CN116325561A - 用于用来给电蓄能器充电的设备的连接设备、充电设备以及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于单相的或多相的交流电压来给电蓄能器充电的充电电路的接头。为此规定了，设置一种滤波装置，该滤波装置用于在单相的或多相的充电过程之间切换之前对输入端处的干扰信号进行抑制。以这种方式，在单相的或多相的充电之间切换时，所述滤波装置的特性、尤其是电容式特性不会受电路配置影响。

Description

用于用来给电蓄能器充电的设备的连接设备、充电设备以及 电动车

技术领域

本发明涉及一种用于用来给电蓄能器充电的设备的连接设备。此外，本发明涉及一种用于给电蓄能器充电的充电设备以及一种具有这样的设备的电动车。

背景技术

完全或至少部分地电驱动的车辆从电蓄能器、如例如牵引电池处获得其驱动能量。这种牵引电池能够借助于能量供给网的电能来充电并且而后提供用于驱动车辆的电能。尤其在车辆的较长的停车时间中，例如能够借助于如通常在几乎每个家用装置中可供使用的那样的单相的或多相的交流电压接头的电能来给所述牵引电池充电。

公开文献DE 102010010722A1例如公开了一种用于电动车的充电器具。该公开文献描述了一种用来将用于蓄电池的充电单元与供电电网连接起来的电路，其中所述供电电网具有多个接头。所述充电单元在此具有至少两个级，其中每个级都能够与供电电网的所有接头连接。

发明内容

本发明公开了具有独立权利要求的特征的一种用于用来给电蓄能器充电的设备的连接设备、一种用于给电蓄能器充电的充电设备以及一种电动车。另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。

因此提供了：

一种用于用来给电蓄能器充电的设备的连接设备，所述连接设备具有输入接头、输出接头、开关装置和滤波装置。所述输入接头包括多个相接头。所述输入接头设计用于可选地与要么单相的要么多相的电能量源连接。所述输出接头包括多个相接头。在此，所述输出接头设计用于与用来给电蓄能器充电的设备连接。所述开关装置设计用于可选地将输入接头的要么一个要么多个电相与输出接头的对应的相接头电连接起来。所述滤波装置设计用于滤掉在输入接头与输出接头之间的电连接部上的电干扰信号。所述滤波装置在此在电方面布置在输入接头与开关装置之间。尤其所述开关装置布置在滤波装置与输出接头之间。

此外提供了：

一种用于给电蓄能器充电的充电设备，其具有按照的连接设备和用于给电蓄能器充电的设备。所述用于给电蓄能器充电的设备在此设计用于，在使用连接设备的输入接头上所提供的单相的或多相的交流电压的情况下给所述电蓄能器充电。

最后提供了：

一种电动车，其具有电驱动系统、电蓄能器以及用于给电蓄能器充电的按照本发明的充电设备。

本发明基于以下认识，即：为了给电蓄能器充电、尤其为了给电动车的牵引电池充电而能够利用来自单相的或多相的能量供给网的电能。所述充电设备为此通常针对交流电压网的电相的最大可利用的数量进行设计。因此，通常所述充电设备设计用于三相的运行。然而，如果为了给电蓄能器充电仅较少的相、例如仅一个电相可供使用，那么则必须在所述充电设备中进行相应的切换。

此外，在用于借助于来自能量供给网的电能给电蓄能器充电的充电设备中也必须采取预防措施，以便防止干扰、尤其是高频的干扰信号馈入到所述能量供给网中或者至少将其最小化到允许的尺度。为此，通常设置由电容式和感应式结构元件构成的组合。这样的滤波元件在常规的充电设备中通常布置在一方面用于选择有待使用的电相的切换设备与另一方面充电电子器件之间。根据对有待用于充电过程的电相的选择和与之对应的开关位置，由此在所述滤波装置中产生不同的特性，以用于将电干扰信号最小化。

因此，本发明的构思是，考虑这种认识并且提供一种用于用来给电蓄能器充电的充电设备的连接设备，所述连接设备能够在尽可能不依赖于有待用于充电过程的电相的数量的情况下实现相同的或者至少几乎相同的滤波特性，以用于抑制干扰信号。

为此，按照本发明规定了，将所述用于对在充电过程期间的电干扰信号进行抑制的滤波装置布置在输入接头与用于选择有待使用的电相的开关装置之间的电路径中。换言之，所述滤波装置直接设置在充电设备的输入接头上。由此，在不依赖于开关装置中的开关元件的开关位置的情况下，在所述输入接头上相应地始终存在所述滤波装置的相同的电特性。以这种方式，所述滤波装置的各个结构元件能够针对这种始终恒定的配置得到优化。由此，一方面产生关于对干扰信号的抑制得到改进的滤波特性，并且另一方面通过这种优化也能够使所述结构元件的尺寸最小化。这不仅引起了得以降低的成本，而且也引起了在重量及结构体积方面的节省。

按照一种实施方式，所述滤波装置包括至少一个第一Y型电容器总成。在这种第一Y型电容器总成中，电容器元件分别布置在电相与参考电位之间。此外，也能够设置所谓的X型电容器，所述X型电容器分别布置在两个相之间。因为所述具有Y型电容器的滤波装置直接布置在输入接头上，所以在不依赖于布置在后的开关装置中的开关的开关位置的情况下得以保持这种电容器总成的特性。

按照一种实施方式，所述滤波装置包括由第一Y型电容器总成、第一感应式滤波元件和第二Y型电容器总成构成的串联电路。所述第二Y型电容器总成在此能够与所述第一Y型电容器总成相同地或者至少几乎相同地构建。以这种方式产生了一种对称的电路结构。当然，除了所述第二Y型电容器总成之外也能够设置另外的X型电容器。

按照一种实施方式，所述滤波装置包括由第一Y型电容器总成、第一感应式滤波元件、第二Y型电容器总成、第二感应式滤波元件和第三Y型电容器总成构成的串联电路。此外，具有还更多的先后连接的感应式滤波元件和电容器总成的滤波总成原则上也是可行的。通过多个先后连接的感应式和电容式滤波组件的使用，在此能够进一步改进滤波特性。

按照一种实施方式，所述连接设备包括电压探测器。所述电压探测器能够设计用于探测输入接头的相接头上的电压。在这种情况下，所述开关装置能够设计用于，当所述输入接头的相应的相接头上的电压超过预先确定的目标值时，则将所述输入接头的相应的相接头与输出接头的对应的相接头电连接起来。以这种方式，例如能够根据所述输入接头上可供使用的单相的或多相的电压来自动地在开关装置中进行切换。

上述设计方案和改进方案只要有意义就能够任意地彼此组合。本发明的另外的设计方案、改进方案和实现方案也包括本发明的前面或下面关于实施例所描述的特征的未明确提到的组合。尤其本领域的技术人员也会将单个方面作为改进或补充添加到本发明的相应的基本形式中。

附图说明

下面借助于附图对本发明的另外的特征和优点进行解释。在此：

图1示出了按照一种实施例的充电设备的框图的示意图；

图2示出了按照另一种实施例的充电设备的框图的示意图；

图3示出了按照另一种实施例的充电设备的框图的示意图；

图4示出了按照一种实施方式的具有连接设备的充电设备的原理电路图的示意图；

图5示出了按照另一种实施方式的充电设备的原理电路图的示意图。

具体实施方式

图1示出了按照一种实施方式的用于给电蓄能器5充电的充电设备的框图的示意图。所述充电设备在此能够由单相的或多相的交流电压源3来馈给。例如在此能够涉及与电能量供给网、例如低压电网连接的单相的或多相的接头。所述单相的或多相的电能量源3首先与滤波装置1连接。这个滤波装置1例如能够消除干扰信号、尤其是高频的干扰信号或者至少将其降低到预先给定的尺度。这样的干扰信号例如可能由充电电路4引起，所述充电电路将由交流电压源3所提供的单相的或多相的交流电压转换为直流电压，以便给电蓄能器5充电。

所述充电设备此外包括开关装置2，该开关装置能够将交流电压源3的一个或多个电相与充电电路4耦合起来。如果例如由所述交流电压源3仅提供单相的交流电压，那么所述开关装置2则只能将这个引导电压的相与充电电路4耦合起来。必要时，在这种情况下能够在多相的充电电路的多个相接头上提供引导电压的相L1、L2或L3。如果所述充电电路如下面还要解释的那样包括多个单相的充电电路，那也能够针对单相的电压供给的情况在多个单相的充电电路上提供所述引导电压的相。

如果由所述交流电压源3在两个或更多个相上提供交流电压、例如三相交流电压，那么所述开关装置2则能够将所有引导电压的相与充电电路4的相应的接头耦合起来。

对于常规的充电设备来说，通常将所述滤波装置在电方面设置在开关装置2与充电电路4之间，而本实施方式的一种特殊特征是，所述滤波装置1设置在交流电压源3与开关装置2之间。

图2示出了按照另一种实施方式的充电设备的示意性的框图。按照图2的实施方式的充电设备在此在很大程度上相应于前面所描述的实施方式并且区别尤其在于，为每个电相分别设置了单独的充电电路4-i。

图3示出了按照另一种实施方式的充电设备的示意性的框图。按照图3的实施方式的充电设备在此在很大程度上相应于前面所描述的实施方式并且区别尤其在于，为每个电相分别设置了单独的滤波装置2-i。在这种情况下，能够在个性化的滤波装置2-i中的每个滤波装置中分别为电相设置滤波组件。

图4示出了按照一种实施方式的用于给电蓄能器5充电的充电设备的原理电路图的示意图。这里所示出的最大三个电相L1、L2和L3的数量在此仅用于更好的理解并且既不在这里也不在其余实施例中表现为对本发明的限制。除了这里所示出的组件之外，所述充电设备必要时也能够包括另外的组件、如例如分离开关或过电流/过电压保护元件。这些组件为了更好的理解而未在这里所示出的原理电路图中示出。

与前面所描述的实施方式类似，能够由交流电压源3提供单相的或多相的交流电压。这种交流电压能够在输入接头11上提供。除了引导电压的相L1、L2和L3之外，连接零线N和保护导线PE也能够与所述输入接头11连接。在所述输入接头11与上面已经描述的开关装置2之间设置了滤波装置1。这个滤波装置1例如能够消除或者最小化例如由充电电路4所引起的干扰信号、尤其是高频的干扰信号。

在图4所示的实施方式中，能够借助于所述开关装置2中的开关元件将各个电相L1、L2和L3分别与用于连接充电电路的对应的接头12耦合起来。作为替代方案，对仅在一个相、例如L1上提供充电电压这种情况来说，通过所述开关装置2中的相应的开关位置能够在所述充电电路的所有相接头上提供这种单相的充电电压。在按照图4的示意图中，例如也能够额外地在用于L2和L3的相接头上在所述输出接头12上提供第一相L1的电压。

此外，所述开关装置4也能够包括另外的开关元件，以便在另一个相L2或L3上同样在输出侧上在多个相接头上提供输入电压。例如，能够在相L3上还在L1和/或L2上提供单相的电压，或者在L2上额外地还在L1和/或L3上提供电压。

所述滤波装置1例如能够包括由第一电容器元件C1、第一感应式结构元件I1和第二电容器元件C2构成的串联电路。所述第一电容器元件和/或第二电容器元件C1、C2能够分别包括所谓的Y型电容器和X型电容器。所述Y型电容器Cy例如分别布置在相L1、L2、L3与参考电位PE之间。所述X型电容器Cx例如能够设置在两个电相L1、L2、L3之间。所述感应式结构元件I1例如能够在每个相中具有合适的电感。如果在所述充电设备中也可选地一同设置零线N，那么必要时也能够在这个零线N中设置电感。

如果所述滤波装置1包括多个电容器元件C1、C2，那么所有这些电容器元件都能够相同地或者至少相同类型地制成。

在所述滤波装置1与输出接头12之间设置了所述开关装置2，该开关装置能够将相应地激活的相与充电电路4耦合起来。为此，例如能够为每个电相设置电的或机械的开关元件S1、S2、S3。作为替代方案也可行的是，至少一个电相L1持久地与输出接头12的相应的相接头连接，并且仅另外的电相L2、L3拥有开关元件S2、S3。

在所述输出接头12上能够设置充电电路4，该充电电路例如将所提供的单相的或多相的交流电压转换为直流电压，所述直流电压适合用于给电蓄能器5充电。

图5示出了按照另一种实施方式的用于给电蓄能器5充电的充电设备的原理电路图的示意图。图4中所示出的实施方式在很大程度上相应于前面所描述的实施方式并且与前面所描述的实施方式的区别尤其在于，在所述滤波装置1中设置了由第一电容器元件C1、第一感应式滤波元件I1、第二电容器元件C2、第二感应式滤波元件I2和第三电容器元件C3构成的串联电路。所述电容式和感应式元件C1、C2、C3和I1、I2中的每个元件在此能够相应于相应的上面已经描述的元件。因此，在该图示中放弃了所述电容器元件C1、C2、C3以及感应式元件I1、I2中的各个电容器的详细图示。

此外，例如也能够可选地设置电压探测器14。这个电压探测器14例如能够监测所述输入接头11的相接头上的电压。如果在所述相接头之一上探测到显著的电压、尤其是比预先给定的阈值要高的电压，那么随后所述开关装置2则能够操控相应的开关元件S1、S2、S3，以便将相应的相L1、L2、L3与输出接头12的相应的相接头连接起来。以这种方式，能够自动地按照加载在输入接头11上的电压情况来对电路配置进行调整。

用于给电蓄能器5充电的前面所描述的充电设备尤其能够用来给牵引电池充电，所述牵引电池用于完全或至少部分地电驱动的车辆。

总结来说，本发明涉及一种用于借助于单相的或多相的交流电压来给电蓄能器充电的充电电路的接头。为此规定了，设置一种滤波装置，该滤波装置用于在单相的或多相的充电过程之间切换之前对输入端处的干扰信号进行抑制。以这种方式，在单相的或多相的充电之间切换时，所述滤波装置的特性、尤其是电容式特性不会受电路配置影响。

Claims (7)

1.用于用来给电蓄能器(5)充电的设备的连接设备，具有：

带有多个相接头的输入接头(11)，其中所述输入接头(11)设计用于，可选地要么与单相的电能量源要么与多相的电能量源(3)连接；

带有多个相接头的输出接头(12)，其中所述输出接头(12)设计用于，与用来给电蓄能器(5)充电的设备(4)连接；

开关装置(2)，所述开关装置设计用于，可选地将所述输入接头(11)的要么一个要么多个电相(L1、L2、L3)与所述输出接头(12)的对应的相接头电连接起来；以及

滤波装置(1)，所述滤波装置设计用于，滤掉所述输入接头(11)与所述输出接头(12)之间的电连接部上的电干扰信号，

其中所述滤波装置(1)在电方面布置在所述输入接头(11)与所述开关装置(2)之间。

2.根据权利要求1所述的连接设备，其中所述滤波装置(1)包括至少一个第一Y型电容器总成，其中在所述第一Y型电容器总成中在电相(L1、L2、L3)与参考电位(PE)之间分别布置了电容器元件(Cy)。

3.根据权利要求1或2所述的连接设备，其中所述滤波装置(1)包括由第一Y型电容器总成、第一感应式滤波元件(I1)和第二Y型电容器总成构成的串联电路。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的连接设备，其中所述滤波装置(1)包括由第一Y型电容器总成、第一感应式滤波元件(I1)、第二Y型电容器总成、第二感应式滤波元件(I2)和第三Y型电容器总成构成的串联电路。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的连接设备，其具有电压探测器(14)，所述电压探测器设计用于探测所述输入接头(11)的相接头上的电压，

其中所述开关装置(2)设计用于，当所述输入接头(11)的相应的相接头上的电压超过预先确定的阈值时，则将所述输入接头(11)的相应的相接头与所述输出接头(2)的对应的相接头电连接起来。

6.用于给电蓄能器(5)充电的充电设备，具有：

根据权利要求1到5中任一项所述的连接设备；以及

用于给所述电蓄能器(5)充电的设备(4)，所述设备设计用于，在使用所述连接设备的输入接头(11)上所提供的单相的或多相的交流电压的情况下给所述电蓄能器(5)充电。

7.电动车，具有：

电驱动系统；

电蓄能器(5)；以及

根据权利要求6所述的用于给所述电蓄能器(5)充电的充电设备。

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