电源和用于供电的方法与流程

1.本发明涉及用于示例性能量管理和监控单元的电源和用于为示例性能量管理和监控单元供电的方法，并且尤其是涉及用于安全相关的能量存储管理和监控单元的电源。


背景技术：

2.商用车辆中的制动系统和其他安全相关的系统的常规控制和致动通常基于作为能源的压缩空气。能量因此作为压缩空气存储在压缩空气储存器中并由压缩机产生。这类系统的管理和监控由诸如eac(电子空气控制)或apu(空气处理单元)的中央控制单元执行。
3.然而，作为能源的压缩空气越来越多地被电子系统取代，特别是在电动汽车中。因此，整个系统架构和许多部件由相应的电气或电子部件替代，从而系统不再依赖于压缩空气作为能源，并且需要对电动系统提供对压缩空气系统而言相同水平的安全性。
4.特别地，自主驾驶车辆需要对车辆内的许多电气单元的控制和/或致动提供冗余电源的架构。另外，也需要连续确保监控，特别是对于安全相关的能量存储单元，其信息在车辆通信网络上应随时可获得。
5.例如在de 100 53 584 a1中公开了一种常规的电源，其中，第一电压源和第二电压源连接至安全相关的负载，每一个电压源在单独的去耦元件上供应电压。然而，此系统不易于应用于商用车辆来提供冗余电源，这是因为它依赖于从电池到消耗器的两条单独的电流路径。在商用车辆中，通常使用中央供应线路，也可以在其上连接有拖车。
6.因此，需要新颖的架构，该架构以适合于商用车辆的冗余方式提供能量监控和管理单元。


技术实现要素：

7.通过权利要求1的电源或权利要求8的相应方法克服了上述问题中的至少一些问题。从属权利要求指的是独立权利要求的主题的进一步有利的实现方式。
8.本发明的实施例涉及一种适用于能量管理和监控单元的电源。该电源包括线路装置、合并单元和分离单元。线路装置包括例如表示输入和/或输出的多条线路，每条线路包括用于供电的至少一条电力线。合并单元适于将线路装置的电力线组合成总电压。分离单元被配置成将总电压分成提供用于能量管理和监控单元的至少两个冗余电压。
9.能量管理和监控单元可以是能够监控、控制和优化能量存储及其使用性能的任意单元(典型地由一个或多个微控制器进行计算机辅助)。类似地，线路装置应广义地理解，并包括能够在多条线路上提供电力的任意可能系统。这些线路可以是某电路的输入/输出，也可以包括数据线，以便从能量管理和监控单元来回传输信息(例如往返于车辆的任意电子控制单元)。电力线的合并可以产生用于总电压的公共电压线路，来自多条电压线路的电流沿着该公共电压线路流动。例如，对于来自诸如蓄电池或车辆电网的不同电压源的所有电流，只有一条电流路径。
10.因此，电源可包括单一公共电压线路，其布置在合并单元与分离单元之间，用于将
总电压提供至分离单元，从而只要至少一条电力线提供供电，则非零的总电压被供应至分离单元。
11.可选地，线路装置包括至少一个保险丝或开关，以便防止可能的短路对多条线路中的至少一条线路产生不利影响。所述至少一个保险丝或开关可以包括至少一个二极管(例如所谓的保护二极管)，用于防止在发生短路时的电压降。
12.可选地，分离单元包括至少两个电压转换器，特别是一个或多个dc/dc转换器，用于提供总电压向冗余电压的电压转换。可选地，合并单元和/或分离单元集成到一个单元中或分布在多个单元中。例如，每个示例性dc/dc转换器可形成在彼此电绝缘的单独的单元中。
13.进一步的实施例涉及一种具有如上所述的电源的车辆(电动的或非电动的)。
14.另一实施例涉及一种用于向能量管理和监控单元供电的方法。该方法包括以下步骤：
15.—将具有表示输入或输出的多条线路的线路装置上的电力馈送到合并单元中；
16.—将线路装置的所述多条线路上的电力合并成公共电压线路上的总电压；
17.—将总电压分成至少两个冗余电压；以及
18.—为能量管理和监控单元提供所述至少两个冗余电压。
19.该方法或其一部分可以在软件或计算机程序产品中实施，并且可以由ecu(电子控制单元)中的软件或软件模块实施。因此，实施例还涉及一种具有程序代码的计算机程序，当在处理器上执行计算机程序时，所述程序代码用于执行该方法。实施例还意在涵盖程序存储设备，例如，数字数据存储介质，其为机器或计算机可读的并对指令的机器可执行或计算机可执行程序进行编码，其中，指令在计算机或处理器上执行时执行上述方法的一些或所有动作。
20.因此，本发明的实施例提供了一种冗余电源，特别是用于安全相关的能量管理单元。通过将多条线路上的电力合并到公共电压线路(总电压)上实现这种冗余。
附图说明
21.下面将仅通过例示的方式并参照附图描述系统和/或方法的一些示例，附图中：
22.图1图示了根据本发明实施例的用于能量管理和监控单元的电源架构。
具体实施方式
23.图1图示了适用于能量管理和监控单元4的电源架构。该电源包括具有表示输入或输出的多条线路的线路装置5，每条线路包括用于供电的至少一条电力线。所述多条线路5将电力提供给合并单元1，在该合并单元处各电力线被组合成总(或公共)电压，该总电压经由公共线路15馈送至分离单元2。分离单元2被构造成将公共线路15上的总电压分成在两条单独的线路21、22上的提供用于能量管理和监控单元4的至少两个冗余电压。
24.因此，图示的实施例通过用于电能管理和监控单元4的两条冗余电压线路21、22提供一种电源，只要电力线5中的至少一条电力线向合并单元1供电，则所述冗余电压线路就会接收电力。公共线路15只有在没有电力到达合并单元1的情况下才没有电力，这是因为它组合(例如累加)系统的不同输入和/或输出线路的电力以便为公共电压线路提供电力。
25.这些输入和/或输出线路5例如连接至一个或多个电池或蓄电池或车辆网络。本发明不限于向线路装置5提供电力的特定架构。线路5或到合并单元1的连接部可包括一个或多个保险丝或开关(图1中未示出)，以防止可能的短路对多条线路5中的至少一条线路产生不利影响。所述至少一个保险丝或开关可包括仅允许在一个方向上的电流的至少一个保护二极管，由此防止(例如合并单元1的下游)发生短路时的电压降。
26.可选地，分离单元包括至少两个电压转换器(例如dc/dc转换器)，其适于实现公共线路15上的总电压向在电压线路21、22上的冗余电压的电压转换。这些冗余电压可具有相同或不同的值。可选地，合并单元1和/或分离单元2集成到一个或多个单元中(例如在不同的外壳内)。例如，每个示例性dc/dc转换器可以形成在彼此电绝缘的单独的单元中。因此，分离单元2为能量管理和监控单元4的示例性微控制器提供至少两条绝缘的电力线。
27.所述至少两条绝缘的电力线21、22可彼此分离且彼此独立，从而这些线路21、22中的一条线路的故障(例如中断或短路)将不会对另一条线路产生不利影响。结果，示例性的安全相关的管理单元4将通过两条线路21、22中的任一条线路而具有电源，并且能够高度可靠地确保能量管理和监控单元4的控制和通信。
28.因此，实施例的优点特别涉及为管理和监控单元4的微控制器提供冗余电源的能力，从而能够执行电能存储管理和监控任务——尤其是对于安全相关的用电者而言。此外，有关能量存储单元的情况的信息被可靠地提供给车辆系统。因此，只要线路装置中的至少一条线路是可用的，就确保电源。所公开的系统能够替代已知的冗余的基于压缩空气的能源。最后，由于电源可靠，系统可以处于待机模式，并且只要在线路装置的至少一条线路上出现信号时就可以唤醒系统。
29.说明书和附图仅例示了本公开的原理。因此将认识到，本领域技术人员将能够设计出各种装置，尽管在本文中未明确描述或示出，这些装置仍体现了本公开的原理并包括在其范围内。
30.此外，尽管每个实施例可以作为单独示例独立存在，但是应注意，在其他实施例中，所限定的特征可以不同地组合，即，在一个实施例中描述的特定特征也可以在其他实施例中实现。除非指出不希望特定组合，否则本文的公开内容涵盖这样的组合。
31.附图标记列表
[0032]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
合并单元
[0033]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分离单元
[0034]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电压转换器
[0035]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
能量管理和监控单元
[0036]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线路装置/多条电力线
[0037]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公共电压线路
[0038]
21、22 冗余电压供应线路