CN102905931A - 机动车电池充电的方法和电导体布线 - Google Patents

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Abstract

一种用于产生流过导体布线(1)的交变电流(3)的导体(2，2’…)布线，流过所述导体布线的交变流电(3)是通过作用于所述导体布线的交变磁场(4)产生的，用流过所述导体布线(1)的交流电(3)为机动车(6)用的电池(5)进行充电，所述导体布线(1)经低阻抗连接(7)不与所述导体布线(1)外部的电导体(8，8’，...)连接。

Description

机动车电池充电的方法和电导体布线
除了通过电缆和连接器输送能源的传导方法之外，电感方法也可以用于为蓄电池充电，特别是电力机动车的电池。本发明旨在更进一步发展为机动车电池充电的电感方法和导线布置。这一目的可以由独立权利要求中的任一项产品或方法来实现。
根据本发明，提供了一种导体布线，这种导体布线被配置为通过作用于所述导体布线的交变磁场产生流过所述导体布线的交流电；以及用流过所述导体布线的交流电为机动车的电池进行充电。所述导体布线经由低阻抗连接不与所述导体布线外部的电导体连接。
根据本发明，进一步提供了一种机动车，其包括导体布线和导体布线外部的导电元件，其中，所述导电元件通过低阻抗相互连接到一个保护导体，以使所述导电元件可以接地。
本发明还提供了一种为机动车用的电池充电的方法，在第一步骤里，通过作用于导体布线上的交变磁场在导体布线里产生交流电，该交流电用于为机动车的电池充电，所述导体布线经由低阻抗连接不与所述导体布线外部的电导体连接。利用一个检测装置持续监控所述导体布线与导体布线外部的电导线之间低阻抗连接的缺失。
结合本发明的描述，为机动车电池充电的导体布线被理解为可供交变磁场作用于其上以在该导体布线上产生交流电来为机动车电池充电的任何一个或多个导体布线。
在这种情况下，流过所述导体布线中的交流电被理解为至少在部分导体布线中会随时间变化的电流，尽管该电流在时间间隔内可以不是周期性的。因此，该电流可能改变方向，尽管它不是必须如此。交流电这个术语在这里也包括了在一个方向但安培随时间改变的可变电流。
在这种情况下，交变磁场指的是能够在该说明书所述的导体布线中产生交流电的暂时性可变的磁场。这种暂时性可变磁场可以由变压器或电磁铁组成的外导体布线中随时间变化的电流来激发。该可变磁场同样也可以由永磁体或其中有恒定电流或可变电流流过的外部导体布线来激发。在这种情况下，交变磁场这个术语同时也包括了变化的电磁场。
在这种情况下，电池被理解为任何能以电能形式储存并提供能量的，而且可以从电路中取出的装置。该电池同样可以指原电池（伽伐尼电池；galvaniccell）或原电池的布线。
在这种情况下，导体间的低阻抗连接是指具有欧姆电阻很低的导电连接，在实际应用情况下所期望的电流流过这种连接不会导致电压伏特数降低，从而会对希望进行的操作或布线或任何使用所述布线的系统造成影响。
根据本发明一个较佳实施例，这种导体布线包括一个中性点，所述中性点经可接地的高阻抗连接以连接到所述导体布线外部的电导体。在本实施例中，通过高阻抗连接该中性点和导体布线外部的电导体连接到同一地方保持相同电势，只要没有可感知的电流流过该高阻抗连接。由此，只要没有电流能够产生这样的危险的流过该高阻抗连接的接触电压，在高阻抗连接的中性点和导体布线外部的电导体之间能够确保没有危险的接触电压发生。
根据本发明又一个优选的实施例，这也可以与前面的优选实施例结合，提供了一个装置，该装置用于检测该导体布线和该导体布线外部的电导体之间的低阻抗连接。这样的检测装置能够快速识别该导体布线对该导体布线外部的一个电导体或者多个电导体的低阻抗连接的发生或存在。此种检测装置的不同形式通常是已知的。
根据本发明的有一个优选的实施例，其也可以与前面提到的优选实施例相结合，提供了一个使该交变磁场无效的装置。万一或一旦该检测装置识别该导体布线对该导体布线外部的一个电导体或者多个电导体的低阻抗连接的发生或存在，这种使该交变磁场无效的装置优选由所述检测装置发射的信号所触发。因此，当该导体布线对该导体布线外部的一个电导体或者多个电导体的低阻抗连接的发生或存在时，这可能使通过在该导体布线上感应的交变电流产生的交变磁场无效。在该交变磁场被供电之后，感应的交流电因此减少以致于在具有创新的导体布线和该导体布线外部的电导体之间的非期望的持续存在的剩余电流停止。
根据本发明提供的一种车辆，其包括：保护导体，所述保护导体用于与机动车周围的导电元件低阻抗连接，尤其是地面。根据本发明又一个优选实施例，该优选实施例也可以与前面的实施例相结合，提供了一种机动车，该机动车具有一个装置，该装置用于检测所述导体布线与所述导体布线外部的电导线之间的低阻抗连接。特别优选地是一种机动车，该机动车具有一个使所述交变磁场失效的装置。
这种使所述交变磁场失效的装置12优选地产生使交变磁场失效的信号，优选地，该信号被发送或传输到装置ET上从而产生交变磁场。优选地，所述信号被一个开关装置接收和分析。只要开关装置接收从装置12发送的用于使交变磁场失效的信号，该开关装置就使交变磁场失效。较佳地，通过切断产生交变磁场的装置ET的能源供应，就会发生使这种交变磁场失效。
来自从装置12中的用于使交变磁场失效的信号传输到切换装置，优选地，通过无线发送，例如，使用光线，红外光束或无线电波，该装置较佳地但不是强制性地安装在机动车上。使用多个独立的方法的信号传输提供了额外的可靠性。经过该导体布线e，f，g和2，2'，2″该信号也可以被感应发送，优选地，对用于给电池充电的交流电进行载波频率调制。这种调制信号感应生成一个在对应的其他导体布线上可以很容易进行解调和分析的相应信号。
与有线传输路径相比，这种使该交变磁场无效的信号的无线传输路径具有在导体布线（1）和所述导体布线（1）外部的电导体（8，8’，...）之间不会有多余的低阻抗连接能够发生的优点，特别是机动车外部的导体。
一旦这种用于检测导体布线1与导体布线1外部的电导体8，8’，...之间的低阻抗连接7的装置11检测到这样的低阻抗连接，就触发使交变磁场失效的装置12以产生并传送使交变磁场失效的信号。特别地，当该使交变磁场失效的装置12安装在机动车上或安装在机动车内用于检测低阻抗连接7时，以有线方式用于检测低阻抗连接7的装置11可以控制用于使交变磁场失效的装置12。此外，在多数情况下，该使交变磁场失效的装置12与用于检测机动车外部的低阻抗连接7的装置11安装在一起，以有线方式用于检测低阻抗连接7的装置11可以控制用于使交变磁场失效的装置12。
然而，在许多情况下，在用于使交变磁场失效的装置12和用于检测低阻抗连接7的装置11之间的无线连接具有提供了安全的优点，因为在导体布线1和所述导体布线1外部的电导体8，8'，...特别是机动车外部的导体之间不会有多余的低阻抗连接能够发生。
在本发明的方法中，优选地，所述导体布线的中性点通过一个高阻抗连接从而连接到所述导体布线外部的电导体，特别是可以接地。
按照本发明的有一个优选实施例，它也可以与先前描述的实施例结合，根据本发明的方法，通过一个低阻抗连接将一个保护导体连接到该机动车周围的导电元件，该保护导体与该导体布线的外部的机动车的导电元件相互连接。在此，在本发明方法的特别优选的实施例中，一旦在充电过程中导体布线与该导体布线外部的导电元件之间检测到有低阻抗连接存在，就使该交变磁场失效。
下面将利用进一步优选的实施例和附图更详细地描述本发明。
图1示意性地描述了本发明导体布线的一个实施例，一个交变磁场作用于该导体布线；
图2显示出图1中的导体布线的符号描述；
图3显示出图1中的导体布线连同又一个提供交变磁场的导体布线的符号描述；
图4示意性地显示出本发明的导体布线的又一个实施例，该导体布线包括一个星状物；
图5示意性地显示出本发明的导体布线和又一个提供交变磁场的导体布线之间的相互作用；
图6示意性地描述了本发明的一个优选实施例。
正如图1所示的本发明第一实施例，本发明提供一种为机动车电池充电的导体布线，该导体布线可以由具有多个绕组的一个盘绕的导体布线1的实施例构成。由交变磁场4在导体布线1产生的交变电流流过导电路径或导体布线1的绕组且该交变电流可以点a和/或b处接通和用于为机动车的电池充电。在这个过程中，所述产生的交变电流首先以适用于电池的充电功能的方式周期性整流。例如，图5显示出了连接到导体布线的星形连接的三相2，2'，2″的整流器18，特别是盘绕的导体布线，以及在供给电池5的输出端产生的直流电压。
取决于交变磁场4如何产生，该导体布线1从而可以是各种设计和以各种方式相对产生磁场的导体布线ET设置。例如，图3显示出图2中描述的本发明的导体布线1，其在空间上接近于位于具有被充电的电池的机动车外部的产生磁场的导体布线ET的基本类似结构。在图3所示的情况下，该交变磁场通过经c和/或d点供给的一个单相交流电流在线圈中产生，或在变压器ET里产生，且在可于a和/或b点接通的导体布线1里产生一个相应的单相交流电流。
图4显示出了本发明的导体布线的又一个实施例，该导体布线也可以用来作为一个产生磁场的导体布线。这是一个星形的具有馈电点e，f和g的三个线圈2，2'，2″互连。这种星形互连结合三相/交流电系统是常见的。这样的设置既可以产生交变磁场又可作为在本发明的意义上的电导体布线，即，为机动车的电池充电。
正如图5所示，该产生交变磁场的导体布线ET和位于机动车内的导体布线1被配置为一个变压器。在产生磁场的导体布线ET里流动的交变电流，在这种情况下，三相电流产生交变磁场，在导体布线1的次级导体布线2，2'，2″内该交变磁场产生相应的交变电流。所述交变流电，如实施例所示的一个三相电流通过下游的整流装置18整流，以及由该整流装置18所产生的直流电流在输出端被用于为电池5充电。
当中性点将产生布线的交变磁场集中到中性导体PEN上时，该导体布线1的导体2，2'，2″形成一个所谓的IT主干线的相导体，该相导体的安全基本上取决于在导体布线1和该导体布线1外部的电导体8，8'之间有没有低阻抗电连接7，7'。由此，在图5所示的低阻抗连接7对应于交变流电流馈送导体2″连接到位于导体布线1外部的电导体8'，以及低阻抗连接7'对应于直流电流馈电导体连接到位于导体布线1外部的导体8。
现在，本发明的一个优选实施例提供了一种装置11，该装置11用于检测导体布线1和该导体布线1外部的电导体8，8'之间的低阻抗连接7。这种检测装置11对于专家来说通常是已知的。这种装置11也被称为作为接地泄漏电流监视器或绝缘监视装置。它监视IT主干线的绝缘条件，因此，未接地的电源网络，例如，到不到最小绝缘阻值。为此，电流经常测量到地面。在发生故障时，即当绝缘故障电流超过了预定义的阈值，最小绝缘电阻的削弱可以被检测到，因此，可采取进一步的措施以确保安全。例如，可以产生和发射一个警告信号，或，在本发明的另一优选实施例提供，供给具有能量的导体布线1的交变磁场可以被失效。
作为在图5和6中的实施例示出的情况，其中，感应交变流电流进行整流，以使所得到的直流电流可以用来给机动车的电池充电，这些情况具有特别困难，接地泄漏都可能会发生的交变电流的子系统以及整体车用电源系统的直流子系统中。除了从地面泄漏，连接到机动车的电导体元件或导体布线1外部的电导体的其他低阻抗连接也可以发生。可能是接地泄漏和在整体导体布线的交流子系统与直流子系统里的其它低阻抗连接的这些特殊情况需要使用特殊的检测装置，以检测这种低阻抗连接或接地泄漏。1976年10月14日公布的德国专利申请P 2515121中描述了这种装置的一个实施例，用于检测杂散电流，特别适合于检测这种情况下的接地泄漏。
为了排除机动车里的电导体发生危险的接触电压，特别是地面或机动车附近的电导体具有低阻抗连接，从而给人造成危险，本发明优选提供了一种装置，该装置用于检测在导体布线1和该导体布线1外部的电导体之间的低阻抗连接，所述装置具有一个信号装置和按确定的路线将信号传到一个使交变磁场失效的装置。这个优选实施例具有的优点是：一旦杂散电流的发生时，通过确保交变磁场的失效将能量作为一个整体提供给的导体布线可以有效地防止事故。例如，通过设有装置ET提供交变磁场可导致交变磁场的失效，该装置ET包括一个被所述检测装置11控制的开关装置12。优选地，一旦该检测装置11检测到在导体布线1或另一个导体布线和其他的导体布线外部的电导体之间的连接7或7'具有低于最小电阻值的电阻，交变磁场的失效就会发生。所述最低电阻值可以是预定义的或与使用的电压相对应的值，以便排除任何人接触导体发生危险的问题。
在画图和描述本发明时使用下面指定的参考标号：
1       电导体布线，导体布线
2，2'， ...导体布线1的导体
2       通过导体布线1的交变电流
4       交变磁场
5       电池
6       机动车
7       在导体布线1和位于导体布线1外部的导体之间的低阻抗连接
8，8'， ...导体布线1外部的电导体
9       中性点
10      在中性点9和位于导体布线1外部的电导体之间的高阻抗连接
11      用于检测的装置，检测装置
12      使交变磁场失效的装置
13，13'，...位于导体布线1外部的机动车6的导电元件
14    保护导体
15    保护导体低阻抗连接到在机动车6周围的导电元件16
16    在机动车6周围的导电元件
17    地面

Claims (12)

1.一种导体(2，2’…)布线，其用于：
a）通过作用于所述导体布线的交变磁场(4)产生流过所述导体布线的交流电(3)；以及
用流过所述导体布线(1)的交流电(3)为机动车(6)用的电池(5)进行充电，其特征在于，所述导体布线(1)经低阻抗连接(7)不与所述导体布线(1)外部的电导体(8，8’，...)连接。
2.根据权利要求1所述的布线(1)，其特征在于，其包括一个中性点(9)，所述中性点(9)经可接地的高阻抗连接(10)连接到所述导体布线(1)外部的电导体(8，8’，…)。
3.根据以上任何一项权利要求所述的布线(1)，其特征在于，通过一个装置(11)检测所述导体布线(1)与所述导体布线(1)外部的电导线(8，8’，...)之间的低阻抗连接(7)。
4.根据以上任何一项权利要求所述的布线(1)，其特征在于，通过一个装置(12)使所述交变磁场(4)失效。
5.一种机动车(6)，其包括根据以上任何一项权利要求所述的导体布线(1)和导体布线(1)外部的导电元件(13，13’，...)，其特征在于，所述导电元件(13，13’，...)通过低阻抗相互连接到一个保护导体(14)，以使所述导电元件可以接地。
6.根据权利要求5所述的机动车(6)，其特征在于，所述保护导体(14)用于与机动车周围的导电元件(16)低阻抗连接(15)，尤其是地面(17)。
7.根据权利要求5或6任意一项所述的机动车(6)，其特征在于，通过一个装置(11)检测所述导体布线(1)与所述导体布线(1)外部的电导线(8，8’，...)之间的低阻抗连接(7)。
8.根据权利要求5至7任意一项所述的机动车(6)，其特征在于，通过一个装置(12)使所述交变磁场(4)失效。
9.一种为机动车(6)用的电池(7)充电的方法，其包括如下步骤：
a）通过作用于机动车的导体布线(1)上的交变磁场(4)在导体布线里产生交流电，该交流电用于为机动车的电池(5)充电，所述导体布线(1)经低阻抗连接(7)不与所述导体布线外部的电导体(8，8’，...)连接；
b）利用一个检测装置(11)持续监控所述导体布线(1)与导体布线外部的电导线(8，8’,...)之间低阻抗连接(7)的缺失。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述导体布线(1)中的中性点(9)经高阻抗连接(10)连接到，尤其是接地到所述导体布线外部的导线(8，8’,...)。
11.根据权利要求9或10任一项所述的方法，其特征在于，一个保护导体(13)经低阻抗连接将所述导体布线(1)外部的机动车的导电元件(13，13’,...)与机动车周围的导电元件(16)，特别是地面(17)，相互连接。
12.根据权利要求9至11任一项所述的方法，其特征在于，一旦在充电过程中检测导体布线(1)与导体布线外部的导线(8，8’...)间存在低阻抗连接(7)，就使所述交变磁场失效。
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