高压电源的制作方法

1.本发明涉及一种安装在车辆等中用以供应高压电力的车载高压电源。


背景技术：

2.多个电池串联连接而成的二次电池被广泛用作车辆的电源。在此类二次电池中，可以通过增加电池的数量来调节输出电压，从而可以以有效的方式供电。例如，通过供应高压电力，可以降低电流，以减少布线损耗，并且可以轻松增加电机输出。
3.另一方面，提高车载电源的电压需要防触电措施。特别是工作电压为60v dc或更高的电力传输系统需要严格的安全措施。具体而言，需要绝缘涂层或各种接地盖。图7和图8示出由具有60v或更高的大容量输出能力的高压电源向连接到车厢或行李舱的负载供应电压为60v或更低的电力的传统电路示例。
4.图7示出由车载高压电源100向高压兼容负载3和通过接地端子5接地的车身侧负载4供电的电路。隔离变压器111布置在高压电源100和负载4之间，并且通过电磁感应向负载4供电。图8示出由高压电源101分别向负载3和负载4供电的电路。高压电源101采用其中多个电芯串联连接的电压为60v或更低的多个二次电池，并且具有其中这些二次电池并联布置的配置。供应至负载3的电流值是这些二次电池的电流值的总和。
5.由于采用图7所示的高压电源100的电路需要隔离变压器111，因此，装置整体上成本较高。此外，由于图8所示的高压电源101需要允许将多个二次电池分组并且可以使大电流通过的线束112，这同样使得装置整体上成本较高。
6.专利文献1公开了一种使用高压的车辆，其中安装有高压电池和低压电池。虽然安装两个电池可以灵活适应负载的各种使用情况，但安装两个电池并为每个电池形成电路会导致装置尺寸更大，成本更高。
7.相关技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本未经审查专利申请公开案2001
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352690号


技术实现要素：

10.本发明要解决的问题
11.当在车辆中使用以高压供电的高压电源时，需要在高压电源和使用者可能接触到的车身之间提供绝缘。因此，在传统技术中存在一个问题，即与高压电源相关联的装置变得较大且昂贵。
12.本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种安全、廉价且通用性高的车载高压电源。
13.用于解决问题的手段
14.本发明涉及一种用于安装到车辆的高压电源，包括串联连接的多个电池。在根据本发明的高压电源中，设置在电池之间的输出端子连接到车身的地线。
15.根据本发明的高压电源优选地向与所有多个电池串联连接的负载供电。
16.发明效果
17.在根据本发明的高压电源中，串联连接的电池之间的输出端子连接到车身的地线，由此电池之间的中间电压变为地电压。由于高压电源的中间电位与地电位相等，因此高压电源与地电位之间的最大电位差变小，使得高压电源的使用更加安全。
18.由于根据本发明的高压电源与地电位的最大电位差较小，因此无需绝缘，从而使得整个装置的制造成本降低。
附图说明
19.图1示意性地示出了根据实施例1的高压电源和多个负载的连接状态；
20.图2示意性地示出了根据实施例1的高压电源；
21.图3示意性地示出了根据实施例1的高压电源；
22.图4示意性地示出了根据实施例2的高压电源和多个负载的连接状态；
23.图5示意性地示出了根据实施例3的高压电源和多个负载的连接状态；
24.图6示意性地示出了根据实施例4的高压电源和多个负载的连接状态；
25.图7示意性地示出了传统高压电源和多个负载的连接状态；以及
26.图8示意性地示出了传统高压电源和多个负载的连接状态。
具体实施方式
27.以下描述根据本发明的高压电源的优选实施方式。
28.根据本发明的高压电源的优选实施方式是具有串联连接的多个电池的二次电池和连接到该二次电池的发电机。这里使用的电池具有串联连接的两个或更多个电芯(电池电芯)，并且它们的正极端子和负极端子布置在它们的端部。可以由电池的端子向外部负载供电。根据本发明的电源的电芯可以是锂离子电芯、镍氢电芯、eldc电芯等，但特别优选地是锂离子电芯。
29.在本发明中，术语“接地”是指电位的参考点。在普通车辆中，车身和与其电连接的导电部件构成接地。在以下的详细说明中，接地端子所指示的位置处的电位均为公共参考电位。所有接地端子均通过普通布线连接，但由于显示此布线会使附图混乱，因此省略其图示。
30.本发明最优选适用的高压电源是输出电压为60v或更高和120v或更低的电源。
31.设置在高压电源的电池之间的输出端子连接到车身的地线，使高压电源的中间电位与地电位相同。连接到地的输出端子的位置优选地被定位成使得位于输出端子的上游的高电位侧上的电池数量与位于输出端子的下游的低电位侧上的电池数量相同。换言之，输出端子优选地被定位成使得它们将高压电源的电池的数量分成相等的两半。
32.根据本发明的高压电源可以连接到在不同电压下工作的多个负载。负载中的至少一个与高压电源的所有电池串联连接，并且以电源正常工作过程中产生的最大电压供电。对于需要较低电压的负载，可以通过从部分电池输出电力来以所需电压供电。
33.实施例
34.(实施例1)
35.下面参考附图描述根据实施例1的高压电源1。图1是示意性地示出了包括连接到多个负载3、4的发电机2的高压电源1的电路图。在图1中，电池11、12、13、14、15、16、17、18串联连接，且均能够供应电压为12v的电力，配置为能够输出96v的高压电源1。
36.在本实施例中，高压电源1的电池14与电池15之间的输出端子连接到车身的地线5。由于连接到地线5的输出端子被定位成使高压电源1中的电池数量分成相等的两半，因此，高压电源1的中间电位与地线5的电位相同。因此，高压电源1和地线5之间的最大电位差在正极侧为48v，在负极侧为
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48v。这种小电位差消除了高压电源1与车身接地绝缘的需要，使高压电源的使用更加安全。
37.对于与所有电池11、12、13、14、15、16、17、18串联连接的负载3，高压电源1能够供应电压为96v的电力，这是正常工作过程中的最大电压。
38.同时，如果车身侧上的负载需要电压较低的电力，则高压电源1能够在无需设置任何特定的绝缘装置的情况下供电。例如，如果负载4需要电压为12v的电力，则可以由电池14的正负极端子供电。
39.连接到车身的地线5的高压电源1的输出端子不需要严格地定位成将高压电源1的电位分成相等的两半。另外，电池11、12、13、14不需要与电池15、16、17、18相同。进一步地，在使用电压为48v的电力时，如图2的高压电源21中所示，可以提供连接到地线5的上侧的电池的发电机2’以使用上侧电压。相反，如图3的高压电源22中所示，发电机2’连接到地线5下侧的电池以使用下侧电压。或者，这些发电机可以组合使用来供电。
40.(实施例2)
41.图4是示意性地示出了包括连接到多个负载3、4的发电机2的高压电源23的电路图。与实施例1中的元件具有相同配置的元件被赋予相同的附图标记，并且省略了任何冗余的描述。
42.在本实施例中，除了高压电源23之外，还为车身侧上的负载4设置了电压为12v的电池19。由于电池之间的输出端子连接到地线6，因此，高压电源23的中间电位与参考电位相同。与实施例1相同，在本实施例中，高压电源23与车身侧上的地线之间的最大电位差较小，因此，无需将高压电源与车身绝缘。
43.dc
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dc转换器31布置在高压电源23和电池19之间，使高压电源23可以向电池9供电。
44.(实施例3)
45.图5是示意性地示出了包括连接到多个负载3、4的发电机2的高压电源24的电路图。同样在本实施例中，高压电源24的电池之间的输出端子连接到车身的地线5，使得高压电源24的中间电位与地线5的电位相同。此外，在本实施例中，高压电源24和地线之间的最大电位差较小，因此，无需将高压电源与车身绝缘。
46.本实施例包括与所有电池并联连接以形成旁路电路的平衡器32。在本实施例中，优选使用有源平衡器作为平衡器32。有源平衡器通过，例如，将具有高充电状态的电池的电力暂时存储在电容器中并为处于低充电状态的电池重新分配电力来动态地平衡充电/放电状态。
47.负载4连接到平衡器32和高压电源24，并由高压电源24供电。由于通过插入平衡器32可以提高电源的可靠性，因此，无需使用在传统技术中已被广泛使用的铅蓄电池。
48.(实施例4)
49.图6是示意性地示出了包括连接到多个负载3、4的发电机2的高压电源25的电路图。同样在本实施例中，高压电源25的电池之间的输出端子连接到车身的地线5，使得高压电源25的中间电位与地线5的电位相同。当由高压电源25供电时，无需将高压电源与车身绝缘。
50.本实施例包括均衡电池11、12、13、14和电池15、16、17、18的电压的平衡器35，均衡电池11、12和电池13、14的电压的平衡器34，以及均衡电池13和电池14的电压，以均衡电池中的每一个的充电状态的平衡器33。通过多级连接平衡器，可以以成本较低的装置配置更稳定地执行电力供应。
51.本实施例中描述的高压电源的配置可以适当地修改。例如，电源中连接到地线的输出端子的位置可以根据规定的最大电位差进行适当的修改。此外，电源中包括的电池的数量和电压，以及连接到电池的dc
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dc转换器和有源平衡器的数量和层结构可以适当地修改。
52.工业实用性
53.除了在车辆中，根据本发明的高压电源还可以优选地安装在任何工业设备中。
54.附图标记说明
55.1,21,22,23,24,25,101,102高压电源
56.2,2’发电机
57.3,4负载
58.5,6地线
59.11,12,13,14,15,16,17,18电池
60.31dc
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dc转换器
61.32,33,34,35有源平衡器
62.111 隔离变压器
63.112 线束