車輛車載網(wǎng)絡(luò)及其電池模組的制作方法
【專利摘要】一種用于車輛的車載網(wǎng)絡(luò)，包括：存儲裝置，該存儲裝置具有至少一個第一電池組(6)；多個由該存儲裝置供電的用電器(5，12)，在這些用電器中具有至少一個控制單元(12)，其被設(shè)置為控制其余的用電器(5)的電能消耗；由控制單元(12)控制的主開關(guān)(8)；和輔助開關(guān)(10)，其能夠手動閉合，以便將控制單元(12)的供電端子與第一電池組(6)連接，并且激活控制單元(12)以便向主開關(guān)(8)發(fā)送閉合命令。
【專利說明】
車輛車載網(wǎng)絡(luò)及其電池模組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車輛的車載網(wǎng)絡(luò)和可在該車載網(wǎng)絡(luò)中使用的電池模組。
【背景技術(shù)】
[0002]自數(shù)十年來被用作車輛車載網(wǎng)絡(luò)電池模組的鉛蓄電池具有自放電，如果車輛經(jīng)過幾個月的時間段未被使用，則該自放電導(dǎo)致電池的完全放電和損毀。為了使車輛在這種情況下再次運轉(zhuǎn)，必須安裝新的電池，這牽連到巨大的費用和成本。特別是對于為出口生產(chǎn)并以海運運輸給客戶的車輛，在車輛完成到交付給客戶之間的時間可能過長并且在該時間內(nèi)由車輛以自身驅(qū)動行駛的里程可能過短，使得在轉(zhuǎn)交給客戶時電池受損。
[0003]許多新型車輛具有用電器，其通常在車輛停放并且發(fā)動機關(guān)閉時保持運行，例如無線控制的車門解鎖、報警設(shè)備等。這樣的用電器在長期停止下對即使具有低自放電的電池組也會造成毀壞性的深度放電。
[0004]對于具有鋰離子電池的電池模組，已知具有電控的主開關(guān)，通過該主開關(guān)能夠使電池模組的電池從其連接端子斷開。出于安全原因可能需要這種主開關(guān)，以便在由電池模組供電的用電器短路的情況下中斷電流，以避免可能導(dǎo)致電池模組燃燒的過熱。這樣的電池組也可以用于給車輛中的車載網(wǎng)絡(luò)饋電，其中在主開關(guān)斷開時電池可以有非常長的停工時間，而沒有深度放電的危險。然而，為了再次閉合主開關(guān)，必須給其施加來自車輛車載網(wǎng)絡(luò)的電控制信號，如果該車載網(wǎng)絡(luò)完全與電池模組解耦，則不能產(chǎn)生信號。為了能夠從外部加載這種控制信號，必須具有合適的信號源，對此私人客戶可能并不具有。然而，即使例如在長途的海運運輸之后必須恢復(fù)大量車輛的電池組，連接信號源并施加所需的信號也是費時間的過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，實現(xiàn)一種用于車輛的車載網(wǎng)絡(luò)，其對于長期不使用不敏感，并且事后容易再次使用。
[0006]按照本發(fā)明的一種實施方式，該技術(shù)問題通過一種用于車輛的車載網(wǎng)絡(luò)來解決，該車載網(wǎng)絡(luò)具有:存儲裝置，該存儲裝置包括至少一個第一電池組;多個由該存儲裝置供電的用電器，在這些用電器中具有至少一個控制單元，其被設(shè)置為控制其余的用電器的電能消耗；由控制單元控制的主開關(guān);和輔助開關(guān)，其能夠手動閉合，以便將控制單元與第一電池組連接，以使該控制單元能夠向主開關(guān)發(fā)送閉合命令。通過斷開主開關(guān)能夠?qū)④囕d網(wǎng)絡(luò)的能量消耗幾乎設(shè)置為零，因為也可以將那些在車輛停止時通常保持運行的用電器與存儲裝置斷開。因此，能夠排除通過這些用電器使電池組放電。通過輔助開關(guān)能夠?qū)Ⅱ?qū)動主開關(guān)需要的能量傳到控制單元，從而不需要為此目的連接車輛外部的信號源。
[0007]控制單元本身也可以(并且優(yōu)選應(yīng)當(dāng)也)屬于在斷開主開關(guān)時被切斷能量供應(yīng)的所述用電器，因為該控制單元能夠通過閉合輔助開關(guān)而被恢復(fù)，并且隨后再次開啟其余用電器的能量供應(yīng)。
[0008]輔助開關(guān)在閉合狀態(tài)可能是不穩(wěn)定的，從而輔助開關(guān)保持該狀態(tài)的時間長度只能等于手握住該輔助開關(guān)的時間長度。以此可以確保在每次斷開主開關(guān)的同時也關(guān)閉控制單
J L ο
[0009]替代地，雖然能夠由手來閉合輔助開關(guān)，但是能夠電驅(qū)動來斷開，從而只要經(jīng)過主開關(guān)再次建立對用電器的能量供應(yīng)，就能夠?qū)⑤o助開關(guān)與控制單元斷開。
[0010]如果輔助開關(guān)返回斷開狀態(tài)，則應(yīng)當(dāng)能夠經(jīng)過主開關(guān)來給控制單元提供電能，以此使其保持運行。
[0011]主開關(guān)在閉合狀態(tài)下還應(yīng)當(dāng)將為使車輛前進而必不可少的用電器(例如起動裝置)與第一電池組連接。以此至少可以使車輛開動，而為滿足對電能的進一步需要可以附加使用發(fā)電機。
[0012]存儲裝置還可以適合地包括第二電池組。于是，在車輛過渡到停止?fàn)顟B(tài)時，主開關(guān)可以直接過渡到斷開狀態(tài)。于是可以由第二電池組滿足在停止?fàn)顟B(tài)下應(yīng)當(dāng)保持激活的用電器的能量需求。
[0013]第二開關(guān)組的電量容量可以大于第一電池組。因此，即使第一電池組是非常高質(zhì)量并相應(yīng)昂貴的類型，也可以保持對車載網(wǎng)絡(luò)成本的限制。
[0014]特別是可以將第一電池組選擇為比第二電池組的自放電更少的類型，由此例如可以將作為第一電池組的鋰離子蓄電池與作為第二電池組的便宜的鉛蓄電池組合。
[0015]代替以上提到的在車輛過渡到停止?fàn)顟B(tài)時立即斷開，也可以當(dāng)?shù)谝浑姵亟M的剩余電量低于極限值時才斷開主開關(guān)。于是，在車輛處于停止?fàn)顟B(tài)還應(yīng)當(dāng)保持運行的用電器可以由第一電池組繼續(xù)供電，至少直到第一電池組的繼續(xù)放電使得不能重新啟動車輛。
[0016]優(yōu)選將第一電池組、主開關(guān)和輔助開關(guān)集合在可更換的電池模組中。由此可以使在車輛中電池模組外部出現(xiàn)的短路或漏電電流不會造成電池組的嚴重放電。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，所述技術(shù)問題通過一種用于上述車輛車載網(wǎng)絡(luò)的電池模組來解決，該電池模組包括:電池組;主端子;至少一個輔助端子；電控制的主開關(guān)，用于連接電池組與主端子；以及能夠手動閉合的操作開關(guān)，用于連接電池組與輔助端子。
[0018]在第一電池組與輔助端子之間可以設(shè)置保險裝置，以便在所連接的用電器的技術(shù)故障導(dǎo)致過強的電流流經(jīng)輔助端子的情況下，中斷該電流并由此阻止電池組的深度放電。
【附圖說明】
[0019]從以下結(jié)合附圖對實施例的描述中得到本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。其中:
[0020]圖1示出了按照本發(fā)明的第一實施方式在具有電池模組的機動車中的車載網(wǎng)絡(luò)的框圖；
[0021]圖2示出了按照本發(fā)明的第二實施方式的車載網(wǎng)絡(luò)；以及
[0022]圖3示出了按照本發(fā)明的第三實施方式的車載網(wǎng)絡(luò)。
【具體實施方式】
[0023]在圖1的車載網(wǎng)絡(luò)中，電池模組I通過主端子2、3與發(fā)電機4以及不同的用電器5例如前照燈、發(fā)動機控制裝置、起動裝置、車輛儀表盤上的顯示裝置、無線電設(shè)備等連接，以便由發(fā)電機4充電，或者當(dāng)發(fā)電機4不運行或其功率不夠時，為滿足用電器5的需求而給用電器5供電。
[0024]電池模組I具有固定的、可更換地安裝在車輛內(nèi)的殼體，在其外側(cè)提供了主端子2、3和副端子9。殼體包圍電池組6和內(nèi)部控制單元7，該電池組典型地由多個可反復(fù)充電的電化學(xué)電池如鋰離子蓄電池組成，而該內(nèi)部控制單元7監(jiān)視電池組6的每個電池的電量狀態(tài)并且在需要時通過發(fā)電機4的電流來控制每個電池的充電。內(nèi)部控制單元7還監(jiān)控主開關(guān)8，通過該主開關(guān)能夠?qū)㈦姵亟M6從主端子2并且從電池模組I外部的與主端子連接的用電器5以及從發(fā)電機4解耦。
[0025]副端子9經(jīng)輔助開關(guān)10和保險裝置11而與電池組6的陽極連接。在電池模組I外的外部控制單元12與副端子9和接地主端子3連接，以便當(dāng)輔助開關(guān)10閉合時提供工作電壓。在此，外部控制單元12還特別包括機械式或電子式點火鎖13，其能夠由駕駛員通過機械鑰匙或應(yīng)答器來操作，以便啟動車輛。
[0026]當(dāng)車輛運行時，開關(guān)8、10閉合，并且全部與電池模組I連接的用電器(既包括用電器5也包括外部控制單元12)被正常供電。當(dāng)駕駛員熄火時，開關(guān)8、10首先保持閉合，并且內(nèi)部控制單元7監(jiān)視電池組6的電量狀態(tài)。如果在車輛停止時用電器5保持運行，則在車輛長時間停止后可能會使電池組6的電量狀態(tài)不能確保正常重新啟動車輛。在這發(fā)生之前，內(nèi)部控制單元7及時地斷開開關(guān)8、10?，F(xiàn)在排除了通過連接的用電器繼續(xù)使電池組6放電，然而由于電池組6的自放電還會產(chǎn)生其它的電量損失。因為在鋰離子蓄電池中該電量損失顯著低于常規(guī)的鉛電池，所以在斷開開關(guān)8、10之后，在車輛的啟動性能真正受損之前，車輛還可以很久時間處于不使用。
[0027]當(dāng)駕駛員嘗試啟動車輛時，全部的用電器5都失靈，并且外部控制單元12對點火鎖13的操作不進行響應(yīng)時，駕駛員認識到內(nèi)部控制單元7的干預(yù)。為了盡管如此還能啟動車輛，駕駛員必須能夠到達電池模組I的安裝位置，例如通過打開車門或發(fā)動機蓋，以便操作暴露在電池模組I的殼體外的按鍵14，并以此閉合輔助開關(guān)10。由此，首先僅給外部控制單元12提供工作電壓，用電器5繼續(xù)處于斷電。
[0028]現(xiàn)在，在最簡單的情況下，例如當(dāng)駕駛員為啟動而重新操作點火鎖13時，外部控制單元12經(jīng)控制線15向內(nèi)部控制單元7發(fā)送以電信號形式的命令，然后該內(nèi)部控制單元閉合主開關(guān)8并以此允許用電器5運行。
[0029]—種合適的變型方案在于區(qū)分:一方面是對于啟動車輛不可缺少的用電器5，例如發(fā)動機控制裝置或起動裝置;另一方面是雖然對于允許車輛上路可能必須工作但對于發(fā)動機和發(fā)電機4的運行不需要的用電器，例如前照燈，和對于車輛的可行駛性毫無意義的用電器，例如無線電設(shè)備或空調(diào)設(shè)備。在此情況下，可以將外部控制單元12設(shè)置為，當(dāng)向內(nèi)部控制單元7發(fā)送閉合主開關(guān)8的命令時，首先(在此通過另一個開關(guān)16)禁止非絕對必要的用電器5運行，只有當(dāng)發(fā)動機已經(jīng)啟動并保證發(fā)電機4穩(wěn)定運行以滿足這些最后的用電器的需求時，才再次允許該非絕對必要的用電器的5運行。
[0030]圖2的實施方式與圖1的區(qū)別首先在于，圖2的輔助開關(guān)10’在閉合狀態(tài)下不是穩(wěn)定的，而是保持處于閉合位置的時長僅等于按下按鍵14的時長。由此簡化了電池模組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因為不需要在內(nèi)部控制單元7與輔助開關(guān)10’之間用于斷開輔助開關(guān)的信號連接。
[0031]如果在該實施方式中駕駛員確定車輛用電器5失靈，并且駕駛員于是操作按鍵14，則外部控制單元12在此也被供應(yīng)工作電流并向內(nèi)部控制單元7發(fā)送閉合主開關(guān)8的命令。如果執(zhí)行了該命令而駕駛員再次松開按鍵14，則通過線路17保持對外部控制單元12的電壓供應(yīng)，該線路17在電池模組I外部連接端子2和9。線路17中的二極管18阻止通過閉合輔助開關(guān)10’也同時給用電器5供電。由此確保用電器5不會在閉合主開關(guān)10’瞬間造成電池組6的端電壓下降，該端電壓下降可能會對控制單元7、12的正常功能造成問題，或者產(chǎn)生流經(jīng)副端子9的電流，其可能導(dǎo)致保險裝置11的響應(yīng)，并且外部控制單元12可以在其驅(qū)動主開關(guān)8閉合之前通過開關(guān)16切斷給非絕對必要的用電器5供電。
[0032]如果駕駛員再次關(guān)閉車輛，則輔助開關(guān)10’已經(jīng)自從很久的時間被斷開，主開關(guān)8將按照與圖1情況相同的條件被斷開。
[0033]在圖3的實施方式中，附加提供第二電池組19，例如常規(guī)的鉛電池，以便給用電器5和外部控制單元12供電。借助開關(guān)16能夠?qū)⒌诙姵亟M19、發(fā)電機4和對于啟動車輛非絕對必要的用電器5從電池模組I的主端子2分離。對于啟動車輛不可缺少的用電器5直接與主端子2、3連接。
[0034]如果車輛處于運行中，則主開關(guān)8和開關(guān)16閉合，從而經(jīng)主端子2給外部控制單元12和全部用電器5供電，并且發(fā)電機4能夠給兩個電池組6、9充電。輔助開關(guān)10’僅在處于斷開位置時才穩(wěn)定，并因此在車輛運行期間也斷開。
[0035]如果車輛停放，則控制單元12斷開開關(guān)16并向內(nèi)部控制單元7發(fā)送斷開主開關(guān)8的命令。通過斷開開關(guān)16僅確保對于啟動車輛非絕對必要的用電器5在之后重新啟動車輛時不會對電池組6形成負載。全部用電器5繼續(xù)與電池組19連接，其中一些用電器直接與電池組連接，而另一些對于啟動車輛必要的用電器以及外部控制單元12通過與開關(guān)16并聯(lián)的二極管20與電池組連接。電池模組I的端子2、3、9全部無電壓，從而排除了由于漏電電流或電池模組I外部的技術(shù)故障而導(dǎo)致電池組6放電。
[0036]如果正常重新啟動車輛，則外部控制單元12由電池組19供電并且能夠進行響應(yīng)并驅(qū)動開關(guān)8、16閉合。相反，如果在啟動車輛時電池組19被放電到不能提供為啟動所需的功率，則駕駛員從如下識別到這點:或者控制單元12不能響應(yīng)、或者控制單元12雖然能夠響應(yīng)但是起動裝置的力量不足以使發(fā)動機開動。為了盡管如此還能啟動車輛，駕駛員再操作按鍵14，以便閉合輔助開關(guān)10。于是，由電池組6提供能量的外部控制單元12再驅(qū)動內(nèi)部控制單元7閉合主開關(guān)8，從而同樣由電池組6給為啟動不可缺少的用電器5供電。由此確保能夠啟動發(fā)動機和發(fā)電機4。在正常情況下，于是由發(fā)電機4再給電池組19充電。如果因為電池組19由于深度放電受損并必須進行更換而使其不再能夠充電，則還可以利用電池組6的能量來啟動車輛，從而可以尋求維修車間來更換電池組19。
[0037]通過圖3的實施方式，也可以在完全缺少電池組19的情況下啟動車輛。因此，在生產(chǎn)車輛時可以首先省去電池組19而出口沒有電池組19的車輛，在電池組6中可以存儲用于車輛短途自主行駛所需的能量。通過在向客戶交付車輛之前不久才安裝電池組19，能夠避免由于自放電而損壞電池組19。
[0038]應(yīng)理解的是，以上具體描述和附圖雖然代表本發(fā)明的特定示例性實施方式，但是其僅是為了更形象地進行說明而不應(yīng)當(dāng)認為是對本發(fā)明保護范圍的限定。在不脫離權(quán)利要求保護范圍及其等同范圍下，可以對所描述的實施方式進行各種修改。特別地，從說明書及附圖中也能得到在權(quán)利要求中未提及的實施例特征。這些特征也可以按照與在此具體公開的組合不同的方式出現(xiàn)。在同一句話或者按其它形式的文字組合互相提到多個這些特征的事實并不因此得到這些特征只能夠按照具體公開的組合出現(xiàn)的結(jié)論。相反原則上假定，只要不影響本發(fā)明的可實現(xiàn)性，也可以在多個這些特征中省略單個特征或者改變單個特征。
[0039]附圖標(biāo)記列表
[0040]I電池模組[0041 ]2主端子
[0042]3主端子
[0043]4發(fā)電機
[0044]5用電器
[0045]6電池組
[0046]7內(nèi)部控制單元
[0047]8主開關(guān)
[0048]9副端子
[0049]10輔助開關(guān)
[0050]11保險裝置[0051 ]12外部控制單元
[0052]13點火鎖
[0053]14按鍵
[0054]15控制線
[0055]16開關(guān)
[0056]17線路
[0057]18二極管
[0058]19電池組
[0059]20二極管
【主權(quán)項】
1.一種用于車輛的車載網(wǎng)絡(luò)，具有:存儲裝置，所述存儲裝置包括至少一個第一電池組(6);多個由所述存儲裝置供電的用電器(5，12)，在這些用電器中具有至少一個控制單元(12)，其被設(shè)置為控制其余的用電器(5)的電能消耗；由所述控制單元(12)控制的主開關(guān)(8);和輔助開關(guān)(10)，其能夠手動閉合，以便將所述控制單元(12)的供電端子與所述第一電池組(6)連接，并且激活所述控制單元(12)以便向所述主開關(guān)(8)發(fā)送閉合命令。2.按照權(quán)利要求1所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，所述輔助開關(guān)(10)在閉合狀態(tài)是不穩(wěn)定的。3.按照權(quán)利要求2所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，所述主開關(guān)(8)在閉合狀態(tài)將所述控制單元(12)的供電端子與所述第一電池組(6)連接。4.按照權(quán)利要求3所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，所述主開關(guān)(8)在閉合狀態(tài)將對于車輛向前行駛不可缺少的用電器(5)與所述第一電池組(6)連接。5.按照以上權(quán)利要求中任一項所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，所述存儲裝置還包括第二電池組(19)。6.按照權(quán)利要求5所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，所述主開關(guān)(8)在車輛過渡到停止?fàn)顟B(tài)時進入斷開狀態(tài)。7.按照權(quán)利要求5或6所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，所述第二電池組(19)的電量容量大于所述第一電池組(6)的電量容量。8.按照權(quán)利要求6、7或8所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，所述第一電池組(6)的自放電低于所述第二電池組(19)的自放電。9.按照權(quán)利要求1至5中任一項所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其中，當(dāng)所述第一電池組(6)的剩余電量低于極限值時，所述主開關(guān)(8)進入斷開狀態(tài)。10.按照以上權(quán)利要求中任一項所述的車載網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述第一電池組(6)、所述主開關(guān)(8)和所述輔助開關(guān)(10)被集合在可更換的電池模組(I)中。11.一種用于車輛的車載網(wǎng)絡(luò)的電池模組(I)，具有:電池組(6);主端子(2，3);至少一個輔助端子(9);電控制的主開關(guān)(8)，用于連接所述電池組(6)與所述主端子(2，3);以及能夠手動閉合的輔助開關(guān)(10)，用于連接所述電池組(6)與所述輔助端子(9)。12.按照權(quán)利要求11所述的電池模組，還具有布置在所述第一電池組(6)與所述輔助端子之間的保險裝置(11)。13.按照權(quán)利要求11或12所述的電池模組，其中，通過安裝在所述電池模組的殼體上的按鍵(14)能夠操作所述電池模組的輔助開關(guān)(10)。
【文檔編號】B60R16/033GK105905054SQ201510952321
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月17日
【發(fā)明人】M.德默爾
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司