CN112714990A - 提供电力的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种通过动力车辆(10)向无动力车辆(20)提供动力的系统，包括：线路装置(5)，其具有作为输入线的多条线路，每条线路包括至少一条用于供应动力的动力线路；合并单元(1)，用以将该线路装置(5)的动力线路合并成公共电压线路(15)上的总电压。线路装置(5)和合并单元(1)将布置在动力车辆(10)上，以向无动力车辆(20)提供动力。

Description

提供电力的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种通过动力车辆向无动力车辆提供动力的系统，尤其涉及一种用于车辆组合(动力车辆和无动力车辆)的冗余电力供应架构。

背景技术

对商用车辆中的制动系统以及其他与安全相关的系统的传统控制和致动一般基于压缩空气作为能源。因此，能量以压缩空气的形式存储在压缩空气储罐中并通过压缩机产生。对此类系统的管理和监控由诸如EAC(电子空气控制)或APU(空气处理单元)之类的中央控制单元执行。

但是，压缩空气作为能源日益由电子系统所替代，特别是在电动车辆中。因而，整个系统架构和许多部件都由相应的电气或电子部件所替代，使得系统不再依赖压缩空气作为能源，因此需要为电动系统提供与压缩空气系统相同级别的安全性。

特别地，自动驾驶车辆需要一种提供冗余动力供应来控制和/或致动车辆内的众多电气单元的架构。此外，还应持续确保监控，尤其是对于与安全相关的能量存储单元的监控，这些与安全相关的能量存储单元的信息应随时可在车辆通讯网络上获取。

因为不仅动力车辆而且所联接的车辆(例如，拖车)也包括与动力车辆联接并应被供以冗余动力的与安全相关的控制器和/或致动器单元，所以这些需求不仅与车辆本身有关，而且也与车辆组合(诸如，牵引车作为动力车辆而拖车作为无动力车辆)有关。安全相关部件例如包括传感器、动态控制器和其他需要可靠的来自动力车辆的动力供应的部件，无论动力是通过压缩空气供应还是通过电力供应源供应均是如此。

例如在DE 2006/1010713中公开了传统的动力供应，其中，通过并联布置的主系统和副系统向安全相关负载提供动力。DE2007/1021286中公开了另一种传统动力供应，其中，通过分开的供应线路为控制单元和制动致动器提供动力。然而，这些传统的动力供应不能简单地应用于车辆组合，其中，出于兼容性原因，牵引车和拖车之间的动力线路应予以维持。

因此，需要一种为车辆组合提供冗余动力供应并且可以容易地实现的系统。

发明内容

通过权利要求1的系统或根据权利要求8的方法克服了至少一些所提到的问题。从属权利要求涉及独立权利要求的主题的进一步的有利实现。

本发明涉及一种用于通过动力车辆向无动力车辆提供动力的系统。该系统包括线路装置，该线路装置具有作为输入线的多条线路，每条线路包括至少一条用于供应动力的动力线路。该系统还包括合并单元，用以将线路装置的动力线路并合为公共电压线路上的总电压。该线路装置和合并单元将布置在动力车辆上，用以向无动力车辆提供动力。

另外，无动力车辆可以包括拆分单元，用以将公共电压线路上的总电压分成用于能量管理和监控单元的至少两个冗余电压。

该系统可以向能量管理和监控单元提供动力，该能量管理和监控单元可以是能够监控、控制和优化能量存储及其使用的性能的任何单元(通常是计算机辅助的)。同样地，线路装置应当被广义地理解进而包括能够在多条线路上提供动力的任何可能的系统。这些线路可以是某些电路的输入线，并且还可以包括数据线以从示例性的能量管理和监控单元来回传输信息(例如，往返于车辆的任何电子控制单元)。动力线路的合并可以产生用于总电压的公共电压线路，来自多条电压线路的电流沿着该公共电压线路流动。例如，对于来自不同电压源(例如，电池或汽车电力网)的所有电流，只有一条电流路径。

公共电压线路可以适于确保只要该线路装置的至少一条动力线路提供动力就向拆分单元提供非零的总电压。可选地，公共电压线路包括动力车辆上的第一部分和无动力车辆上的第二部分，并且第一部分和第二部分能够通过插头连接。

因此，只要线路装置中的至少一条动力线路提供供应动力，则合并单元和拆分单元之间的单个公共电压线路便会向拆分单元提供非零的总电压。

可选地，该线路装置包括至少一个保险丝或开关，用以防止可能的短路对多条线路中的至少一条产生不利影响。所述至少一个保险丝或开关可以包括至少一个二极管(例如，所谓的保护二极管)，用于防止短路发生时的电压降。

可选地，拆分单元包括至少两个电压转换器、特别是一个或多个DC/DC转换器，用于提供总电压到冗余电压的电压转换。可选地，合并单元和/或拆分单元集成为一个单元或分布为多个单元。例如，每个示例性的DC/DC转换器可以在彼此电隔离的多个分开的单元中形成。

另一实施方式涉及一种具有如前所述的系统的车辆(特别是商用车辆)。

另一实施方式涉及一种用于通过动力车辆向无动力车辆提供动力的方法。该方法包括以下步骤：

——将具有作为输入线或输出线的多条线路的线路装置上的动力馈入到合并单元中；

——将所述线路装置的多条线路上的动力合并成公共电压线路上的总电压；以及

——将总电压从动力车辆传输到无动力车辆。

所述方法可以可选地包括以下步骤：

——将总电压分成至少两个冗余电压；以及

——为能量管理和监控单元提供该至少两个冗余电压。

该方法或其一部分可以用软件或计算机程序产品来实现，并且可以通过ECU(电子控制单元)中的软件或软件模块来实现。因此，实施方式还涉及一种计算机程序，该计算机程序具有当该计算机程序在处理器上执行时执行所述方法的程序代码。实施方式还旨在涵盖程序存储装置，例如数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的并且对指令的机器可执行或计算机可执行程序进行编码，其中，所述指令在计算机或处理器上执行时执行上述方法中的某些或全部动作。

附图说明

以下将仅以示例的方式并参照附图来描述所述系统和/或方法的一些示例，其中：

图1描绘了一种根据本发明的一种实施方式的用于通过动力车辆向无动力车辆提动动力的系统。

具体实施方式

图1描绘了用于向具有无动力车辆20和动力车辆10的车辆组合提供动力的系统。动力可以通过所描绘的系统提供给能量管理和监控单元4，并且由线路装置5提供，该线路装置5具有作为输入线的多条线路，每条线路包括至少一条用于供应动力的动力线路。此多条线路5将动力提供给合并单元1，在该合并单元1处，这些动力线路被并合为总(或公共)电压，该总电压经由公共电压线路15被馈送到拆分单元2。可选的拆分单元2可以构造为将公共电压线路15上的总电压分成在两条分开的线路21、22上用于能量管理和监控单元4的至少两个冗余电压。

无动力车辆20例如是拖车，而动力车辆10是相应的牵引车。合并单元1例如是布置在动力车辆10上的公共供应线路发生器单元，并且包括示例性保护二极管。线路装置5也可以布置在动力车辆10上，而拆分单元2可以布置在无动力车辆20上。因此，公共电压线路15可以包括动力车辆10上的第一部分和无动力车辆20上的第二部分，并且第一部分和第二部分可以通过插头连接(例如，当将拖车联接到牵引车时)。公共电压线路15适于确保只要线路装置5的至少一条动力线路提供动力时就向拆分单元2提供非零的总电压。

因此，所描述的实施方式通过两条冗余电压线路21、22为示例性电能管理和监控系统4提供动力供应，只要至少其中一条动力线路5向合并单元1馈送动力时，示例性电能管理和监控系统4就接收动力。因为其并合(例如，累加)了系统的不同输入和/或输出线路的动力来为公共电压线路提供动力，所以公共电压线路15仅在没有动力到达合并单元1时才是无动力的。

这些输入和/或输出线路5例如连接至一个或多个电池或电池单元或车辆网络。本发明不应限于用于向线路装置5提供动力的特定架构。合并单元1可以确保独立的各输入线路从不彼此直接连接，以使可能发生在其中一条线路内的短路不会对整体架构产生不利影响。另外，线路5或连接至合并单元1的连接装置可以包括一个或多个保险丝或开关(图1中未示出)，以防止可能发生的短路对多条线路5中的至少一条产生不利影响。所述至少一个保险丝或开关可以包括至少一个保护二极管，该保护二极管仅允许电流在一个方向上流动，从而防止短路发生(例如，在合并单元1的下游)时的电压降。

可选地，拆分单元2包括至少两个电压转换器(例如，DC/DC转换器)，其适于提供公共线路15上的总电压到电压线路21、22上的冗余电压的电压转换。这些冗余电压可以具有相同或不同的值。可选地，合并单元1和/或拆分单元2集成为一个或多个单元(例如，在不同的壳体内)。例如，每个示例性DC/DC转换器可以形成在彼此电隔离的分开单元中。因此，拆分单元2将至少两条隔离的动力线路21、22提供给能量管理和监控单元4的示例性微控制器。

至少两条隔离的动力线路21、22可以彼此分开并且彼此独立，使得这些线路21、22中的一条发生故障(例如，中断或短路)不会对另一条线路产生不利影响。由此，示例性的安全相关管理单元4将通过两条线路中的任一条而具有动力供应，并且可以在高度可靠性下确保能量管理和监控单元的控制和通信。

这些实施方式的优点尤其涉及为管理和监控单元的微控制器提供冗余动力供应以便能够执行电能存储管理和监控任务、特别是执行对于与安全相关的用电器件的电能存储管理和监控任务的能力。此外，为车辆系统可靠地提供了关于能量存储单元的状态的信息。因此，由于只要线路装置中的至少一条线路可用就可以确保动力供应，这些实施方式提供了高级别的安全性。因此，所公开的系统能够替代已知的冗余的基于压缩空气的能量供应。最后，由于可靠的动力供应，系统可以处于待机状态并且每当在线路装置的至少其中一条线路上存在信号便可以被唤醒。

因此，本发明的实施方式提供了用于车辆组合10、20的改进的电力供应。无动力车辆20使用了动力车辆的冗余电力供应，这为车辆组合中的无动力车辆20提供了公共或合并的供应线路15。由此，即使动力车辆10的供电电路之一(即，线路5之一)断电，也能为组合车辆提供电力供应。

本发明的其他实施方式尤其涉及以下方面：

一种包括具有冗余电力供应系统的动力车辆10的车辆组合，其中，即使动力车辆10的任一动力供应电路断电，也能向所联接的无动力车辆20(例如，拖车等)供应电力。

一种包括具有冗余电力供应系统5的动力车辆10的车辆组合，其中，所联接的无动力车辆20(例如，拖车等)包括公共电压生成器单元1，该公共电压生成器单元1负责合并不同的动力供应线路以为所连接的车辆提供公共电压线路。

公共电压线路生成器单元1可以由保护二极管来实现，该保护二极管可以将不同的动力线路5合并。公共电压线路生成器单元1可以确保独立的各动力输入线路不直接连接。独立的各动力输入线路5可以通过保险丝或其他任意主动中断元件来实现。

本说明书和附图仅示出了本公开的原理。因此将认识到的是，本领域普通技术人员将能够设计出各种装置，尽管未在本文中明确描述或示出，但是这些装置体现了本公开的原理并且被包括在本公开的范围内。

此外，尽管每个实施方式可以单独作为一个单独的示例，但应注意的是，在其他实施方式中，可以将所限定的特征以不同方式组合在一起，即，在一个实施方式中描述的特定特征也可以在其他实施方式中实现。本文的公开内容涵盖这样的组合，除非指出特定的组合并非所意图进行的。

附图标记列表

1 合并单元

2 拆分单元

3 电压转换器

4 能源管理与监控单元

5 线路装置

10 动力车辆

15 公共电压线路

20 无动力车辆

21、22 冗余电压供应线路。

Claims (10)

1.一种用于通过动力车辆(10)向无动力车辆(20)提供动力的系统，其特征在于包括：

——线路装置(5)，所述线路装置(5)具有作为输入线的多条线路，每条线路包括至少一条用于供应动力的动力线路；以及

——合并单元(1)，用以将所述线路装置(5)的所述动力线路并合成公共电压线路(15)上的总电压，

其中，所述线路装置(5)和所述合并单元(1)将布置在所述动力车辆(10)上，以为所述无动力车辆(20)提供动力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述公共电压线路(15)适于确保只要所述线路装置(5)的至少一条动力线路提供动力便供应非零的总电压，其特征在于，

所述公共电压线路(15)包括动力车辆(10)上的第一部分和无动力车辆(20)上的第二部分，并且所述第一部分和所述第二部分能够通过插头连接。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

所述线路装置(5)包括至少一个保险丝或开关，以防止可能的短路对所述多条线路中的至少一条线路产生不利影响。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述至少一个保险丝或开关包括至少一个二极管，用于防止短路发生时的电压降。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于包括，

所述无动力车辆(20)上的拆分单元(2)，所述拆分单元构造成将所述公共电压线路(15)上的总电压分成用于能量管理和监控单元(4)的至少两个冗余电压。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述拆分单元(2)包括至少两个电压转换器(3)、特别是一个或多个DC/DC转换器，用于提供将所述公共电压线路(15)上的总电压转换成在分开的各电压线路(21、22)上所供应的冗余电压的电压转换。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，

所述合并单元(1)和/或所述拆分单元(2)集成为一个或多个单元。

8.一种车辆或车辆组合，其特征在于包括：根据权利要求1至7中任一项所述的系统。

9.一种用于通过动力车辆(10)向无动力车辆(20)提供动力的方法，其特征在于：

——在具有作为输入线或输出线的多条线路的线路装置上将动力馈送到合并单元中；

——将所述线路装置的所述多条线路上的动力合并为公共电压线路上的总电压；以及

——从所述动力车辆(10)向所述无动力车辆(20)传输所述总电压。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，

将所述总电压分成所述无动力车辆(20)上的至少两个冗余电压；以及

为能量管理和监控单元提供所述至少两个冗余电压。

Images