CN100409535C - 汽车上的供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的供电系统，其中为耗电设备供电的车载供电系统可由至少一个储能器来馈电，并且其中在车载供电系统上可连接外部的耗电设备。其中设置有至少一个可携带的、可通过汽车的车载供电系统来充电的可更换储能器，该储能器被设计为可通过电池管理系统来控制的储能扩展设备，通过它可以驱动汽车本身的和/或外部的耗电设备，从而使可更换储能器(5)能够在和车载供电系统相连时选择作为汽车中的固定供电装置使用，或者在和车载供电系统不相连时作为独立于汽车的移动供电装置使用。

Description

汽车上的供电系统
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的供电系统，其中为耗电设备供电的车载供电系统可由至少一个储能设备来馈电，并且外部的耗电设备也可连接到车载供电系统上。
背景技术
在汽车上固定安装的储能设备被设置用来为汽车上的车载供电系统提供电能。另外通常还设置有可连接外部耗电设备的连接端。这些耗电设备通过汽车电池直接供电，或者如在移动电话的情况下使用自己的储能设备，所述储能设备可以通过汽车电池来充电。也可以使用如免提装置这样的设备，其中除了纯粹的充电功能外，还可以在耗电设备与汽车或车载供电系统之间交换数据。
由DE 198 16 052 A1已知了一种用于可携带的移动电话的支架。这个支架具有一个供电接头，在将移动电话推入到一个匣子中之后，这个接头和一个外部的供电电源(汽车电池)相连接。另外这个支架上还具有一个充电接头，在将移动电话推入到匣子中之后，移动电话的储能设备与外部的或集成在支架内的充电设备相连接。
其缺点在于，这个支架只能和移动电话一起使用。支架以固定的方式被集成到汽车的控制台上，并且移动电话的移动储能设备只能供移动电话使用。另外，通常手机的电池容量很小，以至于不能被其他的应用所使用。其他的应用，例如使用笔记本电脑，就不能适用该支架以及移动电话的储能设备。
DE 199 25 570 C2中已知了一种用于汽车的通信系统。该通信系统具有一个通信平台单元，用于在多个无线通信信道上以不同的方式连接一个或多个应用单元。这样例如可以使一个移动无线设备根据空间区域的情况分别选择最好的移动无线信道进行工作。所述通信平台单元可设置有一个备用电池，这样所述通信平台单元在主供电电池发生故障时仍可以用备用电池进行工作。
其缺点在于，这个备用电池仅用于为通信平台单元提供应急供电。然而无法应用于其他的耗电设备，因此这个通信平台单元和备用电池无法用于其他用途。
另外由DE 199 07 003 A1已知了一种用在汽车上的系统盒，它具有一个用于容纳办公设备的接收盒。这个系统盒可以通过汽车自身的电池来驱动，另外也可以用一个220V的电源线来驱动。
其缺点在于，系统盒的工作为汽车电池及产生能量的发电机造成了很大的负荷。特别是当汽车电池例如用来使用PC时，如果在一段较长的时间内汽车没有发动的话，就很快达到了其负荷极限。而电源线仅在附近有电源插头的时候才可以使用。因此系统盒的移动使用性相对受到了很大限制，是不灵活的。
发明内容
因此本发明的任务在于，开发出一种用于汽车的供电系统，它可用于各种不同的可连接的耗电设备，同时在汽车没有发动的情况下也能灵活地、长时间地使用。
根据本发明，这一任务这样来解决：即设置有至少一个可携带的、可通过汽车上的车载供电系统来充电的可更换储能器，它被设计为可由电池管理系统来控制的储能扩展设备，通过该储能器可驱动汽车自身的和/或外部的耗电设备，使得这个可更换储能器既可以在连接到车载供电系统时作为汽车中的固定供电装置使用，也可以在未连接到车载供电系统时作为独立于汽车的移动供电装置使用。
通过设置所述可更换储能器，用户可以采用各种各样的储能扩展设备，该储能扩展设备能够由用户选择在汽车中使用，或者可作为移动便携式供电装置来使用。电池管理系统主要用来控制和监控可更换储能器的充电和使用过程。通过电池管理系统，能够调节车载供电系统对可更换储能器的充电过程及功率输出。同样也可以通过电池管理系统来控制汽车电子设备、以及需要可更换储能器向其提供功率的车载供电系统。可更换储能器可以支持汽车电池，并且对汽车的供电系统的负载能力进行扩展。这样在汽车未发动时也可以在车内长时间地驱动外部设备。同样也可以考虑对于实现特定功能的高级车载耗电设备，例如在发动过程中，用储能扩展设备来支持汽车上的供电系统，或者用所述的储能扩展设备来操作在发动过程之前汽车处于静止状态时工作的汽车电气设备。这样可更换储能器可以减轻汽车电池的负荷。可携带的可更换储能器也可以从汽车上拿下来，在任意地点为特定的设备供电。因此它能够以移动的方式灵活使用。
根据本发明的一个优选实施方式，所述外部耗电设备通常是办公设备、通信设备或家用电器。
可更换储能器特别适合为办公设备和类似设备供电。因此根据本发明的供电系统满足了对在移动中使用这类设备的不断增长的需求。例如用户可以在汽车内以及在家里使用所述储能扩展设备来为办公设备供电，或者在外部应用时在途中使用。这样例如可以连续地使用笔记本电脑而不需要中途连接电源线。一个放电完毕的可更换储能器可以由汽车再次充电，并且可以重新不受限制地使用。另外也可以使用耗电较大的家用电器，比如在熄火的车上长时间使用电视机。也可以考虑通过可更换储能器使用移动的、随车携带的家用电器。
根据本发明的另外一种优选的实施方式，在汽车的车体内部设置有一个插入装置，在所述插入装置中可以插入至少一个可更换储能器作为插入件。
插入装置，例如汽车控制台内的所谓插入件，是特别实用且节省空间的，适合在汽车上安置可更换储能器。在所述插入装置中，最好可以集成可更换储能器的、当与车载供电系统相连接时所需的接头，作为插头连接。
根据本发明的另一个优选实施方式，电池管理系统被集成到所述可更换储能器中。
将电池管理系统集成到可更换储能器中能够节约成本，因为汽车电子部件的扩展本身的成本被减小了。因此如果要将可更换储能器换成另外一种类型的可更换储能器时，不需要对汽车电子部件进行大规模的服务工作，或者花费大量的开销进行改造。另外，用于控制对连接到可更换储能器上的设备的功率输出而集成的电池管理系统在移动工作时和汽车本身无关。集成的电池管理系统满足了双重功能，即在汽车内和独立于汽车，被整合在一个系统中。
根据本发明的另一个优选实施方式，通过电池管理系统，可以在可更换储能器和车载供电系统之间双向地交换与储能器相关的参数。
由此，通过电池管理系统可以和车载供电系统双向地交换参数，这样一方面可以将重要的储能器数据通知给汽车，另一方面储能扩展设备可以最佳地和车载供电系统保持一致。最好对CAN数据总线系统进行控制，并在其上进行数据交换。也可以设置一种储能器编码。这样特别是可以将可更换储能器的充电状态通知给车载供电系统。也可以通过电池管理系统来为可更换储能器提供电能，通过电压供电系统周期性地实现其它的功能。此外，电池管理系统还具有限制功能，这样在对可更换储能器供电时就不会超过预先设定的最大电压和电流。这种限制功能也可以起到过载保护的作用，可以避免可更换储能器在对耗电设备供电时出现过载。在可更换储能器中还可以附带地安装一个保险丝，这个保险丝在过载时熔断。通过所述限制功能可以避免在正常工作情况下熔断保险丝。电池管理系统也可以具有截止功能，这样存储在可更换储能器中的能量仅在特定的设定功能下可供使用。另外储能器扩展设备也可以设置有定时功能。在可能的情况下，所谓的“包(Package)”损耗可以通过一个或多个附加储能器根据需求的减少而重新进行补偿。
根据本发明的另一个优选实施方式，可更换储能器可以用外部的电源设备进行充电。由此，可更换储能器除了能够通过车载供电系统来充电以外，还可以借助于一个相应的充电设备用常用的220V电源电压来充电。这样，可更换储能器可以用于各种各样的应用。用户可以在始终提供有电源的实际情况下对储能器扩展设备再次进行充电。
根据本发明的另一个优选实施方式，可更换储能器被设计为锂-聚合物电池。
锂-聚合物电池特别适合作为可更换储能器。它的效率高、重量轻，而且形状紧凑。这种电池已经可以在市场上买到。例如商品标识为PowerPadTM，典型的技术参数为：尺寸DIN A4×9.5mm，重量1.15kg，功率11Ah(160Wh，15V)，由加拿大，多伦多的Electrovaya公司制造，作为膝上电脑的储能扩展设备(持续工作时间最长为16个小时)。这种聚合物电池可以作为本发明所述汽车供电系统中的可更换储能器。在可能的情况下使用的常规的、较重的、不实用的酸性铅电池作为备用电池来驱动外部设备是多余的。
根据另外一种优选的实施方式，设置了多个适配于不同应用的可更换储能器。通过设置多个储能器，可以分别对于各种应用选择具有最佳技术参数的储能扩展设备。也可以同时驱动多个设备。
附图说明
本发明的其他特征可以通过后面给出的详细描述和附图来说明，图中以示例方式示出了本发明的一种优选实施方式。
如图所示：
图1：汽车上的带有一个可更换储能器的供电系统的方框图。
具体实施方式
用于汽车的供电系统主要由一个车载供电系统2和一个可更换储能器5组成。
汽车上的车载供电系统2通过一个汽车电池1进行供电，例如常规电化学形式的可重复充电的12V酸性铝储能器。在汽车车体内部，例如在一个控制台内，设置有一个插入装置4。其中可以插入一个或多个可更换储能器5，最好是设计成锂-聚合物电池结构形式的高效储能器。插入装置4具有接头(未示出)，用于通过车载供电系统2对可更换储能器5进行充电。在高级车载功能上还设置和提供了用于可更换储能器5或储能扩展设备的其他接头。这些接头最好设计为插头连接，在将可更换储能器5插入到插入装置4中时，所述接头与设置在相应的储能器一侧的插接端相连接。并且最好可以连接多个储能扩展设备。车载供电系统2和可更换储能器5之间的数据交换和控制最好通过CAN数据总线系统7来实现。为了控制充电功能、数据交互和功率输出，设置了电池管理系统3，它被集成到可更换储能器5中。
在可更换储能器5上可连接外部的耗电设备6，例如笔记本电脑。可更换储能器5可以为一个或多个外部耗电设备6供电。通过数据总线7和相应的接头，可更换储能器5也可以借助于电池管理系统3来支持对车载供电系统2及汽车电池1的供电。可以根据需要将可更换储能器5从插入装置4中取出，并且作为轻便、简单的手提式移动储能扩展设备对适当的设备进行供电。
附图标记列表
1    储能器
2    车载供电系统
3    电池管理系统
4    插入装置
5    可更换储能器
6    耗电设备
7    数据总线

Claims (13)

1. 用于汽车的供电系统，其中为耗电设备供电的车载供电系统可由至少一个储能器来馈电，并且其中在车载供电系统上可连接外部的耗电设备，其特征在于，设置有至少一个可携带的、可通过汽车的车载供电系统(2)来充电的可更换储能器(5)，该储能器被设计为可通过电池管理系统(3)来控制的储能扩展设备，通过它可以驱动汽车本身的和/或外部的耗电设备，从而使可更换储能器(5)能够在和车载供电系统(2)相连时选择作为汽车中的固定供电装置使用，或者在和车载供电系统(2)不相连时作为独立于汽车的移动供电装置使用。
2. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，外部设备(6)是办公设备、通信设备或家用电器。
3. 如权利要求1或2所述的供电系统，其特征在于，在汽车的车体内部设置了一个插入装置(4)，其中至少一个可更换储能器(5)作为插入件是可插入的。
4. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，电池管理系统(3)被集成在可更换储能器(5)内。
5. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，可通过电池管理系统(3)在可更换储能器(5)与车载供电系统(2)之间双向地交换与储能器相关的参数。
6. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，可通过电池管理系统(3)将可更换储能器(5)的当前充电状态通知给车载供电系统(2)。
7. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，可通过电池管理系统(3)使更换储能器(5)的供电通过车载供电系统(2)周期性地进行。
8. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，电池管理系统(3)具有限制功能，使得在对可更换储能器(5)供电时不会超过预先设定的最大电压和电流。
9. 如权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述限制功能具有过载保护的作用，使得可更换储能器(5)的负荷不会超过预先设定的最大负荷。
10. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，电池管理系统(3)具有截止功能，使得存储在可更换储能器(5)中的能量只有在预先给定的功能下可用。
11. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，可更换储能器(5)可通过外部的电源设备进行充电。
12. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，可更换储能器(5)被设计为锂-聚合物电池。
13. 如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，设置有多个分别适配于不同应用的可更换储能器(5)。
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