專利名稱：汽車上的供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的供電系統(tǒng)，其中為耗電設(shè)備供電的車載供電系統(tǒng)可由至少一個儲能設(shè)備來饋電，并且外部的耗電設(shè)備也可連接到車載供電系統(tǒng)上。
在汽車上固定安裝的儲能設(shè)備被設(shè)置用來為汽車上的車載供電系統(tǒng)提供電能。另外通常還設(shè)置有可連接外部耗電設(shè)備的連接端。這些耗電設(shè)備通過汽車電池直接供電，或者如在移動電話的情況下使用自己的儲能設(shè)備，所述儲能設(shè)備可以通過汽車電池來充電。也可以使用如免提裝置這樣的設(shè)備，其中除了純粹的充電功能外，還可以在耗電設(shè)備與汽車或車載供電系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)。
由DE 198 16 052 A1已知了一種用于可攜帶的移動電話的支架。這個支架具有一個供電接頭，在將移動電話推入到一個匣子中之后，這個接頭和一個外部的供電電源(汽車電池)相連接。另外這個支架上還具有一個充電接頭，在將移動電話推入到匣子中之后，移動電話的儲能設(shè)備與外部的或集成在支架內(nèi)的充電設(shè)備相連接。
其缺點在于，這個支架只能和移動電話一起使用。支架以固定的方式被集成到汽車的控制臺上，并且移動電話的移動儲能設(shè)備只能供移動電話使用。另外，通常手機的電池容量很小，以至于不能被其他的應(yīng)用所使用。其他的應(yīng)用，例如使用筆記本電腦，就不能適用該支架以及移動電話的儲能設(shè)備。
DE 199 25 570 C2中已知了一種用于汽車的通信系統(tǒng)。該通信系統(tǒng)具有一個通信平臺單元，用于在多個無線通信信道上以不同的方式連接一個或多個應(yīng)用單元。這樣例如可以使一個移動無線設(shè)備根據(jù)空間區(qū)域的情況分別選擇最好的移動無線信道進行工作。所述通信平臺單元可設(shè)置有一個備用電池，這樣所述通信平臺單元在主供電電池發(fā)生故障時仍可以用備用電池進行工作。
其缺點在于，這個備用電池僅用于為通信平臺單元提供應(yīng)急供電。然而無法應(yīng)用于其他的耗電設(shè)備，因此這個通信平臺單元和備用電池?zé)o法用于其他用途。
另外由DE 199 07 003 A1已知了一種用在汽車上的系統(tǒng)盒，它具有一個用于容納辦公設(shè)備的接收盒。這個系統(tǒng)盒可以通過汽車自身的電池來驅(qū)動，另外也可以用一個220V的電源線來驅(qū)動。
其缺點在于，系統(tǒng)盒的工作為汽車電池及產(chǎn)生能量的發(fā)電機造成了很大的負荷。特別是當(dāng)汽車電池例如用來使用PC時，如果在一段較長的時間內(nèi)汽車沒有發(fā)動的話，就很快達到了其負荷極限。而電源線僅在附近有電源插頭的時候才可以使用。因此系統(tǒng)盒的移動使用性相對受到了很大限制，是不靈活的。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，開發(fā)出一種用于汽車的供電系統(tǒng)，它可用于各種不同的可連接的耗電設(shè)備，同時在汽車沒有發(fā)動的情況下也能靈活地、長時間地使用。
根據(jù)本發(fā)明，如權(quán)利要求1的前序部分所述，這一任務(wù)這樣來解決即設(shè)置有至少一個可攜帶的、可通過汽車上的車載供電系統(tǒng)來充電的可更換儲能器，它被設(shè)計為可由電池管理系統(tǒng)來控制的儲能擴展設(shè)備，通過該儲能器可驅(qū)動汽車自身的和/或外部的耗電設(shè)備，使得這個可更換儲能器既可以在連接到車載供電系統(tǒng)時作為汽車中的固定供電裝置使用，也可以在未連接到車載供電系統(tǒng)時作為獨立于汽車的移動供電裝置使用。
通過設(shè)置所述可更換儲能器，用戶可以采用各種各樣的儲能擴展設(shè)備，該儲能擴展設(shè)備能夠由用戶選擇在汽車中使用，或者可作為移動便攜式供電裝置來使用。電池管理系統(tǒng)主要用來控制和監(jiān)控可更換儲能器的充電和使用過程。通過電池管理系統(tǒng)，能夠調(diào)節(jié)車載供電系統(tǒng)對可更換儲能器的充電過程及功率輸出。同樣也可以通過電池管理系統(tǒng)來控制汽車電子設(shè)備、以及需要可更換儲能器向其提供功率的車載供電系統(tǒng)?？筛鼡Q儲能器可以支持汽車電池，并且對汽車的供電系統(tǒng)的負載能力進行擴展。這樣在汽車未發(fā)動時也可以在車內(nèi)長時間地驅(qū)動外部設(shè)備。同樣也可以考慮對于實現(xiàn)特定功能的高級車載耗電設(shè)備，例如在發(fā)動過程中，用儲能擴展設(shè)備來支持汽車上的供電系統(tǒng)，或者用所述的儲能擴展設(shè)備來操作在發(fā)動過程之前汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)時工作的汽車電氣設(shè)備。這樣可更換儲能器可以減輕汽車電池的負荷。可攜帶的可更換儲能器也可以從汽車上拿下來，在任意地點為特定的設(shè)備供電。因此它能夠以移動的方式靈活使用。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，所述外部耗電設(shè)備通常是辦公設(shè)備、通信設(shè)備或家用電器。
可更換儲能器特別適合為辦公設(shè)備和類似設(shè)備供電。因此根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)滿足了對在移動中使用這類設(shè)備的不斷增長的需求。例如用戶可以在汽車內(nèi)以及在家里使用所述儲能擴展設(shè)備來為辦公設(shè)備供電，或者在外部應(yīng)用時在途中使用。這樣例如可以連續(xù)地使用筆記本電腦而不需要中途連接電源線。一個放電完畢的可更換儲能器可以由汽車再次充電，并且可以重新不受限制地使用。另外也可以使用耗電較大的家用電器，比如在熄火的車上長時間使用電視機。也可以考慮通過可更換儲能器使用移動的、隨車攜帶的家用電器。
根據(jù)本發(fā)明的另外一種優(yōu)選的實施方式，在汽車的車體內(nèi)部設(shè)置有一個插入裝置，在所述插入裝置中可以插入至少一個可更換儲能器作為插入件。
插入裝置，例如汽車控制臺內(nèi)的所謂插入件，是特別實用且節(jié)省空間的，適合在汽車上安置可更換儲能器。在所述插入裝置中，最好可以集成可更換儲能器的、當(dāng)與車載供電系統(tǒng)相連接時所需的接頭，作為插頭連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，電池管理系統(tǒng)被集成到所述可更換儲能器中。
將電池管理系統(tǒng)集成到可更換儲能器中能夠節(jié)約成本，因為汽車電子部件的擴展本身的成本被減小了。因此如果要將可更換儲能器換成另外一種類型的可更換儲能器時，不需要對汽車電子部件進行大規(guī)模的服務(wù)工作，或者花費大量的開銷進行改造。另外，用于控制對連接到可更換儲能器上的設(shè)備的功率輸出而集成的電池管理系統(tǒng)在移動工作時和汽車本身無關(guān)。集成的電池管理系統(tǒng)滿足了雙重功能，即在汽車內(nèi)和獨立于汽車，被整合在一個系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，通過電池管理系統(tǒng)，可以在可更換儲能器和車載供電系統(tǒng)之間雙向地交換與儲能器相關(guān)的參數(shù)。
由此，通過電池管理系統(tǒng)可以和車載供電系統(tǒng)雙向地交換參數(shù)，這樣一方面可以將重要的儲能器數(shù)據(jù)通知給汽車，另一方面儲能擴展設(shè)備可以最佳地和車載供電系統(tǒng)保持一致。最好對CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)進行控制，并在其上進行數(shù)據(jù)交換。也可以設(shè)置一種儲能器編碼。這樣特別是可以將可更換儲能器的充電狀態(tài)通知給車載供電系統(tǒng)。也可以通過電池管理系統(tǒng)來為可更換儲能器提供電能，通過電壓供電系統(tǒng)周期性地實現(xiàn)其它的功能。此外，電池管理系統(tǒng)還具有限制功能，這樣在對可更換儲能器供電時就不會超過預(yù)先設(shè)定的最大電壓和電流。這種限制功能也可以起到過載保護的作用，可以避免可更換儲能器在對耗電設(shè)備供電時出現(xiàn)過載。在可更換儲能器中還可以附帶地安裝一個保險絲，這個保險絲在過載時熔斷。通過所述限制功能可以避免在正常工作情況下熔斷保險絲。電池管理系統(tǒng)也可以具有截止功能，這樣存儲在可更換儲能器中的能量僅在特定的設(shè)定功能下可供使用。另外儲能器擴展設(shè)備也可以設(shè)置有定時功能。在可能的情況下，所謂的“包(Package)”損耗可以通過一個或多個附加儲能器根據(jù)需求的減少而重新進行補償。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，可更換儲能器可以用外部的電源設(shè)備進行充電。由此，可更換儲能器除了能夠通過車載供電系統(tǒng)來充電以外，還可以借助于一個相應(yīng)的充電設(shè)備用常用的220V電源電壓來充電。這樣，可更換儲能器可以用于各種各樣的應(yīng)用。用戶可以在始終提供有電源的實際情況下對儲能器擴展設(shè)備再次進行充電。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，可更換儲能器被設(shè)計為鋰-聚合物電池。
鋰-聚合物電池特別適合作為可更換儲能器。它的效率高、重量輕，而且形狀緊湊。這種電池已經(jīng)可以在市場上買到。例如商品標(biāo)識為PowerPadTM，典型的技術(shù)參數(shù)為尺寸DIN A4×9.5mm，重量1.15kg，功率11Ah(160Wh，15V)，由加拿大，多倫多的Electrovaya公司制造，作為膝上電腦的儲能擴展設(shè)備(持續(xù)工作時間最長為16個小時)。這種聚合物電池可以作為本發(fā)明所述汽車供電系統(tǒng)中的可更換儲能器。在可能的情況下使用的常規(guī)的、較重的、不實用的酸性鉛電池作為備用電池來驅(qū)動外部設(shè)備是多余的。
根據(jù)另外一種優(yōu)選的實施方式，設(shè)置了多個適配于不同應(yīng)用的可更換儲能器。通過設(shè)置多個儲能器，可以分別對于各種應(yīng)用選擇具有最佳技術(shù)參數(shù)的儲能擴展設(shè)備。也可以同時驅(qū)動多個設(shè)備。
本發(fā)明的其他特征可以通過后面給出的詳細描述和附圖來說明，圖中以示例方式示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式。
如圖所示

圖1汽車上的帶有一個可更換儲能器的供電系統(tǒng)的方框圖。
用于汽車的供電系統(tǒng)主要由一個車載供電系統(tǒng)2和一個可更換儲能器5組成。
汽車上的車載供電系統(tǒng)2通過一個汽車電池1進行供電，例如常規(guī)電化學(xué)形式的可重復(fù)充電的12V酸性鋁儲能器。在汽車車體內(nèi)部，例如在一個控制臺內(nèi)，設(shè)置有一個插入裝置4。其中可以插入一個或多個可更換儲能器5，最好是設(shè)計成鋰-聚合物電池結(jié)構(gòu)形式的高效儲能器。插入裝置4具有接頭(未示出)，用于通過車載供電系統(tǒng)2對可更換儲能器5進行充電。在高級車載功能上還設(shè)置和提供了用于可更換儲能器5或儲能擴展設(shè)備的其他接頭。這些接頭最好設(shè)計為插頭連接，在將可更換儲能器5插入到插入裝置4中時，所述接頭與設(shè)置在相應(yīng)的儲能器一側(cè)的插接端相連接。并且最好可以連接多個儲能擴展設(shè)備。車載供電系統(tǒng)2和可更換儲能器5之間的數(shù)據(jù)交換和控制最好通過CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)7來實現(xiàn)。為了控制充電功能、數(shù)據(jù)交互和功率輸出，設(shè)置了電池管理系統(tǒng)3，它被集成到可更換儲能器5中。
在可更換儲能器5上可連接外部的耗電設(shè)備6，例如筆記本電腦?？筛鼡Q儲能器5可以為一個或多個外部耗電設(shè)備6供電。通過數(shù)據(jù)總線7和相應(yīng)的接頭，可更換儲能器5也可以借助于電池管理系統(tǒng)3來支持對車載供電系統(tǒng)2及汽車電池1的供電?？梢愿鶕?jù)需要將可更換儲能器5從插入裝置4中取出，并且作為輕便、簡單的手提式移動儲能擴展設(shè)備對適當(dāng)?shù)脑O(shè)備進行供電。
附圖標(biāo)記列表1 儲能器2 車載供電系統(tǒng)3 電池管理系統(tǒng)4 插入裝置5 可更換儲能器6 耗電設(shè)備7 數(shù)據(jù)總線
權(quán)利要求
1.用于汽車的供電系統(tǒng)，其中為耗電設(shè)備供電的車載供電系統(tǒng)可由至少一個儲能器來饋電，并且其中在車載供電系統(tǒng)上可連接外部的耗電設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有至少一個可攜帶的、可通過汽車的車載供電系統(tǒng)(2)來充電的可更換儲能器(5)，該儲能器被設(shè)計為可通過電池管理系統(tǒng)(3)來控制的儲能擴展設(shè)備，通過它可以驅(qū)動汽車本身的和/或外部的耗電設(shè)備，從而使可更換儲能器(5)能夠在和車載供電系統(tǒng)(2)相連時選擇作為汽車中的固定供電裝置使用，或者在和車載供電系統(tǒng)(2)不相連時作為獨立于汽車的移動供電裝置使用。
2.如權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，外部設(shè)備(6)是辦公設(shè)備、通信設(shè)備或家用電器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，在汽車的車體內(nèi)部設(shè)置了一個插入裝置(4)，其中至少一個可更換儲能器(5)作為插入件是可插入的。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，電池管理系統(tǒng)(3)被集成在可更換儲能器(5)內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，可通過電池管理系統(tǒng)(3)在可更換儲能器(5)與車載供電系統(tǒng)(2)之間雙向地交換與儲能器相關(guān)的參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，可通過電池管理系統(tǒng)(3)將可更換儲能器(5)的當(dāng)前充電狀態(tài)通知給車載供電系統(tǒng)(2)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，可通過電池管理系統(tǒng)(3)使更換儲能器(5)的供電通過車載供電系統(tǒng)(2)周期性地進行。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，電池管理系統(tǒng)(3)具有限制功能，使得在對可更換儲能器(5)供電時不會超過預(yù)先設(shè)定的最大電壓和電流。
9.如權(quán)利要求8所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述限制功能具有過載保護的作用，使得可更換儲能器(5)的負荷不會超過預(yù)先設(shè)定的最大負荷。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，電池管理系統(tǒng)(3)具有截止功能，使得存儲在可更換儲能器(5)中的能量只有在預(yù)先給定的功能下可用。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，可更換儲能器(5)可通過外部的電源設(shè)備進行充電。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，可更換儲能器(5)被設(shè)計為鋰-聚合物電池。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有多個分別適配于不同應(yīng)用的可更換儲能器(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車的供電系統(tǒng)，其中為耗電設(shè)備供電的車載供電系統(tǒng)可由至少一個儲能器來饋電，并且其中在車載供電系統(tǒng)上可連接外部的耗電設(shè)備。其中設(shè)置有至少一個可攜帶的、可通過汽車的車載供電系統(tǒng)來充電的可更換儲能器，該儲能器被設(shè)計為可通過電池管理系統(tǒng)來控制的儲能擴展設(shè)備，通過它可以驅(qū)動汽車本身的和/或外部的耗電設(shè)備，從而使可更換儲能器(5)能夠在和車載供電系統(tǒng)相連時選擇作為汽車中的固定供電裝置使用，或者在和車載供電系統(tǒng)不相連時作為獨立于汽車的移動供電裝置使用。
文檔編號H02J7/14GK1778028SQ200480010836
公開日2006年5月24日 申請日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者赫伯特·柯蘭茲 申請人:寶馬股份公司