CN106660454A - 高电压电路和低电压电路具有常规接地参考的电气装置 - Google Patents

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Abstract

一种电气装置，其包括具有第一接地参考的高压电源和具有第二接地参考(21)的低压电源。电气装置的电源单元从高压电源接收功率并导电连接至第一接地参考。该装置还包括一个或多个外围单元。外围单元中的至少一个从高压电源接收功率并导电连接至第一接地参考。第一接地参考与第二接地参考电流隔离。电源单元可包括用于驱动电机的电机驱动并可安装在车辆中。

Description

高电压电路和低电压电路具有常规接地参考的电气装置
技术领域
本发明涉及一种电气装置，其包括具有第一接地参考的高压电源、具有第二接地参考的低压电源、电源单元和一个或多个外围单元，其中，电源单元从高压电源接收功率并导电连接至第一接地参考，外围单元从低压电源接收功率。
背景技术
这种电气装置通常被运用并具有电源单元和外围单元，其中，电源单元连接至高压电源和关联的第一接地参考，外围单元连接至低压电源和关联的第二接地参考。为了在两单元之间交换信号，它们的信号线必须电子隔离在单元们的中间，其中，一个单元具有高压接地参考而另一单元具有低压接地参考。因此需要隔离阻障存在这两单元之间。而在电气装置中实现隔离阻障相当麻烦。
进一步，由电源单元供电和/或包含在电源单元中的驱动(诸如，电机驱动)对连接到驱动的信号线中的共模干扰很敏感。这可能导致驱动的错误响应，并且需要复杂电路来抑制共模干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供具有较少数目或最少数目的隔离阻障的、具有高电压电源电路和低电压电源电路的电气装置。
本发明的另一目的或替代目的在于提供对共模干扰(特别是对连接的驱动的共模干扰)较不敏感的具有高电压电源电路和低电压电源电路电气装置。
本发明又一目的或替代目的在于提供对连接的电机驱动的共模干扰较不敏感的具有高电压电源电路和低电压电源电路的电气装置。
上述目的中的至少一个通过这样的电气装置实现，所述电气装置包括具有第一接地参考的高压电源、具有第二接地参考的低压电源、电源单元和一个或多个外围单元，其中，电源单元从高压电源接收功率并导电连接至第一接地参考；外围单元中的至少一个从高压电源接收功率并导电连接至第一接地参考。
在优选实施方式中，第一接地参考与第二接地参考电流隔离以防止两接地参考之间的电气连接。
在实施方式中，电源单元包括电气电机驱动，且在进一步实施方式中，电源单元包括轮毂电气电机驱动。具体地，在为电机供电时，希望防止共模干扰并实现多个隔离阻障。
在又进一步实施方式中，电气装置安装在车辆中，在车辆的使用期间会人接触的任意表面可与高压电源电流隔离。具体地，在车里中，希望没有共模干扰以便车辆具有合理和可靠的功能性，并且为了安全和可靠目的而希望最小隔离阻障数。
在有利实施方式中，车辆包括金属底盘或金属底架，并且第二接地参考包括金属底盘或金属底架。在进一步有利实施方式中，车辆包括金属底架，并且第二接地参考包括金属底架，车辆还包括非导电结构的主体。金属底盘或底架用作为第二接地参考被证明是可靠和安全的。具有非导电主体的汽车防止驾驶员或用户与汽车的导电和电气连接部分的接触。
在另一实施方式中，高压电源包括具有阳极和阴极的高压电池组，并且第一接地参考包括电池组的阴极。这种电池组有效地提供高电压和电能存储。
在实施方式中，高压电源具有从300伏至600伏范围内、更优选地达到1000伏、可选地达到2000伏的工作电压，在其他实施方式中，低压电源具有8伏至48伏范围内的工作电压。
在有利实施方式中，电气装置包括通信单元，通信单元从低压电源接收功率并导电连接至第二接地参考，通信单元可包括仪表盘显示器。由于通信单元，具体地，通信单元的显示器，将安装在用户区中，证明将通信单元导电连接至第二接地参考是更安全的。
在另一方面，本发明提供套件，该套件包括根据本发明的电气装置的部件。套件可用于安装在车辆中。
附图说明
根据通过非限制和非排他的实施方式的本发明的描述，本发明的进一步特征和有益效果将变得明显。这些实施方式不应解释为限制保护范围。在本发明的范围内可设想各种其他实施方式。将参照附图描述本发明的实施方式，在附图中，类似或相同的参考标记指示类似、相同或对应的部件，并且在附图中：
图1、图2、图3、图4和图5分别示出根据本发明的电气装置的第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式和第五实施方式的方案；以及
图6示出包括根据本发明的电气装置的汽车。
具体实施方式
根据本发明的电气装置1的第一实施方式的方案在图1中示出，该方案包括具有第一接地参考11的高压电源10和具有第二接地参考21的低压电源20。在所示实施方式中，高压电源10连接至电源单元PU，电源单元PU具有通过电源线4用于驱动三相电机M的电机驱动。电源单元PU连接至与高压电源10关联的第一接地参考11。
测量单元MU使用信号线4测量电源线3中的功率电平。测量单元MU由低压电源20供电，但不连接到关联的第二接地参考21。测量单元MU反而连接到与高压电源10关联的第一接地参考11。
图1中的电气装置的实施方式还包括逻辑单元LU、逻辑供应单元LS和控制单元CU，其中，逻辑单元LU用于评估逻辑信号；逻辑供应单元LS用于根据图中未进一步示出的各种输入确定逻辑指示信号；控制单元CU为用户或驾驶员提供将输入提供给系统并从系统获取反馈信号的装置。单元LU、单元LS和单元CU均由低压电源10供电并连接到与低压电源20关联的第二接地参考21。因此，隔离阻障2一方面存在于逻辑单元LU和测量单元MU之间的信号线6中，另一方面存在于逻辑单元LU和电源单元PU之间的信号线6中。第一接地参考11与第二接地参考21电流隔离。在单元LS、单元LU和单元CU之间的信号线5不用隔离阻障，因为所有这些单元均连接到相同的接地电位。
根据本发明的电气装置1的第二实施方式在图2中示出。第二实施方式与图1中的第一实施方式大部分相似，但是测量单元MU由高压电源10供电并且逻辑单元LU连接到第一接地参考11。因此，单元PU、单元MU和单元LU三个单元均连接到第一接地参考。在单元PU、单元LU和单元MU之间的任意信号线4或电气连接7可因此不用隔离阻障。单元PU和单元MU由高压电源10供电，并且单元LU、单元LS和单元CU均由低压电源20供电。
根据本发明的电气装置的第三实施方式在图3中示出。第三实施方式与图2中的第二实施方式大部分相似。然而，在第三实施方式中单元LS和单元HVF电气连接到第一接地参考11。电源单元PU和测量单元MU均由高压电源10供电，并且所有的其他单元LU、单元CU、单元LS和单元HVF均由低压电源20供电。仅通信单元CU电气连接到与低压电源20关联的第二接地参考21。因此，仅通信单元CU和逻辑单元LU之间的电气连接7包括隔离阻障2，因为两单元连接到不同的接地参考，分别是通信单元CU连接到第二接地参考21和逻辑单元LU连接到第一接地参考11。
根据本发明的电气装置的第四实施方式在图4中示出。第四实施方式与图3中的第三实施方式大部分相似。然而，第四实施方式另外包括高压反激单元HVF，高压反激单元HVF通过电线或信号线7与单元LS交换电信号。高压反激单元HVF连接至高压电源10并将高压转换成低压。由反激单元提供的低压作为用于单元LS、单元LU和单元CU的低压电源，并通过电压线20提供。在荷兰专利申请号第2012027中提供了反激单元的描述，上述专利通过引用并入本文。
图5示出根据本发明的电气装置的第五实施方式。第五实施方式与图2中的实施方式大部分一致。然而，测量单元MU和逻辑单元LU通过电流隔离连接到由逻辑供应单元LS供应的低压上。
一辆具有根据本发明的电气装置1的车辆100在图6中示出。所示车辆具体包括根据第三实施方式的电气装置，电气装置中的通信单元CU和电气连接6及其隔离阻障2单独在图4中示出。在车辆100的替代实施方式中，电气装置可根据本发明的电气装置1的第一实施方式或第二实施方式而来，或根据本发明的电气装置1的任意其他可行实施方式而来。
车辆或汽车100具有车轮130，每个车轮130均提供用于移动汽车100的轮毂电机M。例如WO 2001/054939中公开的轮毂电机。电机由并入电气装置1的电源单元PU中的电机驱动供电。车辆100具有连接至电气装置1的金属底盘或底架110，以使得第二接地参考包括金属底盘或底架。车辆还具有非导电结构的主体120，所述非导电结构包括作为电气隔离器的材料。测量单元MU确定电源单元PU的工作参数。测量单元MU从高压电源10接收功率并导电连接至第一接地参考11。
通信单元CU的显示器布置在车辆的仪表盘中以向驾驶员显示数据，并且可选地从驱动接收输入从而将输入传递到逻辑单元LU。通信单元CU导电连接至第二接地参考21。电气装置的所有部件被布置为使得在车辆的使用期间可与人接触的任意表面均与高压电源10电流隔离。
高压电源10包括高压电池组。第一接地参考10包括电池组的阴极。为了向单元PU和单元MU供电，电池组的阳极联结至单元PU和单元MU。高压电源的工作电压在300伏至600伏范围之内，但是上界可优选地达到1000伏并可选地达到2000伏。低压电源20具有8伏至48伏范围内的工作电压。
车辆可在车辆的制造期间被提供有所公开的电气装置1。然而，该电气装置还可作为套件提供，该套件包括电气装置的各部件，以使得电气装置可被改装到车辆中。

Claims (15)

1.一种电气装置(1)，其包括：
高压电源(10)，具有第一接地参考(11)；
低压电源(20)，具有第二接地参考(21)；
电源单元(PU)，从所述高压电源(10)接收功率并导电连接至所述第一接地参考(11)；以及
一个或多个外围单元(MU、LU、LS、HVF、CU)；
其中，所述外围单元(MU、LU、LS、HVF、CU)中的至少一个从所述高压电源(10)接收功率并导电连接至所述第一接地参考(11)。
2.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述第一接地参考(11)与所述第二接地参考(21)电流隔离。
3.根据权利要求1或2所述的电气装置，其中，所述电源单元(PU)包括电气电机驱动。
4.根据权利要求3所述的电气装置，其中，所述电源单元(PU)包括轮毂电气电机驱动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电气装置，安装在车辆(100)中。
6.根据权利要求5所述的电气装置，其中，在所述车辆的使用期间会与人接触的所有表面与所述高压电源(10)电流隔离。
7.根据权利要求6所述的电气装置，其中，所述车辆(100)包括金属底盘或金属底架(110)，并且所述第二接地参考(21)包括所述金属底盘或金属底架。
8.根据权利要求7所述的电气装置，其中，所述车辆(100)包括金属底架(110)，并且所述第二接地参考(21)包括所述金属底架，所述车辆还包括非导电结构(120)的主体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电气装置，其中，所述高压电源(10)包括具有阳极和阴极的高压电池组，并且所述第一接地参考(11)包括所述电池组的所述阴极。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电气装置，其中，所述高压电源(10)具有从300伏至600伏范围内、更优选地达到1000伏、可选地达到2000伏的工作电压。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电气装置，其中，所述低压电源(20)具有在8伏至48伏范围内的工作电压。
12.根据前述权利要求中任一项所述那电气装置，其包括:
通信单元(CU)，从所述低压电源(20)接收功率并导电连接至所述第二接地参考(21)。
13.根据权利要求12所述的电气装置，其中，所述通信单元(CU)包括仪表盘显示器。
14.一种套件，其包括前述权利要求中任一项所述的电气装置(1)的部件。
15.根据权利要求14所述的套件，用于安装在车辆中。
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