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KR101873078B1 - 차량 전기 시스템의 전압 제어 - Google Patents

차량 전기 시스템의 전압 제어 Download PDF

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KR101873078B1
KR101873078B1 KR1020137012229A KR20137012229A KR101873078B1 KR 101873078 B1 KR101873078 B1 KR 101873078B1 KR 1020137012229 A KR1020137012229 A KR 1020137012229A KR 20137012229 A KR20137012229 A KR 20137012229A KR 101873078 B1 KR101873078 B1 KR 101873078B1
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KR
South Korea
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limiting resistor
starter motor
current limiting
voltage
current
Prior art date
Application number
KR1020137012229A
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Inventor
라스무스 레티히
베르너 쉬만
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 배터리 지원 차량 전기 시스템에서 전기 스타터 모터의 작동 동안 사전 결정된 전압을 유지하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, 스타터 모터를 통해 흐르는 전류를 제한하기 위해 제한 제1 시간 세그먼트 동안 차량 전기 시스템에서 전기 스타터 모터를 저항기와 직렬로 작동시키는 단계와, 스타터 모터에 의해 변환된 출력을 상승시키기 위해 제한 저항기의 저항이 감소한 제2 시간 세그먼트 동안 차량 전기 시스템에서 전기 스타터 모터를 작동시키는 단계를 포함한다. 이 경우 제1 시간 세그먼트에서 제2 시간 세그먼트로의 전환은 제1 시간 세그먼트 동안 제한 저항기에서 감지되는 전기 특성값들을 기반으로 제어된다.

Description

차량 전기 시스템의 전압 제어{VOLTAGE CONTROL IN A VEHICLE ELECTRICAL SYSTEM}
본 발명은 배터리 지원 차량 전기 시스템에서 사전 결정된 전압을 유지하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
자동차의 내연기관은 통상적으로 전기 스타터 모터에 의해 시동된다. 스타터 모터의 작동을 위해 요구되는 에너지는 자동차의 차량 전기 시스템의 배터리에서 인출된다. 스타터 모터에 의해 배터리에 부하가 가해지면, 시동 과정 동안 차량 전기 시스템 내 다른 부하 장치에 충분한 전압이 공급되지 못할 정도로 차량 전기 시스템의 전압이 강하할 수 있다. 특히 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 부하 장치는 아주 적은 차량 내 전압(on-board voltage)에 대해 민감하게 반응하여 사전 결정된 시간 간격 동안 기능할 수 없거나 제한적으로만 기능할 수 있다. 상기 부하 장치는, 자동차의 작동 및/또는 안전을 위해 중요한 컨트롤 유닛일 수 있다.
잠시 동안의 정차 시에도 내연기관을 정지시켰다가 필요할 때 비로소 내연기관을 다시 시동하는 자동 스타트-스톱 장치가 자동차에 장착되어 있다면, 자동차의 주행 중에 시동 과정이 상대적으로 빈번하게 이루어지며, 부하 장치의 일시적인 결함이 매우 중대할 수 있다.
그러므로 본 발명의 과제는, 시동 과정 동안 차량 전기 시스템의 사전 결정된 차량 내 전압을 보장하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법과 청구항 제9항의 특징들을 갖는 장치에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 바람직한 실시예들을 명시한다.
배터리 지원 차량 전기 시스템에서 전기 스타터 모터의 작동 동안 사전 결정된 전압을 유지하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 스타터 모터를 통해 흐르는 전류를 제한하기 위해 제한 저항기와 직렬을 이루는 제1 시간 세그먼트 동안 차량 전기 시스템에서 전기 스타터 모터를 작동시키는 단계와, 스타터 모터에 의해 변환된 출력을 상승시키기 위해 제한 저항기의 저항이 감소하는 제2 시간 세그먼트 동안 차량 전기 시스템에서 전기 스타터 모터를 작동시키는 단계를 포함한다. 이 경우 제1 시간 세그먼트에서 제2 시간 세그먼트로의 전환은 제1 시간 세그먼트 동안 제한 저항기에서 감지되는 전기 특성값들을 기반으로 제어된다.
그럼으로써, 제한 저항기의 저항 감소가 최적화된 시점에 이루어지는 점, 다시 말하면, 스타터 모터에 의해 변환된 출력을 최대화하여 시동 과정을 가속화하기 위해서는 가능한 한 이른 시점에 이루어지고, 그와 동시에 사전 결정된 값 미만으로의 배터리 전압 강하를 방지하기 위해서는 필요한 만큼 늦은 시점에 이루어지는 점이 보장될 수 있다. 매 시동 과정마다 개별적으로 검출되는 값들에 기초한 제어를 통해, 상이한 온도 조건에서 내연기관의 기계적 저항, 배터리에 미치는 노후화 및 온도의 영향, 그리고 추가 부하 장치들에 의한 전류 인출과 같은 다양한 영향 변수들이 고려될 수 있다.
제1 위상 동안에는 임계값이 결정될 수 있으며, 제한 저항기를 통해 흐르는 전류가 결정된 임계값을 하회하면 제2 위상이 유도될 수 있다. 그럼으로써 제2 위상의 유도 또는 제한 저항기의 저항 감소는 상대적으로 간단한 결정을 기반으로 실행될 수 있다.
바람직하게 임계값의 결정은, 측정기간 동안 스타터 모터의 유도 영향뿐 아니라 가변적인 역기전력을 최소화하기 위해서, 사전 결정된 시점들에 수집되는 측정치들을 기반으로 실행된다. 상기 시점들은 시동 과정 동안 라인들의 인덕턴스 및 역기전력의 증가 속도에 따른다.
상기 방법은, 최적화된 전환 시점을 처음에는 대략적으로 정한 다음 점차 더욱 정밀하게 결정하기 위해, 시간 등화된 다수의 측정치를 기반으로 실행될 수 있다.
전류에 대한 임계값의 결정 및 모니터링에 대한 한 대안 실시예에 따르면, 본원의 방법은, 제1 위상 동안 제한 저항기에서의 전압 측정치들을 기반으로 시점을 결정하는 단계와, 결정된 시점에 도달하면 제2 위상이 유도되는 단계를 포함할 수 있다. 상기 결정은 미분 방정식들을 기반으로 실행될 수 있고, 스타터 모터를 통해 흐르는 전류를 모니터링할 필요 없이 최적화된 전환 시점의 예측을 허용할 수 있다.
전기 스타터 모터의 작동 동안 배터리 지원 차량 전기 시스템에서 사전 결정된 전압을 유지하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 차량 전기 시스템에서 스타터 모터를 저항기와 직렬로 작동시키기 위한 제어 가능한 제한 저항기와, 저항기의 상이한 단자들에서 전압을 픽업하기 위한 제1 및 제2 감지 장치와, 타이머와, 앞서 설명한 방법에 상응하게 제한 저항기의 저항을 감소시키기 위한 제어 장치를 포함한다.
본원의 전압 유지 장치는, 제한 저항기로부터 멀리 떨어진 위치에 제공되는 센서들을 필요로 하지 않으면서, 제1 위상에서 제2 위상으로의 최적화된 전환을 허용한다.
본 발명은 다음에서 첨부된 도들과 관련하여 더욱 정확하게 설명된다.
도 1은 자동차 내 전기 시스템을 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1의 차량 전기 시스템에서 이용하기 위한 전류 제어 장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 1의 차량 전기 시스템에서의 전압 및 전류의 파형을 각각 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1의 자동차의 차내에서 실행되는 프로세스의 흐름도이다.
도 1에는 자동차(102) 내 차량 전기 시스템(100)의 회로도가 도시되어 있다. 차량 전기 시스템(100)은 배터리(105)와, 제한 저항기(110)와, 스타터 모터(115)와, 배터리(105)로부터 제한 저항기(110)로 향하는 제1 라인(120)과, 제한 저항기(110)로부터 스타터 모터(115)로 향하는 제2 라인(125)을 포함한다. 제2 라인(125) 내에는 스타터 릴레이(130)가 통합된다. 또한, 배터리(105)에 대해 병렬로 다수의 상이한 부하 장치를 대표하는 부하 장치(135)가 접속된다.
부하 장치(135)는 차량 전기 시스템(100) 내에서 작동되며, 이를 위해 사전 결정된 임계값을 하회해서는 안 되는 작동 전압의 공급을 필요로 한다. 예컨대 부하 장치(135)는, 공급 전압이 임계값 미만으로 하회함에 따라 재설정하고(리셋을 실행하고), 그런 다음 다시 사용될 수 있으려면 소정의 재설정 시간을 필요로 하는 전자 제어식 또는 마이크로 프로세서 제어식 컴포넌트를 포함할 수 있다. 본 발명의 과제는 배터리(105)에서 전압이 상기 임계값 미만으로 강하하는 것을 방지하는 것이다.
자동차(102)는 스타터 모터(115)에 의해 시동될 수 있는 미도시된 내연기관을 포함한다. 내연기관이 작동되면 상기 내연기관은 배터리(105)를 충전하는, 마찬가지로 미도시된 제너레이터를 구동한다. 그러나 내연기관의 시동 과정 동안 제너레이터는 비작동 상태이거나, 무시할 수 있을 정도의 배터리(105) 충전만을 야기한다.
내연기관을 시동시키기 위해 스타터 릴레이(130)가 폐쇄됨으로써 스타터 모터(115)는 배터리(105)에 대해 실질적으로 병렬로 접속된다. 스타터 모터(115)는 고성능 직류 전동기이며, 그에 따라서 직류 전동기는 속도가 증가함에 따라 회전하기 시작한다. 이 경우 전동기는 내연기관이 시동될 때까지 내연기관을 구동한다. 늦어도 내연기관이 작동되면, 스타터 릴레이(130)가 개방되고 스타터 모터(115)는 점차 정지하게 된다. 시동 과정은 통상적으로 수 초 지속되나, 하기에서는 시동 과정의 짧은 제1 세그먼트만이 고려된다.
스타터 릴레이(130)의 폐쇄 직후, 정지해 있는 스타터 모터(115)가 영(0)에 가까운 역기전력을 가짐으로써, 전류 회로(140) 내에서는 배터리(120)로부터 제1 라인(120), 제한 저항기(110), 제2 라인(125), 스타터 릴레이(130) 및 스타터 모터(115)를 통해 높은 전류가 흐른다. 배터리(105)는 영(0)과는 상이한 내부 저항을 가지므로, 배터리의 단자들에서 가용한 차량 내 전압이 흐르는 전류에 따라 강하함으로써 부하 장치(135)가 리셋을 실행할 위험이 존재하게 된다.
공지된 점에 따르면, 차량 내 전압의 강하는, 제한 저항기(110)의 저항이 제로 옴(ohm)보다 높은 사전 결정된 값으로 설정됨으로써 감소할 수 있다. 시동 과정을 위해 스타터 모터(115)에 의해 변환된 출력을 최대화하기 위해서, 제한 저항기(110)의 저항이 사전 결정된 시간 이후에 감소할 수 있다. 차량 내 전압이 사전 결정된 임계값을 하회하지 않으면서 제한 저항기(110)의 저항이 감소할 수 있는 시점은 통상적으로 차량 전기 시스템(100)의 개념의 범주에서 1회 결정되고, 그런 후에는 더 이상 변경되지 않는다. 배터리(105)의 영역 내 측정치들을 기반으로 하는 제한 저항기(110)의 저항 감소는 비용 측면에서 최대한 기피되는 측정 장치들을 필요로 한다.
제한 저항기(110)의 저항이 너무 이른 시점에, 또는 너무 강하게 감소하면, 차량 내 전압이 강하할 위험이 존재함에 따라 부하 장치(135)는 리셋을 실행하게 된다. 그러나 제한 저항기(110)의 저항이 너무 늦은 시점에, 또는 너무 적게 감소하면, 스타터 모터(115)에 의해 변환되는 출력이 최대화되지 않음으로써 내연기관의 시동 과정이 악화되거나 길어질 수 있다.
시동 과정 동안 개별적으로 실행되는 시퀀스들을 더욱 정확하게 고려하기 위해, 배터리(105), 제한 저항기(110), 스타터 모터(115) 및 라인들(120 및 125)이 도 1에 옴 저항기들과, 인덕터들과, 전압원을 포함하는 등가 회로도로서 도시되어 있다.
배터리(105)는 전압(Ubatt)을 공급하며, 배터리(105)의 내부 저항은 Ri이다. 제1 라인(120)은 내부 저항기(Rzul1)와 인덕터(Lzul1)를 포함한다. 제한 저항기(110)의 저항은 R이며, 제한 저항은 예컨대 반도체 또는 전기 기계 제어식 스위치에 의해 2개 이상의 값(R1, R2, ...) 사이에서 변동하며, R1 > R2 > ...의 관계가 적용된다. 이용되는 최종 저항 값(Ri)은 영이거나 영에 근사할 수 있다. 제2 라인(125)은 내부 저항기(Rzul2) 및 인덕터(Lzul2)를 포함한다. 스타터 모터(115)는 인덕터(L_St)와, 내부 저항기(R_St)와, 전압원(G_EMK)을 포함하며, 전압원의 공급되는 전압은 스타터 모터의 상호 유도 전압(역기전력)에 상응하고, 스타터 모터의 회전 속도에 좌우되며, 배터리 전압(U_batt)을 상쇄한다.
스타터 릴레이(130)는 이상적인 것으로 인정되고, 스타터 릴레이의 전기 저항은 폐쇄된 상태에서 제2 라인(125)에 의해 모델링된다. 접지에 연결되는 결선들도 마찬가지로 이상적인 것으로서 인정되어 나머지 전류 회로(140)에서 모델링된다.
하기의 값들은 차량 전기 시스템(100)에서 가정된 값들의 예이다.
Ri 6mΩ
Rzul 2mΩ
Lzul1 5uH
Rzul2 5mΩ
Lzul2 1uH
L_St 4.3uH
R_St 1.75mΩ
G_EMK 시간 의존적(세부 사항은 본문 참조)
도 1에는 전압계가 전압의 기호로 도시되어 있다. 전압계는 차량 전기 시스템(100) 내의 어느 위치에 어느 정도의 전압이 인가되어 있는지를 나타낸다. 이는 스타터 릴레이(130)의 영역 내 전류계에도 상응하게 적용된다.
도 2에는 도 1의 제한 저항기(110)의 위치에서 이용하기 위한 통합된 전류 제어 장치(200)가 도시되어 있다. 전류 제어 장치(200)는 제1 라인(120)과의 연결을 위한 제1 단자(205)와, 제2 라인(125)과의 연결을 위한 제2 단자(210)를 포함한다. 단자들(205 및 210) 사이에는 제한 저항기(215)가 배치되며, 이 제한 저항기의 저항은 제어 가능한 스위치(220)에 의해 선택적으로 영으로 감소할 수 있다. 단자들(205 도는 210)과 접지 사이의 전압은 전압계들(225 및 230)에 의해 픽업되어 제어 장치(235)로 공급된다. 제어 장치(235)는 클록 발생기(240)와 연결되며, 스위치(220)를 제어하도록 구비된다. 클록 발생기(240)는 이벤트들 간의 시간 또는 시간 간격을 결정하기 위한 시간 표준, 특히 전압계들(225 및 230)을 위한 측정 시점들을 제공하도록 구비된다.
도 2의 도해에서, 단자들(205 및 210) 사이에는 스위치(220)의 각각의 위치에 따라, 제한 저항기(215) 또는 제로 저항기가 놓인다. 또 다른 실시예들에서는, 단자들(205와 210) 사이에서 다수의 상이한 전기 저항을 설정하기 위해 복수의 제한 저항기(215)가 제공되고, 경우에 따라 복수의 스위치(220)도 제공될 수 있다. 일 실시예에서 단자들(205와 210) 사이에 위치하는 저항기는, 제어 장치(235)에 의해 바람직하게 무단(연속)으로 제어되는 반도체 장치에 의해 실현된다.
도 3에는 도 1의 차량 전기 시스템에서의 전압 및 전류의 파형들이 각각 도시되어 있다. 수평 방향으로는 시간이 표시되어 있고, 수직 방향으로는 하나의 전류 및 여러 전압의 파형들(310-370)이 표시되어 있다.
제1 파형(310)은 스타터 모터(115)를 통과하는 전류(I_Starter)를 나타낸다. 도 1에서 알 수 있듯이, 매 시점마다 동일한 전류(I_Starter)가 전류 회로(140)의 모든 분기를 통해 흐르는데, 그 이유는 상기 전류 회로가 순수 직렬 회로이기 때문이다. 시점 0에서는 스타터 릴레이(130)가 폐쇄됨으로써 시동 과정이 유도된다. I_Starter는 거의 600A까지 빠르게 상승하고 600A에서 로그 함수에 상응하게 강하한다. 내연기관의 가변적인 기계 저항은 스타터 모터 전류(I_Start)의 중첩되는 주기적 변화를 초래할 수 있으며, 본 관찰에서는 고려되지 않는다. 약 130㎳의 시점 a에서 제한 저항(110)은 0으로 감소한다. 그 때문에 I_Starter는 약 140㎳의 시점 b까지 다시 거의 600A까지 상승하고 다시 로그적으로 강하한다. 스타터 모터(115)를 통해 흐르는 전류(I_Starter)는 주로 스타터 모터(115)의 회전 속도에 좌우된다. 회전 속도가 상승함에 따라 스타터 모터(115)에서의 전압 강하도 증가하고 스타터 모터(115)를 통해 흐르는 전류는 감소한다.
최하부의 파형(370)은 부하 장치(135)의 공급 전압이기도 한 배터리(105)에서의 전압(U_Sternpkt)을 나타낸다. U_Sternpkt는 시동 과정의 시작 시에 12V였다가고, 추후 약 8.4V로 빠르게 강하한다. 그런 후에 U_Sternpkt는 I_Starter에 실질적으로 반비례하는 방식으로 상승하여 시점 a에서 약 9.2V에 도달한다. 시점 a와 b 사이에서 U_Sternpkt는 다시 약 8.4V로 하강한 다음, I_Starter에 실질적으로 반비례하는 방식으로 다시 상승한다.
도 3에서 위에서부터 두 번째 파형(320)은, 스타터 모터(115)의 작동 시 발생하며 스타터 모터(115)의 회전 속도에 좌우되는 역기전력(G_EMK)을 나타낸다. G_EMK는 로그적으로 약 8V까지 상승하며, 이때 상기 상승은 충분히 짧은 세그먼트 내에서는 선형으로 간주될 수 있을 정도로 충분히 균일하다.
도 3에서 위에서부터 세 번째 파형(330)은 제1 라인(120)과 제한 저항기(110) 사이의 한 지점에서 접지에 대해 측정될 수 있는 입력 전압(U_in)을 나타낸다. U_in은 도 2에서 전압계(225)가 감지하는 전압이다. 도 3에서 위에서부터 여섯 번째 파형(360)은 제1 라인(120)과 제한 저항기(110) 사이의 한 지점에서 접지에 대해 측정될 수 있는 출력 전압(U_out)을 나타낸다. U_out은 도 2에서 전압계(230)가 감지하는 전압이다.
U_in 및 U_out은, 시점 0에서 배터리(105)의 무부하 전압에 가까운 값에서부터 빠르게 강하하고, 그런 후에 시점 a까지 로그적으로 상승하며 시점 b까지 다시 강하하였다가 이어서 다시 로그적으로 상승함으로써, 정성적(qualitative)으로 U_Sternpkt을 뒤따른다.
도 3에서 위에서부터 네 번째 파형(340)은 도 1의 제1 라인(120)의 인덕터(L_zul1)에서의 제1 유도 전압(U_L_ind1)을 나타낸다. 이에 상응하게, 도 3에서 위에서부터 다섯 번째 파형(350)은 도 1의 제1 라인(120)의 인덕터(L_zul2)에서의 제2 유도 전압(U_L_ind2)을 나타낸다. 두 유도 전압(U_L_ind) 모두 전류(I_Starter)의 변동 이후 짧은 시간 세그먼트 내에서만 양의 값이다. 상기 시간 세그먼트들은 인덕터들(Lzul1 및 Lzul2)의 인덕턴스 값들과 이 값들에 대응하는 저항들(Rzul1 및 Rzul2)에 비례한다. 시간 세그먼트들은 각각 시점 a 및 b에서 시작된다.
인덕터(L_zul1)에서 유도되는 전압(U_L_ind1)과 인덕터(L_zul2)에서 유도되는 전압(U_L_ind2)은 비교적 짧은 시간 이내에 전류 회로(140)의 또 다른 전압들에 비해 무시될 수 있을 정도로 약화한다. 도 1에서 가정된 요소들의 값일 때, 약 2-4㎳ 이후의 경우에 해당한다. 유도 작용이 약화된 후 U_L_ind1, U_L_ind2 및 U_L_St는 각각 영에 근사함에 따라, L_zul1, L_zul2 및 L_St는 더 이상 고려되지 않는다.
하기에서는 제1 위상 동안, 즉 제한 저항기(110)의 저항이 최대 영(0)의 제1 사전 설정 값(R1)을 취하는 동안, 제한 저항기(110)에서의 측정치들에 따라서, 전압(U_Sternpkt)이 사전 결정된 크기 이상으로 하강하지 않는 조건에서 제한 저항기(110)의 저항이 제2 사전 결정 값(R2)으로 감소할 수 있게 되기 전에, 전류(I_Starter)에 의해 하회되어야 하는 임계값(I_umschalt)이 어떻게 결정될 수 있는지 설명된다. 명시된 시간들은 시점 0에 스타터 릴레이(130)의 폐쇄 시부터 결정된다. 제한 저항기(110)의 저항이 2개 이상의 위상으로 단계적으로 감소해야 한다면, 하기에 명시된 결정이 그에 상응하게 반복적으로 실행될 수 있다.
전류 회로(140)를 통해 흐르는 전류(I_Starter)는 제한 저항기(110)에서 U_in 및 U_out의 측정치에 의해 하기의 식과 같이 결정된다.
Figure 112013041570151-pct00001
전류 회로(140)는, 배터리(105) 및 제1 라인(120)으로 구성되는 입력 회로와, 제한 저항기(110), 제2 라인(125) 및 스타터 모터(115)로 구성되는 출력 회로로 분리된다.
앞서 명시한 값들에서 대략 시점 4㎳에서 이루어지는 사항으로서, 출력 회로 내 역기전력(G_EMK)이 약 100mV보다 큰 값에 도달함으로써 상당히 커지기 전에, 출력 회로는 하기의 식으로 결정된다.
Figure 112013041570151-pct00002
이 경우, 하기의 식이 적용된다.
Figure 112013041570151-pct00003
시동 과정이 시작되고 약 2.5㎳ 후에 앞서 가정한 값들의 조건에서 제2 유도 전압(U_L_Ind2)이 충분히 약화되고 나면, 입력 회로는 연속하는 2개의 시점에서 하기의 식으로 결정된다.
Figure 112013041570151-pct00004
및
Figure 112013041570151-pct00005
제1 측정(U_1in)은 출력 회로를 결정하기 위해 실행되는 U_in의 측정과 일치한다. 제2 측정(U_2in)은, 본원에 따른 전압 유지 방법의 정밀도를 높이기 위해, 제1 측정에 대해 가능한 한 큰 시간 간격으로, 그러나 그와 동시에 최적화된 전환 시점 이후에 위치하지 않도록 충분히 이른 시점에 이루어진다. 앞서 명시된 값들의 경우, 측정 U_1in과 U_2in 간에 약 5-50㎳, 바람직하게는 15-30㎳, 더 바람직하게는 약 20㎳의 시간 간격이 적절하다.
마지막 두 식은 하기와 같이 상호 감산된다.
Figure 112013041570151-pct00006
또한,
Figure 112013041570151-pct00007
및
Figure 112013041570151-pct00008
가 적용된다.
Ri는 사용된 배터리(105) 또는 배터리 유형에 따라 최대값으로서 결정될 수 있다.
요컨대
Figure 112013041570151-pct00009
가 적용된다.
U_in 및 U_out의 2회의 측정이 짧은 시간 간격(위의 내용 참조) 이내에 실행됨으로써, 상기 측정들 간에 역기전력(G_EMK)은 일정한 것으로서 간주될 수 있다면, 하기의 식이 적용된다.
Figure 112013041570151-pct00010
다시 말해, 제한 저항기(110)의 저항이 R1에서 R2로 감소한 후 제2 위상에서 스타터 모터(115)를 통과하는 전류는 하기의 식으로 결정된다.
Figure 112013041570151-pct00011
그러므로 저항 감소의 최적화된 시점에, 하기의 식이 적용된다.
Figure 112013041570151-pct00012
이미 설명한 것처럼, 상기 식에서 항
Figure 112013041570151-pct00013
은 각각
Figure 112013041570151-pct00014
으로 치환된다.
항
Figure 112013041570151-pct00015
은, 스타터 릴레이(130)의 폐쇄 시 배터리 전압(U_batt)이 최대로 얼마의 값만큼 감소해야 하는지를 나타낸다. 제1 라인(120)의 옴 저항(R_zul1)은 예컨대 자동차(102)의 개념 설계의 범주에서 1회 결정될 수 있다.
따라서 사전 결정된 시점들에 제한 저항기(110)에서 전압들(U_in 또는 U_out)의 측정치들을 기반으로, 제한 저항기(110)의 저항이 R1에서 R2로 감소되기 이전에, 흐르는 전류(I)에 의해 하회 되어야만 하는 전류(I_verringern)가 결정될 수 있다.
현재 흐르는 전류(I)는 U_in 및 U_out의 측정치들을 이용하여 연속해서 또는 주기적으로 결정될 수 있으며, 다음 식의 적용 여부가 검사될 수 있다.
Figure 112013041570151-pct00016
전술한 방식으로, R1에서 R2로의 제한 저항기(110)의 저항 감소는 최적의 시점에, 즉 중립점 전압(U_Sternpkt)이
Figure 112013041570151-pct00017
에 의해 사전 설정된 것보다 더 강하하지 않는 조건에서 가능한 한 이른 시점에 각각 간단하면서도 신뢰성 있게 실행되고 시그널링될 수 있다. 이 경우 제한 저항기(110)의 저항은 양의 값으로, 또는 영(0)으로 감소할 수 있다. 이에 상응하게, 제한 저항기(110) 저항의 추가의 단계적 감소도 가능하다. 또 다른 한 실시예에 따라서 저항 감소가 무단으로 실시될 수도 있다. 도 2의 장치(200)는 이러한 방법을 실행하도록 구비된다.
도 4에는 도 1의 자동차(102)의 차내에서 실행되는 방법이 흐름도로 도시되어 있다. 제1 단계(405)에서 자동차(102)의 차량 전기 시스템(100) 내 스타터 모터(115)가 제한 저항기(110)와 직렬로 작동된다.
후속 단계(410)에서는 제한 저항기(110)에서의 전압값들(U_in 및 U_out)이 결정된다. 이를 위해 우선 전류 회로(140) 내에서의 유도 효과가 약화될 때까지 대기된다. 그런 다음 U_out이 결정되고, 이를 기반으로 제한 저항기(110), 제2 라인(125) 및 스타터 모터(115)로 구성되는 출력 회로 내 저항들이 결정된다. 배터리(105)와 제1 라인(120)으로 구성되는 입력 회로 내 저항들을 결정하기 위해서는, 마찬가지로 전류 회로(140) 내 유도 효과의 약화 이후에, 사전 결정된 시간 간격으로 U_in의 2회 측정이 실행된다. 상기 측정 중 첫 번째 측정은 U_out의 결정과 동시에 이루어질 수 있다.
측정치들을 기반으로 단계 415에서는 제한 저항기(110)를 통해 흐르는 전류에 대한 임계값이 결정된다. 후속하여 단계 420에서는 연이어서 U_in 및 U_out의 동시 결정을 기반으로 제한 저항기(110)를 통해 흐르는 전류가 결정되며, 이를 위해 U_in과 U_out의 차가 제한 저항기(110)의 저항값으로 나누어진다.
결정된 전류가 앞서 결정된 임계값을 하회하면, 단계 425에서 제한 저항기(110)의 저항이 감소하고, 스타터 모터(115)는 배터리(105)에서의 저항이 감소한 제한 저항기(110)와 직렬로 작동된다. 단계 415에서의 임계값의 결정 방식을 바탕으로, 제한 저항기(110)의 저항이 감소한 경우 배터리(105)에 인가되는 전압(U_Sternpkt)이 사전 결정된 전압 미만으로 강하하지 않는 점이 보장된다. 그런 다음 본원의 방법(400)은 종료된다.

Claims (7)

  1. 배터리 지원 차량 전기 시스템(100) 내에서 전기 스타터 모터(115)의 작동 동안 사전 결정된 차량 내 전압을 유지하기 위한 방법(400)이며,
    상기 방법(400)은,
    - 스타터 모터(115)를 통해 흐르는 전류를 제한하기 위해, 상기 차량 전기 시스템(100)에서 상기 전기 스타터 모터(115)를 전류 제한 저항기(110)와 직렬로 작동시키는 제1 단계(405)와,
    - 상기 전류 제한 저항기(110)에 있어서의 전기 특성값들(U_in, U_out)을 감지하는 제2 단계(410)와,
    - 상기 스타터 모터(115)에 의해 전환된 출력을 높이기 위하여 상기 차량 전기 시스템(100)에 있어서 상기 전류 제한 저항기(110)의 저항의 저감을 개시하는 임계값을, 상기 스타터 모터(115)의 시동 과정 중에 있어서의, 상기 전류 제한 저항기(110)가 포함되는 라인의 인덕턴스와 상기 스타터 모터(115)의 역기전력이 증대한 속도에 따라 미리 정해지는 시점에서 행하여지는 측정의 결과에 기초하여, I1(RK+R2)/(RK+R1)크기의 값으로 결정하는 제3 단계(415)와,
    - 상기 전류 제한 저항기에 흐르는 전류가, 결정된 상기 임계값을 하회하는 경우, 상기 전류 제한 저항기(110)의 저항의 저감을 개시하는 제4 단계(425)를 갖고,
    여기서, I1은, 상기 전기 특성값들(U_in, U_out)을 사용하여 구해진 전류이며,
    RK는, 상기 차량 전기 시스템(100)의 배터리(105)와, 배터리(105)로부터 상기 전류 제한 저항기(110)로 향하는 제1 라인(120)과, 전류 제한 저항기(110)로부터 스타터 모터(115)로 향하는 제2 라인(125)과, 스타터 모터(115)를 포함하는 전류 회로(140) 내의 옴 저항들의 합이며,
    R1은, 상기 제1 단계에서 설정된 상기 전류 제한 저항기(110)의 저항값이며,
    R2는, 상기 제4 단계에 있어서 저감했을 때의 상기 전류 제한 저항기(110)의 저항이며,
    상기 제2 단계에 있어서,
    - 상기 스타터 모터(115)의 시동 과정 중에 있어서의 유도 작용이 소실되어, 상기 스타터 모터(115)의 역기전력을 무시할 수 있을 만큼 작아질 정도로 스타터 모터(115)의 회전수가 낮아지는 시점인 시점 t1(b)에서, 상기 전류 제한 저항기(110)의, 상기 배터리(105) 측의 접속 단자에 있어서의 전압(U_in) 및 상기 전류 제한 저항기(110)의, 상기 스타터 모터(115) 측의 접속 단자에 있어서의 전압(U_out)을 구하고, 또한, 상기 전압(U_in)과 상기 전압(U_out)과 상기 전류 제한 저항기(110)의 저항값 R1에 기초하여 상기 전류 I1을 구하고,
    - 상기 시점 t1(b)과 동시의 또는 상기 시점 t1(b)보다 후의 시점 t2와, 당해 시점 t2보다 후이며 상기 전류 제한 저항기(110)의 저감의 개시보다 전의 시점 t3에 있어서, 상기 전류 제한 저항기(110)의, 상기 배터리(105) 측의 접속 단자에 있어서의 전압(U_1in)과 전압(U_2in)을 구하고,
    - 상기 전류 제한 저항기(110)로부터 상기 스타터 모터(115)까지 연결되어 있는 상기 제2 라인(125)의 저항과 스타터 모터(115)의 저항의 합을, 상기 시점 t1(b)에 있어서 구해진 상기 전압(U_out)과, 상기 전류 I1에 기초하여 구하고,
    - 상기 배터리(105)의 저항과 해당 배터리(105)부터 상기 전류 제한 저항기 (110)까지 연결되어 있는 라인의 저항의 합을, 상기 시점 t2 및 t3에 있어서 구해진 상기 전압(U_1in) 및 전압(U_2in)과, 상기 전류 I1에 기초하여 구함으로써, RK를 구하고,
    - 상기 미리 정해지는 시점은, 상기 시점 t1(b), 상기 시점 t2 및 상기 시점 t3인,
    것을 특징으로 하는 방법(400).
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 I1을 구하기 위하여, 전류 제한 저항기(110)의, 상기 배터리(105) 측의 접속 단자에 있어서의 전압(U_in)과, 전류 제한 저항기(110)의, 상기 스타터 모터(115) 측의 접속 단자에 있어서의 전압(U_out)과, 상기 저항값 R1을 사용하는, 방법(400).
  3. 배터리 지원 차량 전기 시스템(100)에서 전기 스타터 모터(115)의 작동 동안에 사전 결정된 전압을 유지하기 위한 장치이며,
    상기 장치는,
    - 제어 가능한 전류 제한 저항기(215)와,
    - 상기 전류 제한 저항기(215)의 상이한 접속 단자들에 있어서의 전압을 픽업하기 위한 제1 감지 장치(225) 및 제2 감지 장치(230)와,
    - 타이머 (240)와,
    - 상기 전류 제한 저항기(215)의 저항을 저감시키기 위한 제어 장치(235)를 갖고,
    상기 전류 제한 저항기(215)는, 상기 차량 전기 시스템(100)에 있어서 상기 스타터 모터(115)를 전류 제한 저항기(215)에 대하여 직렬로 동작시키도록 구성되어 있고,
    상기 제어 장치(235)는, 제1항 또는 제2항에 기재된 방법(400)에 따라 상기 전류 제한 저항기(215)의 저항을 저감시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.



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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014023B4 (de) 2011-03-15 2013-08-14 Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh Startstrombegrenzungssystem, Verfahren zum Begrenzen eines Startstroms sowie Verwendung eines Startstrombegrenzungssystems
EP2690282B1 (de) * 2011-03-15 2021-07-21 Auto-Kabel Management GmbH Startstrombegrenzungssystem, Verfahren zum Begrenzen eines Startstroms sowie Verwendung eines Startstrombegrenzungssystems
DE102013004279A1 (de) 2013-03-13 2014-09-18 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Bordnetz für ein Fahrzeug und Fahrzeug
DE102013010166A1 (de) 2013-06-19 2015-01-08 Auto-Kabel Management Gmbh Polnischenintegrierter Startstrombegrenzer
DE102013213929A1 (de) * 2013-07-16 2015-01-22 Robert Bosch Gmbh Bordnetzsystem für ein Kraftfahrzeug
FR3032308B1 (fr) * 2015-01-29 2017-02-24 Valeo Equip Electr Moteur Systeme de stabilisation d'une tension d'alimentation d'un reseau electrique de bord d'un vehicule automobile
DE102015008881A1 (de) 2015-07-09 2017-01-12 Daimler Ag Integration von Starterstromsteuerung und Bordnetztrennschalter
CN106817052B (zh) * 2017-03-31 2023-05-30 科博达技术股份有限公司 起动机限流器与断路器的集成模块及其汽车起动系统
JP6750558B2 (ja) * 2017-05-16 2020-09-02 株式会社オートネットワーク技術研究所 電源ボックス

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285172A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 始動時異常検出装置
JP2009002195A (ja) * 2007-06-20 2009-01-08 Fujitsu Ten Ltd 電力供給制御装置及び電力供給制御方法
JP2009287459A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Denso Corp スタータ
JP2010275896A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp エンジン始動装置
JP2011094555A (ja) 2009-10-30 2011-05-12 Mitsubishi Electric Corp エンジン始動装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2747819A1 (de) * 1977-10-25 1979-04-26 Siemens Aag Verfahren und schaltungsanordnung zum steuern des primaerstromes in spulenzuendanlagen von kraftfahrzeugen
US6018200A (en) * 1994-09-14 2000-01-25 Coleman Powermate, Inc. Load demand throttle control for portable generator and other applications
FR2754017B1 (fr) * 1996-09-27 1998-12-18 Valeo Electronique Perfectionnements a la gestion de la coupure d'un demarreur de vehicule automobile
FR2757219B1 (fr) * 1996-12-12 1999-03-05 Valeo Equip Electr Moteur Perfectionnements a la commande de la coupure d'un demarreur de vehicule automobile
FR2791829B1 (fr) * 1999-03-31 2001-06-22 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de commande de demarreur de vehicule automobile protegeant ce dernier de l'usure
US6335609B1 (en) * 2000-05-09 2002-01-01 Ford Global Technologies, Inc. Method for reducing peak phase current and decreasing staring time for an internal combustion engine having an induction machine
US6388447B1 (en) * 2000-11-07 2002-05-14 Moltech Power Systems, Inc. Method and apparatus for battery fuel gauging
US7999403B2 (en) * 2008-06-24 2011-08-16 General Electric Company System and method for locomotive engine cranking
DE102009047635A1 (de) * 2009-08-12 2011-02-17 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung von einer Startvorrichtung
DE102010039875A1 (de) * 2010-08-27 2012-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Starters eines Fahrzeugs
DE102010046232A1 (de) * 2010-09-22 2011-05-05 Daimler Ag Einrichtung zur Stabilisierung einer Versorgungsspannung in einem Kraftfahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285172A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 始動時異常検出装置
JP2009002195A (ja) * 2007-06-20 2009-01-08 Fujitsu Ten Ltd 電力供給制御装置及び電力供給制御方法
JP2009287459A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Denso Corp スタータ
JP2010275896A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp エンジン始動装置
JP2011094555A (ja) 2009-10-30 2011-05-12 Mitsubishi Electric Corp エンジン始動装置

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DE102010042396A1 (de) 2012-04-19
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