CN111152658B - 用于机动车的电能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电能系统(10)，该能量系统包括布置在壳体(12)中的至少一个HV‑蓄能器(11)，其中，在壳体(12)中布置有单元(13)，该单元将所述至少一个HV‑蓄能器(11)与连接到能量系统(10)上的用电器(21、22、23)电连接，单元(13)包括开关装置(17、18)，该开关装置被设计为用于，中断在至少一个HV‑蓄能器(11)与用电器(21、22、23)之间的电路。本发明还涉及一种用于运行机动车的电能系统的方法。

Description

用于机动车的电能系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的电能系统和一种用于运行机动车的电能系统的方法。
背景技术
在电驱动的机动车中通常使用高压电池，以便提供对于动力设备的运行需要的电能。在车辆发生事故(“碰撞”)时必须确保，在可接触的车辆部分处不会出现可能导致车辆乘员受伤的危险电压。为此，高压电池可以通过接触器与车辆的中间电路(牵引电路)——在该中间电路上连接有用电器——连接并且在发生事故时分离。
因此例如文献DE 10 2017 011 721 A1描述了一种用于机动车的车载电网，该车载电网包括中间电路，在该中间电路中布置有电组件，该电组件能通过接触器与中间电路分离。
也由文献DE 10 2009 002 018 A1已知了一种用于与电池分离的电路。机动车的电池与多个用电器连接并且借助于接触器与所述多个用电器分离。
在高压电池的接触器断开和车载电网因此无电压之前，不允许在高压车载电网中出现短路。碰撞识别和接触器断开通常持续大约20ms至50ms。在这个时间段中车辆的一部分发生变形。在车辆中针对在发生事故时出现的变形进行保护的结构空间受到限制并且不足以保护车辆的所有高压用电器。在车辆的发生事故时可变形的结构空间中不允许安装HV(高压)-用电器或其必须在高成本的情况下被附加地保护以防变形，例如通过装甲护板。该解决方案是昂贵的并且增大车辆的总重，这又降低了车辆的续驶里程和加速能力。
由文献DE 10 2011 050 719 A1已知了一种车辆的具有应急运行能力的三相电动机驱动电路，其包括两个中间电路，其中，中间电路之一能借助于接触器与电池分离，以便在故障情况下在行驶期间使电机脱离。
发明内容
本发明的目的是，提供至少部分地排除现有技术的缺点的设备和方法。
所述目的根据本发明通过一种根据本发明的用于车辆的能量系统以及一种根据本发明的用于运行前述的能量系统的方法来实现，该能量系统包括布置在壳体中的至少一个HV-蓄能器，其中，在壳体中布置有单元，该单元将所述至少一个HV-蓄能器与连接到能量系统上的用电器电连接，单元包括开关装置，该开关装置被设计为用于，中断在至少一个HV-蓄能器与用电器之间的电路，至少一个在车辆的行驶运行期间未激活的用电器通过在单元中的包含至少一个另外的开关装置的独立的中间电路与所述至少一个HV-蓄能器连接，其中，所述至少一个另外的开关装置被设计为用于，在行驶运行期间始终使独立的中间电路保持中断，其中，在单元中的独立的中间电路包括预充电电路，该预充电电路被设计为用于，在另外的开关装置闭合之前跨接该另外的开关装置。
根据本发明，在行驶期间不需要的HV-用电器、例如充电器通过附加的接触器关断。可以为该用电器使用非碰撞保护的结构空间，这是因为这些用电器在行驶运行中始终是无电压的。
本发明的主题是一种用于车辆的能量系统。该能量系统包括布置在壳体中的至少一个HV-蓄能器，其中，在壳体中布置有单元，该单元将所述至少一个HV-蓄能器与连接到能量系统上的用电器电连接。所述单元包括开关装置，该开关装置被设计为用于，中断在至少一个HV-蓄能器与用电器之间的电路。根据本发明，在能量系统中，至少一个在车辆的行驶运行期间未激活的用电器通过在单元中的包含至少一个另外的开关装置的独立的中间电路与所述至少一个HV-蓄能器连接。所述至少一个另外的开关装置被设计为用于，在行驶运行期间始终使独立的中间电路保持中断。
能量系统包括布置在壳体中的至少一个HV-蓄能器。该蓄能器例如可以是高压电池。
包含蓄能器的壳体(“电池壳体”)受到保护以免在车辆发生事故时发生变形。为此，该壳体可以例如布置在车辆的特别加强的区域(“碰撞保护的结构空间”)中，或者另选地或附加地通过装甲护板措施保护以防止变形。
在壳体中布置有单元，该单元将至少一个HV-蓄能器与连接到能量系统上的用电器电连接。该单元也被称为“电池接线盒”(BJB)。通过布置在电池壳体中，也防止BJB由于车辆事故而出现变形。
BJB包括开关装置，该开关装置被设计为用于，中断在至少一个HV-蓄能器与用电器之间的电路。这在事故情况下是需要的，以便使HV-蓄能器与车辆的车载电网分离，因此在可接触的车辆部分上不会出现危险的高压或流过危险的电流。在能量系统的一个实施方式中，开关装置包括接触器。接触器在行驶运行期间闭合车辆的高压电路，因此连接到高压电路(“牵引电路”)上的HV-用电器、例如电动机可以由HV-蓄能器供给电能。接触器的工作接点在静止位置中断开，在工作位置中闭合(“常开接点”)。
根据本发明，在车辆的行驶运行期间未激活的至少一个用电器通过在单元中的包含至少一个另外的开关装置的独立的中间电路与所述至少一个HV-蓄能器连接。所述至少一个另外的开关装置被设计为用于，在车辆的行驶运行期间始终使独立的中间电路保持中断。在一个实施方式中，至少一个用电器是用于在外部电源、例如充电站处为至少一个HV-蓄能器充电的充电器。在一个实施方式中，至少一个另外的开关装置包括至少一个接触器。至少一个接触器在电池壳体中直接安装在通向充电器的输出端上。在充电时闭合接触器；在行驶期间该接触器始终是断开的。至少一个接触器的工作接点在静止位置中断开，在工作位置中闭合(“常开接点”)。在一个实施方式中，至少一个接触器仅具有常开接点。
在能量系统的一个实施方式中，在布置在壳体中的单元(BJB)中的独立的中间电路包括预充电电路，该预充电电路被设计为用于，在另外的开关装置闭合之前跨接/短路该另外的开关装置。独立的中间电路也就具有自己的预充电电路，以便无负载地闭合至少一个接触器。
在能量系统的另一个实施方式中，在BJB中的独立的中间电路包括放电装置，该放电装置被设计为用于，在另外的开关装置断开之后使独立的中间电路放电。独立的中间电路具有主动的/有源的放电装置，以便在接触器断开之后使中间电路放电。
本发明的主题还包括一种用于运行根据本发明的能量系统的方法，在该方法中，在行驶运行期间始终使在至少一个HV-蓄能器与那些在车辆的行驶运行期间不需要的、连接到能量系统上的用电器之间的电连接保持中断。
在所述方法的一个实施方式中，在车辆的行驶运行期间不需要的用电器包括充电器，该充电器用于在外部电源处为至少一个HV-蓄能器充电。根据本发明，充电器与至少一个HV-蓄能器的电连接在车辆的行驶运行期间通过接触器的工作接点保持断开而中断。至少一个接触器的工作接点在静止位置中断开和在工作位置中闭合。至少一个接触器的工作接点仅在充电过程期间、即当车辆停下并且充电器连接到外部电源上时闭合。
本发明的优点还包括，对于在行驶期间不需要的HV-用电器不需要碰撞保护的结构空间。由于该用电器不必受到特殊保护，因此可以减少能量系统的重量、结构空间和成本，并且对于能量系统的设计的限制更少。
本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图得出。
显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，前述的和后面还要说明的特征不仅能在分别给出的组合中、而且也能在其它组合中或单独地使用。
附图说明
根据一个实施方式在附图中示意性示出并且参考附图进一步描述本发明。图中示出：
图1示出根据本发明的能量系统的一个实施方式的示意图。
附图标记列表：
10能量系统
11HV-蓄能器
12电池壳体
13电池接线盒(BJB)
14 保险装置
15 预充电电阻
16预充电电路-接触器
17主电路-接触器1
18主电路-接触器2
19中间电路-接触器
21用电器1
22用电器2
23充电器
具体实施方式
图1示出根据本发明的能量系统10的一个实施方式的示意图。电池壳体12包含高压蓄能器11。在电池壳体12中布置有“电池接线盒”(BJB)13，该电池接线盒与HV-蓄能器11的电极连接。BJB 13的作用是，在发生事故时使蓄能器11安全地与车辆的车载电网分离。为此，在BJB 13的电流路径中布置有两个主电路-接触器17和18，该主电路-接触器在发生事故时双重地中断电路。保险装置14保护电路防止过电压和短路。为了在接触器17和18的接点闭合时避免极端的电压峰值，BJB 13具有预充电电路，该预充电电路包括预充电电阻15和接触器16。在BJB 13上连接有充电器23以及两个用电器21和22。充电器23的电路包含另一个接触器19，其在车辆的行驶运行期间中断充电器23的电路。因此，充电器23在行驶期间始终是无高电压的，并且因此不必布置在车辆的防事故的区域中或不必通过装甲护板措施特别加以保护。接触器19仅在充电运行期间闭合。在一个未示出的实施方式中，充电器23的独立的中间电路具有自己的预充电电路(未示出)，以便无负载地闭合接触器19，并且具有主动的放电装置(未示出)，以便在接触器19断开之后使中间电路放电。

Claims (9)

1.一种用于车辆的能量系统(10)，该能量系统包括布置在壳体(12)中的至少一个HV-蓄能器(11)，其中，在壳体(12)中布置有单元(13)，该单元将所述至少一个HV-蓄能器(11)与连接到能量系统(10)上的用电器(21、22、23)电连接，单元(13)包括开关装置(17、18)，该开关装置被设计为用于，中断在至少一个HV-蓄能器(11)与用电器(21、22、23)之间的电路，
其特征在于，
至少一个在车辆的行驶运行期间未激活的用电器(23)通过在单元(13)中的包含至少一个另外的开关装置(19)的独立的中间电路与所述至少一个HV-蓄能器(11)连接，其中，所述至少一个另外的开关装置(19)被设计为用于，在行驶运行期间始终使独立的中间电路保持中断，其中，在单元(13)中的独立的中间电路包括预充电电路，该预充电电路被设计为用于，在另外的开关装置(19)闭合之前跨接该另外的开关装置(19)。
2.根据权利要求1所述的能量系统(10)，其特征在于，所述至少一个在车辆的行驶运行期间未激活的用电器(23)是充电器。
3.根据权利要求1或2所述的能量系统(10)，其特征在于，在单元(13)中的独立的中间电路包括放电装置，该放电装置被设计为用于，在另外的开关装置(19)断开之后使独立的中间电路放电。
4.根据权利要求1或2所述的能量系统(10)，其特征在于，开关装置(17、18)包括接触器。
5.根据权利要求1或2所述的能量系统(10)，其特征在于，所述至少一个另外的开关装置(19)包括至少一个另外的接触器。
6.根据权利要求5所述的能量系统(10)，其特征在于，所述至少一个另外的接触器仅具有常开接点。
7.一种用于运行根据前述权利要求中任一项所述的能量系统(10)的方法，其特征在于，在行驶运行期间始终使在至少一个HV-蓄能器(11)与那些连接到能量系统(10)上的、在车辆的行驶运行期间不需要的用电器(23)之间的电连接保持中断。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在车辆的行驶运行期间不需要的用电器(23)包括充电器(23)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，充电器(23)与至少一个HV-蓄能器(11)的电连接在车辆的行驶运行期间通过使另外的开关装置(19)的工作接点保持断开而中断。
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