CN102555831A

CN102555831A - 电动车的高电压系统

Info

Publication number: CN102555831A
Application number: CN2011102681526A
Authority: CN
Inventors: 金锡亨; 崔帝勋; 林度暻
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-07-11
Also published as: KR20120062956A; US9365114B2; JP2012125137A; US20120139338A1

Abstract

本发明提供了一种电动车的高电压系统，其通过允许高电压电池充当备用电池而使得可以去除在这样的系统中常规地需要的备用电池。高电压系统包括：高电压电池，其中高电压电池的一个或多个单元电池和/或模块通过NC继电器连接到车辆的低电压电气设备，使得高电压电池的一个或多个单元电池和/或模块的电力在点火装置关断时被供应给低电压电气设备。

Description

电动车的高电压系统

技术领域

本发明涉及一种电动车的高电压系统。更特别地，本发明涉及一种电动车的高电压系统，其通过设置能够充当备用电池(sub-battery)的高电压电池而使得可以消除备用电池。

背景技术

通常，电动车指的是在很大程度上利用电力作为动力的车辆，并且HEV(混合电动车)、PHEV(插电式混合电动车)和EV(电动车)是典型的电动车。

如图1中所示，电动车的高电压系统包括高电压电池1、逆变器、LDC 2、电压缩机和高电压电动机4。如另外示出的那样，除了高电压电池1之外还使用备用电池3(例如，12V的铅酸电池)以便操作除了通常由高电压电池操作的高电压部件以外的普通电气设备。

在电动车中，备用电池3通常是(1)在利用LDC 2由作为电源的高电压电池对其充电之后使用，(2)被用于操作普通低电压电气设备，或者(3)被用于控制启动车辆时的继电器通断。

如上所述，根据相关技术的电动车的高电压系统的高电压电池1始终从备用电池3接收电力，用于启动车辆时的继电器通断以及用于低电压电气设备(见图2)。因此，需要额外空间来收容备用电池3。结果，空间利用率降低并且布局变得困难。

此外，由于备用电池的寿命相对较短，所以在使用车辆时有必要更换多个电池。这会导致随着时间的额外成本。

本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供了一种使得可以消除对备用电池的需要的电动车的高电压系统。特别地，本发明提供了一种电动车的高电压系统，其中高电压电池的单个单元电池或单个模块通过NC继电器被直接连接到需要低电压的低电压电气设备。在某些方面中，一个或多个单元电池和/或模块可以被设置成与低电压电气设备连接。

在一个方面中，本发明提供了一种包括高电压电池的电动车的高电压系统，其中高电压电池的一个或多个单元电池和/或模块(优选地为单个单元电池或单个模块)通过NC继电器连接到低电压电气设备，使得高电压电池的单元电池和/或模块的电力在点火装置关断时被供应给低电压电气设备。

在优选实施例中，高电压电池在点火装置接通时通过使用单元电池和/或模块的电力来开启高电压继电器。此外，通过高电压继电器连接到高电压电池的LDC的电力在点火装置接通之后被供应给低电压电气设备。

根据本发明，可以消除对常规需要的备用电池的需要，并且因此，可以去除备用电池。特别地，根据本发明，通过将高电压电池的一个或多个单元电池和/或模块(优选地为单个单元电池或单个模块)直接连接到低电压电气设备的电路以充当备用电池，可以消除备用电池。

因此，除了减小设计车辆时的制造成本和重量之外，还可以减小用于备用电池的额外成本并通过保证有利布局来高效地使用可用空间。此外，可以通过保证所需的空间来提高商业价值并通过减小重量来增大燃料效率。

应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。

本发明的上述及其它特征在下文中讨论。

附图说明

现在将参考附图中示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：

图1是示出相关技术的电动车的高电压系统的配置的图；

图2是示出图1中所示的高电压系统的操作的图；

图3是示出根据本发明的实施例的电动车的高电压系统的图；并且

图4和5是示出根据本发明的电动车的高电压系统的操作的流程图。

应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。

在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。

具体实施方式

现在将在下文中详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。

在下文中参考附图来详细描述本发明的优选实施例。这些描述和示出某些优选实施例的附图并非旨在对这些优选实施例进行限制。

本发明涉及一种电动车的高电压系统，其被设计成去除对备用电池的需要，并且因此允许去除或消除常规地用在高电压系统中的这种备用电池。特别地，本发明涉及一种高电压系统，其配置成允许高电压电池10向由低电压电力操作的普通电气设备供应电力。

为了进行该操作，根据本发明的实施例的电动车的高电压系统包括高电压电池10和LDC 13(低电压DC-DC转换器)、高电压继电器12和NC继电器14(常闭继电器)。

在本发明的实施例中，如图3中所示，高电压电池10的单个单元电池(cell)或高电压电池10的单个模块通过NC继电器14与低电压电气设备连接，优选地直接连接到低电压电气设备。如此，即使在点火装置关断时，高电压电池10的单个单元电池或单个模块的电力也始终与低电压电路连接以供应低电压电力并操作低电压电气设备。虽然在各个实施例中，高电压电池的单个单元电池或模块通过继电器与低电压电气设备连接，但是在需要的情况下可以使用一个或多个单元电池和/或模块的组合。因此，应理解的是，在下面的说明中，对单个单元电池或单个模块的提及可以根据本发明进行修改，以便包括一个或多个单元电池和/或模块的任意组合。

此外，根据本发明的实施例，通过使用高电压电池10的单个单元电池或单个模块的电力来启动车辆。特别地，高电压电池10的单个单元电池或单个模块的电力可以通过连接在NC继电器14和低电压部件之间的LDC 13供应，以便在点火装置接通和启动操作时提供用于高电压继电器12和MCU 15的初始电力。

在各个实施例中，NC继电器14具有响应于操作信号而被断开的开关端子，这是本领域所公知的。因此，开关端子在继电器开启时断开并在继电器关闭时闭合，使得NC继电器14被连接。

如图3中另外示出的那样，安全熔断器11和高电压继电器12可以直接连接到高电压电池10，而连接到高电压继电器12的LDC 13被直接连接到配备有低电压电气设备的低电压电流。

LDC 13充当在车辆行驶时用于低电压电气设备的电源，使得它充当常规使用的备用电池。此外，LDC 13通过由于NC继电器关闭而使高电压电路和低电压电路分开来保证安全性。

特别地，LDC 13根据转换操作而将高电压电池10的高电压电力减小为低电压，并且当NC继电器14开启并且继电器变得断开时，将低电压供应给低电压电气设备。

特别地，高电压电池10通过在点火装置关断状态下充当(例如，代替)常规备用电池，而充当低电压电气设备的电源，并且还在点火装置接通状态下充当用于高电压继电器的点火装置接通操作的驱动电源。此外，高电压电池10特别地通过在点火装置接通之后停止充当备用电池并返回到高电压电路，来供应用于启动车辆的高电压电力。此时，当高电压电池10停止充当备用电池时，作为替代，LDC充当(例如，代替)备用电池(例如在点火装置接通状态下)，如上所述。

本发明使得可以防止由于在车辆启动之后高电压电路和低电压电路之间的断开所可能产生的对绝缘电阻器的损害或高电流的流入而引起的问题。特别地，本发明可以通过将NC继电器14布置在高电压电池10的高容量单个单元电池或单个模块与低电压电气设备之间来防止这些问题。

作为参考，在本发明的各个实施例中，如图3中所示，高电压继电器12由主继电器(-)、主继电器(+)和预充电继电器构成。应注意的是，该配置是本发明的优选实施例的一个实例，并且也可以适当地提供其它配置。

在下文中，参考图4和5描述根据本发明的实施例的高电压系统的操作。

参考图4，在点火装置接通状态下，高电压电池10的单个单元电池或单个模块的电力被施加到高电压继电器12，使得高电压继电器12被开启并且高电压电路被闭合从而被连接。然后，LDC开始操作并且NC继电器被开启，使得高电压电动机16根据启动操作由来自高电压电池10的电力操作，从而启动车辆。

即，当高电压电路被闭合并且LDC开始操作时，NC继电器变得开启以启动车辆，同时高电压电路和低电压电路保持断开。

在该操作中，高电压电池10的单个单元电池或单个模块的电力被用作控制高电压电动机16的MCU 15的初始电力。

高电压电池10的电力在车辆启动之后通过LDC 13的操作被供应给低电压电气设备，其中NC继电器14保持开启并断开，使得高电压电池10的单个单元电池或单个模块与低电压电气设备断开，并因此允许车辆以正常方式被驱动。

同时，参考图5，在点火装置关断状态下，高电压继电器12被关闭，并且高电压电池10、LDC 13、MCU 15和FATC 17(全自动温度控制器)由于高电压继电器12的断开而被断开，同时NC继电器14被关闭并且高电压电池10的单个单元电池或单个模块直接与低电压电气设备连接。

即，高电压电池10在点火装置关断状态下与高电压电路断开，然而它被连接到低电压电路并充当备用电池。

因此，即使在点火装置关断状态下，低电压电气设备也可以由高电压电池10的高容量单个单元电池或单个模块的电力操作。

根据相关技术，用于普通电气设备的电力和用于高电压继电器的初始电力仅从电动车的高电压系统中的备用电池供应。根据本发明，电气系统的高电压系统中的高电压电池供应用于普通电气设备的电力和当车辆启动时高电压继电器的初始电力。因此，根据本发明，备用电池是不必要的并且可以去除备用电池，因为高电压电池被配置成使得它能够充当备用电池。

因此，可以减小用于更换备用电池的额外复发的成本，以便通过保证有利的布局来更高效地使用车辆中的空间，并且以便进一步降低设计车辆时的制造成本和重量。此外，可以通过保证空间来提高车辆的商业价值，同时通过减小车辆的车体重量来增大燃料效率。

此外，由于低电压电力可以在较长使用期限内由高电压电池保证，所以可以防止备用电池的频繁更换及其额外成本(例如，用于更换电池及其劳务费的成本)。

本发明的高电压系统可以适当地用于借助高电压电池的电能开始行驶的所有类型的电动车，诸如EV(电动车)、HEV(混合电动车)和PHEV(插电式混合电动车)。

已经参考本发明的优选实施例对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，可以在这些实施例中做出变更而不脱离本发明的原理和精神，其中本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims

1.一种电动车的高电压系统，包括：高电压电池，其中所述高电压电池的一个或多个单元电池和/或模块通过NC继电器连接到车辆的低电压电气设备，使得所述高电压电池的所述一个或多个单元电池和/或模块的电力在点火装置关断时被供应给所述低电压电气设备。

2.如权利要求1所述的电动车的高电压系统，还包括通过高电压继电器连接到所述高电压电池的低电压DC-DC转换器，其中所述高电压电池在点火装置接通时通过使用所述一个或多个单元电池和/或模块的电力来开启所述高电压继电器，并且所述低电压DC-DC转换器的电力在点火装置接通之后被供应给所述低电压电气设备。

3.如权利要求1所述的电动车的高电压电池系统，其中所述高电压电池的所述单个单元电池或单个模块被连接到所述低电压电气设备，使得所述高电压电池的单个单元电池或单个模块的电力在点火装置关断时被供应给所述低电压电气设备。

4.如权利要求1或2所述的电动车的高电压电池系统，其中在点火装置关断时以及在点火装置接通之后，仅仅所述高电压电池的单元电池和/或模块的电力或所述低电压DC-DC转换器的电力被供应给所述低电压电气设备。

5.一种电动车，包括如权利要求1所述的电动车的高电压电池系统。