TW201141008A - Battery system for motor vehicles with high-power loads - Google Patents

Description

201141008 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於汽車用的電池系統，該系統將多數不同類 形的耗電器供以一致的操作電壓，此外本發明另—標的為 一種具一相關的電池系統的汽車。 【先前技術】 在具有内燃機的汽車中，為了要供電給内燃機的起動 馬達（Anlasser)或起動器（Starter)以及汽車的其他電裝置，故 設有一所謂的汽車供電系統（Bordnetz，英：vehicle supply)，它依標準用14伏特操作（見圖1)β在此内燃機（圖 未示）起動時，將一股電壓[它和一個供電用的起動器電池 (10)的充電狀態有關]經由該供電網路提供給一起動器 (1 1 )，該起動器（1 2)將内燃機起動[在圖1的例子中：如果利 用一相關的起動器信號使開關（12)閉路的話]。如果内燃機 起動了 ，則内燃機將一發電機（13-丨）[汽車發電機 (Lichtmaschine)]驅動’該發電機遂產生約14伏特的電壓， 並經由該供電網路供應到汽車内的各種不同的耗電器 (14-1)。在此，發電機也再將該起動器電池它在 起動過程時供電]充電。 在現代的汽車的一問題為：在用14伏持操作的供電網 路的場合，要供電給高功率耗電器例如空調壓縮機或電熱 系統就有問題’因為這些耗電器由於電壓較低，故須供以 很高的電流，俾能提供所需之功率。 201141008 【發明内容】 本發明之第一標的在提供一 雷、# 你捉併種具-内燃機的汽車用的 電池系統，其中該電池系統具有至 —> 夕低電壓供電網路及 '、有較_的供電網路，此供電網路具有至少一第一 電池該第一電池設計成用於產 器電池 設計成 的供電 ，可受 二電壓 高電壓 ，該耦 能並送 率耗電 歐第一電壓並送到該低電 聖供電..轉；且該低壓供電網路具有一個與該起動 連接或可與該起動器電池連接的起動器，該起動器 將内燃機起動到一起動器信號；及—個具較高電壓 網路。該具較高電壓的供電網路具有至少一發電機 内燃機驅動並設計成產生一個比第—電壓更高的第 並輸出到該具較高電壓的供電網路；其中該具有較 的供電網路經一耦合單元與該低電壓供電網路連接 合單元設計成從該具有較高電壓的供電網路取出電 到該低電壓供電網路。 本發明的供電網路及供電系統較適用於高功 器》 本發明有優點.設計成用較低電壓（第一電壓）操作的 ，電器可用該低電壓供電網路操作。但對於高功率耗電 益’則有具有較高電壓的供電網路可用，e由於有較高的 第二電壓，故可用較小的電流供應高功率耗電$，依本發 明，發電機設在具較高電壓的供電網路中，且在内燃機引 擎起動完成後供應電能，該電能至少有—部分也可供應到 低壓供電網路，以將第一供電網路充電，且可供應給低電 201141008 壓供電網路的耗電器。在此將發電機設在具較高電壓的供 電網路中有-優點：電能在發電機操作時在具有較高電壓 的供，網路本身之中產纟’在該處也設有最大功率容量的 耗電益’、有部分電能須經耦合單元送到低電壓供電網 路^點可改善整個裝置的效率。該起動器電池依本發明 也設在低壓供電網路中，以將起動器供以起動所需之大電 流，而不須干擾性的中間元件。 特佳的-種電池系統中，該起動器電池為一鋰離子電 池’鐘離子電池可在-料之體積巾料比較多（例如比船 畜電池更多）的電能。在此，特佳的方式，在内燃機起動完 成後’耗合單元將電能從具較高電壓的供電網路送到低電 壓供電網4，因此當作起動器電池的充電裝置。在本發明 此較佳實施例’起動器電池須用特別方式充電，因為它做 成鍾離子電池形式因此對於過電壓报敏感。 具較高電壓的供電網路可且右 _ , ^, 虿至>一咼功率耗電器 例如一電空調壓縮機、一 电乃.、，、糸統或一電馬達。此低恩 ’路可具有至少一低功率杯雷哭 .. 刀手耗電器，特別是一導航裝置。 具有較高電壓的供電網路宜有一 是一緩衝電容器或一緩衝電池，它將 網路中發電機產生的第二電壓整平。 電壓整平裝置，特別 具有較高電壓的供電 它特宜做成降壓器形 輕合單元宜為一 DC/DC轉換器 式。 此電壓範圍可確保與車子 第一電壓可在10V〜15V間， 構造中的電系統相容。 6 201141008 第二電壓宜在 高功率耗電器較簡 電壓提升得太高， 險’或在意外情形 脅。此外，由於第 間，因此，另外簡 網路耦合，用良好 本發明第二標 一電池系統的車子 在以下利用實 同或相似的圖號表 24伏特〜45伏特之間。此電壓範圍可使 單地供以所需之電功率。然而又不必將 以致於在修理的情形中對維修人員有危 中，待救的人員或車子乘員受高電壓威 二電壓大約在第一電壓的二倍到三倍之 單地將高電壓的供電網路與低電壓供電 效率將第二電壓轉換到第一電壓。 的為一種具有一内燃機及一依本發明的 〇 施例的圖式詳細說明本發明，在此，相 示相同或相似的元件。 【實施方式】 圖2顯示本發明的電池系統的一實施例，一起動器電 池（1〇)(它宜做成鋰離子電池）供應給一低電壓供電網路其 電壓宜為10V〜15V’其中準確的電壓依起動器電池（1〇)的 充電狀態而定。有一起動器（1丨）與起動器電池（10)連接。起 動器電池没計成將一内燃機（圖未示）起動，有一開關與 起動器（11)串聯。開關（12)受一起動器信號控制，如果開關 (12)閉路，則起動器（1丨）動作，而一電流從起動器電池（1〇) 流經起動器（11)，還可設另外的（低功率）耗電器（14·2)與起 動器（1 1)並聯’該耗電器設計成在l〇V〜15V的電壓操作， 這種耗電器的一例子為導航裝置或類似物。此低壓供電網 路經一耦合單元（1 5)[在此例子做成DC/DC轉換器丨與一具 201141008 高麼的供電網路連接，具高電整的供電網路被一發電機 (13-2)供應，該發電機被（起動的）内燃機驅動且設叶成產生 -電麼（宜為24V〜45V)，麵合單元（15)設計成從該具高電 虔的供應網路取出電能並供應給低錢供電網路，如此， 起動器電池⑽再充動，且將耗電器（14)供以㈣所需之功 率。反之’具高電麼的供電網路所含之耗電器容納較高的 電功率，因此可較簡單地由較高電功率[依本發明由發電機 (U-2)產生]操作，以將所需電流減少。_ 2中顯示這種高功 率耗電器（16)的例子。在此，舉例而言，它係空調在縮減機 或電加熱系統’具較高電壓的供應網路宜含有電壓整平裝 置’它的目的係將發電機產生的（一般為波狀電壓）整平，該 電壓整平裝置宜做成緩衝電容器形式。 本發明提供一種具内燃機的車子用的供電網路或電池 、、先匕比先刖技術的解決方案更適合供電給高功率耗電 【圖式簡單說明】 圖1係依先前技術的一電池系統； 圖2係本發明電池系統的一第一實施例； 圖3係依本發明之電池系统的一第二實施例。 【主要元件符號說明】 (1〇) 起動器電池 起動器 8 201141008 (12) 開關 (13-1)發電機 (13-2)發電機 (14) 耗電器 (15) 耦合單元 (16) 高功率耗電器

Claims (1)

1. 201141008 七、申請專利範圍： 1. 一種具内燃機的汽車的電池系統，此電 %心糸統至少具 有： 土 7 一咫動 器電池（10)，該起動器電池設計成用於產生一 度王 第一電壓並送 到該低電壓供電網路；且該低壓供電網路具有—個與該起 動器電池（10)連接或可與該起動器電池連接的起動器（11)， 該起動器設計成將内燃機起動到一起動器信號；及 個具較高電壓的供電網路，該具較高電壓的供 電網路具有至少—發電機（13_2)，可受内燃機驅動並設計成 產生-個比第一電壓更高的第二電麼並輸出到該具較高電 壓的供電網路； —其中該具有較高電壓的供電網路經一辆合單元⑴) 與該低電壓供f網路連接，㈣合單元設計成從該具有較 南電麼的供電網路取出電能並送到該低電壓供電網路。 2.如申請專利範圍第1項之電池系統，其中： 該起動器電池（10)為—鋰離子電池。 乂如甲請專利範圍第1或第2項之電池系統，其中·· 該具有較高電磨的供電網路有至少一高功率耗電器 (1〇)，例如-空調壓縮機、—電加熱系統或一電馬達。 4.如申請專利範圍第！ 該低電壓供電網路至少 一導航裝置。 或第2項之電池系統，其中： 有—低功率耗電器（14-2)，例如 5.如申請專利範圍第 10 1 或第2項之電池系統，其中： 201141008 該具有較高電壓的供電網路具有一電壓整平裝置，特 別是一緩衝電容器（1 7)或一緩衝電池。 6. 如申請專利範圍第1或第2項之電池系統，其中： 該耦合單元（15)為一直流/直流轉換器。 7. 如申請專利範圍第6項之電池系統，其中： 該直流-直流轉換器為一個降壓器。 8. 如申請專利範圍第1或第2項之電池系統，其中： 該第一電壓在10伏特〜1 5伏特之間。 9. 如申請專利範圍第1或第2項之電池系統，其中： 該第二電壓在20伏特與45伏特之間。 10. —種汽車，其具有一内燃機及一個依前述任一項申 請專利範圍的電池系統。 八、圖式： (如次頁） 11