[发明专利]用于电池切断单元的预充电单元

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于电池切断单元的预充电单元。本发明尤其涉及一种预充电单元，其作为组装在自有壳体内的功能单元应用在各种不同地构造的电池切断单元中。

US2011/133701A1和US6034504A分别公开了一种电池充电装置，其带有嵌装式保护机构。该电池充电装置能实现两种不同的工作方式，用来以不同的速度给电池充电。

在混合动力汽车和电动汽车中使用高电压（HV）牵引电池时，往往把用于接通高电压（HV）接头的机电组件（所谓的接触器）、保险件、电流传感器、预充电电阻和预充电接触器组装在一个组件中，即所谓的电池切断单元（BDU，“电池切断单元”）。由于各汽车原型的安装空间差异显著，所以往往无法始终都安装相同的电池切断单元。因而无法实现电池切断单元的标准化，特定于汽车原型的研发成本会再次产生（几乎每种汽车都是如此）。尽管在很多电池中使用相同的组件，但是，电池切断单元的各个组件却特定于客户地根据壳体形状而设置在不同的壳体中。通过这种方式，对于电池切断单元的每种新式的构造都产生了研发成本和工具成本，这些成本分布在很小产量的部件上。

发明内容

本发明在根本上介绍一种如何才能将预充电单元包括主接触器在内组装在电池切断单元内部的可行方案，其可以针对电池切断单元的各种不同的设计用作标准构件。在此，本发明的预充电单元包括主接触器、预充电接触器和预充电电阻，它们安装在一个共同的壳体中。预充电接触器在与预充电电阻连接的情况下，被设计用来在电化学的蓄能器与（例如交通工具的）车载电网连接时，以由预充电电阻限定的最大电流给中间电路电容充电。然后才闭合没有预充电电阻的主接触器。然而，由于预充电的中间电路电容，蓄能器与中间电路电容之间的电压差不再那么大了，致使有不希望地大的补偿电流在流动。根据本发明，作为与主接触器并联的电串联电路，预充电电阻和预充电接触器与在本发明的预充电单元的壳体上的两个外部的电接头电连接，这些电接头分别使得主接触器或者使得由预充电电阻和预充电接触器构成的串联电路可电接触。前面提出的布置方式具有的优点是，整个预充电单元可以在多个不同的电池切断单元中相同地构造。本发明的预充电单元因而可以大批量地、成本低廉地制造。另外，在一个单元中就已经把全部组件都相互连接起来，从而只需从外部连接正的和负的高电压（HV）接头。整个单元利用最少量的固定点就足够了，由此简化了整个电池切断单元的设计。根据本发明的预充电单元可以不同地设置在每个电池切断单元中，由此可以最大程度灵活地符合电池切断单元的多个不同的设计。此外，壳体能够在声音上包纳相对嘈杂地通断的接触器。另外，由于与外设的机械接口少，可以简单地且成本低廉地实现固体声解耦。此外，按照推理，可以通过空间组装来考虑到所包含的各单元的相互影响的功能。例如可以采用有利的方式预先确定主接触器相对于预充电接触器的一定的预定的相对方位。

从属权利要求给出了本发明的优选的改进。

有利地，壳体由塑料和/或金属制成。用金属制造能实现预充电单元的特别良好的散热，而使用塑料可以实现简单的电绝缘和成本低廉的制造。

此外优选地，预充电电阻与壳体的金属部分良好导热地耦接。换句话说，预充电电阻在空间上布置在壳体的金属部分附近，和/或借助导热剂（例如导热胶）与所述金属部分热耦接。通过这种方式可以在给车载电网的中间电路电容预充电时防止预充电电阻过热。

另外优选地，主接触器和预充电接触器在其断开方向方面基本上相同地布置。换句话说，在相应的接触器断开或闭合时移动的部分朝向同一方向移动。这产生的优点的是，在本发明的预充电单元受到外部冲击时，或者在本发明的预充电单元极端加速时，两个接触器由于其组件的惯性而基本上只会引起在一个方向上（并非所愿地）闭合。而在反方向上作用的冲击，无论对于主接触器还是对于预充电接触器，都不会引起并非所愿的闭合过程。

一种替代的布置方式在于，主接触器和预充电接触器在其断开方向（即在断开时的移动方向）方面基本上相反朝向地布置。通过这种方式，在发生外部冲击时，总有一个接触器朝向断开方向或闭合方向优选闭合，而另一个接触器却优选断开。由此可以确保在发生外部冲击时两个接触器中的至少一个接触器以较高的概率保持断开或被断开。

预充电电阻例如具有<100Ω的电阻。预充电电阻的大小例如可以介于20和60Ω之间，优选介于30和50Ω之间。所述电阻范围对于比如用来给位于可电工作的汽车（EV、HEV）中的中间电路充电的预充电电阻来说是典型的。