CN107680878A - 机动车电池分配盒的机电断路器及相应的电池分配盒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于机动车(100)的电池分配盒(102)的机电断路器(212)。机电断路器(212)包括具有其中布置有线圈(322)的壳体(324)。为了开关机电断路器(212),线圈(322)经由控制端子(440)被致动。机电断路器包括布置在壳体(324)内的共同负载扼流圈(320)。本发明还涉及一种用于机动车(100)的电池分配盒(102)。

Description

机动车电池分配盒的机电断路器及相应的电池分配盒
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的电池分配盒的机电断路器和相应的电池分配盒。
背景技术
混合动力车辆、插电式、纯电动车辆、燃料电池车辆和电池充电系统通常也使用超过60V的电压。法律要求电池运行的车辆需要配备保护装置,例如保险丝、断路器或如果可充电的蓄电系统容易受过载电流的过热影响要配备主接触器。无论电流方向如何,这些设备在电流过载的情况下将蓄电装置与高压电路安全隔离。相应的机电断路器是已知的,并且通常被称为继电器、高压接触器或简单称为接触器。这种断路器的基本功能是借助于较小的电流、控制电流来开关负载电路中的高电输出。这种类型的断路器包括两个电触点,这两个电触点由可动触点闭合或连接。可动触点通过经由线圈引导且在线圈内的电枢在非活动位置和开关位置之间移动。
申请人的德国专利申请DE 10 2015 224 658描述了一种具有两对触点的机电断路器,每个触点对的一个触点以间隔的关系布置在触点桥上。
现代电动车辆的车载电压超过400V,例如是480V。大电流从电池转移到由机电断路器开关的致动器。与已知断路器相关的问题是耦合衰减。在已知的现有技术中,这仅在触发断路器的控制装置中有争论,其可能允许通过额外的耦合传播干扰。
发明内容
因此,本发明的目的是使用最简单可能的结构装置来减轻或消除已知的问题,从而提高电磁兼容性。
该目标是通过独立和相邻权利要求的主题实现的。本发明的有益的进一步发展在从属权利要求、说明书和附图中说明。
本发明的用于机动车的电池分配盒的机电式断路器包括在外壳中具有电枢的线圈,以通过电枢的移动来开关高压负载电路。此外,提供了一种控制端子,其电耦合到线圈并且机电式断路器通过该控制端子被致动。为此,共模扼流圈布置在断路器的壳体的内部。共模扼流圈位于线圈与机电断路器的一个(外部)端子之间。因此,共模扼流圈电连接到线圈。
电池分配盒也可以称为电池接线盒。其设计用于将蓄电装置提供的电力(电流/电压)分配给连接的负载,连接可通过断路器来开关。机电断路器可以理解为接触器或高压接触器。在这种情况下,断路器具有至少两个电路,一个控制电路和一个主电路。控制电路用于控制(接通和断开)接触器,主电路是被开关的电路。共模扼流圈可以理解为抑制扼流圈、共模抑制扼流圈或电流补偿扼流圈。共模扼流圈也简称为CMC或简单地称为“扼流圈”。可以使用共模扼流圈来减少或完全滤除高压电网的寄生电流或在致动断路器的控制装置的方向上的断路器线圈中发生的干扰发射。这样,以有利的方式改善了电磁兼容性,另一个优点是,尽管具有共同负载扼流圈形式的附加功能,但是断路器占据了相同的安装空间并且共同负载扼流圈可以安装在预先存在的空间中。
理想地,将线圈耦合到共同负载扼流圈的导体的最大长度为5cm。看电流导体的电感显示,每厘米电感率增加约1微亨。在优选实施例中,导体的最大长度为2cm,但是最大长度为1cm甚至更好。在特别有利的实施例中,导体的长度小于5mm。这尤其可以通过将共模扼流圈布置在断路器的壳体内而实现。
机电断路器的主电路中的开关电压可以至少为400V。因此,就其开关性能而言,机电式断路器特别适合用于电动车形式的汽车应用中。例如,可以在主电路中开关至少480V,特别是至少800V。这里可开关几百A的开关电流。例如,电磁断路器的开关电流可以达到至少200A,特别是至少500A。在特定实施例中,开关电流可以达到1000A,特别是至少2000A。
在替代实施例中,共模扼流圈布置在壳体的外侧的用于控制端子的插头连接器中,而不是在壳体内。以这种方式,可以使用共同负载抑制器来改装断路器。
插头连接器可以具有两个插头元件。一个可以设计为插座,另一个可以设计为相应的插头。在第一变型中,这里的共同负载扼流圈可以布置在连接到壳体的第一插头元件中。作为替代,共同负载扼流圈可以布置在第二插头元件中。第二插头元件被配备用于通过电线或线束连接到控制装置,并且用于与第一插头元件相互作用地将控制装置电连接到断路器。因此,可以以特别简单的方式将共同负载扼流圈与断路器组合,而不改变断路器。
为了在尽可能广泛的频谱(例如100MHz或高达200MHz)下具有高阻抗,共同负载扼流圈可以具有多个抑制扼流圈以实现所需的高电感,同时保持低电平寄生自电容;多个抑制扼流圈中的至少两个抑制扼流圈具有不同的特性。
此外,共同负载扼流圈与额外的保护电路通常可以一起布置在一块共同的电路板上,以节省额外的安装空间,并且提高电磁兼容性或降低干扰发射。保护电路可以包括在电路中使用的续流二极管、电容器或续流二极管和电容器的组合。
本发明的想法也可以通过用于机动车的电池分配盒来实现。电池分配盒包括上述机电断路器的变型。这里的具体优点是具有增加的电磁兼容性而未扩大的安装空间,因为相应的干扰发射可能例如对控制装置的电子部件具有负面影响。
附图说明
本发明的上述性质、特征和优点以及它们的实现方式将在下文参照附图对以下述实施例的示意性描述中变得更清楚和更容易理解。在图中:
图1是根据本发明的实施例的具有电池分配盒的机动车的示意图;
图2是根据本发明实施例的电池分配盒的简图;
图3是根据本发明实施例的机电断路器的示意图;和
图4是根据本发明实施例的机电断路器的简化图。
附图仅仅是示意图,只用于解释本发明。为了更容易理解,相同或相似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了具有电池分配盒102的机动车100,其中电池分配盒102耦合到蓄电装置104、中央车辆控制装置106和两个负载108。这种大大简化的车载电气系统的图示出了电池分配盒的基本功能。负载108可以是诸如车辆108的驱动马达的致动器108或诸如空调、照明等的其他耗电体。负载108通过中央车辆控制装置106的指令与电池分配盒102接通和断开。为此,电池分配盒102具有机电断路器和控制装置。这可以在图2中看到。
图2示出了根据本发明实施例的电池分配盒102的示意图。电池分配盒102包括母线210、两个机电断路器212和控制装置214。蓄电装置104的触点连接到地GND,并且第二触点通过母线210连接到电池分配盒102。母线在电池分配盒102中从通向蓄电装置104的端子延伸到断路器212的特定第一触点。断路器212的附加触点通过母线电连接到用于负载的端子。断路器212被设计成将由蓄电装置104提供的电流导通到——或更简洁地表述为切换到——负载。因此,断路器212连接到控制装置214,以便获得控制信号而致动断路器212。
在所示的实施例中,蓄电装置提供至少400V、优选480V的额定电压。可用的实际电压可以取决于充电状态和电池管理系统,并且因此可能在容差范围内波动。控制装置214通常用12V车载电压工作。
关于耦合衰减的主题,主耦合路径是高压接触器,即机电断路器212。为了使耦合衰减降到最低,机电断路器212具有共同负载扼流圈;这将参考以下附图更详细地示出和解释。
图3示出了机电断路器212和连接到断路器212的控制装置214,其包括共同负载扼流圈320。图中未示出控制装置214,从低压车载电气系统、通常是车辆的12V车载网络向控制装置214供电。
也称为高压接触器212的机电断路器212具有线圈322,其经由图3中未示出的电枢来切换布置在壳体324上的两个高压触点326、328。这意味着在激活状态两个高压触点326、328互连。线圈322及其电枢和共同负载扼流圈320均布置在壳体324的内部。
线圈322经由导体330、332连接到控制装置214,共同负载扼流圈320连接在它们之间。这里,线圈322和共同负载扼流圈320之间的导体具有附图标记330,并且共同负载扼流圈320和控制装置214之间的导体具有附图标记332。这里的导体330、332可以被理解为由两根电导体组成的双重电缆。在一个实施例中,电流导体330、332的电导体被拧在一起。
有利地,线圈322和共同负载扼流圈320之间的导体线的长度L小于5cm,在优选实施例中小于2cm。在所示的实施例中,线的长度L小于1cm。如果机械可行,可以进一步优化成线长小于0.5cm以减少耦合衰减。因此,干扰与源非常接近地被衰减,并防止在12V侧的附加耦合。
如图所示,将共同负载扼流圈320集成在壳体324内利用了现有的安装空间,其不能在断路器212外部产生,或者仅通过电池分配盒内部的很大的构建力产生,并且产生阻尼效应以对抗耦合衰减问题。
没有壳体或电路板的单个共同负载扼流圈所需的安装空间可以提供为边长约6mm的立方体。如果在电路板上组合多个抑制扼流圈以改善宽频谱中的阻抗,或者如果共同负载扼流圈212与宽保护电路组合,则可以增加所需的基座面积。厚度为6mm仍应足够。
例如,可以提供附加的续流二极管或电容器作为保护电路。续流二极管保护接触器的线圈。电容器带来了频率范围的改善。作为替代,保护电路也可以具有续流二极管和电容器。
图4中可见共同负载扼流圈320的空间布置。断路器212可以是图2或图3所示的断路器212的实施例。线圈322的布置在开放的壳体324中可见。这里未示出的电枢布置成在线圈322内部移动,以便切换断路器的高压触点。
控制端子440设置在壳体324的一侧;它被机械地实现为插头连接部442。插头连接部442包括第一插头元件444和第二插头元件446。所示实施例中的第一插头元件444是机械地连接到壳体324的插头;第二插头元件446是电连接且机械连接到线332并且可以耦合到控制装置的插座。当然,插头和插座可以彼此互换,或者插头连接可以以不同的方式实现,例如具有分叉的触点等。
在第一优选变型中,除了插头连接部被布置在壳体壁的外侧之外,共同负载扼流圈320被布置在壳体324的内侧与插头连接部442相同的壳体壁上。
在未明确示出的两个附加变型中,共同负载扼流圈320被布置在两个插头元件444、446中的一个中。这使得可以改装断路器212而不必完全重建或打开它们。
附图标记列表
100 车辆
102 电池分配盒
104 蓄电单元
106 车辆控制装置
108 负载,致动器
210 母线
212 机电断路器,高压接触器
214 控制装置
320 共同负载扼流圈
322 线圈
324 壳体
326,328 高压触点
330,332 导体,电缆
L 长度,线长
440 控制端子
442 插头连接器
444 第一插头元件
446 第二插头元件

Claims (9)

1.一种用于机动车(100)的电池分配盒(102)的机电断路器(212),其中
●机电断路器(212)包括具有线圈(322)的壳体(324),该线圈中布置有电枢;
●所述线圈(322)经由控制端子(440)致动以开关所述机电断路器(212)和
●所述机电断路器(212)通过所述电枢的移动而被开关,
其特征在于
电连接到所述线圈(322)并布置在所述壳体(324)内的共同负载扼流圈(320)。
2.根据权利要求1所述的机电断路器(212),其特征在于,将所述线圈(322)电耦合到所述共同负载扼流圈(320)的导体(320)的最大长度(L)为5cm,特别是最大长度为2cm。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机电断路器(212),其特征在于,所述机电断路器(212)的开关电压为至少400V。
4.根据权利要求1前序部分所述的机电断路器(212),其特征在于,电连接到线圈(322)的共同负载扼流圈(320)被布置在控制端子(440)的插头连接器(442)中。
5.根据权利要求4所述的机电断路器(212),其特征在于,所述共同负载扼流圈(320)被布置在所述插头连接器(442)的第一插头元件(444)中,所述第一插头元件连接到所述壳体(324)。
6.根据权利要求4所述的机电断路器(212),其特征在于,所述共同负载扼流圈(320)被布置在所述插头连接器(442)的第二插头元件(446)中,其中所述第二插头元件连接到将机电断路器(212)连接或能够连接到控制装置(214)的导体(332)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机电断路器(212),其特征在于,所述共同负载扼流圈(320)具有多个具有不同特性的抑制扼流圈。
8.根据前述权利要求中任一项所述的机电断路器(212),其特征在于,所述共同负载扼流圈(320)和附加保护电路布置在一块共同的电路板上。
9.一种用于机动车(100)的电池分配盒(102),其特征在于,具有根据前述权利要求中任一项所述的机电断路器(212)。
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