專利名稱：汽車上的供電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于汽車的供電系統，其中為耗電設備供電的車載供電系統可由至少一個儲能設備來饋電，并且外部的耗電設備也可連接到車載供電系統上。
在汽車上固定安裝的儲能設備被設置用來為汽車上的車載供電系統提供電能。另外通常還設置有可連接外部耗電設備的連接端。這些耗電設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備，所述儲能設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備，其中除了純粹的充電功能外，還可以在耗電設備與汽車或車載供電系統之間交換數據。
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，移動電話的儲能設備與外部的或集成在支架內的充電設備相連接。
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用所使用。其他的應用，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備。
DE 199 25 570 C2中已知了一種用于汽車的通信系統。該通信系統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用單元。這樣例如可以使一個移動無線設備根據空間區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急供電。然而無法應用于其他的耗電設備，因此這個通信平臺單元和備用電池無法用于其他用途。
另外由DE 199 07 003 A1已知了一種用在汽車上的系統盒，它具有一個用于容納辦公設備的接收盒。這個系統盒可以通過汽車自身的電池來驅動，另外也可以用一個220V的電源線來驅動。
其缺點在于，系統盒的工作為汽車電池及產生能量的發電機造成了很大的負荷。特別是當汽車電池例如用來使用PC時，如果在一段較長的時間內汽車沒有發動的話，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。
因此本發明的任務在于，開發出一種用于汽車的供電系統，它可用于各種不同的可連接的耗電設備，同時在汽車沒有發動的情況下也能靈活地、長時間地使用。
根據本發明，如權利要求1的前序部分所述，這一任務這樣來解決即設置有至少一個可攜帶的、可通過汽車上的車載供電系統來充電的可更換儲能器，它被設計為可由電池管理系統來控制的儲能擴展設備，通過該儲能器可驅動汽車自身的和/或外部的耗電設備，使得這個可更換儲能器既可以在連接到車載供電系統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時作為獨立于汽車的移動供電裝置使用。
通過設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備，該儲能擴展設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。電池管理系統主要用來控制和監控可更換儲能器的充電和使用過程。通過電池管理系統，能夠調節車載供電系統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來控制汽車電子設備、以及需要可更換儲能器向其提供功率的車載供電系統。可更換儲能器可以支持汽車電池，并且對汽車的供電系統的負載能力進行擴展。這樣在汽車未發動時也可以在車內長時間地驅動外部設備。同樣也可以考慮對于實現特定功能的高級車載耗電設備，例如在發動過程中，用儲能擴展設備來支持汽車上的供電系統，或者用所述的儲能擴展設備來操作在發動過程之前汽車處于靜止狀態時工作的汽車電氣設備。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備供電。因此它能夠以移動的方式靈活使用。
根據本發明的一個優選實施方式，所述外部耗電設備通常是辦公設備、通信設備或家用電器。
可更換儲能器特別適合為辦公設備和類似設備供電。因此根據本發明的供電系統滿足了對在移動中使用這類設備的不斷增長的需求。例如用戶可以在汽車內以及在家里使用所述儲能擴展設備來為辦公設備供電，或者在外部應用時在途中使用。這樣例如可以連續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。
根據本發明的另外一種優選的實施方式，在汽車的車體內部設置有一個插入裝置，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，例如汽車控制臺內的所謂插入件，是特別實用且節省空間的，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、當與車載供電系統相連接時所需的接頭，作為插頭連接。
根據本發明的另一個優選實施方式，電池管理系統被集成到所述可更換儲能器中。
將電池管理系統集成到可更換儲能器中能夠節約成本，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模的服務工作，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備的功率輸出而集成的電池管理系統在移動工作時和汽車本身無關。集成的電池管理系統滿足了雙重功能，即在汽車內和獨立于汽車，被整合在一個系統中。
根據本發明的另一個優選實施方式，通過電池管理系統，可以在可更換儲能器和車載供電系統之間雙向地交換與儲能器相關的參數。
由此，通過電池管理系統可以和車載供電系統雙向地交換參數，這樣一方面可以將重要的儲能器數據通知給汽車，另一方面儲能擴展設備可以最佳地和車載供電系統保持一致。最好對CAN數據總線系統進行控制，并在其上進行數據交換。也可以設置一種儲能器編碼。這樣特別是可以將可更換儲能器的充電狀態通知給車載供電系統。也可以通過電池管理系統來為可更換儲能器提供電能，通過電壓供電系統周期性地實現其它的功能。此外，電池管理系統還具有限制功能，這樣在對可更換儲能器供電時就不會超過預先設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備供電時出現過載。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定功能下可供使用。另外儲能器擴展設備也可以設置有定時功能。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需求的減少而重新進行補償。
根據本發明的另一個優選實施方式，可更換儲能器可以用外部的電源設備進行充電。由此，可更換儲能器除了能夠通過車載供電系統來充電以外，還可以借助于一個相應的充電設備用常用的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備再次進行充電。
根據本發明的另一個優選實施方式，可更換儲能器被設計為鋰-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。這種電池已經可以在市場上買到。例如商品標識為PowerPadTM，典型的技術參數為尺寸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備(持續工作時間最長為16個小時)。這種聚合物電池可以作為本發明所述汽車供電系統中的可更換儲能器。在可能的情況下使用的常規的、較重的、不實用的酸性鉛電池作為備用電池來驅動外部設備是多余的。
根據另外一種優選的實施方式，設置了多個適配于不同應用的可更換儲能器。通過設置多個儲能器，可以分別對于各種應用選擇具有最佳技術參數的儲能擴展設備。也可以同時驅動多個設備。
本發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明的一種優選實施方式。
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的方框圖。
用于汽車的供電系統主要由一個車載供電系統2和一個可更換儲能器5組成。
汽車上的車載供電系統2通過一個汽車電池1進行供電，例如常規電化學形式的可重復充電的12V酸性鋁儲能器。在汽車車體內部，例如在一個控制臺內，設置有一個插入裝置4。其中可以插入一個或多個可更換儲能器5，最好是設計成鋰-聚合物電池結構形式的高效儲能器。插入裝置4具有接頭(未示出)，用于通過車載供電系統2對可更換儲能器5進行充電。在高級車載功能上還設置和提供了用于可更換儲能器5或儲能擴展設備的其他接頭。這些接頭最好設計為插頭連接，在將可更換儲能器5插入到插入裝置4中時，所述接頭與設置在相應的儲能器一側的插接端相連接。并且最好可以連接多個儲能擴展設備。車載供電系統2和可更換儲能器5之間的數據交換和控制最好通過CAN數據總線系統7來實現。為了控制充電功能、數據交互和功率輸出，設置了電池管理系統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備6，例如筆記本電腦。可更換儲能器5可以為一個或多個外部耗電設備6供電。通過數據總線7和相應的接頭，可更換儲能器5也可以借助于電池管理系統3來支持對車載供電系統2及汽車電池1的供電。可以根據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備對適當的設備進行供電。
附圖標記列表1 儲能器2 車載供電系統3 電池管理系統4 插入裝置5 可更換儲能器6 耗電設備7 數據總線
權利要求
1.用于汽車的供電系統，其中為耗電設備供電的車載供電系統可由至少一個儲能器來饋電，并且其中在車載供電系統上可連接外部的耗電設備，其特征在于，設置有至少一個可攜帶的、可通過汽車的車載供電系統(2)來充電的可更換儲能器(5)，該儲能器被設計為可通過電池管理系統(3)來控制的儲能擴展設備，通過它可以驅動汽車本身的和/或外部的耗電設備，從而使可更換儲能器(5)能夠在和車載供電系統(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(2)不相連時作為獨立于汽車的移動供電裝置使用。
2.如權利要求1所述的供電系統，其特征在于，外部設備(6)是辦公設備、通信設備或家用電器。
3.如權利要求1或2所述的供電系統，其特征在于，在汽車的車體內部設置了一個插入裝置(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.如權利要求1至3中任一項所述的供電系統，其特征在于，電池管理系統(3)被集成在可更換儲能器(5)內。
5.如權利要求1至4中任一項所述的供電系統，其特征在于，可通過電池管理系統(3)在可更換儲能器(5)與車載供電系統(2)之間雙向地交換與儲能器相關的參數。
6.如權利要求1至5中任一項所述的供電系統，其特征在于，可通過電池管理系統(3)將可更換儲能器(5)的當前充電狀態通知給車載供電系統(2)。
7.如權利要求1至6中任一項所述的供電系統，其特征在于，可通過電池管理系統(3)使更換儲能器(5)的供電通過車載供電系統(2)周期性地進行。
8.如權利要求1至7中任一項所述的供電系統，其特征在于，電池管理系統(3)具有限制功能，使得在對可更換儲能器(5)供電時不會超過預先設定的最大電壓和電流。
9.如權利要求8所述的供電系統，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)的負荷不會超過預先設定的最大負荷。
10.如權利要求1至9中任一項所述的供電系統，其特征在于，電池管理系統(3)具有截止功能，使得存儲在可更換儲能器(5)中的能量只有在預先給定的功能下可用。
11.如權利要求1至10中任一項所述的供電系統，其特征在于，可更換儲能器(5)可通過外部的電源設備進行充電。
12.如權利要求1至11中任一項所述的供電系統，其特征在于，可更換儲能器(5)被設計為鋰-聚合物電池。
13.如權利要求1至12中任一項所述的供電系統，其特征在于，設置有多個分別適配于不同應用的可更換儲能器(5)。
全文摘要
本發明涉及一種用于汽車的供電系統，其中為耗電設備供電的車載供電系統可由至少一個儲能器來饋電，并且其中在車載供電系統上可連接外部的耗電設備。其中設置有至少一個可攜帶的、可通過汽車的車載供電系統來充電的可更換儲能器，該儲能器被設計為可通過電池管理系統來控制的儲能擴展設備，通過它可以驅動汽車本身的和/或外部的耗電設備，從而使可更換儲能器(5)能夠在和車載供電系統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 優先權日2003年4月24日
發明者赫伯特·柯蘭茲 申請人:寶馬股份公司