DE102010061815A1

DE102010061815A1 - Integrierter Niederspannungs- und Hochspannungsanschlusskasten

Info

Publication number: DE102010061815A1
Application number: DE102010061815A
Authority: DE
Inventors: Guno Kwon; Jiseon Lim; Jeonghun Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Yura Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Yura Corp; Kia Corp
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: US20120087064A1; KR20120037155A; KR101181176B1; US8427816B2; JP5693922B2; DE102010061815B4; JP2012085504A

Abstract

Eine integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten umfasst einen Hochspannungsverteiler, eine Niederspannungs-Steuerplatine und einen Steuerkasten. Der Hochspannungsverteiler umfasst ein Hochspannungsrelais zum Anlegen/Trennen einer hohen Spannung an einen Ausgangsanschluss durch Verteilen einer von einer Hochspannungsbatterie angelegten hohen Spannung und einer Verteilerschiene zum Übertragen der hohen Spannung, die durch das Hochspannungsrelais an den Ausgangsanschluss angelegt wird. Die Niederspannungs-Steuerplatine steuert eine Niederspannungslast und steuert eine Störung des Hochspannungsverteilers und einen Betrieb von elektrischen Bauelementen eines Fahrzeugs. Der Steuerkasten nimmt darin den Hochspannungsverteiler und die Niederspannungs-Steuerplatine auf. Mit diesem integrierten Anschlusskasten können die Herstellungskosten verringert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten, in welchem ein Hochspannungsverteiler und ein Niederspannungs-Steuerplatine integriert sind.
Beschreibung des Standes der Technik
In einem Elektrofahrzeug, einem Hybridelektrofahrzeug und einem Brennstoffzellenelektrofahrzeug wird eine Batterie als Energiequelle und/oder Energiespeicher verwendet. Ein Hybridfahrzeug umfasst einen Elektromotor(en), verschiedene elektrische Niederspannungs-Bauelemente, und Bordnetze. Falls eine niedrigere Spannung bei einer bestimmten konstant gehaltenen Leistung verwendet wird, erhöht sich die Strommenge. Es verursacht jedoch, dass der Querschnitt der Leitungen, das Gewicht und die Herstellungskosten erhöht werden.
Obwohl es möglich ist, die Strommenge durch Erhöhen der Spannung zu verringern, um dieses Problem zu lesen, verringert die Verwendung einer hohen Spannung die Kompatibilität mit den bestehenden elektrischen Niederspannungs-Bauelementen und erfordert eine Entwicklung von neuen elektrischen Bauelementen die eine hohe Spannung verwenden.
Um die Probleme zu lösen, sollten demzufolge nicht nur ein Hochspannungs-Anschlusskasten zum Betreiben eines Antriebsmotors, der die Hochspannung verwendet, und eine Hochspannungs-Schaltung zum Betreiben des Hochspannungs-Anschlusskastens, sondern ebenfalls eine Niederspannungs-Schaltung zum Steuern des Betriebs der elektrischen Bauelemente vorgesehen werden. Jedoch können Probleme beim Betreiben der Bauelemente der Schaltung zum Betreiben des Anschlusskastens aufgrund derselben Bauelemente oder einer Störung zwischen den elektrischen Bauelementen auftreten.
Die in diesem Hintergrundabschnitt der Erfindung offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht als Kenntnis oder jegliche Form eines Vorschlags verstanden werden, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ANMELDUNG
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten bereit, welcher einen Hochspannungs-Verteiler, eine Niederspannungs-Steuerplatine und einen Steuerkasten umfasst. Der Hochspannungs-Verteiler umfasst ein Hochspannungsrelais zum Anlegen/Trennen einer hohen Spannung an einen Ausgangsanschluss durch Verteilen einer von einer Hochspannungsbatterie angelegten hohen Spannung und einer Verteilerschiene zum Obertragen der durch das Hochspannungs-Relais angelegten hohen Spannung zu dem Ausgangsanschluss. Die Niederspannungs-Steuerplatine steuert eine Niederspannungs-Last und steuert eine Störung des Hochspannungs-Verteilers und einen Betrieb von elektrischen Bauelementen eines Fahrzeugs. Der Steuerkasten nimmt darin den Hochspannungs-Verteiler und die Niederspannungs-Steuerplatine auf. Der Ausgangsanschluss ist zu einer Außenseite des Steuerkastens freigelegt.
Der integrierte Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten kann ferner einen Stromsensor aufweisen, der auf der Verteilerschiene zum Messen eines durch die Verteilerschiene fließenden Stroms bei einer hohen Spannung montiert ist. Der Stromsensor wird durch die Niederspannungs-Steuerplatine gesteuert.
Der Hochspannungs-Verteiler kann ferner ein Vorladerelais umfassen, das eine geringe Strommenge bei einer hohen Spannung dem Ausgangsanschluss zuführt, um zu verhindern, dass die elektrischen Bauelemente durch einen schnellen Stromfluss beschädigt werden, bevor eine hohe Spannung an dem Ausgangsanschluss angelegt wird. Der Hochspannungs-Verteiler kann ferner einen Widerstand zum Begrenzen eines Stroms umfassen, der dem Vorladerelais zugeführt wird.
Der integrierte Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten kann ferner einen Unterbrechungsschalter aufweisen, der auf dem Steuerkasten montiert ist und zu einer Außenseite des Steuerkastens freigelegt ist. Er kann ferner eine Kastenabdeckung aufweisen, die sowohl den Unterbrechungsschalter als auch den Ausgangsanschluss abdecken kann, wenn die Kastenabdeckung auf dem Steuerkasten montiert ist. Die Kastenabdeckung umfasst eine Betätigungsstange, die den Unterbrechungsschalter betätigt, wenn die Kastenabdeckung auf dem Steuerkasten montiert wird, um dadurch zu verursachen dass der Unterbrechungsschalter eingeschaltet wird, und von dem Unterbrechungsschalter 160 getrennt wird, wenn die Kastenabdeckung von dem Steuerkasten abgenommen wird, um dadurch zu verursachen dass der Unterbrechungsschalter ausgeschaltet wird.
Der Hochspannungs-Verteiler und die Niederspannungs-Steuerplatine können in dem Steuerkasten untergebracht werden, um voneinander beabstandet zu werden, um elektromagnetische Wellen zu blockieren.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten in einer geringen Größe ausgeführt sein durch einstückiges Bilden eines eine hohe Spannung verteilenden Hochspannungs-Verteilers mit einer Niederspannungs-Steuerplatine, die bestimmt, ob der Hochspannungs-Verteiler eine Störung hat, und die den Betrieb eines Relais und den Betrieb einer Niederspannungslast steuert. Ferner ist es gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, einen Unfall mit eifern Stromschlag aufgrund einer hohen Spannung durch die Unterbrechung der Stromzufuhr von einer Batterie zu verhindern, wenn eine Abdeckung für eine Hochspannungs-Eingangsklemme zu der Außenseite freigelegt ist.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, welche aus den beigefügten Zeichnungen, welche hierin enthalten sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich oder ausführlich dargelegt sind, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die das Innere des in 1 gezeigten integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskastens darstellt.
3 zeigt ein Schaltbild, das den Anschluss einer Batterie und des in 1 gezeigten integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskastens darstellt.
Es sollte beachtet werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind, und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, welche die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten, und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen überall in den einzelnen Figuren der Zeichnung auf dieselben oder gleichbedeutende Teile der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. Obwohl die Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung(en) auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist/sind die Erfindung(en) dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst ein integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Hochspannungsverteiler 110 zum Verteilen einer hohen Spannung, eine Niederspannungs-Steuerplatine 120 zum Steuern elektrischer Bauelemente und Diagnostizieren einer Störung, und einen Steuerkasten 130 zum Aufnehmen und Schützen des Hochspannungsverteilers 110 und der Niederspannungs-Steuerplatine 120.
Der Hochspannungsverteiler 110 kann vorzugsweise ein Hochspannungsrelais 111 und einer Verteilerschiene 113 umfassen. Das Hochspannungsrelais 111 verteilt eine hohe Spannung, die durch eine Eingangsklemme 180 angelegt wird, die mit einer Hochspannungsbatterie (nicht gezeigt) elektrisch verbunden ist, um die hohe Spannung an einem Ausgangsanschluss 190 anzulegen. Die Eingangsklemme 180 umfasst einen Anodenanschluss 181 und einen Kathodenanschluss 182. Der Anodenanschluss 181 und der Kathodenanschluss 182 sind zu einer Außenseite des Steuerkastens 130 freigelegt und mit der Anode beziehungsweise der Kathode der Hochspannungsbatterie elektrisch verbunden. Der Ausgangsanschluss 190 umfasst einen Anodenanschluss 191 und einen Kathodenanschluss 192. Der Anodenanschluss 191 und der Kathodenanschluss 192 sind zu einer Außenseite des Steuerkastens 130 freigelegt und mit einem Inwerter oder anderen Bauelement(en) eines Fahrzeugs elektrisch verbunden, um einen Strom zuzuführen. Die Verteilerschiene 113 ist ein Stromleiter, der die hohe Spannung der Hochspannungsbatterie übertragen kann, welche durch das Hochspannungsrelais 111 an dem Ausgangsanschluss 190 angelegt wird.
Der Hochspannungs-Verteiler 110 kann ferner ein Vorladerelais 112, einen Widerstand 114 oder beides umfassen. Das Vorladerelais 112 führt einen Anfangsstrom, welcher eine geringe Strommenge bei hoher Spannung zuführt, dem Ausgangsanschluss 190 zu, um zu verhindern, dass elektrische Bauelemente eines Fahrzeugs durch einen schnellen Stromfluss aufgrund der hohen Spannung beschädigt werden, bevor die hohe Spannung von der Hochspannungsbatterie an den Ausgangsanschluss 190 angelegt wird. Das Vorladerelais 112 ist mit dem Widerstand 114 elektrisch verbunden und begrenzt den Anfangsstrom, der dem Ausgangsanschluss 190 durch den Widerstand 114 zugeführt wird. Der Widerstand 114 kann als nicht einschränkendes Beispiel aus Zement bestehen.
Der Hochspannungsverteiler 110 kann ferner einen Stromsensor 115 umfassen. Der Stromsensor 115 ist auf der Verteilerschiene 113 montiert, die mit dem Anodenanschluss 191 des Ausgangsanschlusses 190 verbunden ist, und einen durch die Verteilerschiene 113 fließenden Strom abtastet.
Die Niederspannungs-Steuerplatine 120 kann eine Wartung durch Steuern einer Niederspannungs-Last des integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskastens 100 mit Hilfe eines intelligenten Leistungshalbleiters minimieren. Ferner kann die Niederspannungs-Steuerplatine 120 mit einer Anordnung für eine Netzwerkkommunikation mit den elektrischen Niederspannungs-Bauelementen in dem Fahrzeug ausgestattet sein.
Die Niederspannungs-Steuerplatine 120 bestimmt aus dem durch den Stromsensor 115 des Hochspannungsverteilers 110 gemessenen Strom, ob der Hochspannungsverteiler 110 eine Störung aufweist und führt dem Hochspannungsrelais 111 und dem Vorladerelais 112 eine Steuerleistung zu, um ihren Betrieb zu steuern.
Die Niederspannungs-Steuerplatine 120 kann vorzugsweise in einem vorbestimmten Abstand vom dem Hochspannungsverteiler 110 beabstandet sein, um ein Auftreten der elektromagnetischen Wellen zwischen dem Hochspannungsverteiler 110 und der Niederspannungs-Steuerplatine 120 zu beseitigen oder zu minimieren.
Der Steuerkasten 130 umfasst Steuerkastengehäuse 131 mit einer offenen Oberseite und eine Steuerkastenabdeckung 132, die die Oberseite des Steuerkastengehäuses 131 abdeckt. Der Hochspannungsverteiler 110 und die Niederspannungs-Steuerplatine 120 sind in vorbestimmten Positionen innerhalb des Steuerkastens 130 untergebracht. Der Steuerkasten 130 kann als nicht einschränkendes Beispiel ein rechteckförmiger oder ein im Wesentlichen rechteckförmiger Kasten sein.
Die Eingangsklemme 180 ist zu einer Außenseite des Steuerkastens 130 freigelegt. Ferner ist ein Unterbrechungsschalter 160 zu einer Außenseite des Steuerkastens 130 freigelegt. Der Unterbrechungsschalter 160 ist wie in 3 gezeigt mit der Niederspannungs-Steuerplatine 120 elektrisch verbunden. Ferner steuert die Niederspannungs-Steuerplatine 120 den Betrieb eines Stromtrennungsrelais 161, das zwischen Batterien oder Batteriemodulen eingeschoben ist, und den Strom, der der Eingangsklemme 180 des Hochspannungsverteilers 110 zugeführt wird, durch Trennen einer Stromquelle von den Batterien oder Batteriemodulen durch den Betrieb des Unterbrechungsschalters 160 trennen kann.
Vorzugsweise kann eine Kastenabdeckung 150 vorgesehen sein, die die Eingangsklemme 180 und den Unterbrechungsschalter 160 vollständig abdeckt. Die Kastenabdeckung 150 ist mit einer Betätigungsstange 151 an einer vorbestimmten Position ausgestattet. in diesem Fall, wenn die Kastenabdeckung 150 auf dem Steuerkasten 130 montiert wird, kann die Betätigungsstange 151 den Unterbrechungsschalter 160 betätigen, um dadurch zu verursachen, dass der Unterbrechungsschalter 160 eingeschaltet wird. Andererseits, wenn die Kastenabdeckung 150 von dem Steuerkasten 130 abgenommen wird, wird die Betätigungsstange 151 von dem Unterbrechungsschalter 160 abgetrennt, um dadurch zu verursachen, dass der Unterbrechungsschalter 160 ausgeschaltet wird.
Sogar wenn der Unterbrechungsschalter 160 ausgeschaltet ist, kann die Niederspannungs-Steuerplatine 120 ferner noch den Strom, der der Eingangsklemme 180 zugeführt wird, durch Ausschalten des Stromtrennungsrelais 161 trennen, um einen Schaden durch die von der Batterie oder den Batteriemodulen angelegten Spannung zu verhindern, um dadurch die Stabilität des integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskastens zu verbessern.
Darüber hinaus kann wie in 3 gezeigt ein Schutzkontaktstecker 162 vorgesehen sein. Der Schutzkontaktstecker 162 ist mit den Batterien oder Batteriemodulen elektrisch verbunden. Durch den Schutzkontaktstecker 162 kann der Strom zwischen den Batterien oder Batteriemodulen getrennt werden, um dadurch in der Lage zu sein, die hohe Spannung abzutrennen, die von den Batterien oder Batteriemodulen an den integrierten Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten angelegt wird.
Der integrierte Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten kann ferner eine Steckverbindung 170 umfassen, die mit einem Kabelstrang eines Fahrzeugs verbunden werden kann, um den elektrischen Bauelementen in dem Fahrzeug einen Strom zuzuführen.
Die vorhergehenden Beschreibungen der bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt. Sie sind nicht erschöpfend und dazu vorgesehen, die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen zu beschränken oder vollständig abzudecken, und of fensichtlich sind viele Änderungen und Varianten im Lichte der obigen Lehren möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es dadurch dem Fachmann zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ebenso wie verschiedenste Alternativen und deren Änderungen zu bilden und zu verwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hierzu beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten bestimmt wird.

Claims

Integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten, aufweisend: ein Hochspannungsverteiler, umfassend ein Hochspannungsrelais zum Anlegen/Trennen einer hohen Spannung an einen Ausgangsanschluss durch Verteilen einer von einer Hochspannungsbatterie angelegten hohen Spannung und einer Verteilerschiene zum Übertragen der hohen Spannung, die durch das Hochspannungsrelais an den Ausgangsanschluss angelegt wird; eine Niederspannungs-Steuerplatine zum Steuern einer Niederspannungslast und zum Steuern einer Störung des Hochspannungsverteilers und eines Betriebs von elektrischen Bauelementen eines Fahrzeugs; und einen Steuerkasten, der darin den Hochspannungsverteiler und die Niederspannungs-Steuerplatine aufnimmt, wobei der Ausgangsanschluss zu einer Außenseite des Steuerkastens freigelegt ist.
Integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Stromsensor, der auf der Verteilerschiene zum Messen eines durch die Verteilerschiene fließenden Stroms bei einer hohen Spannung montiert ist, wobei der Stromsensor durch die Niederspannungs-Steuerplatine gesteuert wird.
integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten nach Anspruch 1, wobei der Hochspannungsverteiler ferner ein Vorladerelais umfasst, das eine geringe Strommenge bei einer hohen Spannung zu dem Ausgangsanschluss zuführt, um zu verhindern, dass die elektrischen Bauelemente durch einen schnellen Stromfluss beschädigt werden, bevor eine hohe Spannung an den Ausgangsanschluss angelegt wird.
Integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten nach Anspruch 4, wobei der Hochspannungsverteiler ferner einen widerstand zum Begrenzen eines Stroms umfasst, der dem Vorladerelais zugeführt wird.
Integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Unterbrechungsschalter, der auf dem Steuerkasten montiert ist und zu einer Außenseite des Steuerkastens freigelegt ist, und eine Kastenabdeckung, die sowohl den Unterbrechungsschalter als auch den Ausgangsanschluss abdecken kann, wenn die Kastenabdeckung auf dem Steuerkasten montiert ist.
Integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten nach Anspruch 5, wobei die Kastenabdeckung eine Betätigungsstange umfasst, die den Unterbrechungsschalter betätigt wenn die Kastenabdeckung auf dem Steuerkasten montiert ist, um dadurch zu verursachen, dass der Unterbrechungsschalter eingeschaltet wird, und von dem Unterbrechungsschalter abgetrennt wird, wenn die Kastenabdeckung von dem Steuerkasten abgenommen wird, um dadurch zu verursachen, dass der Unterbrechungsschalter ausgeschaltet wird.
Integrierter Niederspannungs- und Hochspannungs-Anschlusskasten nach Anspruch 1, wobei der Hochspannungsverteiler und die Niederspannungs-Steuerplatine voneinander beabstandet sind, um elektromagnetische Wellen zu blockieren.