專利名稱：用于交通工具電池斷路器的節(jié)能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被配置成有助于將交通工具系統(tǒng)從交通工具電池斷路的節(jié)能器，例如 但不限于適合用在需要將牽引電動機從高壓電池斷路的電力或混合電力交通工具中的節(jié) 能器。背景 節(jié)能器可包括線圈或其他磁場生成元件，以便將繼電器從通常的打開位置吸引至 閉合位置。吸引繼電器所需的電流的量依賴于繼電器的尺寸，其一般與在其上通過的電流 量成比例。就這一點來說，為線圈供電所需的電流量能夠依賴于繼電器的尺寸來變化。與 可操作以吸引用來連接低壓電池，即具有范圍在0-30VDC內(nèi)電壓的電池的繼電器的線圈相 比，可操作以吸引用來連接高壓電池，即具有范圍在250-550VDC內(nèi)電壓的電池的繼電器的 線圈典型地需要更大量的電流。增加的電流需要較大的線圈，以便產(chǎn)生足夠的磁力，但這可 能有不希望出現(xiàn)的發(fā)熱副作用。至少就需要更大的封裝設計和更加昂貴的組件這方面而 言，上述工作方式可能是有問題的。附圖描述本發(fā)明的范圍和精神在附加權(quán)利要求中具體指出。然而，通過連同附圖一道參考 以下詳述，本發(fā)明的其他特征將變得更加明顯，并且本發(fā)明將被最好地理解，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個非限制性的方面的電池斷路系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個非限制性的方面的節(jié)能器。詳述圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個非限制性的方面的電池斷路系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10主要 關(guān)于電池斷路器12來描述，所述電池斷路器12支持在電池14被用來為牽引電動機16供 能的類型的電力交通工具或者混合電力交通工具內(nèi)對電池斷路。僅出于示例性目的提供本 描述，并且除非另有說明，本描述無意于限制本發(fā)明的范圍和考慮。本發(fā)明全面地考慮了其 在非交通工具或非機動交通工具應用中的應用，例如但不限于在同一時間需要驅(qū)動至少兩 個繼電器/開關(guān)的任何其他應用(例如DC/DC穩(wěn)定器stabilizer)。電池斷路器12可包括正負端子20、22，用于為牽引逆變器28的正負端子24、26供 能，所述牽引逆變器28被配置成為牽引電動機16供電(牽引逆變器28可以是獨立的元件 和/或與牽引電動機16集成)。正負繼電器30、32可分別被包括在正負端子20、22、24、26 之間，以便控制這些端子之間的電流流動?？稍诖蜷_和閉合位置之間操作繼電器30、32，以 便分別阻止和允許在端子22、22、24、26之間的電流流動。在電池14為高壓電池的情況下， 繼電器30、32可以是較大類型的電池，其需要支持更高的電流需求，和/或支持由用于電力或混合動力交通工具的電池所產(chǎn)生的更高的電壓。 可使用彈簧或其他偏置元件(未顯示)令繼電器30、32持續(xù)偏置在打開位置上， 這使得可能需要磁場以便將繼電器30、32從打開位置驅(qū)動(吸引)至閉合位置。所述電池 斷路器12可包括第一和第二線圈34、36，以便分別將正負繼電器30、32從打開位置驅(qū)動至 閉合位置。用來驅(qū)動線圈34、36的電流可由節(jié)能器40提供。該節(jié)能器40可被操作以便為 線圈34、36中的每一個提供變化量的電流，這依賴于繼電器30、32的所需的定位。以這種 方式，可在同一時間控制線圈34、36中的一個或多個，以便將繼電器30、32中的一個或多個 從打開位置驅(qū)動至閉合位置。此后，可使用提供到線圈34、36中的一個或兩個的量被減少 的電流令繼電器30、32維持在閉合位置上。減少被提供到線圈34、36的電流量的能力能夠幫助限制系統(tǒng)的電力消耗和發(fā)熱 量。然而，這種對電流的減少可能限于繼電器30、32保持在閉合位置時所需的能量小于被 吸至閉合位置所需的能量要小的類型的情況。節(jié)能器40可被配置成提供跨每個線圈34、 36的保持電壓，以便提供將相應的繼電器30、32維持在閉合位置所必需的電流，以及提供 跨每個線圈34、36的吸合電壓，以便提供將相應的繼電器30、32從打開位置驅(qū)動至閉合位 置所必需的電流。在一些情況下，所述保持和吸合(pull in)電壓對于兩個線圈30、32而 言可以是不同的。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個非限制性的方面的節(jié)能器40。該節(jié)能器40可包括正 負節(jié)點(端子)42、44，其被配置成電氣連接電壓源46的相應正負節(jié)點。所述電壓源可以 是電壓較低的、被配置成輸出近似12VDC的DC電源，例如但不限常規(guī)的、通常在汽車中出現(xiàn) 的低壓電池(即，交通工具中的電池，不同于高壓電池)、轉(zhuǎn)換器或被充分配置以便通過本 發(fā)明所考慮的方式來為節(jié)能器供電的其他設備。可供選擇地，電壓源46可由輸入控制信號 獲得，使得如果至少一個控制信號起作用的話，則電壓就會變得可用于為節(jié)能器40和繼電 器線圈34、36供電。節(jié)能器40可包括一個或多個開關(guān)/FET 50、52、54，以便選擇性地將線 圈34、36連接在電壓源46兩端?？砂ǘO管56或者其他方向性相關(guān)設備，以便促進對 電流流動方向和跨線圈34、36的電壓降的控制?？蛇x擇地，可包括與二極管56串聯(lián)的電阻 器(未顯示)以便進一步減少保持電力。本發(fā)明的一個非限制性方面特別考慮將線圈34、36和開關(guān)50、52、54配置成可用 控制器60有選擇地控制線圈34、36的連接。以下所示的表格示出了各種不同的交通工具 控制模式。
權(quán)利要求
1.一種交通工具中的節(jié)能器，包括第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈可被操作來分別在打開位置和閉 合位置之間驅(qū)動第一繼電器和第二繼電器；第一開關(guān)、第二開關(guān)、和第三開關(guān)，每個開關(guān)都可被操作來置于打開位置和閉合位置中 的一個；所述第一線圈和所述第二線圈以及所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)相 對于電壓源來布置，使得依賴于所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)是否在所述 打開位置和所述閉合位置上，所述第一線圈和所述第二線圈至少被可控制地跨所述電壓源 串聯(lián)和并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能器，其中所述第一線圈和所述第二線圈以及所述第一開 關(guān)、所述第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)相對于所述電壓源來布置，使得當所述第一開關(guān)、所述 第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)中的每一個都在所述閉合位置上時，所述第一線圈和所述第二 線圈跨所述電壓源并聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的節(jié)能器，其中所述第一線圈和所述第二線圈以及所述第一開 關(guān)、所述第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)相對于所述電壓源來布置，使得當所述第一開關(guān)和所述 第三開關(guān)在所述打開位置且所述第二開關(guān)在所述閉合位置上時，所述第一線圈和所述第二 線圈跨所述電壓源串聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求3所述的節(jié)能器，其中所述第一線圈和所述第二線圈以及所述第一開 關(guān)、所述第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)相對于所述電壓源來布置，使得當所述第一開關(guān)在所述 閉合位置上且所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)在所述打開位置上時，所述第一線圈跨所述電 壓源連接而所述第二線圈被旁路。
5.如權(quán)利要求4所述的節(jié)能器，其中所述第一線圈和所述第二線圈以及所述第一開 關(guān)、所述第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)相對于所述電壓源來布置，使得當所述第一開關(guān)在所述 打開位置上且所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)在所述閉合位置上時，所述第二線圈跨所述電 壓源連接而所述第一線圈被旁路。
6.如權(quán)利要求5所述的節(jié)能器，其中所述第一線圈和所述第二線圈以及所述第一開 關(guān)、所述第二開關(guān)、和所述第三開關(guān)相對于所述電壓源來布置，使得當所述第一開關(guān)和所述 第二開關(guān)在所述閉合位置上且所述第三開關(guān)在所述打開位置上時，所述第一線圈跨所述電 壓源連接而所述第二線圈被旁路。
7.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能器，其中不包括其他開關(guān)，以促進將所述第一線圈和所述 第二線圈與所述電壓源串聯(lián)和并聯(lián)連接。
8.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能器，其中所述第一線圈和所述第二線圈可操作來當跨所述 電壓源并聯(lián)連接時而不是跨所述電壓源串聯(lián)連接時，分別將所述第一繼電器和所述第二繼 電器從所述打開位置驅(qū)動至所述閉合位置。
9.如權(quán)利要求8所述的節(jié)能器，其中在所述第一繼電器和所述第二繼電器從所述打開 位置被驅(qū)動至所述閉合位置之后，所述第一線圈和所述第二線圈在跨所述電壓源串聯(lián)連接 時可操作來將所述第一繼電器和所述第二繼電器分別維持在閉合位置上。
10.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能器，其中所述電壓源包括正節(jié)點和負節(jié)點，并且其中所述 第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)、所述第一線圈和所述第二線圈每個都包括正極端和負極端；并且其中，所述第一線圈的所述正極端和所述第三開關(guān)的所述正極端被連接到 所述正節(jié)點上，所述第一開關(guān)的所述負極端和所述第二開關(guān)的所述負極端被連接到所述負 節(jié)點上，所述第一線圈的所述負極端被連接到所述第一開關(guān)的所述正極端，所述第三開關(guān) 的所述負極端被連接到所述第二線圈的所述正極端，所述第二線圈的所述負極端被連接到 所述第二開關(guān)的所述正極端。
11.如權(quán)利要求10所述的節(jié)能器，其中所述節(jié)能器包括連接在所述第一線圈的所述負 極端和所述第二線圈的所述正極端之間的二極管。
12.如權(quán)利要求10所述的節(jié)能器，其中所述節(jié)能器包括與在所述第一線圈的所述負極 端和所述第二線圈的所述正極端之間的二極管串聯(lián)連接的電阻器。
13.一種交通工具電池斷路器，包括正接觸器，其可在打開位置和閉合位置之間操作，所述正接觸器可操作來在所述閉合 位置上時將高壓電池的正端子連接到牽引電動機的正端子，所述正接觸器可操作來在所述 打開位置上時將所述高壓電池的所述正端子從所述牽引電動機的所述正端子斷路，負接觸器，其可在打開位置和閉合位置之間操作，所述負接觸器可操作來在所述閉合 位置上時將所述高壓電池的負端子連接到所述牽引電動機的負端子，所述負接觸器可操作 來在所述打開位置上時將所述高壓電池的所述負端子從所述牽引電動機的所述負端子斷 路，節(jié)能器，其可操作來在所述打開位置和所述閉合位置之間驅(qū)動所述正接觸器和所述負 接觸器，所述節(jié)能器具有接近所述正接觸器的第一線圈，和接近所述負接觸器的第二線圈， 所述第一線圈和所述第二線圈可操作來接收吸合電壓，以便將所述接觸器從所述打開位置 驅(qū)動至所述閉合位置，所述第一線圈和所述第二線圈可操作來接收保持電壓，以便將所述 接觸器維持在所述閉合位置，所述保持電壓小于所述吸合電壓；以及所述節(jié)能器具有多個開關(guān)，所述多個開關(guān)可操作來選擇性地將所述第一線圈和所述第 二線圈串聯(lián)和并聯(lián)連接至電壓源，當所述第一線圈和所述第二線圈并聯(lián)連接至所述電壓源 時，所述第一線圈和所述第二線圈被提供所述吸合電壓，當所述第一線圈和所述第二線圈 串聯(lián)連接至所述電壓源時，所述第一線圈和所述第二線圈被提供所述保持電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的電池斷路器，其中所述電壓源包括正節(jié)點和負節(jié)點，并且其 中所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)、所述第一線圈和所述第二線圈每個都包括 正極端和負極端；并且其中，所述第一線圈的所述正極端和所述第三開關(guān)的所述正極端被 連接到所述正節(jié)點，所述第一開關(guān)的所述負極端和所述第二開關(guān)的所述負極端被連接到所 述負節(jié)點，所述第一線圈的所述負極端被連接到所述第一開關(guān)的所述正極端，所述第三開 關(guān)的所述負極端被連接到所述第二線圈的所述正極端，所述第二線圈的所述負極端被連接 到所述第二開關(guān)的所述正極端。
15.如權(quán)利要求14所述的電池斷路器，還包括在所述第一線圈的所述負極端和所述第 二線圈的所述正極端之間串聯(lián)連接的二極管，所述二極管為可操作來允許電流從所述第一 線圈流向所述第二線圈的單向器件。
16.如權(quán)利要求13所述的電池斷路器，其中所述牽引電動機僅在所述正接觸器和所述 負接觸器這兩者同時被閉合時才能夠使用由所述高壓電池所提供的能量來操作，僅當所述 第一線圈和所述第二線圈與所述電壓源串聯(lián)或并聯(lián)連接時，所述正接觸器和所述負接觸器才能操作來同時處于所述閉合位置。
17.一種與節(jié)能器操作的控制器，其用來控制對正接觸器和負接觸器的驅(qū)動，以便依賴 于被提供到第一線圈和第二線圈的電壓將牽引電動機的正端子和負端子分別連接至電池 的正端子和負端子，所述控制器還可操作來在打開位置和閉合位置之間分別驅(qū)動所述正接 觸器和所述負接觸器，所述控制器被配置成選擇性地激活和去激活被設置在電源和所述線圈的端子之間的三個開關(guān)中的至少一 個，使得所述開關(guān)的激活和去激活選擇性地將所述線圈與所述電源的所述端子串聯(lián)連接和 并聯(lián)連接，當所述線圈并聯(lián)連接時，所述線圈被提供吸合電壓，并且當所述線圈串聯(lián)連接 時，所述線圈被提供保持電壓。
18.如權(quán)利要求17所述的控制器，還被配置成選擇性地激活和去激活所述開關(guān)，使得 所述線圈中的至少一個被旁路，同時其他線圈與所述電源的所述端子串聯(lián)連接。
19.如權(quán)利要求18所述的控制器，還被配置成當接收到預充電命令時協(xié)調(diào)所述第一線 圈的旁路，所述預充電命令與被用來預充電所述牽引電動機的預充電操作對應。
20.如權(quán)利要求17所述的控制器，還被配置成通過在所述第一線圈和所述第二線圈串 聯(lián)連接時添加與所述第一線圈和所述第二線圈串聯(lián)的電阻器來控制所述第一線圈和所述 第二線圈所產(chǎn)生的熱量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于交通工具電池斷路器的節(jié)能器，其被配置成將線圈與電壓源串聯(lián)和并聯(lián)連接，以便促進將繼電器吸至閉合位置，并且隨后在減少跨線圈施加的電壓的同時將所述繼電器保持在閉合位置。
文檔編號H01H47/00GK102034646SQ201010278459
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者喬斯·加布里埃爾·費爾南德斯·巴納爾斯, 格雷格·迪克爾胡夫, 阿里克·亨德森·安格林 申請人:李爾公司