[发明专利]具有冗余的车辆供电系统和用于控制供电系统的方法

说明书

一种用于车辆的供电系统(100)，该系统包括：电池组(102)，包括至少两个并联的电池单元串，每个串形成具有第一输出电压的电池(104a‑b)；开关机构(106、108)，被配置为将所述至少两个电池中的一个连接到第一电池组输出端子(110)，其中所述第一电池组输出端子连接到第一功率消耗器(112)；以及多通道DC/DC转换器(114)，具有连接到第一电池组输出端子的输入端子(116)，多通道DC/DC转换器包括多个输出(118a‑d)，其中多个输出中的至少一个输出被配置为提供第二电压，第二电压低于第一电压，并且其中多通道DC/DC转换器的至少一个输出连接到第二功率消耗器(120、122)。

技术领域

本发明涉及一种具有冗余的车辆供电系统和一种用于控制供电系统的方法。特别地，本发明涉及一种包括用于确保可靠的供电操作的冗余功能的供电系统。

背景技术

在现代车辆中，减少内燃机的排放以符合环境法规变得越来越重要。由于减少的燃料消耗直接导致减少的排放，因此希望找到用于进一步降低车辆的燃料消耗的先前未开发的路径。

减少燃料消耗的一种方法是将先前由内燃机提供动力的车辆的功能转换为电动的，即从机械领域迁移到电气领域的功能。

而且，需要电力的车辆的功能越来越多，对供电系统提出了更高的要求。例如，许多车辆可以作为混合动力车辆操作，其中用于推进的动力部分地由车辆电池和电动机提供。还有越来越多的需要可靠的供电的关键安全系统和/或驾驶员辅助系统。

对于许多应用，存在于车辆中的12V供电系统不再足以提供所需的功率并且不再足以提供各种车辆系统所需的可靠性。

用于增加现有12V系统的可靠性和容量的一种方法是在车辆中提供额外的电池，或者用作主电池的备用电池，或者用于与第二电池并联运行。然而，额外的12V电池会给车辆增加显著且不合需要的重量、成本和复杂性。

至少由于上述原因，需要一种用于车辆的改进的供电系统。

发明内容

鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的目的是提供一种用于车辆的改进的供电系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆的供电系统。该系统包括：电池组，包括至少两个并联的电池单元串，每个电池串形成具有第一输出电压的电池；开关机构，被配置为将所述至少两个电池中的一个连接到第一电池组输出端子，其中所述第一电池组输出端子连接到第一功率消耗器；以及多通道DC/DC转换器，其输入端连接到第一电池组输出端，多通道DC/DC转换器，其包括多个输出，其中多个输出中的至少一个被配置为提供第二电压，第二电压低于第一电压，并且其中多通道DC/DC转换器的至少一个输出连接到第二功率消耗器。

本发明基于以下认识：通过提供具有电池单元的冗余串的一个电池可以实现具有冗余功能的供电系统，并且其中供电系统还包括多通道DC/DC转换器。因此，无论电压要求如何，供电系统都能够向所有车辆负载供电。此外，如果一个电池组发生故障，则可以控制开关机构以将另一个电池组连接到电池组的输出端子以向负载提供功率，从而提供冗余而无需额外的电池。

因此，所描述的系统在供电链中产生冗余，随着关键负载从机械域迁移到电域，这变得越来越重要。通过利用电池组中的并行性和DC/DC转换器设计来实现冗余。通过稍微增加电池和DC/DC转换器的复杂性，与必须复制供电系统的组件相比，可以以显著降低的成本实现冗余。

根据本发明的一个实施例，开关机构可以包括用于每个电池的一个开关，以便将相应的电池单独地连接到第一电池组输出端子。因此，电池中的一个或多个可以连接到电池组输出端子。通过将多个电池与电池组输出并联连接，电池组的容量增加并且负载在几个电池之间平衡。