(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電可能なバッテリと、このバッテリを充電するためのコンデンサとを有し、これらのバッテリとコンデンサが回路装置を介して接続されている、自動車両のエネルギー供給装置において、回路装置が電圧変換器（２）であり、コンデンサ（１）の定格電圧（ＵＣ ｍａｘ）がバッテリ（３）の定格電圧（ＵＢ）よりも大きく、そして、コンデンサ（１）のコンデンサ電圧（ＵＣ）がコンデンサ（１）の定格電圧（ＵＣ ｍａｘ）に到達しているときからバッテリ（３）の定格電圧（ＵＢ）に等しくなるときまでコンデンサ（１）が放電されるように、コンデンサ（１）を用いたバッテリ（３）の充電が電圧変換器（２）を介して制御されることを特徴とする装置。
【請求項２】
コンデンサ（１）が、バッテリ（３）の現在の電圧（ＵＢ ｉｓｔ）の値に等しいコンデンサ電圧（ＵＣ）の値に到達するまでを最大限として放電されるように、コンデンサ（１）を用いたバッテリ（３）の充電が電圧変換器（２）を介して制御されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電可能なバッテリと、このバッテリを充電するためのコンデンサとを有し、これらのバッテリとコンデンサが回路装置を介して接続されている、自動車両のエネルギー供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は、例えばドイツ特許発明第４３４０３５０号明細書(DE4340350C2)から知られている。この周知の装置は、充電可能なバッテリと、このバッテリに並列に接続可能なコンデンサと、バッテリとコンデンサとの間に配置されている論理回路装置の形式の回路装置とを有する。この論理回路装置は、自動車両内の始動装置を操作した際にタイムウィンドウ(Zeitfenster)を限定し、少なくとも電圧の応答処理を実施する。この電圧の応答処理の結果に依存して論理回路装置がコンデンサをバッテリに対して並列に接続する。有利にはコンデンサは、バッテリの電圧がタイムウィンドウ内にて所定の値以下に低下する場合にのみ並列接続される。この周知の回路装置を用いて、バッテリに並列接続されているコンデンサを介して、バッテリがほぼ放電されている場合においても車両の始動が保証される。しかしコンデンサのバッテリとの並列接続によって、最大でもバッテリ電圧の値を超えることができない値を有するコンデンサ電圧だけが達成可能である。その結果、この周知の回路装置は、コンデンサを用いて短期間で多くのエネルギー余剰分を蓄積すること、それと共に、放電されたバッテリを効果的に再充電することには適していない。
【０００３】
更に、ドイツ特許出願公開第１９５２２５６３号明細書(DE19522563A1)から自動車両のエネルギー供給回路装置が知られていて、この回路装置では、コンデンサに蓄積されているエネルギー、特に回生制動により得られる電子エネルギーが、充電可能なバッテリに対して制御されて提供される。しかしこの周知の回路装置は、制御方法についての詳細、並びにバッテリ電圧と最大可能コンデンサ電圧との関係についての詳細を開示していない。
【０００４】
更に、本発明の技術的な周辺環境についてはＥＰＯ特許第０５６８６５５号明細書(EP0568655B1)（特表平０６−５０４８３２号公報）にて示されていて、この明細書より、異なる定格電圧を有する充電可能な２つのバッテリと、これらのバッテリ間に配置されていて電圧変換器の形式の回路装置とを有する、自動車両のエネルギー供給装置が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冒頭に掲げた形式の自動車両のエネルギー供給装置を、一方では、自動車両バッテリを効果的に充電するために、短期間で使用可能なエネルギー余剰分が利用され、同時に、再充電可能な自動車両バッテリの寿命が増加されるように改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、回路装置が電圧変換器であり、コンデンサの定格電圧がバッテリの定格電圧よりも大きく、そして、コンデンサのコンデンサ電圧がコンデンサの定格電圧に到達しているときからバッテリの定格電圧に等しくなるときまでコンデンサが放電されるように、コンデンサを用いたバッテリの充電が電圧変換器を介して制御されることにより解決される。本発明の有利な他の構成は、コンデンサが、バッテリの現在の電圧の値に等しいコンデンサ電圧の値に到達するまでを最大限として放電されるように、コンデンサを用いたバッテリの充電が電圧変換器を介して制御されることである。
【０００７】
本発明では、コンデンサ（例えばパワーキャパシタ(Power Cap)又はスーパーキャパシタ(Super Cap)）の使用が本質的であり、その定格電圧、従ってその最大可能電圧は、有利にはバッテリの定格電圧より数倍も大きい。この種のバッファコンデンサを、大きな電圧変化領域を有するエネルギー蓄積器として使用することによって、例えば回生制動によるように短期的なエネルギー余剰の際にこのエネルギー余剰分を可能な限り蓄積させ得るために、コンデンサにおける電圧がバッテリ電圧を超えて遥かに上昇することができる。バッテリは、電圧変換器、有利にはＤＣ−ＤＣ変換器を介して制御されて前記コンデンサを用いて充電される。
【０００８】
本発明の特に有利な他の構成において、コンデンサを用いたバッテリの充電は、充電されているコンデンサが、バッテリの現在の電圧にほぼ等しいコンデンサ電圧に到達するまでを最大限として放電されるように、電圧変換器を介して制御される。この有利な他の構成により、回路装置は、コンデンサ電圧から出発して電圧減少の意味で「下降」変換のみを実施すべきである電圧変換器として使用され得る。それによりバッテリとコンデンサとの間の電圧変換器は、特に簡単に且つ低コストで構成され得る。
【０００９】
本発明は、反対方向で、コンデンサが、バッテリを介して、バッテリ電圧の値よりも大きい値を有する電圧に充電可能であるような拡張された電圧変換器をも含む。
【００１０】
有利には、本発明による回路装置は、充電可能なバッテリを備えた自動車両にて使用される。自動車両では高出力消費装置の数量が絶えず増加し、これらの高出力消費装置の電力供給をも保証するために、前記バッテリは、通常の定格電圧よりも高い定格電圧（例えば１２Ｖの代わりに３６Ｖ）を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるエネルギー供給装置により、一方では、短期間で使用可能なエネルギー余剰分が効果的に利用され、他方では、可変の多電圧搭載電気系統(Mehrspannungsbordnetz)が可能とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態が図面に図示されている。
【実施例１】
【００１３】
図１では、コンデンサ１が、有利にはＤＣ−ＤＣ変換器である電圧変換器２を介して自動車両のバッテリ３と接続されている。コンデンサ１として有利には、例えば８０Ｖという定格電圧ないしは最大可能電圧ＵＣ ｍａｘを有するバッファコンデンサ(Power−Cap)が使用される。バッテリ３は、例えば３６Ｖの定格電圧ＵＢを有する通常の自動車両用バッテリである。それによりコンデンサ１の定格電圧は、バッテリ３の定格電圧よりもほぼ２倍分の大きさである。
【００１４】
例えば制動エネルギーの返還供給（フィードバック）のためにジェネレータと接続されている電気接続部Ａを介して、コンデンサ１は充電可能である。コンデンサ電圧ＵＣは、コンデンサ１の充電状態に正比例する。コンデンサ電圧ＵＣに対する充電状態ないしは充電されているエネルギー量Ｅの関係は次の式により与えられる。つまり、Ｅ＝１／２・Ｃ・ＵＣ２である。電圧ＵＣが２倍になると、それにより４倍のエネルギー量Ｅが蓄積可能である。
【００１５】
補足として、この種のコンデンサの寿命は、その耐サイクル性及び耐大電流性によって通常の自動車両用バッテリよりも遥かに長い寿命を有することが挙げられる。
【００１６】
少なくとも、コンデンサ電圧ＵＣがバッテリ３の現在の電圧ＵＢ ｉｓｔよりも大きいようにコンデンサ１が充電されていると、電圧変換器２は、コンデンサ１によるバッテリ３の充電を、バッテリ３の要求量に対応して及び／又はバッテリ３と場合により接続されている搭載電気系統（ここでは図示せず）の要求量に対応して制御する。
【００１７】
図２では電圧変換器２の制御の方法が詳細に図示されている。図２においてＸ軸上には充電状態Ｌないしは蓄積されているエネルギー量Ｅが表され、Ｙ軸上には対応するコンデンサ電圧ＵＣが表されている。本発明に従い、バッテリ３の充電は、例えば完全に充電されているコンデンサ１（ＵＣ＝ＵＣ  ｍａｘ）から出発して、コンデンサ１の放電により、コンデンサ電圧ＵＣがバッテリ３の現在の電圧ＵＢ ｉｓｔの値にほぼ到達するまでを最大限として実施される。このために電圧変換器２は電圧下降変換のみを実施する。コンデンサ１が更に放電されるのであれば、電圧変換器２は、コンデンサ電圧ＵＣがＵＢ ｉｓｔを下回ってから、電圧増大の意味で電圧上昇変換を実施する必要があるだろう。これは確かに技術的に実現可能であるが、最大限の効率ということに関すると能率的ではない。
【００１８】
図２に図示されている実施形態のように、コンデンサ１の放電が電圧ＵＣ＝８０Ｖから出発して、コンデンサ電圧ＵＣがバッテリ３の現在の電圧の値ＵＢ ｉｓｔ＝３６Ｖ（ここでは定格電圧ＵＢ＝３６Ｖと同一）に到達するように行われたとすると、コンデンサ電圧ＵＣがほぼ半分だけ減少したことで、充電状態Ｌないしはエネルギー量Ｅとコンデンサ電圧ＵＣとの間の前述した関係によって、コンデンサ１に蓄積されているエネルギーＥのほぼ３／４のエネルギーがバッテリ３に提供されたことになる。
【００１９】
本発明によるこのバッテリ充電制御により、電圧変換器２における回路技術的な労力及び費用と、コンデンサ１に短期間で充電されるエネルギー余剰分を可能な限り効率よく使用することとの間の最適な歩み寄りが達成される。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明による回路装置は、充電可能なバッテリを備えた自動車両にて使用される。本発明によるエネルギー供給装置により、一方では、短期間で使用可能なエネルギー余剰分が効果的に利用され、他方では、可変の多電圧搭載電気系統が可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による回路装置を示す図である。
【図２】本発明によるバッテリ充電制御によるコンデンサ電圧の可能な推移を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１        コンデンサ
２        電圧変換器
３        バッテリ
Ａ        電気接続部
ＵＢ      バッテリ３の定格電圧
ＵＢ ｉｓｔ  バッテリ３の現在の電圧
ＵＣ      コンデンサ１の電圧
ＵＣ ｍａｘ  コンデンサ１の定格電圧
【図１】
0003908907.tif 000002
【図２】
0003908907.tif 000003