CN103036543A - 用于电驱动的车辆的供电的保护开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保护开关，它具有故障电流保护开关，此外，为了接通和断开电源，所述故障电流保护开关包括双稳态的开关元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种电驱动的车辆的、特别是电动车辆的供电的保护开关。
背景技术
估计在未来由电驱动的车辆、特别是电动车辆、电车或者说电瓶车在社会上的地位会越来越高。为此需要建立与此相配套的基础设置，合适的和安全的充电系统就属于此。必须保证在给电驱动的车辆充电时的安全。否则，当出现绝缘故障或者其它的故障时，就会发生在电驱动的车辆的壳体上存在电网电压，这会导致死亡的人员伤害。
为了避免这种危险，有必要在供电装置中集成保护开关。这个保护开关具有故障电流保护开关。当出现故障电流时，会中断供电，这导致电驱动的车辆与电网分离。因为电动车辆的充电过程的持续时间很长，所以通常不会注意到故障电流。为了防止充电过程被短时的并不危险的故障（例如电网中的电压波动）所中断，可以设置自动检测功能。这种功能周期性地检查是否还存在故障，并且在无故障时接通所述供电系统，这样就可继续所述充电过程。
为了接通供电/电流，需要开关元件、例如执行元件，它为接通用于电流的触点而提供能量。此外，通常也包括接通所述触点的开关机构。这个具有触点的执行元件可以是继电器、接通器、或者类似的元器件。
在通过执行元件接通所述开关元件的触点时，电流流过该执行元件，如继电器-或者保护线圈等，该执行元件引起对于保护开关的加热。因为通常保护开关是在恶劣的环境条件下使用的，所以对于壳体来说需要结实的和紧凑的结构形状。
因此，特别是在充电情况时在接通电源时长时间地在设备的内部加热并非不重要。
通常借助于大功率继电器来完成一种接通，以实现所希望的接通功率，这种接通功率由微型控制器进行控制。在整个运行期间必须有电流流过这个大功率继电器，这导致在保护开关/保护装置的内部的温度的提高。
发明内容
本发明的任务是提供一种解决热问题的方案。
这个问题通过具有权利要求1特征的保护开关得以解决。
根据本发明规定，供电系统的接通或者中断、也就是电流的接通和断开是通过双稳态的开关元件、如双稳态的继电器、双稳态的接触器、双稳态的行程磁铁、或者双稳态的执行元件来实现的。这种做法的优点是，在接通状态时继电器线圈、接触器线圈、执行元件线圈并不是持久地有电流流过，这样就可减小损耗功率，或者使其功率损失保持得尽可能地低。
在从属权利要求中对本发明的一些有利的方案进行了说明。
在本发明的一种有利的方案中，保护开关具有高的保护级别，如IP65。这种高的要求意味着，壳体的设计必须适合相应的保护级别的要求，并且具有高的屏蔽，这种高的屏蔽在物理作用上也带来高的温度方面的屏蔽。这种高的温度方面的屏蔽第一次地可用低发热的双稳态的开关元件得以实现。
在本发明的一种有利的方案中，通过双稳态的行程磁铁来实现双稳态的开关元件，所述双稳态的行程磁铁能以简单的方式设置在印制电路板上，并且能够通过仅仅一条导线通过相反方向的电流脉冲进行控制。
附图说明
下面借助附图对本发明的一个实施例进行更加详细的说明。这些附图示出：
图1：与供电系统相连接的车辆的简图；
图2：用于供电系统的保护开关的简图；
图3：具有开关装置的行程磁铁；
图4：行程磁铁的第一截面图；
图5：行程磁铁的第二截面图。
具体实施方式
图1示出一台电驱动的车辆E，所述车辆通过充电电缆L与电源I相连接，所述充电电缆L具有保护开关S。
图2示出了一种保护开关S，它具有故障电流保护开关FI、自动检测功能A、控制器ST和双稳态的开关元件BI。电源I的电流流过保护开关S继续流入到电驱动的车辆E中，在所述保护开关中，电流首先通过故障电流保护开关FI，然后通过双稳态的开关元件BI。
保护开关S具有自动检测功能A，所述自动检测功能在有故障时周期性地检查是否存在故障情况。在没有故障时，通过控制装置ST通过电流脉冲引起双稳态开关元件的闭合。在有故障时，故障电流保护开关直接地或者通过控制装置ST给双稳态的开关装置发出信号，以断开电路。
图3示出了具有开关装置（7）的根据本发明的行程磁铁（Hubmagnet）（1）。
图4示出了按照图3的其触点被打开的根据本发明的行程磁铁（1）的截面图。在基本状态时，行程磁铁（1）是不通电流的。它不给开关装置施加力。接触压力弹簧和开启弹簧（2/3）是松驰的。移动接触支架（4）被打开，因此电路被断开。
为了闭合所述开关装置，给行程磁铁（1）通以电流。所产生的力将它的活动铁心拉入线圈中。压杆向下移动，并且顶住压紧板（5）。这个压紧板在引导缸（6）中向下运动，并且通过接触压力弹簧（2）使移动接触支架（4）一起移动。在这种情况中，主要是较软的开启弹簧被挤压变粗。当移动接触支架的移动触点（8）碰到印制电路板的固定触点（9）时，开关装置被闭合。用余下的移动行程使得所述开启弹簧被挤压变粗。当到达活动铁心的终端位置时，开关装置被闭合，并且借助于永久磁铁如图5所示出的那样处于无能量的自保持状态中，图5示出了按照图4的具有接通触点的根据本发明的行程磁铁（1）的截面图。只要没有识别出故障，开关装置就无能量地位于这个接通的位置中。所述接触压力弹簧产生接触压力。开启弹簧被张紧。
在有故障时，通过电压脉冲削弱了所述行程磁铁（1）的永久磁力。如此行程磁铁的推杆被引入。这样，接触压力弹簧（2）和开启弹簧（3）松驰下来。如此所述移动接触支架向上移动。这使得触点（8/9）断开。充电电路被分开，并且开关装置又处于基本状态。
将双稳态的行程磁铁用作用来操作所述触点的执行元件。这些行程磁铁除了有用于使得活动铁心动态移动的线圈以外，还安装有永久磁铁。这导致活动铁心完全无能量地锁定在终端位置中，并且可以承受支承力。为了松开所述自支承，利用相反方向的电流脉冲对它进行控制。固定触点可直接地焊接到印制电路板上。移动触点可固定在移动接触支架上，所述移动接触支架浮动地张紧在两个弹簧之间。上弹簧提供所需要的接触力，下弹簧提供开启力。这些弹簧是如此设计的，即压杆的驶出运动首先只压缩下弹簧。因此以最大的速度接通所述开关装置。当这些触点彼此接触时，由接触压力弹簧来补偿余下的驶出段，这产生接触力。
必须只是在接通过程和断开过程时短时间地给执行元件提供电流。在运行时无电流地施加接触力，这样做不会引起功率损失和不必要的发热。开关装置可无能量地保持大的机械力，并且在需要时可快速地重新释放出来。因为在这种开关机构中可以放弃连接装置，所以估计会减小磨损，因此可提高使用寿命。
保护开关能以电缆控制盒（In Cabel Control Box-缩写为ICCB）的形式集成在充电电缆中。
Claims (16)
1. 用于给电驱动的车辆供电的保护开关，具有故障电流保护开关，所述故障电流保护开关为了接通并且为了中断供电而包括双稳态的开关元件。
2. 按照权利要求1所述的保护开关，其特征在于，设置用于电驱动的车辆的充电过程的电源。
3. 按照前述权利要求中的任一项所述的保护开关，其特征在于，电驱动的车辆是电动车。
4. 按照前述权利要求中的任一项所述的保护开关，其特征在于，保护开关具有自动检测功能，在有故障情况以后所述自动检测功能周期地检查是否继续存在同一故障，并且在无故障状态时促使接通所述电源。
5. 按照前述权利要求中的任一项所述的保护开关，其特征在于，保护开关具有高的保护级别。
6. 按照前述权利要求中的任一项所述的保护开关，其特征在于，将保护开关集成在充电电缆中。
7. 按照前述权利要求1到5中的任一项所述的保护开关，其特征在于，保护开关集成在电驱动的车辆中。
8. 按照前述权利要求1至5中的任一项所述的保护开关，其特征在于，保护开关集成在位置固定的装置中。
9. 按照前述权利要求中的任一项所述的保护开关，其特征在于，保护开关具有控制器，在无故障状态时所述控制器给双稳态的开关元件提供用于接通所述电源的第一电流脉冲，并且在有故障时所述控制器给双稳态的开关元件提供用于中断所述电源的第二电流脉冲。
10. 按照权利要求10所述的保护开关，其特征在于，第一和第二电流脉冲具有相反的电流方向。
11. 按照前述权利要求中的任一项所述的保护开关，其特征在于，所述双稳态的开关元件是一种双稳态的继电器。
12. 按照前述权利要求1至10中的任一项所述的保护开关，其特征在于，所述双稳态的开关元件是一种双稳态的接触器。
13. 按照前述权利要求1至10中的任一项所述的保护开关，其特征在于，所述双稳态的开关元件是一种双稳态的行程磁铁。
14. 按照前述权利要求1至10中的任一项所述的保护开关，其特征在于，所述双稳态的开关元件是一种具有开关机构的双稳态的执行元件。
15. 按照权利要求13或14所述的保护开关，其特征在于，所述双稳态的行程磁铁或者具有开关机构的双稳态执行元件设置在具有触点的印制电路板上。
16. 按照权利要求13所述的保护开关，其特征在于，双稳态行程磁铁具有下述元件中的至少一部分：压紧板、接触弹簧、移动接触支架、开启弹簧、导向缸、移动触点、永久磁铁。
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