用于借助固定主电池组和可更换辅助电池组为电动车辆供电的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行、尤其是使得用于驱动车辆的车辆电动机运行的设备。本发明还涉及一种具有这种设备的电动车辆。此外，本发明还涉及一种用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行、尤其是使车辆电动机运行的方法，该电动机用于驱动车辆。
【背景技术】
[0002]基于提高的环境意识和用于制造内燃机燃料的原料日益减少，电动车辆正变得越来越重要。但目前缺少足够的用于为电动汽车电池组充电的充电站基础设施。充电站仅在小范围内供轿车使用。这些充电站具有充电插头，该充电插头相当大并且尤其不适合给由电驱动的摩托车或轻便摩托车的低电压电池组充电，所述低电压电池组例如提供小于60V的电平。
[0003]为了给电动的汽车或摩托车的电池组或蓄电器充电，通常需要特殊的充电器，其必须连接到保险插座上，以便为汽车或摩托车的电池组充电。然而，当例如在停车场上或在出租公寓或多住户房屋的地下车库中不提供插座时，驾驶员将难以为电动车辆的电池组充电，或充电与增加的花费关联。
【发明内容】
[0004]本发明的任务在于提供一种用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行的设备，所述设备能够长时间可靠提供电源电压。本发明的另一任务在于提供一种电动车辆，该车辆能够长时间电动运行。本发明的另一任务在于提供一种用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行的方法，在该方法中能够长时间可靠地提供电源电压。
[0005]在权利要求1中给出用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行的设备的一种实施方式。根据一种可能的实施方式，所述设备包括用于提供电源电压以便使车辆运行的电源电压接口、用于产生电源电压以便使车辆运行的连接到电源电压接口上的电池组和用于接通可更换蓄电器以便提供用于给电池组充电的充电电压的接通装置。设备还包括用于使所述可更换蓄电器与电池组电耦合的耦合装置，该耦合装置设置在接通装置和电池组之间。该耦合装置构造用于:在可更换蓄电器与接通装置接通时，根据电池组的充电状态将可更换蓄电器与电池组电耦合或分离。
[0006]在权利要求11中给出一种可长时间电动运行的电动车辆。根据一种可能的实施方式，该车辆包括上述用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行的设备。在电源电压接口上可连接用于驱动车辆的车辆电动机和/或车辆发电机和/或车辆直流电压转换器。
[0007]在权利要求12中给出一种用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行的方法。该方法规定:提供用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行的设备，该设备包括用于产生电源电压的电池组和用于产生充电电压以便给电池组充电的可更换蓄电器。当由电池组提供的电源电压的电平小于或等于第一阈值并且由所述可更换蓄电器产生的充电电压的电平超过第二阈值时，将所述可更换蓄电器与电池组耦合。根据可更换蓄电器的充电电压产生流入电池组中的充电电流。当由电池组提供的电源电压的电平大于第一阈值时，将可更换蓄电器与电池组分离。
[0008]用于为车辆电动机提供电源电压的电池组通常又大又重，因为这种电池组必须提供高驱动功率如300A电流。固定安装在电动车辆中的电池组或者说蓄电器例如重20kg以下。用于可更换蓄电器的接通系统也是又大又贵，该可更换蓄电器可产生要求的驱动功率例如300A。
[0009]因此根据本发明提出，将必须提供高功率的电池组设置为固定安装在用于提供电源电压的设备中的电池组并且将小、轻并且低成本的蓄电器用作可更换蓄电器。用于产生充电电压以便为固定安装的电池组充电的可更换蓄电器的单元可在高能量密度方面被优化，而固定安装的、用于产生电源电压以便例如使车辆电动机运行的电池单元则具有功率优化的电池组单元。
[0010]固定安装的电池组必须设计用于车辆的使用寿命，而可更换蓄电器则可设计用于较短的使用寿命。可更换蓄电器中的单元的化学物质的快速换新很容易实现并且可提高旧车的价值。当用于提供电源电压的电池组老旧且失去能量时，该能量损失可至少部分通过新的、能量密度高的可更换蓄电器来补偿。
[0011]可这样构造接通装置，使得可更换蓄电器能够简单地从用于提供电源电压的设备中被取出并且被另一可更换蓄电器代替。可更换蓄电器的更换不需要车间专业人员。驾驶员可自己以不复杂的方式更换可更换蓄电器。可更换蓄电器在用于提供电源电压的设备中的使用尤其是基于在用于产生电源电压的电池组和可更换蓄电器之间的解耦来实现。对于可更换蓄电器例如可使用自行车蓄电器，其能够大量并且低成本地生产。
[0012]根据本发明用于提供电源电压的设备的一种实施方式规定，除了通过可更换蓄电器为固定安装的电池组充电外，在车辆行驶期间产生的能量可用于为固定安装的电池组和/或可更换蓄电器在放电后再次充电。当车辆例如下坡时，在此回收的能量可通过用于提供电源电压的设备用于为固定安装的电池组和/或可更换蓄电器充电。
[0013]用于提供电源电压的设备的拓扑结构可规定，多个设置在不同接通装置中的可更换蓄电器可用于给固定安装的电池组充电。经由相应的开关元件(它们可安装在可更换蓄电器包中)和耦合装置，所述可更换蓄电器可有选择性地交替地与固定安装的主电池组连接，以便为之充电。
【附图说明】
[0014]下面借助示出本发明实施例的附图详细说明本发明。附图如下:
[0015]图1A为具有电池组和可更换蓄电器的电动汽车的实施方式；
[0016]图1B为具有电池组和可更换蓄电器的电动摩托车的实施方式；
[0017]图2为用于提供电源电压以便使车辆运行的设备的实施方式；
[0018]图3为没有可更换蓄电器的、用于提供电源电压以便使车辆运行的设备的实施方式；
[0019]图4为具有一个可更换蓄电器的、用于提供电源电压以便使车辆运行的设备的实施方式，所述可更换蓄电器为为车辆电池组充电以及为电池组和/或可更换蓄电器再充电；
[0020]图5为具有多个可更换蓄电器的用于提供电源电压以便使车辆运行的设备的实施方式，所述可更换蓄电器为车辆电池组充电以及为电池组和/或可更换蓄电器再充电的。
【具体实施方式】
[0021]为了使车辆电气装置运行，车辆可包括用于提供电源电压的设备。电气装置例如可以是电路或用于驱动车辆的电动机。图1A示例性示出汽车1a并且图1B示出摩托车10b，它们分别具有用于提供电源电压以便使汽车或摩托车的电气装置运行的设备100。在电动车辆中电气装置可以是电动机。
[0022]用于提供电源电压以便使电气装置200运行的设备100除了用于产生电源电压的主电池组110之外还包括至少一个可更换蓄电器1、2。用于产生电源电压的电池组110例如设置为固定安装在设备100和因此车辆10a、10b中的主蓄电器，可更换蓄电器1、2可构造得明显更小且更轻。
[0023]根据本发明，主电池组110提供用于使车辆电气装置运行的功率，而可更换蓄电器1、2设置用于为主电池组110充电或再充电。电池组110可设计用于提供高电功率，如用于提供48V和400V之间的电压，而可更换蓄电器1、2则被优化以便为存储高的能量密度。
[0024]图2示出用于提供电源电压以便使车辆电气装置运行、例如使汽车或摩托车的用于驱动汽车或摩托车的电动机运行的设备的一种可能实施方式的拓扑结构。该设备100包括用于提供电源电压的电源电压接口AlOO以便使车辆电气装置运行，以及包括参考电压接口 B100。设备100还包括用于产生电源电压的电池组110以便使车