CN105121275A - 具有高电压***的船 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有电气驱动的船,其包括电气部件,特别是电机以及电气存储单元。所述部件经由电网而互连。所述部件的至少其中之一通过第一连接装置而连接到所述电网,所述第一连接装置包括用于将所述至少一个部件连接到所述电网的第一连接装置主接触部,并且提供第二连接装置以将所述电气存储单元连接到所述电网或者使所述电气存储单元与所述电网断开连接。根据本发明,所述第一连接装置包括用于将所述至少一个电气部件连接到监控线路的至少一对辅助接触部,并且所述监控线路操作连接到所述第二连接装置。
Description
技术领域
本发明涉及具有电气驱动的船,该电气驱动包括电气部件,尤其是电机和电气蓄能器,它们经由电气布线***而相互连接,其中,部件的至少其中之一通过第一连接设备而连接到电气布线***,第一连接设备具有用于将至少一个电气部件连接到布线***的主接触部,并且其中,提供第二连接设备以将电气蓄能器连接到布线***或将电气蓄能器与布线***断开连接。另外,本发明涉及用于将电气部件与电气布线***连接以及相应地断开连接的方法,所述电气布线***包括至少一个电气蓄能器并位于船上。
背景技术
在电路中,个体电气部件与电压源一起经由布线***相互连接并且组合成完整的***。安装期间不能总是保证电气部件是电隔离的。特别的潜在危险由公连接器引起。如果电路的个体区域已经连接到电压源,则与未连接的电气部件的打开的连接会引起危险。这尤其会发生在高电压应用(HV应用)中,其中使用了大于60V的电压。
在船上,需要将个体部件与布线***经常断开连接或将额外的部件与连接到布线***。典型示例是舷外马达,其因为季节变化或整备作业而经常需要与船体断开连接。执行该工作的人员或实际船主通常不具有安全处理HV部件(高电压部件)的资格或训练。因此使用者接触到的接口和***连接必须被设计为电隔离的。
另外,相同的电气船驱动被提供给不同的船。安装的能量然后必须被调整为适合船特性和使用者行为。这可以通过将包含能量的基础单元的多个电池模块组合到较大的蓄电池组中来完成。由于该调整是要由船制造者完成,或者如果适用的话,甚至是由船主来完成,因而必须使用安全的***连接,在实践中其接触部处是电隔离的。
在汽车中,电气驱动***通常以固定安装的形式来安装,即,诸如高电压电池(HV电池)和电机等的部件使用螺纹连接或优选地夹紧连接来连接在一起。
部件中的一些也通过公连接器来连接,尽管公连接器通常并不是要由车辆使用者来处理,但是如果需要的话,是由诸如维修店等的专家来处理。有时,公连接器也用于接触部被设计为防护电击的情况。
在船上,另一方面,部件由外行人员连接到布线***或与布线***断开连接。此外,接触部的防电击设计通常仅可以在干燥环境下得到保证,而干燥环境在船上通常是不存在的。
发明内容
因此本发明的目的在于提出具有电气驱动的船、以及对应的方法,其中电气部件可以安全地连接到船的布线***或与船的布线***断开连接。
该目的通过具有电气驱动的船来实现,电气驱动包括电气部件,特别是电机和电气蓄能器,它们经由电气布线***而相互连接,其中,所述部件的至少其中之一通过第一连接设备连接到布线***,第一连接设备具有用于将至少一个部件连接到布线***的主接触部,并且其中,提供第二连接设备以将电气蓄能器连接到布线***或将电气蓄能器与布线***断开连接,船的特征在于第一连接设备包括用于将至少一个部件连接到监控线路的至少一个辅助接触部,并且在于,监控线路操作连接到第二连接设备。
根据本发明的方法用于将电气部件连接到包括至少一个电气蓄能器并且位于船上的电气布线***,其特征在于,将电气蓄能器与布线***断开连接,随后将部件连接到布线***,并且然后将部件连接到监控线路,并且直到将部件连接到监控线路,才将电气蓄能器连接到布线***。
此外,所述目的通过用于将电气部件与包括至少一个电气蓄能器并且位于船上的电气布线***断开的方法来实现,所述方法的特征在于,部件最初处于连接到布线***并且连接到监控线路的条件下,然后将部件与监控线路断开连接,于是电气蓄能器与布线***断开连接,并且然后将部件与布线***断开连接。
根据本发明,至少一个部件经由第一连接设备而连接到船的布线***。部件经由主接触部而连接到布线***。第一连接设备在不破坏连接设备的情况下允许部件与布线***的可翻转的断开连接和连接。主接触部为部件提供电力和功率供应。
第一连接设备还包括辅助接触部,其在部件与布线***的连接已经经由主接触部完全完成之前不会闭合。作用在第二连接设备上的信号然后经由监控线路传输。第二连接设备可以是例如继电器,其从辅助电源汲取开关所需的能量。第二连接设备确保电气蓄能器保持关闭,即只要部件与监控线路的连接仍未经由第一连接设备的辅助接触部完成,则保持电气蓄能器与布线***断开连接。仅在经由辅助接触部完成连接,并且因此主接触部到布线***的连接也得到保证时,电气蓄能器才连接到布线***。这确保了主接触部在连接到部件时是电隔离的。
第一连接设备优选为公连接器连接的形式。
辅助接触部滞后于主接触部的情况是有利的。术语“滞后于”表示,当部件连接到布线***时,主接触部在经由辅助接触部完成电气连接之前首先闭合。类似地,在将部件与布线***断开连接时,部件与监控线路的连接首先经由辅助接触部而断开,并且然后部件与布线***的连接经由主接触部而断开连接。
电气蓄能器特别地是非可再充电或可再充电的电池。本发明为电气蓄能器,特别是提供大于60V、大于100V或大于200V的电压的非可再充电或可再充电的电池提供了特别的安全效益。因此根据本发明的安全电路有利地用于例如具有300V或400V电源的船上。
监控线路有利地经由多个部件并且经由相关联的第一连接设备来运行,第一连接设备可以用于将部件连接到布线***。有利地,所有的第一连接设备都经由辅助接触部而连接到监控线路。
有利地,多个部件连接到监控线路,这些部件都用主接触部来彼此并联连接,但是用辅助接触部来彼此串联连接。
在该情况下,仅在所有连接的部件的辅助接触部都被正确闭合时,电流能够经由监控线路和所连接的部件流动。如果监控线路由于部件的辅助接触部没有被正确连接到监控线路而在任意点处断开,则所涉及的部件中的任何部件都没有电流流过。所有部件都检测存在的断开并且能够适当地做出响应。
如果***具有适当的监控线路,这可以用于监控所连接的部件与布线***的连接并且用于通过其它部件来监控该部件。如果部件经由***连接而连接到布线***,例如,在该实施例中,所连接的部件具有用于检测其它部件的***连接的其中之一是否有故障或者其自身的***连接是否有故障的设施。
有利地,部件自身,并且不仅是其公连接器,也集成在监控电路中,即,连接到监控线路。在该情况下,如果所连接部件中出现故障,则监控电路被打开并且监控线路断开,结果其它部件被告知***处于故障状态。
因此在该实施例中,***的多个部件具有能够检测其它部件中的故障以及其它部件与布线***的连接中的故障、并且还能够发信号告知自身具有的故障。
监控线路也可以由电压源供应,其中多个部件的辅助接触部串联连接到监控线路中。在该情况下,连接到监控线路直至断点的所有部件检测到闭合并且因此检测到无故障监控电路。该实施例为某些应用和/或某些部件带来了优势。
在该形式的监控电路中,部件的其中之一将监控电路的电压连接到下一个部件,或者与所述电压断开连接。如果下一个部件接收该电压,则该部件具有监控电路的前面的部件没有故障的信号。
部件的辅助接触部在监控线路中串联连接。如果部件的辅助接触部位于比其它部件的辅助接触部更靠近电压源的非接地电势的位置,则所述部件出现在监控电路或监控线路中的另一个部件“前面”。其它部件于是出现在第一个部件“后面”。
如果部件中发生故障,则该部件不会将电压转移到后面的部件。在该情况下,后面的部件被告知前面的部件的至少其中之一发生故障。然而,监控线路中的出现在故障部件前面的其它部件不会反映该故障。本发明的该实施例是有用的,例如,如果个体部件中存在故障,则仅所选择的其它部件,即连接到故障部件的下游的监控线路中的其它部件会被关闭。
在优选变形中,本发明的该实施例使用继电器和具有串联电阻器的光耦合器的组合来实施,其中,光耦合器通过经由串联电阻器从监控线路流至地面的电流来通电。在部件中不存在故障并且部件的主接触部的连接中没有故障时,监控信号通过继电器来实施,电压下降对该继电器是可忽略的。
例如,也可以使用诸如具有非常低的内电阻的MOSFET等的电子开关来替代继电器。
在本发明的另一个有利实施例中,部件或其部件控制器从监控线路获取其电源电压。因此包括故障部件/部件控制器的所有部件或部件控制器连接到电源电压,但是后面的部件与电源电压断开连接并且因此被安全地断电。
监控线路可以由电流源供应。仅在所有所连接的部件的辅助接触部都被正确闭合时,电流可以经由监控线路和所连接的部件来流动,或者经由所述部件的辅助接触部而精准地流动。如果线路在任意点断开,则所涉及的部件中的任何部件中都没有电流流过,结果所有部件都可以检测存在的断开并且做出适当响应。
该原则可以使用例如光耦合器来应用,在该情况下,每个有源部件的一个发送器和一个接收器串联连接。如果作为监控电路的一部分的例如发送二极管的发送器被通电,则部件具有所有其它所监控的部件及其公连接器同样没有故障的信息。
如果部件中存在故障,则部件不会使位于部件侧面的发送二极管通电,结果监控线路断开并且所有其它部件被告知存在的故障。
在优选实施例中,经由第一连接设备连接或要连接到布线***的至少一个部件包括部件控制器。在该情况下,电力经由监控线路供应到部件控制器。这具有如下优势:部件保持完全电隔离,直到完成经由主接触部的连接并且完成经由辅助接触部的连接。
附图说明
参考示意性附图通过示例的方式对本发明和本发明的其它有利细节进行描述,在附图中:
图1示出了根据本发明的电路的第一实施例;
图2示出了根据本发明的电路的第二实施例;
图3示出了根据本发明的电路的第三实施例;
图4示出了根据本发明的电路的第四实施例。
具体实施例
图1到4示出了一个或多个电气部件与船上的电气高电压***的连接的不同变形。在船上,部件通常需要连接到高电压***或与高电压***断开连接。该工作通常由非电工的人来执行。附图示出了根据本发明的电路,其确保在部件与高电压***连接或断开连接时,对应的主接触部是电隔离的并且因此对船上员工没有危险。
图1示出了高电压蓄能器1(特别是高电压电池),部件2要连接到该高电压蓄能器1。例如电机的高电压部件2通过包括主接触部3、4、5、6的第一连接设备7来连接。第一连接设备为***连接的形式,其包括经由线路8、9而连接到高电压蓄能器1的母连接器3、5、以及连接到部件2的公连接器4、6。
在线路8、9中,在高电压蓄能器1与母连接器3、5之间的提供了开关形式的两个连接设备10、11。
另外,提供了具有监控线路12的监控电路,辅助电压源13连接到该监控线路。耦合到开关10、11的继电器14连接到监控线路12中。开关10、11在电流经由监控线路12和继电器14流动时被闭合。相反,开关10、11在没有电流经由监控线路12和继电器14流动时被打开。
第一连接设备还包括辅助接触部15、16、17、18,它们同样也是母连接器15、17和公连接器16、18的形式。在连接第一连接设备7时,即在闭合***连接时,主接触部3、4、5、6首先被闭合。辅助接触部15、16、17、18安装在第一连接设备7中,以使它们总是在主接触部3、4、5、6之后被闭合。辅助接触部15、16、17、18并未相互连接,直到主接触部3、4、5、6也被正确连接。
如果确实完成了辅助接触部15、16、17、18的连接,激活继电器14并作用于第二连接设备10、11上的电流经由监控线路12流动。第二连接设备10、11确保电气高电压蓄能器1保持关闭,即确保电气高电压蓄能器1保持与布线***和母连接器3、5断开连接,只要仍未经由第一连接设备7的辅助接触部15、16、17、18完成部件2与监控线路12的连接。仅在经由辅助接触部15、16、17、18完成连接并且因此也保证了主接触部3、4、5、6的连接时,电气高电压蓄能器1才连接到布线***。这在连接部件2时确保主接触部3、4、5、6是电隔离的。
图2示出了本发明的实施例,其中监控线路不仅监控第一连接设备的正确闭合,还监控个体部件自身的故障。
在所有的图1到4中,相同的附图标记用于标出相同的部分。
图2示出了一种变形,其中除了部件2以外,另一个部件102连接到或者要连接到高电压蓄能器1。部件102类似地通过具有主接触部103、104、105、106的第一连接设备107来连接到高电压蓄能器1。对应的***连接107包括对应的辅助接触部115、116、117、118,部件102可以通过这些辅助接触部来连接到监控线路12。
在连接状态下,部件2和102利用它们的主接触部来串联连接。相应的中间开关20、120将两个公连接器16、18相互连接并且将两个公连接器116、118相互连接。如果所有部件2、102都经由主接触部3、4、5、6并且经由辅助接触部15、16、17、18而被正确连接,则监控电路被辅助电压源13、继电器14、***连接15、16、开关20、***连接17、18和***连接115、116、开关120和***连接117、118闭合。
两个部件2、102都装备有相应的故障检测单元19、119,它们***件2、102自身的故障。当没有故障的时候,对应的开关20、120被闭合,并且因此检测电路被闭合。继电器14由此被激活,这闭合了开关10、11,并且允许电流经由主接触部3、4、5、6、103、104、105、106流动。
图2所示的实施例允许所连接的部件2、102的***连接3、4、5、6、103、104、105、106被监控,并且也允许部件2、102被监控。在该类型的应用中,例如,所连接的部件2具有用于检测另一个部件102是否故障或公连接器7、107的其中之一是否被非正确***的设施。如果这些点的其中之一处存在故障,则监控电路不会被闭合,并且高电压蓄能器1与布线***的其余部分隔离。
图3示出了由电压源21提供辅助电压的实施例。为清楚起见,图3仅示出没有高电压布线***的监控电路。
在该实施例中,由于部件2的第一连接设备7被正确连接并且部件2正确工作,所以电压源21的电压被传送到部件102的连接设备107的辅助接触部115。电压源121向辅助接触部15供应固定的电压,该电压经由公连接器16和串联电阻器26而施加到光耦合器22、23。光耦合器的发送器22向光耦合器的接收器23发送已经正确地完成连接的信号。估计单元24将该信号传输到故障检测单元19,假设部件2自身也没有故障,则故障检测单元19通过继电器25闭合开关20。开关20和光耦合器22、23相互并联连接。
如果在部件2被连接时不存在故障,则电压源21的电压施加到母连接器115并且经由公连接器116而施加到光耦合器122、123。以相似的方式执行对部件102没有故障并且被正确连接的监控。
在监控电路的该形式中,部件2将监控电路的电压连接到下一个部件102,或者在故障的情况下,将所述电压断开连接。如果将该电压施加到下一个部件102,则部件102具有出现在监控电路之前的部件2中不存在故障的信息。
类似地,如果来自电压源21的电压不再施加到母连接器115,则部件102检测到位于自身与电压源之间的监控线路12中的另一个部件具有故障。例如,也可以使用具有非常低的内电阻的诸如MOSFET之类的电子开关来替代继电器25、125。
最后,图4示出了在监控电路中具有电流源27的实施例。为清晰起见,如在图3中,仅建议高电压线路电路。
替代图3中的电压源,现在提供电流源27。仅在所有***连接15、16、17、18、115、116、117、118都被闭合并且公连接器16与18之间以及公连接器116与118之间存在传导连接时,电流可以经由监控线路12、第一连接设备7、107以及所连接的部件2、102来流动。如果监控线路12在任何点处断开,则所涉及的部件2、102中的任何部件中都没有电流流动。这意味着所有部件2、102都检测到断开。
在图4所示的电路中,这可以通过分别与开关20和120串联连接的光耦合器28、29和128、129来实现。开关20、120在该变形中被体现为光激活开关。光激活开关也可以用于图2和3中的开关20、120中。
如果光耦合器中的发送二极管28、128被通电,也即电流流经发送二极管28、128,则这指示,所有的部件2、102和它们的***连接7、107都正确工作。在该情况下,监控电路被闭合,并且高电压电路的开关10、11被驱动并闭合。
Claims (14)
1.一种具有电气驱动的船,其包括电气部件,特别是电机和电气蓄能器(1),所述部件(2,102)经由电气布线***而相互连接,其中,所述部件(2,102)的至少其中之一通过第一连接设备(7,107)而连接到所述布线***,所述第一连接设备(7,107)具有用于将所述至少一个部件(2,102)连接到所述布线***的主接触部(3,4,5,6,103,104,105,106),并且其中,提供了第二连接设备(10,11),以将所述电气蓄能器(1)连接到所述布线***或者将所述电气蓄能器(1)与所述布线***断开连接,其特征在于,所述第一连接设备(7,107)包括用于将所述至少一个部件(2,102)连接到监控线路(12)的至少一对辅助接触部(15,16,17,18,115,116,117,118),并且其特征在于,所述监控线路(12)操作连接到所述第二连接设备(10,11)。
2.根据权利要求1所述的船,其特征在于,所述第一连接设备(7,107)是***连接的形式。
3.根据权利要求1或2所述的船,其特征在于,所述辅助接触部(15,16,17,18,115,116,117,118)滞后于所述主接触部(3,4,5,6,103,104,105,106)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,所述电气蓄能器(1)是电压源的形式,特别是非可再充电电池或可再充电电池的形式。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,所述电气蓄能器(1)是具有大于60V的端子电压的电压源的形式。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,多个部件(2,102)连接到所述监控线路(12),其中,所述部件(2,102)的所述主接触部(3,4,5,6,103,104,105,106)相互并联连接。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,多个部件(2,102)连接到所述监控线路(12),其中,所述部件(2,102)的所述辅助接触部(15,16,17,18,115,116,117,118)相互串联连接。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,所述至少一个部件(2,102)包括部件控制器,并且其特征在于,电力经由所述监控线路(12)而供应到所述部件控制器。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,电压源连接到所述监控线路。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,电流源连接到所述监控线路。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,所述监控线路(12)通过继电器而操作连接到所述第二连接设备(10,11)。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的船,其特征在于,所述部件包括故障检测单元,其连接到所述监控线路。
13.一种用于将电气部件(2,102)连接到包括至少一个电气蓄能器(1)并且位于船上的电气布线***的方法,其特征在于,将所述电气蓄能器(1)与所述布线***断开连接,随后将所述部件(2,102)连接到所述布线***,并且然后将所述部件(2,102)连接到监控线路(12),并且直到将所述部件(2,102)连接到所述监控线路(12),才将所述电气蓄能器(1)连接到所述布线***。
14.一种用于使电气部件(2,102)与包括至少一个电气蓄能器(1)并且位于船上的电气布线***断开连接的方法,其特征在于,最初,所述部件(2,102)处于连接到所述布线***并且连接到监控线路(12)的条件下,然后将所述部件(2,102)与所述监控线路(12)断开连接,因而将所述电气蓄能器(1)与所述布线***断开连接,并且然后将所述部件(2,102)与所述布线***断开连接。
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