CN102300748A - 用于机动车辆的互连壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的互连壳体，其包括用于电池(2)的连接端子和用于换流器的连接端子(D’、E’)。本发明的特征在于，它包括用于外部电源(7)的连接端子(U1、U2)，用于连接到AC电动机(3)的输出端(M1、M2、M3)，以使得当外部电源(7)、换流器(5)、电动机(3)和电池(2)同时连接到所述互连壳体时所述电池(2)能够被充电。

Description

用于机动车辆的互连壳体
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的互连壳体、牵引设备和包括这种互连壳体的机动车辆。最后，其涉及一种用于对机动车辆电池充电的方法。
背景技术
图1示意性地示出了具有动力电池组的传统机动车辆1。这个车辆包括连接到三相发动机3的车载蓄电池2，该三相发动机在第一车辆牵引阶段中驱动车轮4。它还包括用于将电池2提供的DC电压转换成发动机3需要的AC电压的三相换流器5。换流器5包括分别连接到电池2的正负极的两个电源输入端子D和E，以及连接到发动机3的三个励磁线圈E1、E2、E3的三个输出端子A、B、C。此外，该车辆包括与设备的其他元件隔离开的充电器，其用于将通常是电网的外部电源7所提供的AC电压转换成DC电压从而在第二车辆充电阶段中对电池2充电。
为了改进上述传统解决方案，文件FR2738411描述了这样一种解决方案，其中不再需要充电器6，通过使用换流器5的元件并且添加特别包括三个开关的其他几个元件来实现充电功能。图2示意性地示出了这种解决方案，其中，特别地，一个开关8可以被用来修改上述电路的配置以使其能够以电池2的充电模式工作，发动机3和换流器5连至电网7并且用作充电器。这个原理是有利的，但是在机动车辆中最佳地实现它仍然是个难题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种解决方案，其利用机动车辆内的换流器来确保对连至发动机的电池的最佳充电。
为此，本发明提出了一种用于机动车辆的互连壳体，其包括用于电池的连接端子、用于换流器的连接端子，其特征在于，它包括用于外部电源的连接端子、用于连接到AC电动机的输出端，以使得当外部电源、换流器、电动机和电池同时连接到所述互连壳体时电池能够被充电。
根据一个实施例，所述互连壳体可以包括至少三个开关，这三个开关在第一位置中提供了其中能够在机动车辆牵引设备中使用该互连壳体的配置，并且在第二位置中提供了其中能够在用于对电池充电的设备中使用该互连壳体的配置。
所述互连壳体可以包括一个开关以使得电池的正极能够连接到换流器端子或连接到至电动机的连接的第一输出端，并且可以包括两个开关以使得用于至电动机的连接的两个输出端能够连接到所述至电动机的连接的第一输出端或仅连接到用于外部电源的端子。
使得电池正极能连接到换流器的端子或连接到至电动机的连接的第一输出端的开关可以包括用于连接到换流器端子的第一触头和用于连接到所述至电动机的连接的第一输出端的不同的第二触头，该第一触头被设计用于在电力牵引阶段中所产生的非常强的电流，该第二触头被设计用于在电池充电阶段期间所产生的弱电流。
所述互连壳体可以包括至少一个双稳态开关，该开关包括用于锁定其触头的附加装置。
所述互连壳体可以包括具有至少一个附属触头的至少一个开关，该附属触头能够确认所述触头处于稳态位置中的一个或另一个位置中。
所述互连壳体可以包括连接到相同的控制装置的三个开关，例如线圈，以确保所述开关的同时切换。
本发明还涉及一种用于机动车辆的牵引设备，其包括电池、电动机、换流器，其特征在于，它包括如上文所述的互连壳体。
所述互连壳体可以被直接定位在所述电动机上。
所述电动机可以是三相发动机，其包括分别连接到所述互连壳体的三个输出端的三个励磁线圈。
所述换流器可以包括通过三相连接器连接到所述电动机的三个励磁线圈的三个开关臂和滤波电容。
本发明还涉及一种机动车辆，其特征在于，它包括如上文所述的牵引设备。
最后，本发明还涉及一种用于对机动车辆的电力牵引设备充电的方法，其特征在于，包括下列步骤：
-将电源连接到与电池相连的机动车辆的互连壳体的端子；
-控制三个开关在所述互连壳体内的位置更改。
附图说明
下面将参考附图以对一个特定实施例的非限制性描述来详细说明本发明的目的、特征和优点，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的机动车辆；
图2示意性地示出了根据一种现有技术解决方案的电池充电阶段期间的电路；
图3示意性地示出了在电池充电配置中的根据本发明一个实施例的电路；
图4示意性地示出了在机动车辆牵引配置中的根据本发明实施例的同一个电路；
图5示意性地示出了本发明实施例的可选形式；
图6示出了根据本发明一个实施例的机动车辆内的互连壳体的定位。
具体实施方式
如上文已经解释的那样，包括电池2、三相AC发动机3和换流器5的相同的电子设备可以用作同时实现机动车辆牵引和从电网对电池充电的基础，其中特别地添加了三个专用开关。本发明的思想在于在同一个互连壳体中纳入可经由所需输出端子到达的所添加的电子元件，更具体地，它们被纳入这样的单个互连壳体中：其执行确保对来自电池的高压的电分配和电保护的一般功能，以对例如牵引换流器5的不同接收器以及图中未显示的其他设备供电，例如空调、加热器、14V DC/DC等。这个互连壳体可以特别地包括上文提及的三个开关。换流器5包括并联地安装在电源端子D与E之间的三个开关臂18、19、20和滤波电容21。每个臂18、19、20都串联地包括两个二极管/斩波器开关组(例如具有反向二极管的IGBT晶体管)，每个二极管都相对于每个开关的正常导电方向而被反向地安装。换流器5的输出端子A、B、C连接到臂18、19、20的中点。换流器5由未显示的电路操作，该电路控制晶体管的闭合和打开并且针对每个臂18、19、20确定由电池2递送的DC电压的斩波周期。
因此，图3示出了本发明的一个实施例，其示出了互连壳体，该互连壳体一方面包括两个不同的输入端以经由输入端子U1和U2连接到电池2和电网7，另一方面包括对应于为换流器5供电的输入端子D、E的两个输出端子D’、E’，以及分别用于发动机3的三个励磁线圈E1、E2、E3的三个输出端M1、M2、M3。三个开关11、12、13被设于互连壳体内。第一开关使得电池2的正极能够连接到用于换流器5的端子D’或者连接到与电感E1相连的输出端M1。第二开关12和第三开关13使得输出端M2和M3能够连接到输出端M1或只连接到端子U1和U2。这三个开关连接到单个控制装置14，例如线圈，从而确保它们即使在出故障的情况下也能同时切换。
所述互连壳体是以外壳的形式的，其构成包括由连接器构成的外部电接口的密封壳体。
现在将说明所述设备工作的方式。图3示出了电池2的充电模式的配置。该接线图实际上等价于图2中的接线图。在这个充电模式中，第一开关11将电池2的正极经由输出端M1连接到发动机3的线圈E1。第二开关12和第三开关13打开，这使得发动机3的其他两个线圈E2、E3能够经由互连壳体10的输出端M2和M3与连至电网(未显示)的端子U1和U2直接接触。
图4示出了车辆牵引位置中的同一个设备。三个开关11、12、13具有与前一个图中相反的位置，并且端子U1和U2当然不再连接到电网。在这个配置中，线圈E1、E2和E3是星形配置。
图5示出了本发明实施例的可选形式，其中第一开关11被具有两个不同的触头15、16的开关11’替代。第一触头15被设计用于在电力牵引阶段中所产生的非常强的电流，该电流会大到200A，而第二触头16被设计用于在充电阶段期间所产生的弱电流，该电流约为25至30A。
一个有利的实施例涉及使用双稳态系统，其使得触头稳固地保持固定不动并且能很好地抵抗震动以确保可靠的操作。为此，开关可以具有用于将触头锁定在给定位置处的附加装置，这防止触头由于震动造成的反弹而打开。第一实施例涉及在螺旋弹簧型的传统开关结构中添加机械锁定装置，该机械锁定装置保持静止状态，并且被驱动以在控制改变触头状态的线圈之前解除对触头的锁定。第二个可能的实施例涉及使用能够通过例如干摩擦来移动触头并且保持触头固定不动的电致动器。最后，另一个实施例涉及创建辅助触头，该触头能够确认所有触头处于稳态位置中的一个或另一个中以及处于瞬态位置中，这因而限制了控制点。可能存在与电源触头机械联结的两个辅助触头用以确认所有触头的位置。
图6示出了发动机3上的互连壳体0的一个有利的设置。这个解决方案使得该壳体能够简单地通过使用汇流条而电连接到发动机，这因而例如避免了使用三个具有其自己的密封连接器的附加屏蔽缆线这一需求。同时，将发动机3连接到其换流器(未显示)的三相连接器17相比现有技术方案而言并未修改。
最后，本发明还涉及一种用于对用于机动车辆的电力牵引设备充电的方法，其特征在于，包括下列步骤：
-将电源7连接到机动车辆的互连壳体的端子U1、U2；
-控制三个开关11、12、13在该互连壳体中的位置更改。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆的互连壳体，包括用于电池(2)的连接端子、用于换流器(5)的连接端子(D’、E’)，其特征在于，包括用于外部电源(7)的连接端子(U1、U2)、用于连接到AC电动机(3)的输出端(M1、M2、M3)，以使得当外部电源(7)、换流器(5)、电动机(3)和电池(2)同时连接到所述互连壳体时所述电池(2)能够被充电。
2.根据权利要求1所述的互连壳体，其特征在于，该互连壳体包括至少三个开关(11、12、13)，这三个开关在第一位置中提供其中能够在机动车辆牵引设备中使用该互连壳体的配置，并且在第二位置中提供其中能够在用于对电池(2)充电的设备中使用该互连壳体的配置。
3.根据权利要求2所述的互连壳体，其特征在于，该互连壳体包括使得电池(2)的正极能够连接到换流器(5)的端子(D)或者连接到用于连至电动机(3)的第一输出端(M1)的开关(11)，并且该互连壳体包括使得用于连至电动机的两个输出端(M2、M3)能够连接到用于连至电动机(3)的第一输出端(M1)或者只连接到用于外部电源(7)的端子(U1、U2)的两个开关(12、13)。
4.根据权利要求3所述的互连壳体，其特征在于，使得电池(2)的正极能够连接到换流器(5)的端子(D)或者连接到用于连至电动机(3)的第一输出端(M1)的所述开关(11)，包括用于连接到换流器的端子(D)的第一触头(15)和用于连接到用于连至电动机(3)的第一输出端(M1)的不同的第二触头(16)，该第一触头被设计用于在电力牵引阶段中所产生的非常强的电流，该第二触头被设计用于在对电池(2)充电的阶段期间所产生的弱电流。
5.根据权利要求2至4之一所述的互连壳体，其特征在于，包括至少一个双稳态开关，该双稳态开关包括用于锁定其触头的附加装置。
6.根据权利要求2至5之一所述的互连壳体，其特征在于，包括具有至少一个辅助触头的至少一个开关，该辅助触头能够确认所述触头处于稳态位置中的一个或另一个位置中。
7.根据权利要求2至6之一所述的互连壳体，其特征在于，所述三个开关(11、12、13)连接到同一个控制装置(14)，例如线圈，从而确保所述开关的同时切换。
8.一种用于机动车辆的牵引设备，包括电池(2)、电动机(3)、换流器(5)，其特征在于，包括根据前述权利要求之一的互连壳体(10)。
9.根据权利要求8所述的用于机动车辆的牵引设备，其特征在于，所述互连壳体(10)被直接定位在所述电动机(3)上。
10.根据权利要求8或9所述的用于机动车辆的牵引设备，其特征在于，所述电动机(3)是包括分别连接到所述互连壳体的三个输出端(M1、M2、M3)的三个励磁线圈(E1、E2、E3)的三相发动机。
11.根据权利要求10所述的用于机动车辆的牵引设备，其特征在于，所述换流器(5)包括通过三相连接器(17)连接到所述电动机(3)的三个励磁线圈(E1、E2、E3)的三个开关臂(18、19、20)和滤波电容(21)。
12.一种机动车辆，其特征在于，包括根据权利要求8至11之一的牵引设备。
13.一种用于对机动车辆的电力牵引设备充电的方法，其特征在于，包括下列步骤：
-将电源(7)连接到与电池(2)相连的机动车辆的互连壳体的端子(U1、U2)；
-控制三个开关(11、12、13)在所述互连壳体内的位置更改。
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