本發(fā)明涉及一種車輛用電源裝置。特別地，本發(fā)明涉及一種能夠?yàn)槎鄠€(gè)在不同電壓下工作的負(fù)載提供電力，并通過(guò)簡(jiǎn)單配置能夠?qū)崿F(xiàn)用戶可靠的防觸電措施的車輛用電源裝置。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)上，汽車的電路分為兩種類型，即從具有12v或24v電壓的鉛蓄電池提供低電壓電力的電路，以及從具有300v至400v電壓的驅(qū)動(dòng)用二次電池提供高電壓電力的電路。鉛蓄電池重量大，并且制造和處理這類電池對(duì)環(huán)境有較大的影響。此外，近年來(lái)，電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛有需要在更高的電壓下提供電力的情況。因此，正在開(kāi)發(fā)能夠使用同一個(gè)電源為車輛提供不同電壓的二次電池系統(tǒng)。

2、在二次電池系統(tǒng)中，廣泛使用將多個(gè)蓄電元件串聯(lián)連接的二次電池。這種二次電池能夠獲得高電壓輸出，并通過(guò)增加蓄電元件的數(shù)量高效地提供電力。同時(shí)，車輛用電源裝置需要嚴(yán)格的防觸電措施。特別是在工作電壓為60v或更高的直流電壓的電力系統(tǒng)中，安全措施必不可少。

3、發(fā)明人先前發(fā)明了一種車輛用電源裝置，通過(guò)降壓手段從高電壓電源獲得低電壓電源，無(wú)需使用變壓器等絕緣手段即可以防止人體觸電。該發(fā)明公開(kāi)在專利文獻(xiàn)1中。專利文獻(xiàn)1中的車輛用電源裝置的基本配置如圖5所示。車輛用電源裝置從由多個(gè)蓄電元件構(gòu)成的高電壓電源600向工作在12v電壓下的電負(fù)載300和高電壓負(fù)載裝置400提供電力。車輛用電源裝置包括多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，將高電壓電源600的部分蓄電元件連接到電負(fù)載300，并通過(guò)在約100微秒的周期內(nèi)選擇性地開(kāi)關(guān)這些開(kāi)關(guān)裝置，向電負(fù)載提供規(guī)定電壓的電力。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)裝置的連接時(shí)間來(lái)控制蓄電元件之間的電壓平衡。此外，專利文獻(xiàn)1中的車輛用電源裝置包括一個(gè)漏電檢測(cè)裝置100，用于檢測(cè)高電壓電源與接地電位之間的漏電電流。漏電檢測(cè)裝置100在所有開(kāi)關(guān)裝置都斷開(kāi)的空載時(shí)間期間內(nèi)檢測(cè)是否存在漏電。漏電檢測(cè)裝置測(cè)量例如高電壓電源與地電極之間的漏電電流?？刂蒲b置在漏電電流檢測(cè)裝置檢測(cè)到的漏電電流大于0安培時(shí)判定發(fā)生了漏電，并通過(guò)禁止開(kāi)關(guān)裝置的后續(xù)連接或通過(guò)斷開(kāi)切斷裝置500、501來(lái)防止觸電發(fā)生。

4、發(fā)明人還發(fā)明了一種高電壓電源，其特征在于，在將多個(gè)電池串聯(lián)連接的二次電池中，電池之間提供的輸出端子接地。該發(fā)明公開(kāi)在專利文獻(xiàn)2中。專利文獻(xiàn)2中高電壓電源的基本配置如圖6所示。高電壓電源124包括多個(gè)電池111，這些電池包括多個(gè)串聯(lián)連接的蓄電元件。電池111之間的輸出端子連接到車體的接地105，并構(gòu)成接地電位。這樣降低了高電壓電源124與接地105之間的最大電位差，即使在向高電壓負(fù)載裝置103提供電力的情況下，也無(wú)需對(duì)車體進(jìn)行絕緣。高電壓電源124還包括一個(gè)平衡器132，其與所有電池111并聯(lián)連接并形成旁路電路，從而動(dòng)態(tài)控制多個(gè)電池111的充電/放電狀態(tài)。

5、當(dāng)將具有3v電壓的通用蓄電元件應(yīng)用于專利文獻(xiàn)1中的車輛用電源裝置時(shí)，為了向額定為300v高電壓的負(fù)載設(shè)備提供電力，需要100個(gè)蓄電元件和50個(gè)開(kāi)關(guān)元件。設(shè)置大量開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)致整個(gè)裝置成本增加，并增加控制的復(fù)雜性。與此同時(shí)，在專利文獻(xiàn)2的高電壓電源中，當(dāng)向額定電壓為300v的負(fù)載設(shè)備提供電力時(shí)，高電壓電源124與接地105之間的電位差至少為150v。因此，有必要采用類似傳統(tǒng)技術(shù)的防觸電措施。

6、相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)

7、專利文獻(xiàn)

8、專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2021-114847號(hào)公報(bào)

9、專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2020-199925號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問(wèn)題

2、在車輛供電系統(tǒng)中，需要在各種電路與用戶可能接觸的車體之間提供可靠的絕緣。然而，對(duì)于包含多種電壓系統(tǒng)的電源系統(tǒng)，用于電壓控制和絕緣的裝置配置的傾向趨于大型化和高成本化。

3、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種能夠提供多種電壓并實(shí)施可靠防觸電措施的車輛用電源裝置。

4、用于解決問(wèn)題的手段

5、本發(fā)明涉及一種車輛用電源裝置，用于向低電壓負(fù)載和由比低電壓負(fù)載更高電壓驅(qū)動(dòng)的高電壓負(fù)載提供電力。根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置包括：第一蓄電元件組，其中多個(gè)蓄電元件串聯(lián)連接并獲得規(guī)定電壓的直流電源；第二蓄電元件組，由多個(gè)蓄電元件串聯(lián)連接構(gòu)成，第二蓄電元件組與第一蓄電元件組的正極側(cè)串聯(lián)連接，并與第一蓄電元件組組合構(gòu)成高電壓直流電源；主動(dòng)平衡器，位于第一蓄電元件組與第二蓄電元件組之間；切斷裝置，用于切斷來(lái)自高電壓直流電源的電力；控制裝置；以及漏電檢測(cè)裝置。控制裝置通過(guò)控制第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置來(lái)執(zhí)行獲得規(guī)定的低電壓的控制，通過(guò)控制主動(dòng)平衡器來(lái)執(zhí)行使所有蓄電元件的容量基本均衡的控制，并執(zhí)行切換切斷裝置的控制。漏電檢測(cè)裝置檢測(cè)高電壓直流電源與接地電位之間的漏電電流，并向控制裝置發(fā)送信號(hào)?？刂蒲b置在第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)的空載時(shí)間期間內(nèi)判定從漏電檢測(cè)裝置發(fā)送的信號(hào)，并在漏電電流達(dá)到規(guī)定的水平時(shí)，切斷向低電壓負(fù)載和高電壓負(fù)載中的任一者或兩者提供的電力并保持規(guī)定的期間。

6、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置中，主動(dòng)平衡器優(yōu)選地連接到三個(gè)點(diǎn)，即第一蓄電元件組的負(fù)極側(cè)、第二蓄電元件組的正極側(cè)，以及設(shè)置在第一蓄電元件組和第二蓄電元件組之間的輸出端子。

7、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置的控制裝置，當(dāng)漏電電流達(dá)到規(guī)定的水平時(shí)，能夠?qū)⑶袛嘌b置固定在斷開(kāi)狀態(tài)。

8、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置的控制裝置，當(dāng)漏電電流達(dá)到規(guī)定的水平時(shí)，還重復(fù)操作：將切斷裝置保持在斷開(kāi)狀態(tài)規(guī)定的期間后，再次導(dǎo)通切斷裝置。

9、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置的控制裝置，控制開(kāi)關(guān)裝置以使第一開(kāi)關(guān)裝置、第二開(kāi)關(guān)裝置和低電壓負(fù)載連接的期間乘以漏電檢測(cè)裝置的漏電檢測(cè)值的最大值為0.003安培×1秒或更小。

10、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置的控制裝置，當(dāng)漏電電流達(dá)到規(guī)定的水平時(shí)，禁止第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置的連接。

11、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置，構(gòu)成漏電電流的參考的電流值設(shè)定為0安培?？刂蒲b置在漏電電流大于0安培時(shí)，優(yōu)選地切斷向低電壓負(fù)載和高電壓負(fù)載中的任一者或兩者提供的電力。

12、發(fā)明效果

13、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置能夠提供高電壓電力和低電壓電力。通過(guò)第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置從第一蓄電元件組提供低電壓。本發(fā)明不需要傳統(tǒng)技術(shù)中從高電壓電源獲得低電壓所需的dc-dc轉(zhuǎn)換器和大量開(kāi)關(guān)元件，因此能夠簡(jiǎn)化整個(gè)裝置的配置，使裝置比傳統(tǒng)技術(shù)更為廉價(jià)。

14、根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置，其第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置的耐壓僅需與第一蓄電元件組輸出的電壓兼容，并且可以應(yīng)用耐壓更低的開(kāi)關(guān)裝置。因此，可以簡(jiǎn)化整體裝置的配置，并且可以降低成本。

15、與此同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的車輛用電源裝置中，控制裝置的防觸電單元在第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)的空載時(shí)間期間內(nèi)判定從漏電檢測(cè)裝置發(fā)送的信號(hào)，并在漏電電流達(dá)到規(guī)定的水平時(shí)，切斷向低電壓負(fù)載和高電壓負(fù)載中的任一者或兩者提供的電力并保持規(guī)定的期間，從而實(shí)施可靠的防觸電措施并確保安全性。

16、特別地，控制裝置在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和期間輸出命令以將切斷裝置斷開(kāi)，切斷裝置根據(jù)命令切斷電流。因此，停止提供來(lái)自高電壓直流電源的電力，能夠在高電壓系統(tǒng)和高電壓負(fù)載周圍實(shí)施可靠的防觸電措施。

17、另外，通過(guò)控制裝置輸出的命令禁止第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置的連接，使得開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)，停止提供低電壓電力，能夠在低電壓系統(tǒng)和低電壓負(fù)載周圍實(shí)施可靠的防觸電措施。