CN105905054A - 车辆车载网络及其电池模组 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的车载网络，包括：存储装置，该存储装置具有至少一个第一电池组(6)；多个由该存储装置供电的用电器(5，12)，在这些用电器中具有至少一个控制单元(12)，其被设置为控制其余的用电器(5)的电能消耗；由控制单元(12)控制的主开关(8)；和辅助开关(10)，其能够手动闭合，以便将控制单元(12)的供电端子与第一电池组(6)连接，并且激活控制单元(12)以便向主开关(8)发送闭合命令。

Description

车辆车载网络及其电池模组

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的车载网络和可在该车载网络中使用的电池模组。

背景技术

自数十年来被用作车辆车载网络电池模组的铅蓄电池具有自放电，如果车辆经过几个月的时间段未被使用，则该自放电导致电池的完全放电和损毁。为了使车辆在这种情况下再次运转，必须安装新的电池，这牵连到巨大的费用和成本。特别是对于为出口生产并以海运运输给客户的车辆，在车辆完成到交付给客户之间的时间可能过长并且在该时间内由车辆以自身驱动行驶的里程可能过短，使得在转交给客户时电池受损。

许多新型车辆具有用电器，其通常在车辆停放并且发动机关闭时保持运行，例如无线控制的车门解锁、报警设备等。这样的用电器在长期停止下对即使具有低自放电的电池组也会造成毁坏性的深度放电。

对于具有锂离子电池的电池模组，已知具有电控的主开关，通过该主开关能够使电池模组的电池从其连接端子断开。出于安全原因可能需要这种主开关，以便在由电池模组供电的用电器短路的情况下中断电流，以避免可能导致电池模组燃烧的过热。这样的电池组也可以用于给车辆中的车载网络馈电，其中在主开关断开时电池可以有非常长的停工时间，而没有深度放电的危险。然而，为了再次闭合主开关，必须给其施加来自车辆车载网络的电控制信号，如果该车载网络完全与电池模组解耦，则不能产生信号。为了能够从外部加载这种控制信号，必须具有合适的信号源，对此私人客户可能并不具有。然而，即使例如在长途的海运运输之后必须恢复大量车辆的电池组，连接信号源并施加所需的信号也是费时间的过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，实现一种用于车辆的车载网络，其对于长期不使用不敏感，并且事后容易再次使用。

按照本发明的一种实施方式，该技术问题通过一种用于车辆的车载网络来解决，该车载网络具有：存储装置，该存储装置包括至少一个第一电池组；多个由该存储装置供电的用电器，在这些用电器中具有至少一个控制单元，其被设置为控制其余的用电器的电能消耗；由控制单元控制的主开关；和辅助开关，其能够手动闭合，以便将控制单元与第一电池组连接，以使该控制单元能够向主开关发送闭合命令。通过断开主开关能够将车载网络的能量消耗几乎设置为零，因为也可以将那些在车辆停止时通常保持运行的用电器与存储装置断开。因此，能够排除通过这些用电器使电池组放电。通过辅助开关能够将驱动主开关需要的能量传到控制单元，从而不需要为此目的连接车辆外部的信号源。

控制单元本身也可以(并且优选应当也)属于在断开主开关时被切断能量供应的所述用电器，因为该控制单元能够通过闭合辅助开关而被恢复，并且随后再次开启其余用电器的能量供应。

辅助开关在闭合状态可能是不稳定的，从而辅助开关保持该状态的时间长度只能等于手握住该辅助开关的时间长度。以此可以确保在每次断开主开关的同时也关闭控制单元。

替代地，虽然能够由手来闭合辅助开关，但是能够电驱动来断开，从而只要经过主开关再次建立对用电器的能量供应，就能够将辅助开关与控制单元断开。

如果辅助开关返回断开状态，则应当能够经过主开关来给控制单元提供电能，以此使其保持运行。

主开关在闭合状态下还应当将为使车辆前进而必不可少的用电器(例如起动装置)与第一电池组连接。以此至少可以使车辆开动，而为满足对电能的进一步需要可以附加使用发电机。

存储装置还可以适合地包括第二电池组。于是，在车辆过渡到停止状态时，主开关可以直接过渡到断开状态。于是可以由第二电池组满足在停止状态下应当保持激活的用电器的能量需求。

第二开关组的电量容量可以大于第一电池组。因此，即使第一电池组是非常高质量并相应昂贵的类型，也可以保持对车载网络成本的限制。

特别是可以将第一电池组选择为比第二电池组的自放电更少的类型，由此例如可以将作为第一电池组的锂离子蓄电池与作为第二电池组的便宜的铅蓄电池组合。

代替以上提到的在车辆过渡到停止状态时立即断开，也可以当第一电池组的剩余电量低于极限值时才断开主开关。于是，在车辆处于停止状态还应当保持运行的用电器可以由第一电池组继续供电，至少直到第一电池组的继续放电使得不能重新启动车辆。

优选将第一电池组、主开关和辅助开关集合在可更换的电池模组中。由此可以使在车辆中电池模组外部出现的短路或漏电电流不会造成电池组的严重放电。

根据本发明的另一种实施方式，所述技术问题通过一种用于上述车辆车载网络的电池模组来解决，该电池模组包括：电池组；主端子；至少一个辅助端子；电控制的主开关，用于连接电池组与主端子；以及能够手动闭合的操作开关，用于连接电池组与辅助端子。

在第一电池组与辅助端子之间可以设置保险装置，以便在所连接的用电器的技术故障导致过强的电流流经辅助端子的情况下，中断该电流并由此阻止电池组的深度放电。

附图说明

从以下结合附图对实施例的描述中得到本发明的其他特征和优点。其中：

图1示出了按照本发明的第一实施方式在具有电池模组的机动车中的车载网络的框图；

图2示出了按照本发明的第二实施方式的车载网络；以及

图3示出了按照本发明的第三实施方式的车载网络。

具体实施方式

在图1的车载网络中，电池模组1通过主端子2、3与发电机4以及不同的用电器5例如前照灯、发动机控制装置、起动装置、车辆仪表盘上的显示装置、无线电设备等连接，以便由发电机4充电，或者当发电机4不运行或其功率不够时，为满足用电器5的需求而给用电器5供电。

电池模组1具有固定的、可更换地安装在车辆内的壳体，在其外侧提供了主端子2、3和副端子9。壳体包围电池组6和内部控制单元7，该电池组典型地由多个可反复充电的电化学电池如锂离子蓄电池组成，而该内部控制单元7监视电池组6的每个电池的电量状态并且在需要时通过发电机4的电流来控制每个电池的充电。内部控制单元7还监控主开关8，通过该主开关能够将电池组6从主端子2并且从电池模组1外部的与主端子连接的用电器5以及从发电机4解耦。

副端子9经辅助开关10和保险装置11而与电池组6的阳极连接。在电池模组1外的外部控制单元12与副端子9和接地主端子3连接，以便当辅助开关10闭合时提供工作电压。在此，外部控制单元12还特别包括机械式或电子式点火锁13，其能够由驾驶员通过机械钥匙或应答器来操作，以便启动车辆。

当车辆运行时，开关8、10闭合，并且全部与电池模组1连接的用电器(既包括用电器5也包括外部控制单元12)被正常供电。当驾驶员熄火时，开关8、10首先保持闭合，并且内部控制单元7监视电池组6的电量状态。如果在车辆停止时用电器5保持运行，则在车辆长时间停止后可能会使电池组6的电量状态不能确保正常重新启动车辆。在这发生之前，内部控制单元7及时地断开开关8、10。现在排除了通过连接的用电器继续使电池组6放电，然而由于电池组6的自放电还会产生其它的电量损失。因为在锂离子蓄电池中该电量损失显著低于常规的铅电池，所以在断开开关8、10之后，在车辆的启动性能真正受损之前，车辆还可以很久时间处于不使用。

当驾驶员尝试启动车辆时，全部的用电器5都失灵，并且外部控制单元12对点火锁13的操作不进行响应时，驾驶员认识到内部控制单元7的干预。为了尽管如此还能启动车辆，驾驶员必须能够到达电池模组1的安装位置，例如通过打开车门或发动机盖，以便操作暴露在电池模组1的壳体外的按键14，并以此闭合辅助开关10。由此，首先仅给外部控制单元12提供工作电压，用电器5继续处于断电。

现在，在最简单的情况下，例如当驾驶员为启动而重新操作点火锁13时，外部控制单元12经控制线15向内部控制单元7发送以电信号形式的命令，然后该内部控制单元闭合主开关8并以此允许用电器5运行。

一种合适的变型方案在于区分：一方面是对于启动车辆不可缺少的用电器5，例如发动机控制装置或起动装置；另一方面是虽然对于允许车辆上路可能必须工作但对于发动机和发电机4的运行不需要的用电器，例如前照灯，和对于车辆的可行驶性毫无意义的用电器，例如无线电设备或空调设备。在此情况下，可以将外部控制单元12设置为，当向内部控制单元7发送闭合主开关8的命令时，首先(在此通过另一个开关16)禁止非绝对必要的用电器5运行，只有当发动机已经启动并保证发电机4稳定运行以满足这些最后的用电器的需求时，才再次允许该非绝对必要的用电器的5运行。

图2的实施方式与图1的区别首先在于，图2的辅助开关10’在闭合状态下不是稳定的，而是保持处于闭合位置的时长仅等于按下按键14的时长。由此简化了电池模组的内部结构，因为不需要在内部控制单元7与辅助开关10’之间用于断开辅助开关的信号连接。

如果在该实施方式中驾驶员确定车辆用电器5失灵，并且驾驶员于是操作按键14，则外部控制单元12在此也被供应工作电流并向内部控制单元7发送闭合主开关8的命令。如果执行了该命令而驾驶员再次松开按键14，则通过线路17保持对外部控制单元12的电压供应，该线路17在电池模组1外部连接端子2和9。线路17中的二极管18阻止通过闭合辅助开关10’也同时给用电器5供电。由此确保用电器5不会在闭合主开关10’瞬间造成电池组6的端电压下降，该端电压下降可能会对控制单元7、12的正常功能造成问题，或者产生流经副端子9的电流，其可能导致保险装置11的响应，并且外部控制单元12可以在其驱动主开关8闭合之前通过开关16切断给非绝对必要的用电器5供电。

如果驾驶员再次关闭车辆，则辅助开关10’已经自从很久的时间被断开，主开关8将按照与图1情况相同的条件被断开。

在图3的实施方式中，附加提供第二电池组19，例如常规的铅电池，以便给用电器5和外部控制单元12供电。借助开关16能够将第二电池组19、发电机4和对于启动车辆非绝对必要的用电器5从电池模组1的主端子2分离。对于启动车辆不可缺少的用电器5直接与主端子2、3连接。

如果车辆处于运行中，则主开关8和开关16闭合，从而经主端子2给外部控制单元12和全部用电器5供电，并且发电机4能够给两个电池组6、9充电。辅助开关10’仅在处于断开位置时才稳定，并因此在车辆运行期间也断开。

如果车辆停放，则控制单元12断开开关16并向内部控制单元7发送断开主开关8的命令。通过断开开关16仅确保对于启动车辆非绝对必要的用电器5在之后重新启动车辆时不会对电池组6形成负载。全部用电器5继续与电池组19连接，其中一些用电器直接与电池组连接，而另一些对于启动车辆必要的用电器以及外部控制单元12通过与开关16并联的二极管20与电池组连接。电池模组1的端子2、3、9全部无电压，从而排除了由于漏电电流或电池模组1外部的技术故障而导致电池组6放电。

如果正常重新启动车辆，则外部控制单元12由电池组19供电并且能够进行响应并驱动开关8、16闭合。相反，如果在启动车辆时电池组19被放电到不能提供为启动所需的功率，则驾驶员从如下识别到这点：或者控制单元12不能响应、或者控制单元12虽然能够响应但是起动装置的力量不足以使发动机开动。为了尽管如此还能启动车辆，驾驶员再操作按键14，以便闭合辅助开关10。于是，由电池组6提供能量的外部控制单元12再驱动内部控制单元7闭合主开关8，从而同样由电池组6给为启动不可缺少的用电器5供电。由此确保能够启动发动机和发电机4。在正常情况下，于是由发电机4再给电池组19充电。如果因为电池组19由于深度放电受损并必须进行更换而使其不再能够充电，则还可以利用电池组6的能量来启动车辆，从而可以寻求维修车间来更换电池组19。

通过图3的实施方式，也可以在完全缺少电池组19的情况下启动车辆。因此，在生产车辆时可以首先省去电池组19而出口没有电池组19的车辆，在电池组6中可以存储用于车辆短途自主行驶所需的能量。通过在向客户交付车辆之前不久才安装电池组19，能够避免由于自放电而损坏电池组19。

应理解的是，以上具体描述和附图虽然代表本发明的特定示例性实施方式，但是其仅是为了更形象地进行说明而不应当认为是对本发明保护范围的限定。在不脱离权利要求保护范围及其等同范围下，可以对所描述的实施方式进行各种修改。特别地，从说明书及附图中也能得到在权利要求中未提及的实施例特征。这些特征也可以按照与在此具体公开的组合不同的方式出现。在同一句话或者按其它形式的文字组合互相提到多个这些特征的事实并不因此得到这些特征只能够按照具体公开的组合出现的结论。相反原则上假定，只要不影响本发明的可实现性，也可以在多个这些特征中省略单个特征或者改变单个特征。

附图标记列表

1 电池模组

2 主端子

3 主端子

4 发电机

5 用电器

6 电池组

7 内部控制单元

8 主开关

9 副端子

10 辅助开关

11 保险装置

12 外部控制单元

13 点火锁

14 按键

15 控制线

16 开关

17 线路

18 二极管

19 电池组

20 二极管

Claims (13)

1.一种用于车辆的车载网络，具有：存储装置，所述存储装置包括至少一个第一电池组(6)；多个由所述存储装置供电的用电器(5，12)，在这些用电器中具有至少一个控制单元(12)，其被设置为控制其余的用电器(5)的电能消耗；由所述控制单元(12)控制的主开关(8)；和辅助开关(10)，其能够手动闭合，以便将所述控制单元(12)的供电端子与所述第一电池组(6)连接，并且激活所述控制单元(12)以便向所述主开关(8)发送闭合命令。

2.按照权利要求1所述的车载网络，其中，所述辅助开关(10)在闭合状态是不稳定的。

3.按照权利要求2所述的车载网络，其中，所述主开关(8)在闭合状态将所述控制单元(12)的供电端子与所述第一电池组(6)连接。

4.按照权利要求3所述的车载网络，其中，所述主开关(8)在闭合状态将对于车辆向前行驶不可缺少的用电器(5)与所述第一电池组(6)连接。

5.按照以上权利要求中任一项所述的车载网络，其中，所述存储装置还包括第二电池组(19)。

6.按照权利要求5所述的车载网络，其中，所述主开关(8)在车辆过渡到停止状态时进入断开状态。

7.按照权利要求5或6所述的车载网络，其中，所述第二电池组(19)的电量容量大于所述第一电池组(6)的电量容量。

8.按照权利要求6、7或8所述的车载网络，其中，所述第一电池组(6)的自放电低于所述第二电池组(19)的自放电。

9.按照权利要求1至5中任一项所述的车载网络，其中，当所述第一电池组(6)的剩余电量低于极限值时，所述主开关(8)进入断开状态。

10.按照以上权利要求中任一项所述的车载网络，其特征在于，所述第一电池组(6)、所述主开关(8)和所述辅助开关(10)被集合在可更换的电池模组(1)中。

11.一种用于车辆的车载网络的电池模组(1)，具有：电池组(6)；主端子(2，3)；至少一个辅助端子(9)；电控制的主开关(8)，用于连接所述电池组(6)与所述主端子(2，3)；以及能够手动闭合的辅助开关(10)，用于连接所述电池组(6)与所述辅助端子(9)。

12.按照权利要求11所述的电池模组，还具有布置在所述第一电池组(6)与所述辅助端子之间的保险装置(11)。

13.按照权利要求11或12所述的电池模组，其中，通过安装在所述电池模组的壳体上的按键(14)能够操作所述电池模组的辅助开关(10)。