CN110719856A - 用于驱动车辆的电源*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够在减少部件数量并提高稳定性的同时将电力供给到车辆(尤其是电动车辆)的电源***。本发明的实施例公开了一种电源***，包括：包括电池单元的电池；形成在电池的一个电极与包括从电池接收电力的电机的电力负载单元之间的第一开关装置；具有电连接到电池的另一电极的一端的预充电电阻器；以及形成在预充电电阻器的另一端与电池的另一电极之间的第二开关装置。

Description

用于驱动车辆的电源***
技术领域
本发明涉及一种能够在减少部件数量并提高稳定性的同时将电力供给到车辆(尤其是电动车辆)的电源***。
背景技术
通常，可被充电以可重复使用的二次电池被广泛用作移动装置、混合动力车辆、电动车辆等的电源。特别地，近年来，随着对环境问题的日益增长的兴趣，对混合动力车辆或电动车辆的需求正在增加，并且对高输出、大容量电池的需求也在相应地增长。
由于这种高输出、大容量电池供给高输出的电力以通过高电压或高电流驱动车辆电机，因此安全措施已变成关键问题。
发明内容
要解决的技术问题
本发明提供了一种能够在减少部件数量并提高稳定性的同时将电力供给到车辆(尤其是电动车辆)的电源***。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种电源***，包括：包括多个电池单元的电池；形成在电池的一个电极与包括从电池接收电力的电机的电力负载单元之间的第一开关装置；具有电连接到电池的另一电极的一端的预充电电阻器；以及形成在预充电电阻器的另一端与电池的另一电极之间的第二开关装置。
这里，电力负载单元可以包括并联连接到输入端子的电力转换电容器，并且第一开关装置和预充电电阻器连接到电力转换电容器的对端。
电源***可以进一步包括连接在电力转换电容器的一端与电池的另一电极之间的第三开关装置。
另外，电源***可以进一步包括连接在预充电电阻器的另一端与第一开关装置之间的第四开关装置。
另外，电源***可以进一步包括连接在第一开关装置和第四开关装置的触点与充电单元之间的第五开关装置。
另外，第五开关装置和预充电电阻器可以连接到位于充电单元前面的电力转换电容器的对端。
另外，第五开关装置和预充电电阻器可以连接到位于充电单元前面的电力转换电容器的对端。
另外，电池可以进一步包括连接到电池单元中的每个之间的中间部分、电池的一个电极以及电池的另一电极中的至少一个的破裂开关。
另外，破裂开关可以包括烟火开关。
根据本发明的另一方面，提供了一种电源***，包括：包括多个电池单元的电池；形成在电池的一个电极与包括从电池接收电力的电机的电力负载单元之间的第一开关装置；并联连接到第一开关装置的第二开关装置和预充电电阻器；以及形成在电力负载单元与电池的另一电极之间的第二开关装置。
另外，电源***可以进一步包括：连接在电池的一个电极和第一开关装置的触点与将电力供给到电池的充电单元之间的第四开关装置；以及并联连接到第四开关装置以及另一预充电电阻器的第五开关装置。
有益效果
如上所述，根据本发明的电源***被配置为使得预充电电阻器和继电器被电力负载单元、电池单元和充电单元共同使用，从而减少电源***的电路所需的继电器的数量并简化电路配置。
另外，根据本发明的电源***包括破裂开关，该破裂开关包括位于电池的电池单元中的每个的中间部分中的至少一个中的烟火开关，从而在增加稳定性的同时减小***尺寸。
本发明的有益效果不限于上面描述的那些，并且通过参考下面的本发明的示例性实施例的具体实施方式将变得显而易见。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的电源***的电路图。
图2是用于说明根据本发明的实施例的用于将电力施加到电源***中的电池和车辆电机的预充电操作的电路图。
图3是用于说明根据本发明的实施例的用于将电力施加到电源***中的电池和车辆电机的预充电操作的电路图。
图4是用于说明断开根据本发明的实施例的电源***中的车辆电机的电池的放电操作的电路图。
图5是用于说明从AC插座对根据本发明的实施例的电源***中的电池进行充电的预充电操作的电路图。
图6是用于说明从AC插座对根据本发明的实施例的电源***中的电池进行充电的操作的电路图。
图7是用于说明从AC插座断开根据本发明的实施例的电源***中的电池的放电操作的电路图。
图8是示出根据本发明的另一实施例的电源***的电路图。
图9是示出根据本发明的又一实施例的电源***的电路图。
图10是示出根据本发明的又一实施例的电源***的电路图。
图11是示出根据本发明的又一实施例的电源***的电路图。
附图的主要部件的简要说明
100、200、300：电源*** 110：电池模块
111：电池单元 112：保险丝
120、140、150、160、320、330、350、360、370：开关装置
420、460、470、520、550、570：开关装置
130、340、380、440：预充电电阻器
280、290、312、430、450、540：破裂开关
10：电力负载单元 11：电机
12：逆变器 13：电力转换电容器
14：开关装置 15：电阻器
20：电池单元 21：车辆电池
22：DC/DC转换器 30：充电单元
31：插座 32：OBC组
33：电力转换电容器 34：开关装置
35：电阻器
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例，使得本领域技术人员可以容易地实施这些实施例。
图1是示出根据本发明的实施例的电源***的电路图。
首先，参考图1，根据本发明的实施例的用于将车辆的电力负载单元10电连接到电池单元20和充电单元30的电源***100包括电池模块110、第一开关装置120、预充电电阻器130、第二开关装置140、第三开关装置150、第四开关装置160和第五开关装置170。
这里，电池模块110可以包括彼此电连接的多个电池单元111。例如，如所示，电池单元111可以彼此串联连接，但是可以可选地彼此并联或串联/并联连接。电池单元111可以是可被充电和放电的二次电池。因此，电池单元111可以被放电以将电力供给到电力负载单元10和电池单元20，并且可以通过从充电单元30接收电力被充电。
另外，保险丝112可以进一步被提供在电池单元111中的每个之间。当在电池模块110中流动的电流超过容许极限时，提供在电池单元111之间建立的电流通路中的保险丝112可以断开。因此，保险丝112可以切断超过容许极限的电流，从而确保安全。
第一开关装置120的一端可以连接至电池模块110的一个电极(例如，正电极)。另外，第一开关装置120的另一端可以连接到电力负载单元10和电池单元20。因此，第一开关装置120可以断开或闭合从电池模块110到电力负载单元10和电池单元20的电流通路。
第一开关装置120可以由继电器触点构成。继电器通常可以包括继电器线圈(未示出)和继电器触点。另外，可以通过将电流施加到继电器线圈或切断电流来控制由继电器触点构成的第一开关装置120断开或闭合。这里，外部控制器(未示出)可以通过继电器线圈中流动的相对小的电流来控制充电/放电电流(其为在第一开关装置120中流动的相对大的电流)，从而安全地控制在第一开关装置120中流动的充电/放电电流。
预充电电阻器130的一端连接到电力负载单元10和充电单元30，并且预充电电阻器130的另一端通过第二开关装置140连接到电池模块110。预充电电阻器130的另一端连接到第二开关装置140至第四开关装置160之间的触点。因此，当电池模块110连接到电力负载单元10和充电单元30时，预充电电阻器130可以提供用于对包含在电力负载单元10和充电单元30中的电力转换电容器13和33分别进行预充电的通路。
第二开关装置140的一端连接在预充电电阻器130与第四开关装置160之间，并且第二开关装置140的另一端连接到电池模块110的另一电极(例如，负电极)。第二开关装置140也可以由连接到继电器线圈(未示出)的继电器触点构成。
第二开关装置140在正常时间保持断开状态，并且在电力负载单元10和充电单元30的电力转换电容器13和33的预充电期间闭合。因此，如稍后将描述的，电力转换电容器13和33可以被预充电。
第三开关装置150连接在电力负载单元10、电池单元20和充电单元30中的每个与电池模块110的另一电极之间。第三开关装置150也可以由连接到继电器线圈(未示出)的继电器触点构成。
第三开关装置150断开或闭合用于将来自电池模块110的电力施加到电力负载单元10和电池单元20的放电通路以及用于使用来自充电单元30的电力对电池模块110进行充电的充电通路。也就是说，当第三开关装置150闭合时，放电通路或充电通路被连接。
第四开关装置160连接在第一开关装置120和第五开关装置170的触点与预充电电阻器130和第二开关装置140的触点之间。第四开关装置160也可以由连接到继电器线圈(未示出)的继电器触点构成。
第四开关装置160可以被连接以使电力负载单元10和充电单元30的电力转换电容器13和33放电。也就是说，如果第四开关装置160闭合并且第一至第三开关装置120、140和150断开，则电力负载单元10和充电单元30的电力转换电容器13和33可以选择性地连接到预充电电阻器130以建立闭环，从而执行放电操作。
第五开关装置170连接在第一开关装置120和第四开关装置160的触点与充电单元30之间。第五开关装置170也可以由连接到继电器线圈(未示出)的继电器触点构成。
如果第五开关装置170闭合，则用于充电单元30的电流通路被建立，从而对提供在充电单元30中的电力转换电容器33进行充电，或者将来自充电单元30的电力施加到电池模块110以对电池模块110进行充电。
如上所述，根据本发明的实施例的电源***100被配置为使得预充电电阻器130和继电器120以及140至170被电力负载单元10、电池单元20和充电单元30共同使用，从而减少电源***100的电路所需的继电器的数量并简化电路配置。
在下文中，将更详细地描述根据本发明的实施例的电源***的操作。
图2是用于说明根据本发明的实施例的用于将电力施加到电源***中的电池和车辆电机的预充电操作的电路图。
参考图2，根据本发明的实施例的电源***100可以操作，以闭合第一开关装置120和第二开关装置140，并断开其他开关装置150、160和170。在此情况下，如图2所示，电池模块110连接到电力负载单元10的电力转换电容器13，以供给用于预充电的电力。
更具体地，建立电流通路，该电流通路通过第一开关装置120、电力负载单元10的电力转换电容器13、预充电电阻器130和第二开关装置140从电池模块110的一个电极(例如，正电极)到电池模块110的另一电极(例如，负电极)。
可以通过电池模块110对提供在电力负载单元10中的电力转换电容器13进行预充电。因此，当电力负载单元10和电池单元20被连接时，可以防止施加到电池模块110、电力负载单元10和电池单元20的各个元件的电击。
图3是用于说明根据本发明的实施例的用于将电力施加到电源***中的电池和车辆电机的预充电操作的电路图。
接下来，参考图3，根据本发明的实施例的电源***100可以操作，以闭合第一开关装置120和第三开关装置150，并断开其他开关装置140、160和170。在此情况下，如图3所示，电池模块110连接到电力负载单元10。
另外，提供在电力负载单元10中的开关装置14闭合，以将具有相对大的电阻值的电阻器15并联连接到电力转换电容器13，从而将电流供给到逆变器12。
根据该操作机制，电池模块110的电力可以被传输到提供在电力负载单元10中的电机11。当然，逆变器12可以被提供在电机11前面，以具有施加到电机11的电压和相位。
另外，来自电池模块110的电流也可以被供给到并联连接到逆变器12的电池单元20的DC-DC转换器22，并且提供在电池单元20中的车辆电池21也可以被充电。这里，车辆电池21通常可以由12V电池构成。
图4是用于说明断开根据本发明的实施例的电源***中的车辆电机的电池的放电操作的电路图。
接下来，参考图4，根据本发明的实施例的电源***100可以操作，以断开第一开关装置120、第二开关装置140、第三开关装置150和第五开关装置170，并仅闭合第四开关装置140。
因此，电力转换电容器13可以建立通过第四开关装置140连接到预充电电阻器130的闭环，从而执行放电操作。
因此，当电力负载单元10从电池模块110断开时，在电力转换电容器13中充电的电力可能被消耗，以防止电力被施加到电力负载单元10的电机11，并防止电击被施加到各种元件。
图5是用于说明从AC插座对根据本发明的实施例的电源***中的电池进行充电的预充电操作的电路图。
参考图5，根据本发明的实施例的电源***100可以操作，以闭合第一开关装置120、第二开关装置140和第五开关装置170，并断开第三开关装置150和第四开关装置160。
因此，电池模块110可以建立包括第一开关装置120、第五开关装置170、充电单元30的电力转换电容器33、预充电电阻器130和第二开关装置140的闭环。
这里，电流也可以在电力负载单元10的电力转换电容器13中流动。然而，电力负载单元10的开关装置14闭合，从而防止电流在电力负载单元10中流动。
因此，充电单元30的电力转换电容器33可以从电池模块110接收电力以被预充电，从而防止在充电单元30连接到电池模块110时将电击施加到电池模块110和充电单元30的各个元件。
图6是用于说明从AC插座对根据本发明的实施例的电源***中的电池进行充电的操作的电路图。
参考图6，根据本发明的实施例的电源***100可以操作，以闭合第一开关装置120、第三开关装置150和第五开关装置170，并操作其他开关装置140和160。
因此，电池模块110可以与第一开关装置120、第五开关装置170、充电单元30和第三开关装置150建立闭环。
因此，通过OBC组32从耦接到位于充电单元30中的插座31的外部电源(未示出)施加的电力可以被传输到电池模块110，以对电池模块110进行充电。
另外，提供在充电单元30中的开关装置34可以闭合，以将具有相对大的电阻值的电阻器35并联连接到电力转换电容器33，从而将来自充电单元30的电流施加到电池模块110。
图7是用于说明从AC插座断开根据本发明的实施例的电源***中的电池的放电操作的电路图。
接下来，参考图7，根据本发明的实施例的电源***100可以操作，以闭合第四开关装置160和第五开关装置170，并断开第一至第三开关装置110、140和150。
因此，提供在充电单元30中的电力转换电容器33可以与第四开关装置160、第五开关装置170和预充电电阻器130建立闭环，并且存储在电力转换电容器33中的电力可以在预充电电阻器130中被消耗。因此，电力转换电容器33可以被放电，从而防止在电池模块110从充电单元30断开时将电击施加到各个元件。
因此，使用该电路配置，根据本发明的实施例的电源***100可以被配置为使得电力负载单元10的电力转换电容器13执行预充电或放电操作，从而防止在电池模块110和充电单元30彼此连接或彼此断开时将来自电池模块110的电力施加到电力负载单元10和电池单元20。
另外，根据本发明的实施例的电源***100还可以被配置为使得充电单元30的电力转换电容器33执行预充电或放电操作，从而防止在电池模块110和充电单元30彼此连接或彼此断开时将电冲击施加到各个元件。
在下文中，将描述根据本发明的另一实施例的电源***。
图8是示出根据本发明的另一实施例的电源***的电路图。
参考图8，根据本发明的另一实施例的电源***200可以进一步包括连接在电池模块110的一个电极和第一开关装置120之间的破裂开关280、连接在电池模块110的另一电极和在第二开关装置140与第三开关装置150之间的触点之间的破裂开关290。
破裂开关280和290可以代替传统的保险丝，并且可以由烟火开关构成。破裂开关280和290可以被配置为在电流超过预定水平时破裂，从而切断来自电池模块110的电流。另外，作为传统保险丝的替代的破裂开关280和290可以具有减小的尺寸，并且可以确保操作稳定性。
在下文中，将描述根据本发明的又一实施例的电源***。
图9是示出根据本发明的又一实施例的电源***的电路图。
参考图9，根据本发明的实施例的电源***300可以包括位于电池310中的电池单元111中的每个之间的破裂开关312。
破裂开关312也可以由烟火开关构成，并且可以防止过电流在电池310中流动。另外，破裂开关312作为传统保险丝的替代可以在减小尺寸的同时稳定地操作。
另外，根据本发明的实施例的电源***300可以包括从电池模块110连接到电力负载单元10和电池单元20的第一开关装置320、第二开关装置330、预充电电阻器340和第三开关装置350。
这里，第一开关装置320可以并联连接到第二开关装置330和预充电电阻器340。另外，当预充电电阻器13被连接时，第二开关装置330和第三开关装置350闭合，并且当电机11或车辆电池21被连接时，第一开关装置320和第三开关装置350闭合，从而执行电力负载单元10和电池单元20的全部操作(包括电力转换电容器13的预充电)。
另外，根据本发明的实施例的电源***300可以包括从电池模块110连接到充电单元30的第四开关装置360、第五开关装置370和预充电电阻器380。
这里，第四开关装置360也可以并联连接到第五开关装置370和预充电电阻器380。另外，第四开关装置360和第五开关装置370可以以与第一开关装置320和第二开关装置330相同的方式断开或闭合，从而执行充电单元30的全部操作(包括电力转换电容器33的预充电)。
在下文中，将描述根据本发明的又一实施例的电源***。
图10是示出根据本发明的又一实施例的电源***的电路图。
参考图10，根据本发明的实施例的电源***400可以包括连接到电力负载单元10和电池单元20的第一开关装置420、第二开关装置460和预充电电阻器440。另外，根据本发明的实施例的电源***400可以进一步包括位于第二开关装置460的对端处的破裂开关430和450。
这里，第一开关装置420和预充电电阻器440连接到电力负载单元10，从而在对电力转换电容器13进行预充电的同时通过逆变器12将电力施加到电机11。在此情况下，由于通过预充电电阻器440施加到电力转换电容器13和逆变器12的电压小于电池模块110的电压，因此当电力负载单元10被连接时，可以防止电击。
另外，在预充电之后，第二开关装置460被连接，以将来自电池模块110的电力施加到逆变器12和电机11。
另外，根据本发明的实施例的电源***400可以进一步包括连接到充电单元30的第三开关装置470。
第三开关装置470可以以与第一开关装置420相同的方式操作，以允许充电单元30将电力供给到电池模块110。
在下文中，将描述根据本发明的又一实施例的电源***。
图11是示出根据本发明的又一实施例的电源***的电路图。
参考图11，根据本发明的实施例的电源***500可以包括共同连接在电池模块110的一个电极(例如，正电极)与电力负载单元10、电池单元20和充电单元30中的每个之间的第一开关电路520。另外，根据本发明的实施例的电源***500可以包括连接在电力负载单元10、电池单元20中的每个与电池模块110的另一电极(例如，负电极)之间的预充电电阻器530和第二开关装置550。这里，预充电电阻器530可以建立用于对电力负载单元10的电力转换电容器13进行预充电的通路，以及用于在第二开关装置550闭合时将电力供给到逆变器12和电机11的通路。
另外，根据本发明的实施例的电源***500可以包括连接在电力负载单元30与电池模块110的另一电极(例如，负电极)之间的预充电电阻器560和第三开关装置570。
这里，预充电电阻器560和第三开关装置570可以分别以与预充电电阻器530和第二开关装置530相同的方式操作，以建立将充电单元30连接到电池模块110的通路。
另外，破裂开关540可以进一步被提供在电池模块110的另一电极(例如，负电极)前面，作为保险丝操作，从而在减小尺寸的同时提高安全性。
尽管已经参考本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明的电源***，但是本领域普通技术人员将理解，可以在不背离如下面的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下对本发明的形式和细节进行各种改变。

Claims (11)

1.一种电源***，包括：
包括多个电池单元的电池；
形成在所述电池的一个电极与包括从所述电池接收电力的电机的电力负载单元之间的第一开关装置；
具有电连接到所述电池的另一电极的一端的预充电电阻器；以及
形成在所述预充电电阻器的另一端与所述电池的另一电极之间的第二开关装置。
2.根据权利要求1所述的电源***，其中，所述电力负载单元包括并联连接到输入端子的电力转换电容器，并且所述第一开关装置和所述预充电电阻器连接到所述电力转换电容器的对端。
3.根据权利要求1所述的电源***，进一步包括：连接在所述电力转换电容器的一端与所述电池的另一电极之间的第三开关装置。
4.根据权利要求1所述的电源***，进一步包括：连接在所述预充电电阻器的另一端与所述第一开关装置之间的第四开关装置。
5.根据权利要求4所述的电源***，进一步包括：连接在所述第一开关装置和所述第四开关装置的触点与所述充电单元之间的第五开关装置。
6.根据权利要求5所述的电源***，其中，所述第五开关装置和所述预充电电阻器连接到位于所述充电单元前面的所述电力转换电容器的对端。
7.根据权利要求5所述的电源***，其中，所述第五开关装置和所述预充电电阻器连接到位于所述充电单元前面的所述电力转换电容器的对端。
8.根据权利要求1所述的电源***，其中，所述电池进一步包括连接到所述电池单元中的每个之间的中间部分、所述电池的一个电极以及所述电池的另一电极中的至少一个的破裂开关。
9.根据权利要求8所述的电源***，其中，所述破裂开关包括烟火开关。
10.一种电源***，包括：
包括多个电池单元的电池；
形成在所述电池的一个电极与包括从所述电池接收电力的电机的电力负载单元之间的第一开关装置；
并联连接到所述第一开关装置的第二开关装置和预充电电阻器；以及
形成在所述电力负载单元与所述电池的另一电极之间的第二开关装置。
11.根据权利要求10所述的电源***，进一步包括：
连接在所述电池的一个电极和所述第一开关装置的触点与将电力供给到所述电池的充电单元之间的第四开关装置；以及
并联连接到所述第四开关装置以及另一预充电电阻器的第五开关装置。
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项宇等: "军用电传动车辆高压电源管理", 《火炮发射与控制学报》 *
项宇等: "军用电传动车辆高压电源管理", 《火炮发射与控制学报》, no. 01, 15 March 2016 (2016-03-15), pages 40 - 44 *

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