CN105453376A - 用于电池切断单元的预充电单元 - Google Patents

Abstract

提出一种电池切断单元和一种预充电单元，该预充电单元包括主接触器、预充电接触器、预充电电阻和壳体。主接触器和预充电接触器就像预充电电阻一样设置在壳体中。作为与主接触器并联的电串联电路，预充电电阻和预充电接触器与在壳体上的两个外部的电接头电连接。

Description

用于电池切断单元的预充电单元

背景技术

本发明涉及一种用于电池切断单元的预充电单元。本发明尤其涉及一种预充电单元，其作为组装在自有壳体内的功能单元应用在各种不同地构造的电池切断单元中。

US2011/133701A1和US6034504A分别公开了一种电池充电装置，其带有嵌装式保护机构。该电池充电装置能实现两种不同的工作方式，用来以不同的速度给电池充电。

在混合动力汽车和电动汽车中使用高电压（HV）牵引电池时，往往把用于接通高电压（HV）接头的机电组件（所谓的接触器）、保险件、电流传感器、预充电电阻和预充电接触器组装在一个组件中，即所谓的电池切断单元（BDU，“电池切断单元”）。由于各汽车原型的安装空间差异显著，所以往往无法始终都安装相同的电池切断单元。因而无法实现电池切断单元的标准化，特定于汽车原型的研发成本会再次产生（几乎每种汽车都是如此）。尽管在很多电池中使用相同的组件，但是，电池切断单元的各个组件却特定于客户地根据壳体形状而设置在不同的壳体中。通过这种方式，对于电池切断单元的每种新式的构造都产生了研发成本和工具成本，这些成本分布在很小产量的部件上。

发明内容

本发明在根本上介绍一种如何才能将预充电单元包括主接触器在内组装在电池切断单元内部的可行方案，其可以针对电池切断单元的各种不同的设计用作标准构件。在此，本发明的预充电单元包括主接触器、预充电接触器和预充电电阻，它们安装在一个共同的壳体中。预充电接触器在与预充电电阻连接的情况下，被设计用来在电化学的蓄能器与（例如交通工具的）车载电网连接时，以由预充电电阻限定的最大电流给中间电路电容充电。然后才闭合没有预充电电阻的主接触器。然而，由于预充电的中间电路电容，蓄能器与中间电路电容之间的电压差不再那么大了，致使有不希望地大的补偿电流在流动。根据本发明，作为与主接触器并联的电串联电路，预充电电阻和预充电接触器与在本发明的预充电单元的壳体上的两个外部的电接头电连接，这些电接头分别使得主接触器或者使得由预充电电阻和预充电接触器构成的串联电路可电接触。前面提出的布置方式具有的优点是，整个预充电单元可以在多个不同的电池切断单元中相同地构造。本发明的预充电单元因而可以大批量地、成本低廉地制造。另外，在一个单元中就已经把全部组件都相互连接起来，从而只需从外部连接正的和负的高电压（HV）接头。整个单元利用最少量的固定点就足够了，由此简化了整个电池切断单元的设计。根据本发明的预充电单元可以不同地设置在每个电池切断单元中，由此可以最大程度灵活地符合电池切断单元的多个不同的设计。此外，壳体能够在声音上包纳相对嘈杂地通断的接触器。另外，由于与外设的机械接口少，可以简单地且成本低廉地实现固体声解耦。此外，按照推理，可以通过空间组装来考虑到所包含的各单元的相互影响的功能。例如可以采用有利的方式预先确定主接触器相对于预充电接触器的一定的预定的相对方位。

从属权利要求给出了本发明的优选的改进。

有利地，壳体由塑料和/或金属制成。用金属制造能实现预充电单元的特别良好的散热，而使用塑料可以实现简单的电绝缘和成本低廉的制造。

此外优选地，预充电电阻与壳体的金属部分良好导热地耦接。换句话说，预充电电阻在空间上布置在壳体的金属部分附近，和/或借助导热剂（例如导热胶）与所述金属部分热耦接。通过这种方式可以在给车载电网的中间电路电容预充电时防止预充电电阻过热。

另外优选地，主接触器和预充电接触器在其断开方向方面基本上相同地布置。换句话说，在相应的接触器断开或闭合时移动的部分朝向同一方向移动。这产生的优点的是，在本发明的预充电单元受到外部冲击时，或者在本发明的预充电单元极端加速时，两个接触器由于其组件的惯性而基本上只会引起在一个方向上（并非所愿地）闭合。而在反方向上作用的冲击，无论对于主接触器还是对于预充电接触器，都不会引起并非所愿的闭合过程。

一种替代的布置方式在于，主接触器和预充电接触器在其断开方向（即在断开时的移动方向）方面基本上相反朝向地布置。通过这种方式，在发生外部冲击时，总有一个接触器朝向断开方向或闭合方向优选闭合，而另一个接触器却优选断开。由此可以确保在发生外部冲击时两个接触器中的至少一个接触器以较高的概率保持断开或被断开。

预充电电阻例如具有<100Ω的电阻。预充电电阻的大小例如可以介于20和60Ω之间，优选介于30和50Ω之间。所述电阻范围对于比如用来给位于可电工作的汽车（EV、HEV）中的中间电路充电的预充电电阻来说是典型的。

此外优选地，本发明的预充电单元还包括固体声解耦单元，预充电单元被设计用来通过该固体声解耦单元固定在外设上。换句话说，固体声解耦单元可以减小相对嘈杂的接触器的工作噪声，其方式为，使得声音信号仅仅受到抑制地传递到外部的固定结构上。固体声解耦单元例如是具有低通滤波器特性的弹性部段。通过这种方式可以显著地隔离接触器的工作噪声的脉冲式激发。

此外，壳体优选被设计用作指配给预充电单元的控制器（例如电池切断单元，其用作本发明的预充电单元的外设）的封闭件。换句话说，配设的控制器的壳体可以具有开口，在安装了本发明的预充电单元情况下，利用预充电单元的壳体将该开口封闭。通过这种方式，预充电单元的壳体部段也可以用于封闭配设的控制器的壳罩。

此外优选地，本发明的预充电单元的外部电接头被设计用于设置在被预充电单元壳体和配设的控制器壳体封闭的容腔内。换句话说，这些外部接头设置在预充电单元的壳体上，从而其能与预充电单元的外设进行电接触，而预充电单元的壳体在与配设的控制器壳体连接情况下包纳对应的电接头。通过这种方式省去了外部的布线，且相对于外部影响（例如流体密封地）保护电连接。

根据另一方面，提出一种包括预充电单元的电池切断单元，该预充电单元比如已结合本发明的第一方面在上面详述过。电池切断单元（BDU）在可以甚至满足各种不同的、特定于客户的造型方面的和电学方面的边界条件，而其与本发明的预充电单元的接口却总是基本上相同地构造，其中产生了前述优点。

简短的附图说明

下面参照附图详述本发明的实施例。在这些附图中：

图1为用于无快速充电功能的混合动力汽车的通常的BDU的示意图；

图2为用于带有快速充电功能和附加的额外设备的混合动力汽车的通常的BDU的示意图；和

图3为本发明的预充电单元的实施例的示意图。

发明的实施方式

图1示意性地示出了本发明的电池切断单元100，其包括本发明的预充电单元1。本发明的预充电单元1在电池切断单元100中在功能上用虚线分界线突显出来。预充电单元1包括主接触器2、预充电接触器3和与预充电接触器3串联连接的预充电电阻4。前述两极与在外部设置在电池切断单元100的壳体上的接头B+、V+直流地连接。电流传感器11被设计用来测量流经外部接头B+的电流。在外部接头B（Body）+、V（Vehicle）+的对面设置了两个外部接头B-、V-，它们在本发明的电池切断单元100的壳体内部通过第二主接触器9与保险件10电连接，该保险件与第二主接触器串联。同样设置在电池切断单元100内部的第二保险件8可通过两个附加的外部触头101、102与电池切断单元100的外设电连接。

图2以示意性的接线图示出本发明的电池切断单元100的一种替代的实施例。外部的电接头B+、V+、B-、V-以及把它们连接起来的部件相应于图1中所示的布置方式。为了实现快速充电功能，图2中所示的电池切断单元100具有四个附加的外部的接头，它们标有FC+、OBC+、OBC-、FC-。第二接触器13与欧姆电阻12串联，或者仅与欧姆电阻14串联，由此使得接头FC+或OBC+与接头V+电连接。外部的接头OBC-与接头C-电短路，而在外部的接头FC-与接头V-之间设置有第三接触器15。带有用于快速充电桩的单独的接头（快速充电接头FC）的汽车往往具有单独的接触器，通过这些接触器可以使得连接夹头13和15无应力地连接。如所示，这个电路还可以通过接触器12受到防护。在BDU上还有一些用于车载充电器（车载充电器OBC）或空调压缩机的接头，这些接头按照现有技术也通过接触器14得到防护。

图3为根据本发明的预充电单元1的示意性地示出的实施例的详图。有两个电接头6、7从壳体5中伸出来。这两个接头被设计用来有选择地通过朝向接头6、7闭合的主接触器相互电连接，或者通过预充电电阻4与朝向接头6、7断开的预充电接触器3的串联连接而相互电连接。主接触器2和预充电接触器3彼此“背靠背”地布置，从而预充电接触器3的较小的体积能实现把预充电电阻4布置在预充电接触器3旁边。外部的接头6、7在狭窄侧从壳体中伸出，该狭窄侧被凸缘16包围。在该凸缘16内部设置了橡胶唇17作为固体声解耦单元，其可以承受在所示的预充电单元1的壳体5及其外设之间的预应力。附加地在凸缘16外部设置有法兰18，用于将预充电单元1拧紧在其外设上。法兰18也具有用于固体声解耦的橡胶件19。这些橡胶件被设计用来承受在法兰18与（未示出的）螺钉头之间产生的预应力。壳体5还填充有用于给预充电电阻4以及接触器2、3散热的导热剂22。导热剂22的另一功能在于，把在外部的接头6、7与预充电接触器3或预充电电阻4之间的以及在预充电接触器3和预充电电阻4之间的电导线20、21埋入，进而针对机械冲击予以防护。此外，导热剂22还有针对接触器2、3的工作噪声予以固体声消声的功能。由预充电接触器3和预充电电阻4构成的单元通常也称为预充电电路。换句话说，本发明的预充电单元可以描述成或者理解成壳体单元，其包括预充电电路连同主接触器在内。

尽管本发明的各方面和有利的实施方式已借助结合附图所述的实施例予以详述，但本领域技术人员仍可以对所述实施例的各特征予以改型和组合，而不偏离于本发明的范围，本发明的保护范围由所附权利要求书予以限定。

Claims (10)

1.一种用于电池切断单元（100）的预充电单元（1），包括：

-主接触器（2），

-预充电接触器（3），

-预充电电阻（4），和

-壳体（5），其中，主接触器（2）、预充电接触器（3）和预充电电阻（4）设置在壳体（5）中，其中，此外，

-作为与主接触器（2）并联的电串联电路，预充电电阻（4）和预充电接触器（3）与在壳体（5）上的两个外部的电接头（6、7）电连接。

2.如权利要求1所述的预充电单元，其中，壳体（5）包括塑料和/或金属。

3.如权利要求1或2所述的预充电单元，其中，预充电电阻（4）通过导热胶与壳体（5）的金属部分热耦接。

4.如前述权利要求中任一项所述的预充电单元，其中，主接触器（2）和预充电接触器（3）在其断开方向方面基本上相同朝向地布置。

5.如前述权利要求1~3中任一项所述的预充电单元，其中，主接触器（2）和预充电接触器（3）在其断开方向方面基本上彼此相反朝向地布置。

6.如前述权利要求中任一项所述的预充电单元，其中，预充电电阻（4）具有小于500Ω的电阻，特别是介于20和60Ω之间，优选介于30和50Ω之间。

7.如前述权利要求中任一项所述的预充电单元，其中，预充电单元（1）还包括固体声解耦单元（17、19），预充电单元被设计用来通过该固体声解耦单元固定在外设上。

8.如前述权利要求中任一项所述的预充电单元，其中，壳体（5）被设计用作指配给预充电单元的作为外设的控制器（100）的封闭件。

9.如权利要求8所述的预充电单元，其中，外部的电接头（6、7）特别是被设计用于设置在配设的控制器（100）的被壳体（5）封闭的容腔内。

10.一种电池切断单元（100），包括根据前述权利要求中任一项的预充电单元（1）。