一種過熱保護(hù)裝置、高壓系統(tǒng)及電動(dòng)車輛的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開一種過熱保護(hù)裝置，設(shè)置于電動(dòng)車輛的高壓系統(tǒng)上，所述高壓系統(tǒng)包括接觸器、高壓電路以及高壓互鎖電路。所述過熱保護(hù)裝置包括與接觸器設(shè)置在一起的溫度敏感開關(guān)，且該溫度敏感開關(guān)集成于于高壓互鎖電路中或通過一獨(dú)立的信號(hào)電路連接到電動(dòng)車輛的電池管理系統(tǒng)；當(dāng)溫度敏感開關(guān)檢測(cè)到的溫度達(dá)到或超過臨界溫度時(shí)，通過切斷高壓互鎖電路來中斷高壓電路，或通過電池管理系統(tǒng)來控制中斷高壓電路，從而可防止過熱的接觸器損壞高壓系統(tǒng)。
【專利說明】
一種過熱保護(hù)裝置、高壓系統(tǒng)及電動(dòng)車輛
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)涉及電動(dòng)車領(lǐng)域，具體涉及電動(dòng)車輛高壓系統(tǒng)內(nèi)的過熱保護(hù)裝置、具有過熱保護(hù)裝置的高壓系統(tǒng)及其電動(dòng)車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)車輛的安全一直備受關(guān)注。而應(yīng)用于電動(dòng)車輛中，尤其是用于高壓(HV)系統(tǒng)中的高壓斷開系統(tǒng)，例如:接觸器、恪斷器、手動(dòng)斷開裝置(MSD: Manual ServiceDisconnect)等，是關(guān)乎安全的關(guān)鍵設(shè)備。
[0003]通常情況下，所述接觸器具有一個(gè)有限的電氣接觸電阻。該電阻是由接觸參數(shù)限定的，例如接觸面間的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀表面光潔度、接觸的壓力、接觸的材料、溫度、接觸表面的化學(xué)特性(即，氧化物層)，以及流經(jīng)接觸器的電流等。
[0004]接觸器內(nèi)的接觸電阻會(huì)在電流流經(jīng)接觸器時(shí)產(chǎn)生熱損耗。同時(shí)，接觸器內(nèi)的這種接觸電阻又隨著使用時(shí)間的延續(xù)和老化而改變。老化會(huì)引起接觸電阻的增加。因此，老化會(huì)引起接觸溫度和最終的接觸器溫度的升高。
[0005]在應(yīng)用之始，因?yàn)榻佑|機(jī)構(gòu)的機(jī)械性能和接觸表面的物理性能是最優(yōu)的，接觸電阻通常處在最低值。在使用過程中，接觸器將在電流的加載和不同的溫度下多次的關(guān)和開。而接觸器的機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能和接觸表面的物理性能的改變將會(huì)引起接觸電阻的不斷升尚O
[0006]接觸電阻將隨著接觸器的使用時(shí)間的增加而不斷升高并達(dá)到生產(chǎn)商預(yù)定的值。當(dāng)達(dá)到或超過該值時(shí)就等于達(dá)到了接觸器的壽命終點(diǎn)。
[0007]然而，一般情況下，在應(yīng)用之始的接觸電阻和壽命終點(diǎn)的接觸電阻之間具有一個(gè)高達(dá)10倍的系數(shù)，產(chǎn)生于接觸器內(nèi)的熱損耗的升高與他們的接觸電阻的升高是呈比例的，這對(duì)任何給定驅(qū)動(dòng)加載周期的接觸器的溫度都有巨大的影響。
[0008]為了避免過高的過度設(shè)計(jì)接觸器，原則上需要綜合考慮實(shí)際周期與假設(shè)的最壞的被永久濫用的可能和生產(chǎn)成本。
[0009]然而，即便充分考慮了全部這些因素，未檢測(cè)到的組件的損壞依然會(huì)導(dǎo)致接觸電阻的強(qiáng)烈提升和隨后過熱導(dǎo)致的二次效應(yīng)，而引起損壞或功能的喪失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N可有效保護(hù)高壓系統(tǒng)的過熱保護(hù)裝置、高壓系統(tǒng)及電動(dòng)車輛。
[0011 ]本申請(qǐng)通過如下技術(shù)方案之一來實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)之目的:一種過熱保護(hù)裝置，設(shè)置于電動(dòng)車輛的高壓系統(tǒng)上，所述高壓系統(tǒng)包括接觸器、高壓電路以及高壓互鎖電路。所述過熱保護(hù)裝置包括與接觸器設(shè)置在一起的溫度敏感開關(guān)，且該溫度敏感開關(guān)集成于于高壓互鎖電路中或通過一獨(dú)立的信號(hào)電路連接到電動(dòng)車輛的電池管理系統(tǒng)；當(dāng)溫度敏感開關(guān)檢測(cè)到的溫度達(dá)到或超過臨界溫度時(shí)，通過切斷高壓互鎖電路來中斷高壓電路，或通過電池管理系統(tǒng)來控制中斷高壓電路。
[0012]進(jìn)一步地，所述溫度敏感開關(guān)設(shè)置于接觸器的外殼;溫度敏感開關(guān)檢測(cè)的溫度為接觸器周圍溫度。
[0013]進(jìn)一步地，所述溫度敏感開關(guān)集成于接觸器內(nèi)；溫度敏感開關(guān)檢測(cè)的溫度為接觸器溫度。
[0014]進(jìn)一步地，所述中斷包括可復(fù)位的暫時(shí)中斷;溫度敏感開關(guān)為可復(fù)位的溫度敏感開關(guān)。
[0015]進(jìn)一步地，所述中斷包括永久中斷;溫度敏感開關(guān)為不可復(fù)位的溫度敏感開關(guān)。
[0016]進(jìn)一步地，所述中斷包括將通過或允許通過接觸器的電流降低。
[0017]更進(jìn)一步地，所述高壓系統(tǒng)還包括電流感應(yīng)器，用于檢測(cè)電流大小。
[0018]進(jìn)一步地，所述切斷高壓互鎖電路，包括切換到開路、接地或接到任何其他電位上的一種。
[0019]進(jìn)一步地，所述溫度敏感開關(guān)為雙金屬溫度調(diào)節(jié)器。
[0020]本申請(qǐng)通過如下技術(shù)方案之二來實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)之目的:一種高壓系統(tǒng)，設(shè)置于電動(dòng)車輛上，包括接觸器、高壓電路以及高壓互鎖電路，所述高壓系統(tǒng)還包括如上面所述的過熱保護(hù)裝置。
[0021]進(jìn)一步地，所述高壓系統(tǒng)還包括電流傳感器、預(yù)充電電阻器和預(yù)充接觸器三者中的一個(gè)或多個(gè)，并且三者中的一個(gè)或多個(gè)與高壓互鎖電路和接觸器之間通過母線連接集成于一個(gè)外殼內(nèi)，構(gòu)成高壓系統(tǒng)的子系統(tǒng)。
[0022]更進(jìn)一步地，通過中斷高壓電路，來切斷所述高壓系統(tǒng)，或與過熱接觸器連接的子系統(tǒng)。
[0023]本申請(qǐng)通過如下技術(shù)方案之三來實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)之目的:一種電動(dòng)車輛，其包括電池管理系統(tǒng)以及如上面所述的高壓系統(tǒng)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過設(shè)置溫度敏感開關(guān)，檢測(cè)接觸器或接觸器周圍的溫度；當(dāng)溫度達(dá)到或超過臨界溫度時(shí)，中斷與高壓系統(tǒng)內(nèi)的高壓電路，從而可防止過熱的接觸器損壞高壓系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明高壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施方式進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施方式中所描述的實(shí)施方式并不代表與本申請(qǐng)相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本申請(qǐng)的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
[0027]在本申請(qǐng)使用的術(shù)語是僅僅出于描述特定實(shí)施方式的目的，而非旨在限制本申請(qǐng)。在本申請(qǐng)和所附權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語“和/或”是指并包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任何或所有可能組合。
[0028]為了防止過熱的接觸器引起的二次損傷或安全功能的喪失，最優(yōu)選的是提供一個(gè)過熱保護(hù)裝置，在超過臨界溫度并引發(fā)任何進(jìn)一步的損壞之前，其運(yùn)行并關(guān)閉高壓系統(tǒng)或其子系統(tǒng)。
[0029]通常情況下，接觸器是與其他組件組裝并集成到一起的，例如電流傳感器、預(yù)充電電阻器、母線，并嵌入于子系統(tǒng)，例如嵌入高壓電池中的功率繼電器總成(PRA)。所述高壓系統(tǒng)還包括電流傳感器、預(yù)充電電阻器和預(yù)充接觸器三者中的一個(gè)或多個(gè)，并且三者中的一個(gè)或多個(gè)與高壓互鎖電路和接觸器之間通過母線連接集成于一個(gè)子系統(tǒng)外殼內(nèi)，構(gòu)成高壓系統(tǒng)的子系統(tǒng)。
[0030]高壓電池通常連接一個(gè)低壓電路，即高壓互鎖電路(HVIL)。如果高壓互鎖回路被破壞(例如，如果有人試圖移除MSD或打開一個(gè)連接器)，其向高壓斷路器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，以中斷高壓電路。
[0031]參照?qǐng)D1，具體來講，本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車輛、高壓系統(tǒng)以及過熱保護(hù)裝置。所述電動(dòng)車輛包括高壓系統(tǒng)。所述高壓系統(tǒng)包括高壓電路、接觸器、高壓互鎖電路以及過熱保護(hù)裝置。進(jìn)一步地，所述高壓系統(tǒng)還包括電流傳感器、預(yù)充電電阻器以及母線等組件。所述高壓電池作為獨(dú)立的一部分，可以是獨(dú)立部件，也可以視作是高壓系統(tǒng)的一部分。
[0032]所述過熱保護(hù)裝置包括與接觸器設(shè)置在一起的溫度敏感開關(guān)。在圖1所示的實(shí)施方式中，該溫度敏感開關(guān)集成于高壓系統(tǒng)內(nèi)高壓電池的高壓互鎖電路中。在另一實(shí)施方式中，該溫度敏感開關(guān)通過一獨(dú)立的信號(hào)電路連接到電動(dòng)車輛的電池管理系統(tǒng)(BMS)。
[0033]當(dāng)溫度敏感開關(guān)檢測(cè)到的溫度達(dá)到或超過臨界溫度時(shí)，通過切斷高壓互鎖電路來中斷高壓電路，或通過電池管理系統(tǒng)來控制中斷高壓電路。
[0034]進(jìn)一步地，所述切斷高壓互鎖電路，包括切換到開路、接地或接到任何其他電位上。即，為了適應(yīng)不同類型的高壓互鎖回路，可以把高壓互鎖回路切換到開路，或者把高壓互鎖回路接地，或者接到任何其他電位。
[0035]進(jìn)一步地，所述溫度敏感開關(guān)設(shè)置于接觸器的外殼上。溫度敏感開關(guān)檢測(cè)的溫度為接觸器周圍溫度?？蛇x地，所述溫度敏感開關(guān)集成于接觸器內(nèi)；溫度敏感開關(guān)檢測(cè)的溫度為接觸器溫度。開關(guān)的靈敏度可以依據(jù)具體應(yīng)用選擇。
[0036]進(jìn)一步地，所述中斷包括可復(fù)位的暫時(shí)中斷或永久中斷。當(dāng)中斷是暫時(shí)的時(shí)，使用可復(fù)位的溫度敏感開關(guān)，直到溫度降低到一個(gè)安全值。當(dāng)中斷是永久中斷時(shí)，通過使用不可復(fù)位的溫度敏感開關(guān)使得其被永久的中斷。在這種情況下，PRA須要維修或更換。
[0037]在溫度敏感開關(guān)通過一獨(dú)立的信號(hào)電路連接到電動(dòng)車輛的電池管理系統(tǒng)(BMS)的實(shí)施方式中，電池管理系統(tǒng)也可以永久或暫時(shí)(直到熱恢復(fù))中斷電池。
[0038]在另一實(shí)施方式中，所述中斷還包括將通過或允許通過接觸器的電流降低。具體地，溫度敏感開關(guān)的觸發(fā)與接觸器是否超過使用壽命等條件是相關(guān)的，電池管理系統(tǒng)可能不完全永久切斷電池，但是替代的調(diào)整允許的電流，為了安全，可以將電流降低到最小值。通過對(duì)允許流過接觸器的電流的這種調(diào)整(減少)，熱損耗也被降低。這種情況下，電池能以降低的性能值繼續(xù)安全運(yùn)行直到壽命終點(diǎn)。所述高壓系統(tǒng)還包括電流感應(yīng)器，用于檢測(cè)電流大小。
[0039]在一實(shí)施方式中，所述溫度敏感開關(guān)，是雙金屬溫度調(diào)節(jié)器。當(dāng)檢測(cè)到溫度過高時(shí)，高壓互鎖電路會(huì)介入或者電池管理系統(tǒng)被通知，高壓電路被中斷。誠然，所述溫度敏感開關(guān)也可以是其他形式的熱敏感組件。
[0040]本發(fā)明通過設(shè)置溫度敏感開關(guān)，檢測(cè)接觸器或接觸器周圍的溫度；當(dāng)溫度達(dá)到或超過臨界溫度時(shí)，中斷與高壓系統(tǒng)內(nèi)的高壓電路，從而可防止過熱的接觸器損壞高壓系統(tǒng)。
[0041]可選地，所述中斷高壓電路，可以切斷整個(gè)高壓系統(tǒng)，或者切斷與過熱接觸器連接的子系統(tǒng)。
[0042]在上面的描述中，闡述了本發(fā)明的技術(shù)方案的細(xì)節(jié)，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例所列出的具體細(xì)節(jié)，而是可以在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)變化。
[0043]以上所述僅為本申請(qǐng)的較佳實(shí)施方式而已，并不用以限制本申請(qǐng)，凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種過熱保護(hù)裝置，設(shè)置于電動(dòng)車輛的高壓系統(tǒng)上，所述高壓系統(tǒng)包括接觸器、高壓電路以及高壓互鎖電路，其特征在于:所述過熱保護(hù)裝置包括與接觸器設(shè)置在一起的溫度敏感開關(guān)，且該溫度敏感開關(guān)集成于于高壓互鎖電路中或通過一獨(dú)立的信號(hào)電路連接到電動(dòng)車輛的電池管理系統(tǒng)；當(dāng)溫度敏感開關(guān)檢測(cè)到的溫度達(dá)到或超過臨界溫度時(shí)，通過切斷高壓互鎖電路來中斷高壓電路，或通過電池管理系統(tǒng)來控制中斷高壓電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述溫度敏感開關(guān)設(shè)置于接觸器的外殼;溫度敏感開關(guān)檢測(cè)的溫度為接觸器周圍溫度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述溫度敏感開關(guān)集成于接觸器內(nèi)；溫度敏感開關(guān)檢測(cè)的溫度為接觸器溫度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述中斷包括可復(fù)位的暫時(shí)中斷;溫度敏感開關(guān)為可復(fù)位的溫度敏感開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述中斷包括永久中斷；溫度敏感開關(guān)為不可復(fù)位的溫度敏感開關(guān)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述中斷包括將通過或允許通過接觸器的電流降低。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述高壓系統(tǒng)還包括電流感應(yīng)器，用于檢測(cè)電流大小。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述切斷高壓互鎖電路，包括切換到開路、接地或接到任何其他電位上的一種。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過熱保護(hù)裝置，其特征在于:所述溫度敏感開關(guān)為雙金屬溫度調(diào)節(jié)器。10.—種高壓系統(tǒng)，設(shè)置于電動(dòng)車輛上，包括接觸器、高壓電路以及高壓互鎖電路，其特征在于:高壓系統(tǒng)還包括如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)中所述的過熱保護(hù)裝置。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高壓系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓系統(tǒng)還包括電流傳感器、預(yù)充電電阻器和預(yù)充接觸器三者中的一個(gè)或多個(gè)，并且三者中的一個(gè)或多個(gè)與高壓互鎖電路和接觸器之間通過母線連接集成于一個(gè)外殼內(nèi)，構(gòu)成高壓系統(tǒng)的子系統(tǒng)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高壓系統(tǒng)，其特征在于:通過中斷高壓電路，來切斷所述高壓系統(tǒng)，或與過熱接觸器連接的子系統(tǒng)。13.—種電動(dòng)車輛，其特征在于:包括電池管理系統(tǒng)以及如權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)中所述的高壓系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02H7/22GK105932639SQ201610370632
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】胡壯豐, 彥斯·貝肯, 丁力·羅伯特
【申請(qǐng)人】觀致汽車有限公司