[发明专利]为电动汽车中的电气负荷充电的组件和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于混合电动汽车(HEV)或电动汽车(EV)的电力推进系统中的充电组件，尤其特殊地，该充电组件包括正向接触器装置、负向接触器装置和非接触器元件装置，该些装置操作性地配合以为电气负荷提供预充电低电流状态、稳态高电流充电状态、以及非连接状态。

背景技术

如图1所示的现有技术的结构中，已知对混合电动汽车(HEV)或电动汽车(EV)(未示出)中所使用的电气负荷(1)进行电力充电和放电。在将稳态高电流施加到负荷(1)之前，将电气负荷(1)预充电至预定电压值。操作性地通过控制器(5)控制第一或正向接触器装置(2)、第二或负向接触器装置(3)以及第三接触器装置(4)，从而为电气负荷(1)提供预充电的预定电压值。接触器装置(2，3)被规定为一种装置，其用于工作的电气等级为标准额定电压为直流300-400伏或更高，以及标准连续额定电流为直流几百安培或更高。接触器装置(4)具有与接触器装置(2，3)相似的额定电压，但是具有范围为10至20安培的更低标准连续直流(DC)额定电流。接触器装置(2，3)一般具有大约10厘米标准高度和大约7厘米直径的封装尺寸。接触器装置(4)具有大约5厘米标准高度、4厘米标准长度以及3.5厘米标准宽度。接触器装置由于其已知的电路绝缘特性而被使用。例如，标准接触器装置可以具有超过500欧姆/伏特的绝缘电阻。在稳态高电流被施加到电气负荷之前期望将负荷预充电至预定电压值，由此限制在接触点接合处通过正向和负向接触器的冲击电流(in-rush current)，并且限制施加到电气负荷的电能。电池(6)通过接触器装置或继电器(2，3，4)与电气负荷(1)相连接。继电器(2，3，4)是接合/断开继电器，其被规定为触点闭合则闭合电路使电流流过各个继电器，断开则打开电路使电流不流过继电器。期望通过第三接触器装置对电气负荷进行预充电，可以使得第一和第二接触器装置闭合到电气负荷不会具有大的电势。具有大电势的第一和第二接触器装置闭合到电气负荷可能导致接触器的意外损坏或使用寿命减少。相似地，在大电气负荷或重电气负荷下由接触器中断或断开电路还可能导致接触器使用寿命减少的意外后果。

限流电阻(7)与第三接触器式继电器(4)串联电连接。限流电阻(7)用于限制通过第三接触器式继电器(4)从电池(6)所施加的电流，以在电气负荷(1)达到某一预充电电压值。还可以由接触器式继电器(2，3，4)的可操作控制将电气负荷(1)从电池断开电连接，以防止电流被施加到电气负荷(1)。

将电池(6)的电压施加到电气负荷(1)的第三接触器式继电器(4)具有不理想的大尺寸、重量和花费。限流电阻(7)具有不理想的大尺寸和重量，还散发与施加在其上的电压相关的不理想热量。限流电阻的物理尺寸典型地为12厘米长和大约2厘米高。限流电阻的电阻值确定了在电气负荷(1)处得到的预充电电压值，且几乎没有灵活性以达到不同的其他预充电电压值。

期望提供一种耐用、可靠的充电组件，其配置为提供用于电气负荷的预充电状态、稳态高电流状态和非连接状态，同时减小构成该充电组件的相应电气元件的尺寸、重量、部件数量和费用。还期望提供灵活性以获得电气负荷的多个预充电值中的一个预充电值。

发明内容

一种充电组件，其在用于混合电动汽车(HEV)或电动汽车(EV)的电力推进系统中使用，用于为电气负荷充电或将电气负荷断开电连接。为电气负荷充电包括提供一预充电状态，以将至少一个电气负荷充电至大于电气负荷的接地电势的电压电平。为电气负荷充电还包括在达到预充电状态之后的时间点提供一稳态高电流状态。当充电组件被配置为电气关闭时，还可以将电气负荷断开电连接。充电组件包括正向接触器装置、负向接触器装置和非接触器装置，上述装置操作性地协同工作从而为电气负荷提供预充电状态、稳态高电流充电状态和断开状态。

提供一种能够实现预充电状态和稳态高电流充电状态的方法。还提供一种能够实现电气负荷的非连接状态的方法。

附图简介

以下将参照附图进一步说明本发明，其中：

图1是混合电动汽车中使用的现有技术充电电路的电路示意图；

图2是根据本发明的配置在混合电动汽车中的使用固态电气元件的充电组件；

图3是图2的充电组件的电路示意图；

图4是通过使用图3中的充电组件达到用于电气负荷的预充电状态、稳态高电流充电状态的方法；

图5是通过使用图3的充电组件将电气负荷断开连接的方法；