用于车辆的电力系统的制作方法

1.本发明属于车辆技术领域，具体提供一种用于车辆的电力系统，尤其适用于无人车。


背景技术：

2.车辆在使用过程中，可能会需要长时间待机，例如客户不需要长时间使用车辆，或者无人车的备用车辆，在有需要的时候才会使用。
3.当车辆未启动时，并不是所有电器件都断电了，为了保存车辆运行数据、停车后仍有警报功能、以及可以远程唤醒车辆，要求车辆的相关电器件（例如整车控制器等）须为常电状态，此时由蓄电池为这部分相关电器件供电。
4.当车辆启动并上高压后，车辆的供电系统切换为由充电装置供电，并给蓄电池进行充电，其中，电动车的充电装置为动力电池，相应地燃油车的充电装置为彼此连接的燃油发动机和发电机。
5.为保障车辆的功能正常，车辆不能长时间不启动，否则蓄电池会过度放电，使得整车控制器不再有电流供应，最终导致车辆无法启动，数据也会丢失。所以若确定长时间不启动时，要拔掉蓄电池的负极线，待到再次启动时重新安装。但由于制造蓄电池的原材料不可能实现100%的纯度，总会有杂质混在中间，所以即使没有耗电器件，蓄电池也会不可避免的存在自动放电现象，因此无论什么情况，蓄电池都要求定期进行充电。即使是在待机情况下，车辆的整车控制器等零件也在耗电，从而等待下次直接启动，这将导致待机时间较短，一但电动车辆的蓄电池长时间处于亏电状态，对于后期再次使用极为不利，经常会因为搁置时间过长而无法启动。并且，拔掉蓄电池的负极线也是需要用户有一定的电学理论功底以及车辆基础知识，这对于用户的要求过高，也并不安全。
6.为了解决上述问题，现有技术中cn210116466u提出了增加辅助储能部件用于专用启动的电能，但其仅仅是通过增加电池数量解决该问题，电池数量的增加并不能降低单位时间内车辆待机的耗电量。现有技术中cn108583302b采用了设置能使移动电源、手机等直接给蓄电池充电的手段，但这也只是应急措施，仍然不能避免车辆待机时间短的问题。
7.相应地，本领域需要一种新的用于车辆的电力系统来解决现有的电动车辆的待机时间不足的问题。


技术实现要素：

8.本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有车辆、特别是电动无人车的待机时间不足的问题。
9.为此目的，本发明提供了一种用于车辆的电力系统，所述电力系统包括充电装置、用于车辆待机以及启动的蓄电池以及用于车辆控制的整车控制器，所述电力系统还包括储能定时开关；所述充电装置与所述蓄电池通过第一电路电连接；
所述整车控制器与所述充电装置通信连接，并设置成能够控制所述充电装置为所述蓄电池充电；所述蓄电池通过第二电路与所述整车控制器电连接，所述储能定时开关设置在所述第二电路上；所述整车控制器与所述储能定时开关通信连接，并设置成能够控制所述储能定时开关启动；其中，所述储能定时开关设置成能够在所述储能定时开关没有能量存储的状态下连通所述蓄电池和所述整车控制器，以使所述蓄电池为所述整车控制器供电，并使所述储能定时开关开始存储能量；其中，所述储能定时开关还能够在接收到所述整车控制器的启动指令后，开始释放能量从而断开第二电路，使所述蓄电池停止为所述整车控制器供电，直至能量释放完毕，重新连通第二电路。
10.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述储能定时开关包括彼此连接的储能部和开关部，所述储能部设置成能够在所述第二电路接通时存储能量，所述开关部设置成能够接收所述储能部释放的能量并因此断开所述第二电路。
11.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述储能部为储能弹簧。
12.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述储能部包括电容和推杆组件，所述推杆组件与所述电容连接，并且所述推杆组件设置成能够将所述电容内的电能转化成为推力并输送给所述开关部以实现所述开关部的开启。
13.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述开关部为机械发条开关。
14.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述储能部为开关电池，相应地所述开关部为电子计时开关。
15.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述电力系统还包括第三电路，所述第三电路与所述第二电路并联设置，所述储能定时开关设置在所述第二电路上并与所述第三电路并联设置，在所述第二电路和所述第三电路的并联的交点处还设置有双掷开关。
16.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述电力系统还包括第四电路，所述蓄电池通过第四电路直接与所述整车控制器电连接，在所述第二电路和所述第四电路上还分别设置有一个开关。
17.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述车辆是电动车辆，所述充电装置是动力电池。
18.在上述用于车辆的电力系统的优选技术方案中，所述车辆是燃油车辆，所述充电装置包括彼此连接的燃油发动机和发电机，所述发电机通过第一电路与所述蓄电池电连接。
19.本领域人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，在蓄电池和整车控制器之间增加了一个储能定时开关，并且该储能定时开关设置成能够在没有能量存储的状态下连通蓄电池和整车控制器，以使蓄电池为整车控制器供电，并使储能定时开关开始存储能量，还能够在接收到整车控制器的启动指令后，开始释放能量从而断开第二电路，使蓄电池停止为整车控制器供电，直至能量释放完毕，重新连通第二电路。
20.通过上述设置，储能定时开关能够在不依赖外部干预的情况下重新连通第二电路，在连通之后还能重新存储能量，为下次断开后的计时功能提供能量，从而实现了即使没有外部能源持续供给，也能够实现第二电路的定时开启，从而避免出现蓄电池完全亏电的情况，使车辆的待机时间大大延长。
21.更进一步地，本发明通过设置双掷开关和第三电路，使得车辆能够灵活切换正常待机与超长待机的模式，从而能够在不影响正常使用的情况下选择合理的模式，延长了车辆的待机时间。
22.更进一步地，本发明的储能定时开关的优选实施方式为弹簧与机械发条的结合，能够解决机械发条无法持续储能的问题，并且整体在计时过程中不消耗电能，从而能够准确地实现蓄电池和整车控制器的再次连接。
附图说明
23.下面结合附图和电动车辆（相应地充电装置是动力电池），特别是无人电动车为例来描述本发明的优选实施方式，附图中：图1是本发明的用于车辆的电力系统的一种具体实施方式；图2是本发明的用于车辆的电力系统的另一种具体实施方式；图3是本发明的储能定时开关的一种具体实施方式；图4a是本发明的储能定时开关的另一种具体实施方式的主视图；图4b是本发明的储能定时开关的另一种具体实施方式的右视图。
24.附图标记列表:1、充电装置；2、蓄电池；3、整车控制器；4、储能定时开关；41、储能部；42、开关部；43、储能电机；44、转轮；45、第一连接轴；46、储能电机输出轴；47、线绳；48、齿轮；49、第二连接轴；5、双掷开关；6、第一电路；7、第二电路；8、第三电路；9、第四电路。
具体实施方式
25.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是以整车控制器3通信控制双掷开关5为例进行描述的，但是，本发明显然可以采用其他方案进行控制，由于双掷控制器本身就是一个待机方式的选择，因此其显然可以直接通过手动控制，来选择是正常的持续待机方式还是使用储能定时开关4的间歇式超长待机方式。
26.需要说明的是，在本发明的描述中，序数词“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.首先对现有技术的用于车辆的电力系统进行阐述，现有技术中的车辆在未启动状态时，整车控制器和一些必要的电器件是由蓄电池直接供电的，为了保证蓄电池不亏电，可以由整车控制器检测蓄电池电压，当电压过低时，启动动力电池为蓄电池充电，也可以是整车控制器定时启动动力电池为蓄电池供电，然而这种设置是需要整车控制器持续供电的，这将持续消耗动力电池和蓄电池内的电量，直至两者均耗尽电能，处于亏电状态，最终导致车辆彻底无法启动。
28.为了解决上述问题，本发明提供了几种不同的实施方式，下面参照图1，对本发明的用于车辆的电力系统的一种具体实施例进行描述。
29.如图1所示，为解决现有的电动车辆的待机时间不足的问题，本发明的用于车辆的电力系统包括：充电装置1、用于车辆待机以及启动的蓄电池2、用于车辆控制的整车控制器3、储能定时开关4，充电装置1与蓄电池2通过第一电路6电连接，整车控制器3与充电装置1通信连接，并设置成能够控制充电装置1为蓄电池2充电；蓄电池2通过第二电路7与整车控制器3电连接，储能定时开关4设置在第二电路7上，整车控制器3与储能定时开关4通信连接，并设置成能够控制储能定时开关4启动，其中，储能定时开关4设置成能够在储能定时开关4没有能量存储的状态下连通蓄电池2和整车控制器3，以使蓄电池2为整车控制器3供电，并使储能定时开关4开始存储能量，其中，储能定时开关4还能够在接收到整车控制器3的启动指令后，开始释放存储的能量从而断开第二电路7，使蓄电池2停止为整车控制器3供电，直至能量释放完毕，重新连通第二电路7并重新存储能量，等待下次的启动指令。
30.继续参照图1，电力系统还包括第三电路8，第三电路8与第二电路7并联设置，储能定时开关4设置在第二电路7上并与第三电路8并联设置，在第二电路7和第三电路8的并联的交点处还设置有双掷开关5。优选地，如图1所示，双掷开关5与整车控制器3通信连接，从而使整车控制器3能够直接控制双掷开关5的开闭方式，这种方案主要适应于长期停放的车辆，因为在整车控制器3断电状态时，是无法实时唤醒车辆的，需要在整车控制器3接电状态时才能将双掷开关5切换至第三电路8。当然，双掷开关5还可以不与整车控制器3通信连接，改为直接手动控制双掷开关5，当需要长期停放车辆时，用户需要手动将双掷开关5扳至第二电路7，此时即可完成长期停放车辆，当需要使用车辆时，用户再手动将双掷开关5扳至第三电路8，就能够实时唤醒车辆了，但相应地其也引入了用户需要手动操作的步骤。
31.对于储能定时开关4，其优选为机械发条开关，其中，机械发条开关的工作方式为：只有当储存在发条里的机械势能全部释放完毕，定时才会完成，开关才会导通，这就会导致一个问题：在拧紧发条的过程中，只要储存了一点势能，开关就会断开，整车控制器3就会断电，无法完成发条的全部储能动作。
32.因此，本技术提出了几种不同的储能定时开关4来解决上述技术问题。
33.具体地，如图3、图4所示，储能定时开关4包括彼此连接的储能部41和开关部42，储能部41设置成能够在第二电路7接通时存储能量，开关部42设置成能够接收储能部41释放的能量并因此断开第二电路7。
34.在一种可能的实施方式中，如图1和图3所示，储能部41为储能弹簧，开关部42为机械发条，第一连接轴45的一端与机械发条固定连接，另一端与转轮44以棘轮的连接方式进行连接，以实现当转轮44正向旋转时，第一连接轴45不随之转动，当转轮44反向旋转时，第一连接轴45随之转动并带动机械发条拧紧。在转轮44的另一端设置有一个储能电机43，储能电机43通过储能电机输出轴46连接到转轮44上。在转轮44上还设置有线绳47，线绳47的一端与转轮44连接，另一端与储能弹簧连接，储能弹簧远离线绳47的一端固定设置。
35.当第二电路7接通并为整车控制器3供电时，储能电机43旋转，带动转轮44正向旋转，此时机械发条和第一连接轴45不动，线绳47开始缠绕在转轮44上，并开始拉伸储能弹簧，使储能弹簧存储势能，直至存储达到设定值。当整车控制器发送断电指令后，储能电机
43不再提供扭力，转而实现自由状态，此时储能弹簧存储的势能将开始释放，带动转轮44反向旋转，从而将储能弹簧存储的势能释放到机械发条里，使机械发条开始计时，整车控制器3断电，直至机械发条计时完毕，开关部42重新闭合，第二电路7重新连通，整车控制器3重新供电，并判断是否需要为蓄电池2充电。通过上述储能方式，便能很好地解决机械发条难以存储势能的问题，也利用了机械发条无需电能持续供给的特性而实现断电后的再次连接，从而大大延长了待机时间，经实际试验，应用本发明的技术的车辆相较于现有待机时间能够延长数倍时长。
36.在另一种可能的实施方式中，如图4a和图4b所示，储能部41包括电容和推杆组件（图中未示出），开关部42为机械发条，推杆组件与电容连接，并且推杆组件设置成能够将电容内的电能转化成为推力并输送给开关部42以实现开关部42的开启。在推杆组件上还设置有齿条，相应地其与齿轮48啮合，第二连接轴49的一端与开关部42连接，另一端与齿轮48棘轮连接，以使当齿轮48正转时，能够驱动第二连接轴49旋转，进而为机械发条供能，当齿轮48反转时，第二连接轴49与齿轮48脱开。
37.其工作原理与上一实施例相似，当第二电路7接通并为整车控制器3供电时，电容能够存储部分电能，当整车控制器3发送开启开关部42的指令后，电容的电能通过推杆组件转化成图4b向左的推力，带动齿轮48正转，带动第二连接轴49旋转，将电容的电能转换成机械势能输入至机械发条内，使机械发条开始计时，整车控制器3断电，机械发条在释放势能的过程中，第二连接轴49不能够再将力反向传导回齿轮48，电动推杆也能在复位弹簧的作用下恢复至原位，直至机械发条计时完毕，第二电路7重新连通，整车控制器3重新供电，并判断是否需要为蓄电池2充电。
38.在另一种可能的实施方式中，图中未示出，储能部41为开关电池，相应地所述开关部42为电子计时开关，通过上述方式，只需要开关电池为电子计时开关供电即可，当第二电路7接通并为整车控制器3供电时，开关电池存储电能，当当整车控制器3发送开启开关部42的指令后，开关电池为电子计时开关供电，由于电子计时开关的用电量是远远小于整车控制器3的用电量的，虽然整体待机时间较机械发条式的方案缩短，但相较于现有技术同样能够实现整车的待机时间的延长，并且由于选择的零件均为常规的耐用零件，电子计时开关的计量也更加准确，因此其运行也更加稳定不易出差错。
39.下面以图1中的双掷开关5通过整车控制器3进行控制为例，对车辆整体的待机控制过程进行说明，车辆整体的待机控制过程主要包括下述步骤：当车辆处于正常待机状态时，整车控制器3将双掷开关5切换至第三电路8上，与现有技术中的常规待机方案相同；当车辆需要处于超长待机状态时，整车控制器3将双掷开关5切换至第二电路7上，此时蓄电池2给整车控制器3供电，同时整车控制器3能够根据蓄电池2的电量状态控制充电装置1为蓄电池2供电；蓄电池2给整车控制器3供电的同时，此时储能定时开关4里面的储能部41通过蓄电池2的供给而实现储能，当接收到整车控制器3的断电指令后，储能部41将存储的能量提供给开关部42，实现第二电路7的断开，直至开关部42将能量耗尽或者时间达到设定值，第二电路7被重新连接，重复上述步骤，储能部41重新开始储能。
40.至此，已经结合图1，对本发明的一种具体实施例进行了阐述，需要说明的是，上述
实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。
41.例如，在一种可替换的实施方式中，如图2所示，双掷开关5显然还可以替换成两个不同的开关，相应地第二电路7和第四电路9各自独立设置，其与双掷开关5的设计思路基本相同，又如，图2中整车控制器3并未与两个不同开关通信连接，但显然，其同样能够通过通信连接控制两个开关的开闭，这些简单的变形都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。
42.综上所述，本发明通过设置储能定时开关4，利用储能部41的储能机制配合发条不耗电的机械计时机制，既解决了现有技术中的整车控制器3长时间待机而导致的待机时间不足的问题，又解决了如果整车控制器3处于不供电状态下无法发出重新开启指令，致使车辆无法正常启动或者充电装置1不给蓄电池2充电的问题。双掷开关5的设计也给了用户选择的空间，使车辆在正常使用过程中仍然持续待机，在闲置过程中也能尽可能延长待机时间。这种设计尤其适用于无人车这类需要管理许多车辆并且每台车量的使用需求有较大差异的场景，例如，使用无人车进行外卖配送，随着配送高峰的不同，整体配送系统通常是配备大于高峰期数量的无人车，这些数量众多的无人车势必有一部分会在较长时间内不被启动，随着待机时间的增长而蓄电池2电量亏空，最终导致无法启动，而本技术能够很好地解决上述情况，使待机车辆的待机时间大大延长，配送系统也就能更加稳定地运行，也能够配备更多的无人车作为备用。
43.最后需要说明的是，尽管本发明是以电动车辆相应地充电装置1为动力电池为例进行描述的，但是本发明的用于车辆的电力系统显然还可以应用于其他的车辆，例如燃油车辆相应地充电装置1为彼此连接的燃油发动机和发电机，发电机通过第一电路6与蓄电池2电连接，这些简单的主体转用并不偏离本发明的发明构思，因此都将落入本发明的保护范围之内。
44.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。