[发明专利]用于控制车辆电网中多个电网之间电功率切换的控制单元及具有该控制单元的车用电网

说明书

技术领域

本发明涉及车用电力供应技术领域，尤其涉及一种提供稳定电源的方法和控制单元。

背景技术

电网(Wiring systems, Bordnetz)被用于驱动机动车中的耗电部件(electrical consuming units，又称为负载)。有些种类的耗电部件(诸如，电网电子装置或照明装置)对电压的压降(voltage drop-outs)或者尖峰(电压瞬间增加，voltage spikes)特别灵敏(particularly sensitive to)。当这类灵敏的耗电部件遭受压降或者尖峰，其功能至少会部分地发生损害。这时，会损害车辆运行和/或出现不期望的副作用，例如，机动车照明装置的短时变暗。

此外，特别是在现代车辆中存在动力/动态 (dynamic)的耗电部件，其运行可造成强烈的电压降落(heavy voltage drop-out)，例如起动/停止模块的起动电动机或者如在停车辅助系统(parking assistants)中被采用的电动转向装置的驱动部件。特别是，这些动力/动态耗电部件不仅在车辆的首次冷起动或在停车时被激活，而且在车辆运行期间也被激活。

在德国专利DE 10 2012 203 467 A1中描绘了一种具有多个子电网的电网拓扑结构(wiring system topology)，具有功能依赖于运行电压的其他类型的灵敏的负载，在对于相关负载而言无功能缺陷的情况下，运行电压在12-14伏特的负载可以是可变负载，只要在限制范围内。然而，可以发现有必要改进灵敏负载的设计，特别是在起动过程期间时。

因此，本发明的目的在于提供一种方法，以进一步改善车辆的电网中的电力供应。

发明内容

本发明目的通过独立权利要求的内容来解决。而且，说明书实施例还记载了从属权利要求的特征。

本发明提供了一种简单方法，其能够实现即使在具有高动态耗能(highly dynamic consumption, Verbrauchsdynamik)的耗电部件的情况下(特别是在起动过程中)也使电网稳定。本发明的方法适用于从静止状态的起动过程、所有行驶期间的起动过程、以及在车速大于20km/h时的起动过程。进一步地，能够提高在不同类型的起动过程中以及在恢复过程(Rekuperation)中的电压稳定性。进一步地，能够有效地运用现有的储能装置。相比现有技术，本发明提供的电网稳定性更稳健且更可靠，其中特别是避免了过载、例如电网支路中的至少一个另外的部件和/或其他储能装置过高的过充电或者运行温度。此外，可以减小由其运行可引起电网中的电压波动的耗电部件对感应耗电部件的干扰。

在这里所描述的行为方式的范围内设置，至少关于功能方面将车辆的电网拆开或者划分成多个电网支路(wiring system branches)。由于大而快的充电消耗(large and rapidly changing current consumption)会造成具有动态耗电部件的电网支路产生电压波动之外，因此可以设置与前述电压波动支路分隔开的电网支路以设置感应耗电部件(sensitive consuming units)。供给感应耗电部件的电压(即，分隔电网支路中的电压)比具有动态耗电部件的电网支路中的电压更稳定，这是因为本发明提供的电路拓扑结构可以将具有感应耗电部件的电网支路与其他电网支路(特别是，具有动态耗电部件的电网支路)至少存在部分解耦(partially decoupled)。特别是，具有感应耗电部件的电网支路可以通过与包括储能装置的电网支路耦合而有效获得支持，而其他具有动态耗电部件的电网支路由其他储能装置或者其他电源供给。本发明提供的控制单元用于控制多条电网支路之间的切换，并且用于控制具有感应耗电部件的电网支路与具有动态耗电部件和/或具有储能装置(或其他电源)的其他电网支路之间的耦合(coupling)或者去耦(decoupling, Abkopplung)。可以连接各电网支路，以便将动态耗电部件连接到电源或者储能装置上，并且以解耦方是将感应耗电部件与其他电源或者储能装置连接。此外，本发明还提供了一种电网，其中所提及的解耦通过这里所描述的控制单元来实现。

因而，描述了一种控制单元，用于控制车辆电网中的第一电网支路、第二电网支路、第三电网支路和第四电网支路之间的电功率切换。