用于电动车辆或混合动力车辆的主动放电系统的制作方法

本发明涉及一种用于电动车辆或混合动力车辆的主动放电系统。

背景技术：

存在用于电动或混合动力车辆的数种已知主动放电系统，这些主动放电系统一般用于放出积聚于机动车辆自身的电力系统中的电荷。

特别地，机动车辆的电力系统包括多个电子电器，这些电子电器在下述论述的过程中将通过实例的方式指示为由高压电源供电的充电电路，该高压电源在所考虑的情况下为高压电池。

更详细地，这种类型的充电电路包括多个电容型的电子部件，这些电子部件具有能够积聚远远不可忽视的电荷的总等效电容，出于安全原因，每当高压电源与电力系统断开连接时(例如，在车辆关闭、故障或交通事故之后)，该电荷必须放掉。

事实上，尽管在这些情况下，高压电源立即与机动车辆的电力系统隔离，但是等效电容仍然充电，并且尤其是在故障或交通事故的情况下，这对于机动车辆的驾驶员或乘客为非常危险的。

就此而言，一些主动放电系统利用并联连接至等效电容的放电电阻器，以放出其积聚的电荷。

然而，为实现以相当于由相关标准所规定的安全放电时间的放电时间的主动放电系统，必需使用具有特别低电阻值的放电电阻器，该放电电阻器在正常车辆操作期间将引起不可接受功率耗散。

为克服这种缺点，使用串联连接至放电电阻器的已知开关装置，诸如，例如晶体管。

这样，仅在等效电容必须放电的情况下，开关装置将放电电阻器选择性地连接至充电电路/使放电电阻器与充电电路断开连接。

事实上，在这种情况下，主动放电系统包括用于控制开关装置的控制装置，该开关装置配置成启用/停用等效电容的放电。

然而，这种类型的主动放电系统容易受到与相同主动放电系统的操作相关联的改进的影响。

特别地，已知主动放电系统一般由低压功率源供电，在这种情况下，由低压电池供电。

事实上，如上文所述及，高压功率源立即与车辆的电力系统隔离，例如在交通事故的情况下；并且不能够对主动放电系统进行供电。

然而，尤其是在交通事故之后，低压功率源可能发生故障，并且因此主动放电系统将未工作，因为其未供电。

此外，等效电容的放电时间受放电电阻器的值和待放电的电荷的值的强烈影响，其随着时间连同等效电容的放电一起逐渐地减小。

为此，等效电容通过放电电阻器的放电瞬变(dischargetransient)特征在于，瞬变的开始时的特别快速放电时间和特别高功率耗散；并且与之相反，特征在于瞬变的结束时的特别缓慢放电时间和特别缓慢功率耗散。

这种类型的瞬变不能确保最快放电时间，并且不能总是允许在小于或等于安全放电时间的时间段内放出由等效电容所积聚的总电荷。

刚刚所描述的缺点严重危及了机动车辆的驾驶员或乘客的安全。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种用于电动或混合机动车辆的主动放电系统，该主动放电系统允许在不存在外部电源的情况下仍能使等效电容放电。

本发明的另一目标是提供一种用于电动或混合动力车辆的主动放电系统，该主动放电系统使得有可能调制由等效电容所积聚的电荷的放电瞬变并且确保小于或等于安全放电时间的放电时间。

本发明的额外目标是提供一种主动放电系统，该主动放电系统允许即使低压功率源为不可用时，也能启用主动放电电路。

本发明的另一目标是提供一种用于电动或混合动力车辆的主动放电系统，该主动放电系统允许以简单、合理、容易、有效的使用并且以低成本解决方案的方式克服现有技术的前述缺点。

上文所解释的目标通过用于电动或混合动力车辆的本主动放电系统来实现，该主动放电系统具有根据权利要求1所述的特性。

附图说明

通过用于电动或混合动力车辆的主动放电系统的数个优选但非排除性的实施例的描述，本发明的其它特征和优点将变得更加明显，这些实施例通过附属图表中的非限制性实例来示出，其中：

图1是根据本发明的系统1的示意图；

图2是根据本发明的系统的一个实施例的示意图，其中主动放电电路停用；

图3是图2所示实施例的示意图，其中主动放电电路启用；

图4是根据本发明的系统的另一实施例的示意图；

图5是根据本发明的系统的另一实施例的示意图；

图6是图4所示的实施例的详细示意图。

具体实施方式

特别参考这些附图，附图标号1全局上表示用于电动或混合动力车辆的主动放电系统。

用于电动或混合动力车辆的主动放电系统1包括：

-至少一个主动放电电路2，该至少一个主动放电电路2操作性地并联连接至至少一个充电电路3，该至少一个充电电路3由至少一个高压功率源7来供电并且限定电荷的至少一个充电等效电容4，主动放电电路2配置成在高压功率源7与至少一个充电电路3断开连接的情况下放出等效电容4的电荷；

-主动放电电路2的控制装置5，控制装置5配置成接收至少一个启用信号，控制装置5在它们接收该启用信号时的瞬间启用主动放电电路2，以使等效电容4放电。

适当地，在以下论述的其余部分，术语“充电电路”意指从电源(在这种情况下，以高压功率源7来考虑)吸收电力的电路。

特别地，高压功率源7优选地为高压电池，该高压电池电气地并联连接至机动车辆的多个充电电路3，这些充电电路3以这种方式由电池本身来供电。

更详细地，充电电路3包括多个电子器件，包括广泛种类的电容部件17，这些电容部件17在对应充电电路3的正常操作期间积聚电荷。因此，高压功率源7在输出处看到等效电容4，等效电容4由充电电路3的每一者的所有电子电容部件17的整体效应来限定，如图2至图5所示。

事实上，特别参考图示，充电电路3通过实例的方式表示为逻辑块，该逻辑块包括电容部件17。

特别地，以这种方式所限定的等效电容4必须在控制装置5接收启用信号的时刻从主动放电电路2进行放电。

事实上，高压功率源7优选地为可断开类型，即，由高压功率源7所供电的电源设有中断装置6，中断装置6配置成例如在发生交通事故的情况下，将高压功率源7与电源和与主动放电电路2电气地断开连接。

这样，主动放电电路2可放出由等效电容4所积聚的电荷。

事实上，如果高压功率源7未与充电电路3和主动放电电路2电气地断开连接，那么主动放电电路2将不能够使等效电容4放电，等效电容4将由高压功率源7持续地充电。

这将引起在机动车辆的正常操作期间的不可接受功率消耗。

为此，控制装置5在高压功率源7的断开连接之后启用主动放电电路2。

此外，控制装置5连接至等效电容4。这样，控制装置5通过由等效电容4所积聚的电荷来供电。

事实上，控制装置5包括由等效电容4以控制装置5的功率电压19所积聚的电荷的转换装置18。

这样，如果等效电容4已被放电，那么控制装置5不被供电并且主动放电电路2不放出电荷。然而，因为不存在待放出的电荷，所以这种操作条件不需要主动放电电路2的启用。

另一方面，如果等效电容4已被充电，那么控制装置5通过由等效电容4所积聚的电荷来供电，等效电容4因此通过主动放电电路2进行放电。

特别地，这种技术解决方案具有使主动放电系统1的操作独立于电源的优点。

事实上，转换装置18大体上对控制装置5所包括的每个部件和器件进行供电。

有利地，主动放电电路2包括由等效电容4所积聚的电荷的耗散装置12、13、14，耗散装置12、13、14被适配成通过放出电流而放出电荷。

特别地，耗散装置12、13、14包括电阻装置12，电阻装置12被适配成传导放电电流并且放出由等效电容4所积聚的电荷。

优选地，电阻装置12包括一个或多个电阻元件，包括例如电阻。

此外，耗散装置12、13、14包括开关装置13，开关装置13操作性地连接至控制装置5。

特别地，控制装置5启用开关装置13以允许放电电流的通过并且放出由等效电容4所积聚的电荷。

此外，如先前所提及，控制装置5在它们接收到启用信号时的时刻启用开关装置13。

事实上，控制装置5操作性地连接至信令装置8，信令装置8配置成发送启用信号并且由至少一个低压功率源9来供电。

此外，控制装置5包括低压功率源9的监测装置10，并且配置成在它们未检测到低压功率源9的情况下启用主动放电电路2。

优选地，监测装置10包括用于接收启用信号的至少一个接收分支20和低压功率源9的至少一个监测分支21；接收分支20操作性地连接至信令装置8和低压功率源9，监测分支21通过第一光学耦合装置22、23(例如，光耦合器)操作性地联接至接收分支20，第一光学耦合装置22、23将接收分支20和监测分支21保持光学耦合但电退耦。

优选地，接收分支20包括至少一个选择器元件26，选择器元件26配置成由于启用活信号的接收而改变其状态，并因而配置成通过第一光学耦合装置22、23将接收分支20联接至监测分支21。

事实上，如图5所示，第一光学耦合装置22、23优选地包括光源22(例如，led)和光敏元件23(例如，诸如光电晶体管)，光源22电气地连接至接收分支20并且配置成由选择器元件26来启用，光敏元件23光学地耦合至光源22并且电气地连接至监测分支21。

特别地，光源22连接至低压功率源9并且串联连接至电阻元件和选择器元件26，选择器元件26继而接地。

这样，在不存在启用信号的情况下，光源22由选择器元件26来启用并且耦合至光敏元件23，光敏元件23不启用主动放电电路2的放电。

与之相反，在存在由信令装置8所生成的启用信号的情况下，光源22由选择器元件26来停用并且通过光敏元件23来退耦，光敏元件23启用主动放电电路2。

类似地，如果低压功率源9的电源故障，那么光源22停用并且光敏元件23启用主动放电电路2，而不考虑是否存在启用信号。

这样，如果信令装置8未工作，例如由于低压功率源9的故障，那么控制装置5通过监测装置10检测此类故障并且允许主动放电电路2的启用，主动放电电路2在有限时间内放出由等效电容4所积聚的电荷。

适当地，控制装置5包括等效电容4的放电时间的定时装置15，定时装置15配置成在预定放电时间16之后停用主动放电电路2。

特别地，定时装置15连接至监测装置10并且配置成计算预定放电时间16，预定放电时间16起始于主动放电电路2所启用的时刻。

事实上，在信令装置8发送启用信号或监测装置10检测低压功率源9的电源故障时的时刻，定时装置15配置成将主动放电电路2在等于预定放电时间16的时间内保持有效。

特别地，定时装置15包括验证装置24以用于验证由等效电容4所积聚的电荷，定时装置15配置成在由验证装置24所验证的电荷的值未随着时间而大幅降低的情况下停用主动放电电路2。

优选地，验证装置24为压降检测器的类型，该压降检测器连接至等效电容4。

此类解决方案防止在高压功率源7电气地连接至充电电路3时启用主动放电电路2。

事实上，由于主动放电电路2的不正确启用(例如，由错误的启用信号或由低压功率源9的暂时故障所引起)，等效电容4通过高压功率源7进行充电并且同时通过主动放电电路2进行放电。

当这种情况出现时，由等效电容4所积聚的电荷值保持大体恒定并且未随着时间而降低，尽管部分的电荷通过主动放电电路2来放出。

这引起连续功率耗散并且危及机动车辆的正确操作。

此外，控制装置5包括预定放电时间16的延伸装置25，延伸装置25配置成，在由验证装置24所验证的电荷值大于预定放电时间16的结束时的预定阈值的情况下，使预定放电时间16延伸以预定延伸时间。

换句话讲，如果在预定放电时间16结束时，由等效电容4所积聚的电荷随着时间而降低，但没有低于预定阈值(其在这种情况下与约等于60v的安全值)，那么控制装置5将主动放电电路2在延伸时间内(该延伸时间在这种情况下与约等于两秒的额外时间)保持启用，以允许使等效电容4进一步放电。

然而，在延伸时间结束时，控制装置5停用开关装置13并且因此还停用主动放电电路2。

特别地，在图2所示的系统1的第一实施例中，开关装置13串联连接至电阻装置12。

这样，当控制装置5启用开关装置13时，开关装置13允许电阻装置12放出由等效电容4所积聚的电荷。

事实上，在本实施例中，开关装置13包括一个或多个开关元件，该一个或多个开关元件配置成打开和闭合主动放电电路2。

换句话讲，开关装置13大体配置为纯接通/断开开关；在控制装置5接收启用信号或检测到由低压功率源9所提供的电源的故障的情况下，该纯接通/断开开关在预定放电时间16内保持等效电容4的放电启用。

系统1的一个另选实施例示出于图3中，其中开关装置13和电阻装置12重合。

特别地，开关装置13和电阻装置12通过操作性地连接至控制装置5的至少一个晶体管14来制成。

更具体地，此类至少一个晶体管14可包括绝缘栅极双极晶体管(igbt)。

优选地，在本实施例中，耗散装置12、13、14包括彼此适当连接在一起的多个晶体管14。

事实上，在本实施例中，晶体管14未充当简单的接通/断开开关，而是一旦接通，该晶体管14充当可变值的电阻，能够放出由等效电容4所积聚的电荷。

方便地，控制装置5包括晶体管14的偏置装置27，偏置装置27配置成，改变由等效电容4所积聚的电荷的、流过晶体管14的放电电流的值。

事实上，如上文所提及，晶体管14的尺寸设定成根据由偏置装置27对其所偏置的电压值而充当可变值的电阻。

因此，流过晶体管14的放电电流取决于偏置装置27使晶体管极化的电压值本身。

方便地，偏置装置27包括检测装置28和测量装置29中的至少一者，检测装置28用于检测放电电流的值，测量装置29用于测量待放出的电荷的值。

特别地，偏置装置27配置成根据由检测装置28所检测的放电电流的值和由测量装置29所测量的电荷的值中的至少一者，而改变放电电流的值。

优选地，在图6所示的实施例中，偏置装置27包括检测装置28和测量装置29两者。

这样，偏置装置27周期性地监测放电电流的值和待放出电荷的值，以优化由等效电容4所积聚的电荷的放电瞬变，如下文所描述。

在等效电容4的放电瞬变的开始时，当待放出的电荷特别高时，偏置装置27将晶体管14的电阻值维持相当高，以不引起太快和失控的电荷放电，因为这种放电可损坏充电电路3或同样损坏主动放电电路2。相反，在等效电容4的放电瞬变的结束时，当待放出的电荷特别低时，偏置装置27将晶体管14的电阻值维持相当低的，以迅速地放出电荷，该电荷仍由等效电容4来积聚，并且否则将会要求特别长的放电时间，即，大于安全放电时间。

值得注意的是，参考晶体管14的电阻值和由等效电容4所积聚的电荷的值所用的术语“高”和“低”应解释为纯粹近似值，这些近似值根据主动放电电路2和充电电路3的电路特性而不尽相同。

然而，此类值在放电瞬变的每一时刻期间由一个或多个预定等式来限定，诸如，例如rc网络的电容器的放电等式，以便在预定时间内实现由等效电容4所积聚的电荷的放电。

方便地，偏置装置27配置成在等效电容4的整个放电瞬变将晶体管14维持在线性操作区域中驱动。

这种解决方案允许以特别精确方式改变晶体管14的电阻和放电电流并且因此使等效电容4以连续和受控方式放电，从而使得其可以不违背安全放电时间(该安全放电时间通常持续五秒)并且在整个放电瞬变期间耗散大体恒定值的电力。

然而，系统1的另选实施例不可排除，其中耗散装置12、13、14包括电阻装置12，电阻装置12电气地串联连接到至少一个晶体管14，如先前描述实施例所限定并且如图5所示。

适当地，偏置装置27配置成以在放出由等效电容4所积聚的电荷所需的时间内，保持启用晶体管14。

为此，偏置装置27操作性地连接至定时装置5，定时装置5旨在拖延主动放电电路2的偏置装置27的启用时间，如先前所描述。

换句话讲，定时装置15允许在预定放电时间16内保持偏置装置27启用主动放电电路2，和在需要的情况下在延伸时间内也保持启用。

有利地，控制装置5包括主动放电电路2的诊断装置30，诊断装置30配置成将主动放电电路2的启用发信号到至少一个诊断单元31。

特别地，诊断装置30包括：

-警告装置33、34，用于警告关于主动放电电路2的启用，并配置成将至少一个警告信号发送至诊断单元31；

-检查装置32，用于检查主动放电电路2的启用，主动并配置成检查放电电流的存在，并且配置成在它们检查到放电电流的存在时的瞬间启用警告装置33、34。

优选地，检查装置32是操作性地连接至警告装置33、34的电流检测器。

另一方面，警告装置33、34结构上类似于监测装置10。

更详细地，警告装置33、34包括至少一个警告分支33和至少一个诊断分支34，该至少一个警告分支33操作性地连接至检查装置32，该至少一个诊断分支34操作性地连接至诊断单元31。

此外，类似于参考监测装置10已描述的内容，警告装置33、34包括警告分支33至诊断分支34的第二光学耦合装置35。

特别地，警告分支33和诊断分支34结构上类似于接收分支20和监测分支21，并且第二光学耦合装置35结构上类似于如图6分别所示的第一光学耦合装置22、23。

事实上，当放电电流存在时，检查装置32启用警告分支33，警告分支33建立与诊断分支34的耦合，诊断分支34继而将主动放电电路2的启用发信号至诊断单元31。

诊断单元31优选地为配置成显示多个警告(包括主动放电电路2的启用警告)的器件。此外，诊断单元31优选地可用于技术操作者的参考，该技术操作者以这种方式可检查系统1的正确操作。

刚刚描述的系统1优选地用于使电动或混合动力车辆的电池充电器所用的部件和/或器件的等效电容4放电。

特别地，本发明涉及一种电池充电器，该电池充电器包括如先前所描述的至少一个主动放电系统。

充电器优选地为obc(onboardcharger，机载充电器)的类型。

实际上已发现，所描述的发明实现了预期目标。

特别地，需要强调的事实是，一个或多个晶体管(允许改变主动放电电路的放电电阻器值)的使用显著地改善了由等效电容所积聚的电荷的放电瞬变，从而减少放电时间并且增加其效率。

此外，每当存在待放出的电荷时，通过由待放电的等效电容所积聚的电荷对控制装置的供电允许主动放电电路的启用，而不管车辆电源是否可用。此外，监测装置(用以在任何时间验证由低压功率源所提供的电力的存在)的使用允许独立于信令装置的操作而启用主动放电电路。

综上所述，上文所列出的技术解决方案使主动放电系统独立于通常对其操作至关重要的因素，从而显著地增加机动车辆的驾驶员和任何乘客的安全。