用于车辆的便携式电力系统的制作方法

1.本公开总体上涉及用于车辆的便携式电力系统，并且更具体地涉及包括用于在车辆内提供替代的能量存储/电源功能性的可单独移除的模块化电池单元的便携式电力系统。


背景技术：

2.降低汽车燃料消耗和排放的需求在文献中已有大量记载。因此，正在开发减少或完全地消除对内燃发动机的依赖的电动化车辆。通常，电动化车辆与常规的机动车辆不同，因为电动化车辆是通过一个或多个电池供电的电机选择性地驱动的。相比之下，常规的机动车辆仅依靠内燃发动机来推进车辆。
3.一些电动化车辆客户期望更好地控制其车辆的能量管理和使用。这可以包括使用车辆的存储能量来用于除推进车辆之外的目的的能力，诸如用于例如为施工现场处的手持工具和其他装置供电作为发电模式特征的一部分。存储的能量通常限于车辆，从而限制了能量管理功能性的便携性和总体有效性。


技术实现要素：

4.根据本公开的示例性方面的车辆尤其包括前行李厢和可移除地定位在前行李厢内的便携式电力系统。便携式电力系统包括托盘和可单独从托盘移除的多个模块化电池单元。
5.在前述车辆的另一个非限制性实施例中，所述车辆是皮卡车。
6.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，前行李厢建立皮卡车的前货物空间，并且皮卡车的卡车货厢建立后货物空间。
7.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，包括可枢转面板的可枢转格栅总成被配置为在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，便携式电力系统被封闭在前行李厢内部，在第二位置，便携式系统电力系统是暴露的并且可从前行李厢移除。
8.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，当可枢转格栅总成的可枢转面板移动到第二位置时，多个模块化电池单元中的至少一个的电源点是暴露的。
9.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，车辆包括牵引电池组和电连接在牵引电池组与便携式电力系统之间的双向dc/dc转换器。双向dc/dc转换器被配置为将电力从牵引电池组传输到便携式电力系统以及从便携式电力系统传输到牵引电池组。
10.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，双向dc/dc转换器被配置为将电力从车辆的便携式电力系统传输到辅助电池。
11.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，便携式电力系统的多个模块化电池单元中的每一个单独连接到双向dc/dc转换器。
12.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，便携式电力系统的托盘包括弹簧加载的支腿，所述弹簧加载的支腿被配置为当便携式电力系统从前行李厢移除时自动地从折
叠位置移动到展开位置。
13.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，便携式电力系统的托盘包括可伸缩手柄。
14.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，便携式电力系统的托盘的弹簧加载的支腿包括轮子。
15.在任一前述车辆的另一非限制性实施例中，便携式电力系统可从车辆移除，并且可插入第二车辆的第二前行李厢中。
16.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，控制系统位于车辆上并且被配置为命令车辆进入跟随模式，在所述跟随模式下，车辆自主地移动以跟随插入便携式电力系统中的电动装置的操作员。
17.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，包括第一无线装置的跟踪系统被配置为与和操作员相关联的移动装置的第二无线装置通信。
18.在任一前述车辆的另一个非限制性实施例中，移动装置被配置为通过存储在移动装置的存储器中的应用程序实现跟随模式。
19.根据本公开的另一个示例性方面的方法尤其包括：当电动装置插入车辆的便携式电力系统中时以及当便携式电力系统收起在车辆的前行李厢内时，自主地移动车辆以跟随电动装置的操作员。
20.在前述方法的另一个非限制性实施例中，车辆包括可枢转格栅总成，所述可枢转格栅总成在第一位置与第二位置之间枢转，在第一位置，便携式电力系统的电力连接点被封闭在前行李厢内部，在第二位置，所述电力连接点被暴露以插入到电动装置中。
21.在任一前述方法的另一个非限制性实施例中，车辆包括前发动机罩总成，所述前发动机罩总成可在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，便携式电力系统被封闭在前行李厢内部，在第二位置，便携式电力系统是暴露的。
22.在任一前述方法的另一个非限制性实施例中，方法包括从前行李厢移除便携式电力系统。从前行李厢移除便携式电力系统释放便携式电力系统的托盘的弹簧加载的支腿。弹簧加载的支腿被配置为将托盘支撑在地面上方。
23.在任一前述方法的另一个非限制性实施例中，弹簧加载的支腿包括轮子，所述轮子被配置为使托盘沿着地面滚动。
24.前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一者)可以独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
25.根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。
附图说明
26.图1示意性地示出了配备有便携式电力系统的电动化车辆。
27.图2示出了用于电动化车辆的示例性便携式电力系统。
28.图3示出了可移动以接近容纳在车辆的前行李厢内的便携式电力系统的前发动机罩总成。
29.图4示出了可移动以接近容纳在车辆的前行李厢内的便携式电力系统的枢转格栅总成。
30.图5示意性地示出了从电动化车辆的前行李厢移除便携式电力系统的电池单元。
31.图6示意性地示出了从电动化车辆的前行李厢移除便携式电力系统。
32.图7示出了用于车辆的便携式电力系统的选定特征。
33.图8示意性地示出了用于向手持式电动装置提供便携式电力的便携式电力系统的电池单元的移除。
34.图9是电动化车辆的电力传输系统的框图。
35.图10示意性地示出了电动化车辆的跟随模块。
36.图11示意性地示出了从第一车辆移除便携式电力系统以插入第二车辆中。
具体实施方式
37.本公开详细描述了用于车辆的示例性便携式电力系统。便携式电力系统可以被配置为可移除地存储在车辆的前行李厢内的次级电池组。便携式电力系统可以包括多个可单独移除的电池单元，所述电池单元可以用于延长车辆行驶里程或为与车辆分开的电动装置供电。在一些实施例中，当便携式电力系统存放在车辆中并且电动装置连接到便携式电力系统时，可以以跟随模式控制车辆，在所述跟随模式下，使车辆自主地移动以跟随电动装置的操作员。下面更详细地讨论本公开的这些和其他特征。
38.图1示意性地示出了电动化车辆10。电动化车辆10可以包括任何类型的电动化动力传动系统。在实施例中，电动化车辆10是电池电动车辆(bev)。然而，本文描述的概念不限于bev并且可以扩展到其他电动化车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(phev)、燃料电池车辆等。因此，尽管在该实施例中未具体示出，但是电动化车辆10可以配备有内燃发动机，所述内燃发动机可以单独采用或者与其他能量源组合采用来推进电动化车辆10。
39.尽管在本公开的附图中示出了特定部件关系，但这些图示并不意图限制本公开。电动化车辆10的各种部件的放置和取向被示意性地示出，并且可以在本公开的范围内变化。此外，本公开所附的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以强调特定部件的某些细节。
40.在示出的实施例中，电动化车辆10是仅通过电力(诸如通过一个或多个电机12)推进的纯电动车辆，而无需内燃发动机的任何辅助。电机12可以作为电动马达、发电机或两者来操作。电机12接收电力，并且诸如通过电力传输机构(未示出)向一个或多个驱动轮14提供旋转输出扭矩。
41.电压总线16将电机12电连接到电池组18。电池组18是示例性电动化车辆牵引电池。电池组18可以是高压牵引电池组，所述高压牵引电池组包括能够输出电力以操作电机12和/或电动化车辆10的其他电气负载的一个或多个电池阵列20(即，电池总成或可充电电池单元的群组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于为电动化车辆10供电。
42.在实施例中，电动化车辆10是皮卡车。然而，电动化车辆10也可以被配置为轿车、厢式货车、运动型多功能车或任何其他类型的车辆。
43.在实施例中，电动化车辆10包括乘客舱22、位于乘客舱22后方的卡车货厢24以及位于乘客舱22前方的前行李厢26。前行李厢26建立电动化车辆10的第一货物空间，并且卡
车货厢24建立电动化车辆10的第二货物空间。前行李厢26可以更广泛地称为前货物空间或被称为混成词“前行李厢(frunk)”。
44.前行李厢26提供常规的内燃动力车辆中传统上不可用的附加货物空间。该附加货物空间可以用于存放便携式电力系统28。如本文更详细讨论的，便携式电力系统28可以被配置为次级电池组，所述次级电池组可以用于延长电池组18的行驶里程或为与电动化车辆10分开的电动装置(例如，施工/工作现场处的手持工具、电动自行车、电动踏板车等)供电。本公开提出了示例性便携式电力系统28及其在车辆内的相应特征和实现方式。
45.图2示出了用于车辆(诸如图1的电动化车辆10)的示例性便携式电力系统28。便携式电力系统28可以包括托盘30和可移除地定位在托盘30内的多个模块化电池单元32。盖31可以可选地覆盖便携式电力系统28的部分。模块化电池单元32中的每一个可以与其他模块化电池单元32堆叠在一起，并且可从托盘30单独地移除。在实施例中，模块化电池单元32中的每一个被配置为12v次级电池。然而，模块化电池单元32可以具有相同或不同的存储容量、相同或不同的尺寸和形状等。此外，设置在便携式电力系统28内的模块化电池单元32的总数并不意在限制本公开。
46.模块化电池单元32提供便携式能量解决方案，以支持各种移动应用(例如，电动自行车、电动踏板车、高尔夫球车等)或在便携式电力系统28存放在车辆内时或者从车辆移除时，为各种电动装置(例如，施工/工作现场处的手持工具)供电。
47.现在参考图1至图3，前行李厢26可以被电动化车辆10的前发动机罩总成34选择性地覆盖或未覆盖。前发动机罩总成34在图3中被示出为处于打开位置。前发动机罩总成34可以包括铰接盖，所述铰接盖在移动到关闭位置时，基本上将便携式电力系统28封闭在前行李厢26内(以虚线示意性地示出)。当前发动机罩总成34移动到打开位置时，便携式电力系统28的至少一部分被暴露以用于接近便携式电力系统28的模块化电池单元32中的一个或多个。例如，当前发动机罩总成34移动到打开位置时，用户可以访问模块化电池单元32中的一个或多个的电力连接点36。每个电力连接点36可以包括一个或多个电源插座端口38以用于将电动装置连接到模块化电池单元32。电源插座端口38可以包括120v插座端口、240v插座端口、usb端口等，或者这些或其他电源插座端口的任何组合。
48.在图4所示的另一个实施例中，便携式电力系统28可以通过可枢转格栅总成40选择性地封闭或暴露在前行李厢26内。可枢转格栅总成40可以是与前发动机罩总成34分开的部件或前发动机罩总成34的整体部分。可枢转格栅总成40可以包括一个或多个可枢转面板42，所述一个或多个可枢转面板可相对于可枢转格栅总成40的固定部分在关闭位置(以虚线示出)与打开位置之间移动。可枢转面板42可以被配置为在任何方向上枢转。当可枢转面板42移动到打开位置时，便携式电力系统28的至少一部分被暴露以用于接近便携式电力系统28的模块化电池单元32中的一个或多个。例如，当可枢转面板42移动到打开位置时，用户可以访问模块化电池单元32中的一个或多个的电力连接点36。
49.图3和图4示出了示例性实施例，其中当便携式电力系统28保持定位在前行李厢26内时，可以访问便携式电力系统28以向与电动化车辆10分开的电动装置提供电力。还可以设想其他实施例，其中从电动化车辆10移除便携式电力系统28或其部分，以向与电动化车辆10分开的电动装置提供电力。
50.例如，如图5所示，便携式电力系统28的模块化电池单元32中的一个或多个可以从
前行李厢26移除，然后定位在工作现场处的地面或工作表面44上。然后，用户可以将各种电动装置46(例如，锯、钻或其他电动设备)插入模块化电池单元32的电力连接点36中。模块化电池单元32能够供应一定量的电力，以在电动装置46插入电力连接点36中时为电动装置供电。
51.替代地，如图6所示，整个便携式电力系统28可以从前行李厢26移除。便携式电力系统28的托盘30可以包括用于移除和操纵便携式电力系统28的手柄47。托盘30可以另外配备有一个或多个弹簧加载的支腿48，所述一个或多个弹簧加载的支腿被配置为当便携式电力系统28从前行李厢26移除时自动地从折叠位置移动到展开位置。当便携式电力系统28收起在前行李厢26中时，弹簧加载的支腿48处于折叠位置，并且当便携式电力系统28从前行李厢26移除时，所述弹簧加载的支腿可以自动移动到展开位置。
52.一旦从前行李厢26移除，便携式电力系统28就可以定位在工作现场的工作表面44上。然后，用户可以将各种电动装置46插入模块化电池单元32的电力连接点36中。便携式电力系统28能够供应一定量的电力，以在电动装置46插入电力连接点36中时为所述电动装置供电。
53.图7示出了可以实现到便携式电力系统28的托盘30中的附加特征。在实施例中，托盘30的弹簧加载的支腿48各自包括轮子50。轮子50允许用户使便携式电力系统28沿着工作表面44移动(即，滚动)。
54.在另一个实施例中，托盘30包括可伸缩手柄52。可伸缩手柄52可以在缩回位置x和伸出位置x'之间移动。在伸出位置x'，可以推动或拉动可伸缩手柄52，以便诸如通过使便携式电力系统28沿着工作表面44在轮子50上滚动而移动便携式电力系统28。因此，一旦便携式电力系统28从前行李厢26移除，轮子50和可伸缩手柄52就使得所述便携式电力系统能够被运输。
55.图8示意性地示出了便携式电力系统28的又一示例性使用。在该实施例中，多个模块化电池单元32是可堆叠单元。模块化电池单元32中的一个或多个可以从堆叠中移除，并且其尺寸可以足够小以放置在工作人员的携带装置54(例如，工具带、背包等)内。然后，工作人员可以在工作现场任何需要的地方将模块化电池单元32运输到便携式电力系统28或电动化车辆10而不受限制。可以将设置在便携式电力系统28内的模块化电池单元32的尺寸混合以提供不同的能量存储/电源能力。
56.图9是示出能够协调电动化车辆10的各种能量源之间的电力传输的示例性电力传输系统56的框图。电力传输系统56可以包括电池组18、便携式电力系统28、辅助电池58、双向dc/dc转换器60和控制系统62。
57.在实施例中，牵引电池组18是电动化车辆10的高电压牵引电池组，并且主要负责为电动化车辆10的推进提供动力。电池组18可以是例如300v牵引电池组。然而，其他电压也可以被认为是“高电压”电池组。
58.在实施例中，辅助电池58是低电压电池，诸如12v电池。在本公开中，术语“低电压电池”可以包括小于60v的任何电池。辅助电池58可以为电动化车辆10的各种低电压负载供电。低电压负载的非限制性示例包括信息娱乐系统、照明系统、电动车窗、电动座椅、冷却风扇、空调压缩机、仪表组、控制模块等。
59.双向dc/dc转换器60被配置用于控制电池组18、便携式电力系统28和辅助电池58
之间的电力流动。在第一实施例中，来自电池组18的电力可以用于对辅助电池58、便携式电力系统28的模块化电池单元32或两者进行充电。双向dc/dc转换器60可以将来自电池组18的高电压dc输出转换成与便携式电力系统28的辅助电池58和/或模块化电池单元32兼容的低电压dc供应。每个模块化电池单元32可以单独地连接到双向dc/dc转换器60，以便即使在一些模块化电池单元32从便携式电力系统28移除时也能够进行充电。
60.在另一个实施例中，来自便携式电力系统28的电力可以用于对电池组18和/或辅助电池58充电(即，延长车辆里程)。双向dc/dc转换器60可以将来自模块化电池单元32的低电压dc输出转换成与电池组18兼容的高电压dc供应。
61.控制系统62可以通过控制双向dc/dc转换器60的操作来控制对电池组18、便携式电力系统28的模块化电池单元32和辅助电池58的充电。例如，控制系统62可以指示何时开始充电、何时结束充电、充电时长、充电的电力水平等。控制系统62可以是整个车辆控制系统的一部分，或者可以是与车辆控制系统通信的单独的控制系统。控制系统62可以包括一个或多个控制模块64，所述一个或多个控制模块配备有用于与电力传输系统56的各种部件交互并命令其操作的可执行指令。例如，在实施例中，电池组18、便携式电力系统28和双向dc/dc转换器60各自包括控制模块，并且这些控制模块可以通过控制器局域网彼此通信以控制对电池组18、便携式系统28和辅助电池58的充电。在另一个实施例中，控制系统62的每个控制模块64包括用于执行电力传输系统56的各种控制策略和模式的处理单元66和非暂时性存储器68。控制系统62的控制模块64可以接收和处理各种输入以控制电力传输系统56内的电力传输。
62.在实施例中，控制系统62可以被编程为对便携式电力系统28何时可以由电池组18充电施加限制。例如，当电池组18的当前荷电状态低于预定义阈值时，控制系统62可以指示双向dc/dc转换器60防止电流从电池组18流到便携式电力系统28的模块化电池单元32。在另一个实施例中，控制系统62可以指示双向dc/dc转换器60基于满足电动化车辆10的即将到来的预期行程所需的能量的量来限制从电池组18发送到便携式电力系统28的电流量。在又一个实施例中，当当前无法从电池组18获得电力时(例如，当电池组18的荷电状态太低或用户不想耗尽里程时)，控制系统62可以指示双向dc/dc转换器60使用来自便携式电力系统28的电力对辅助电池58充电。
63.图10示意性地示出了可以实现到配备有便携式电力系统28的车辆中的又一特征。该特征可以被称为“跟随模式”，并且被配置为：当电动装置46插入便携式电力系统28中以及便携式电力系统28存放在前行李厢26内时，使电动化车辆10能够自主地跟随电动装置46(例如，电动割草工具或任何其他电动设备)的操作员70的移动。
64.电动化车辆10可以包括跟踪系统72，所述跟踪系统被配置为监测操作员70的移动。跟踪系统72可以与移动装置74通信。在大多数实现方式中，移动装置74(例如，智能电话、平板计算机、计算机、可穿戴式智能装置等)属于操作员70或电动化车辆10的拥有者/用户。
65.跟踪系统72可以包括一个或多个无线装置76，所述一个或多个无线装置有助于检测附近的操作员70和与所述附近的操作员的接近度。无线装置76可以嵌入或以其他方式安装在电动化车辆10的各个位置处，诸如在前保险杠、支架、成型件、车门、车内部件等内。在实施例中，无线装置76是蓝牙低功耗(ble)收发器，其被配置为接收和/或发射低功耗蓝牙
信号以用于经由移动装置74确定操作员70的接近度。
66.如示意性所示，与操作员70相关联的移动装置74还可以包括无线装置78(例如，另一个ble收发器)，所述无线装置被配置为通过无线连接80与跟踪系统72的无线装置76通信。无线连接80可以是ble连接、wi-fi连接、或任何其他类型的无线连接。在实施例中，移动装置74的无线装置78适于周期性地(例如，大约每半秒或任何其他时间间隔)广播无线信号82，所述无线信号包括与操作员70的当前位置相关的信息、操作员70是静止的还是移动的信息等。无线信号82可以由跟踪系统72的无线装置76接收。基于无线信号82，跟踪系统72被配置为确定操作员70相对于电动化车辆10的大概距离和移动方向。例如，在示例性实施例中，操作员70距电动化车辆10的大概距离可以通过测量移动装置74的无线装置78与跟踪系统72的无线装置76之间的无线连接80上的信号强度84来获得。这可以包括使用各种位置跟踪技术，包括但不限于接近法、三角测量法和侧移法。在某些情况期间，跟踪系统72可以向控制系统62发送表示操作员70的位置和移动方向的信号。
67.跟踪系统72诸如通过控制器局域网(can)86与控制系统62进行电通信。至少部分地基于从跟踪系统72接收的信息，控制系统62可以确定操作员70的方向和位置。在实施例中，控制系统62可以利用跟踪技术(例如，三角测量)来确定操作员70的位置和移动方向。
68.控制系统62可以包括控制模块88，所述控制模块配备有用于与电动化车辆10的各种部件交互并命令其操作的可执行指令。控制模块88可以包括处理单元90和非暂时性存储器92，以用于执行电动化车辆10的各种控制策略和模式。
69.在实施例中，处理单元90被配置为执行存储在控制模块88的存储器92中的一个或多个程序。第一示例性程序在被执行时可以确定何时以及如何自主地移动电动化车辆10以在操作员远离电动化车辆10移动时跟随操作员70的移动。因此，第一示例性程序是用于执行跟随模式的程序。在实施例中，当操作员70位于距电动化车辆10的距离超过预定义阈值距离的位置处时，控制系统62自动命令电动化车辆10自主地朝向操作员70移动。
70.移动装置74可以包括应用程序94，所述应用程序包括允许用户采用用户界面96来启用跟随模式的编程。应用程序94可以存储在移动装置74的存储器98中，并且可以由移动装置74的处理器100执行。
71.图11示意性地示出了便携式电力系统28(诸如从电动化车辆10到另一电动化车辆10-2)的可传输性。例如，便携式电力系统28可以从电动化车辆10的前行李厢26移除，然后定位在电动化车辆10-2的前行李厢26-2内，诸如用于在紧急情况期间向电动化车辆10-2提供额外的行驶里程。便携式电力系统28可以从经销商、充电站等租赁，以提供灵活且可转移的便携式电力解决方案。
72.本公开的便携式电力系统在车辆内提供替代的能量存储/电源功能性。本文描述的便携式电力系统是高度便携式的，并且可以在存放在车辆内或从车辆移除时使用，从而提高车辆的能量管理功能性的整体有效性。
73.尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定组合。将来自非限制性实施例中的任一个的部件或特征中的一些与来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件结合使用是可能的。
74.应当理解，相同的附图标记在全部若干附图中表示相应或类似的元件。应当理解，尽管在这些示例性实施例中公开和示出了特定的部件布置，但是其他布置也可受益于本公
开的教导。
75.前述描述应被解释为说明性的而非具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可以出现某些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。