已经提出在起动器的电功率电路中串联插置同轴电缆扼流圈(也称作“冲击”线圈)替代电阻器作为限流元件，或在起动器上并联连接电容器。

该后两个方案已经在文件US6598574B2中描述的电气起动器电路中替换地或组合地实施。

该冲击线圈或该电容器的目的是限制电路中的电流变化速度。

在电路中的这些元件的影响为电气学家所周知，且这些元件已经在许多领域中被用于该目的以很长的时间，包括机动车领域，如文件US1179407所示出的。

该方案的一个缺陷在于电流的变化速度取决于电路的总电阻，而不是仅取决于附加的电感或电容器。因此难于形成对应于机动车制造商的规格的准确范围。

此外，已经累积在冲击线圈中的电磁能量将在电路断开时恢复，且添加至存储在电马达的绕组中的能量，这将导致过量的电压。