TW201139175A - Battery system for motor vehicles with high-power loads - Google Patents

Description

201139175 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，此外本發明另一標的為 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 p〇wer supply) ’它依標準用14伏特操作（見圖丨）。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 (1 〇)的充電狀態有關]經由該供電網路提供給一起動器 (11)，該起動器（12)將内燃機起動[在圖丨的例子中：如果利 用一相關的起動器信號使開關（2)閉路的話]。如果内燃機起 動了 ，則内燃機將一發電機（13-1)[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（13-1)也再將該起動器電池（1〇)[它在 起動過程時供電]充電。 在現代的汽車的一問題為：在用U伏特操作的供電網 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。 d 4 201139175 【發明内容】 本發明之第一標的在提供一種具一内燃機的汽車用的 電池系統’其中該電池系統具有至少—低電I供電網路及 一具有較南電壓的供電網路，此一低電壓供電網路，具有 至少一第一電池該第一電池設計成用於產生一第一電壓並 送到該低電壓供電網路；且該供電網路具有至少一與該第 一電池連接的耗電器；該—個具較高電壓的供電網路，具 有-第二電池’該第二電池設計成用於產生—第二電壓並 讀高的電μ送到該供電網路，㈣二電壓比該第—電廢 尚’該供電網路還具有一發電機’該發電機可受該内燁機 驅動並設計成在發電機操作時受内燃機驅動並產生一第三 電壓並讀高之電壓送到該供電網路，該第三電愿比該第 電壓更冋彡中該具有較鬲電壓的供電網路經一耦合單 元與該低㈣供電料連接，㈣合單元設計成從該且有 較高電壓的供電網路取出電能並送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率耗電 本發明有一優點：設計成用較低電壓（第一電壓）操作的 耗電器可用該低電壓供電網路操作。但對於高功率耗電 器，則有具有較高電壓的供電網路可用，€由於有較高的 第一電壓，故可用較小的電流一 电爪供應向功率耗電器，依本發 明’發電機設在具較高雷 权同電壓的供電網路中，且在内燃機引 擎起動完成後供應電能，該電能 电月b至；有一部分也可供應到 201139175 低壓供電網路，以將第— 在具較高電壓的供電網路 時在具有較高電壓的供電 有最大功率容量的耗電器 供電網路充電。在此將發電機設 中有一優點：電能在發電機操作 網路本身之中產生，在該處也設 由發電機產生的電能只有一小部分須經輕合單元 該大幅解載的低壓供電網路，這點使整個裝置的效率改 善。低電壓供電網路有一本身的電池’因此它可不受耦人 單元的供電影響(例如在内燃機起動的情形)獨立地操作： 最好發電機做成及設計成起動器發電機的形式，以將 内燃機起動到一起動器信號。此實施例有一優點：該起動 器發電機在内燃機起動時，由第二電池的較高電壓（因此传 因比先前技術更高的電壓)操作，因此起動所需之 低。 牛 如不用此方式，該電池系統可具有一起動器，它設在 -低壓供電網路中且與第—電池連接或可與第—電池連 接，此起動器設計成將内燃機起動到一起動器信號，如此 可確保能與既有的起動器（它們係為較低電壓設計者）相容。 特佳的做法係為在該電池系統中，第—電池及/或第二 電池為-㈣子電池’鐘離子電池在—所予的體積中可儲 存較多（例如比毅蓄電池更多）的能量，在此，特別有利的做 法，係在内燃機起動後’耦合單元將電能從具較高電壓的 供電網路送到低電！供電網路， 裝置。 且可當作第一電池的充電 具較高電壓的供電網路可至少具有一高功率耗電器 6 201139175 例如-電空調壓縮機、一電加熱系統或一電馬達。 =電壓宜在24伏特〜45伏特之間。此電壓範圍 兩功率耗電器較簡單地供以 ^ ^ 1而ι冤功率，然而又不必將 望提升得太高，以致於在修理的情形中對維修人員有危 =，或在意外情形中，待救的人員或車子乘員受高電壓威 此外’由於第二電壓大約在第一電壓的二倍到三倍之 間，因此可用良好效率將第二電壓轉換到第一電壓，第三 電壓宜可在第二電池的實際電池電壓與最大容許之電池電 壓之間作調整，俾能將第二電池充電。 本發明第—標的為一種具有一内燃機及一依本發明的 一電池系統的車子。 在以下利用實施例的圖式詳細說明，在此，相同或相 似的圖號表示相同或相似的元件。 【實施方式】 圖2顯示本發明之電池系統的一第一實施例。一第一 電池（10)[匕宜做成鋰離子電池的形式]供應一電壓（宜為 伏特〜15伏特）給一低壓供電網路，其中，準確的電壓依第 電池（10)的充電狀態而定，有一個或數個（低功率）耗電器 (14-2)可與第—電池（1G)連接，這些耗電器設計成在⑺伏特 〜15伏特的電壓操作，這些耗電器的例子有：音樂設備、 導航裝置電車曲升降器、及類似物。此低壓供電網路經 由—耦合單元（17)(例如做成DC/DC轉換器形式者）與一個 具較南電壓的供電網路連接，具較高電壓的供電網路有一 7 忘 201139175 :動器發電機(11·13)，它將内燃機起動到一起動信號，且 田内燃機起動時，被内燃機驅動而呈發電機的作用供電給 具較高壓的供電網路。具有較高電壓的供電網路有一第二 電池（15)，它同樣宜做成及設計成鋰離子電池形式，以產生 比第一電壓更高的第二電壓，且輪出到具有較高電壓的供 電網路’第二電壓宜在24V〜45之間，當内燃機停住時， 第二電池（15)提供所需電能以供起動器發電機（1113)之起 動過程以及具較高電壓的供電網路中的其他耗電器之用。 起動器發電機（11-13)設計成用於產生一第S電壓i輸出到 具較高電壓的供電網路。在此，第三電壓調整成使第二電 池（15)以所要的方式充電。耦合單元（17)設計成從具較高電 壓的供電網路取出電並供應給低壓供電網路，如此使第一 電池（10)充電。此外，耦合單元（17)可設計成從低壓供電網 路取出電能並送到具較高電壓的供電網路，如此可控制第 一（10)及第二電池（15)的充電狀態，耦合單元（17)宜做成 DC/DC轉換器，且宜做成降壓器（Tiefsetzsteller)形式。 反之，具較高電壓的供電網路包含一些接受較高電功 率的耗電器，這些耗電器可較簡單地由一種較高電壓[依本 發明由第二電池（15)或起動器發電機（π-13)產生者]操作， 以減少所需之電流。圖2中顯示這類高功率耗電器（丨6)的例 子。在此，舉例而言，它可為空調壓縮機或加熱系統。 圖3顯示本發明的一第二實施例，第一實施例所述者 大致適用於此。第一及第二實施例之間的差異在於使用— 起動器（11)[它設在低壓供電網路中]以及—發電機（13_2)[它 201139175 設在具較高電壓的供電網路中]。因此起動器（11) 一如先前 技術所習用者，在第一電池（10)的低的第一電壓操作。有— 開關（12)與起動器（11)串聯，該開關（11)將起動器（11)施一起 動器信號而與第一電池（10)連接，並將内燃機作起動過程。 本發明提供一種具内燃機的車子用的供電網路或電池 系統，它比先前技術的解決方案更適合供電給高功率耗電 器。 【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—實施例； 圖3係依本發明之電池系統的一第二實施例。 【主要元件符號說明】 (1^) 第一電池 (1 0-(13)起動器發電機 (1!) 起動器 (!2) 開關 (13-1)發電機 (13-2)發電機 (14-2)(低功率）耗電器 (17) 輕合單元

Claims (1)

1. 201139175 七、申請專利範圍： 1.一種具内燃機的汽車的電池系統，此電池系統至少具 有： 低電壓供電網路，該供電網路具有至少一第一 電池（10)該第一電池設計成用於產生一第一電壓並送到該 低電壓供電網路；且該供電網路具有至少一與該第一電池 (10)連接的耗電器（14-2);及 個具較高電壓的供電網路，該供電網路具有一 第二電池（15)，該第二電池設計成用於產生一第二電壓並以 提高的電壓送到該供電網路，該第二電壓比該第一電壓 高’該供電網路還具有—發電機（11_13)，（13_2)，該發電機 可受該内燃機驅動並設計成在發電機操作時受内燃機驅動 並產生-第三電壓並以提高之電壓送到該供電網路，該第 三電壓比該第二電壓更高； 、中該具有較高電壓的供電網路經一耦合單元（17 ㈣低電壓供電網路連接，㈣合單元（17)設計成從該具有 較高電壓的供電網路取出電能並送到該低電壓供電網路。 2‘如申請專利範圍帛1項之電池系、統，其中： 該發電機（11-n)設計成電起動器發電機形式並設計成 將内燃機起動到一起動器信號。 3·如申請專利範圍第1項之電池系統，其中·· 具有一㈣ϋ⑴），該起動印收在該低 且與該第-電池連接„戈可料當带… 电料 任及了與該第一電池連接，該起動器ηη 設計成將該内燃機起動到一起動器信號。 10 201139175 节4專利範圍第 兮笙 _ 、乐2項之電池系纨，六， 二第-電池⑽及/或第二電池⑼為^離子電池。 該罝:專利範圍第1或第2項之電池系統，其中： 〜、較尚電壓的供電網路至少有一高功率耗電器 (16)，例如一雷介领厭讪 工5縮機、—電加熱系統或一電馬達。 申請專利範圍第1或第2項之電池系統，其中： 該耗合單切7)為—直流/直流轉換器。 7.如申請專利範圍第1或第2項之電池系統，其中： 該第—電壓在10伏特〜15伏特間。 8·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30伏特〜45伏特之間。 9.如申請專利範圍第8項之電池系統，其中： 該第二電壓可在第二電壓與該第二電池（15)的最大容 許電池電壓之間的範圍内調整。 1〇. 一種汽車’具有一内燃機及一依前述任一項申請專 利範圍的電池系統。 八、圖式： (如次頁） π %