CN102428618B - 用于电动汽车电池的短路保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动汽车电路保护的装置。为了在多水环境下保护电动汽车的高压电池，而设有分离元件(6)和探测元件(4)；该分离元件用于使汽车内部的汽车电池(2)与配电器(8)电分离；探测元件用于这样检测湿气，以使探测元件(4)在探测到湿气(12)的情况下激活分离元件(6)，以使汽车电池(2)与电导线(8)电分离。

Description

用于电动汽车电池的短路保护装置

技术领域

本发明涉及一种用于电动汽车电路保护的装置以及一种具有该装置的电动汽车，还涉及一种用于电动汽车电路保护的方法。

背景技术

在未来，汽车制造业中对于电动机的应用将具有越来越重要的意义。目前对于混合动力汽车和纯电动汽车具有多种不同的方案。特别是在纯电动汽车中，对于驱动所需的总的能量必须存储在电池中。这样的电池通常是电压高于100V的高压电池。在这种电池中实现的最大电流超过100A。

随着电动机以及相关的高压电池的越来越广泛扩展，安全性越来越得到重视。在用于电动汽车的电池中，端电压通常这样高，以至于电池接线极之间的电绝缘必须具有较高的击穿强度。然而当这样的汽车处于恶劣的雷雨天气中或达到最大涉水深度时，电池的电极会与水接触。这样的水会导致电极或电池内部之间的短路。由于电池存储有用于电动汽车的较大电能，短路通常会造成人员受伤或引发火灾。

发明内容

基于上述原因，重要的是确保使电动汽车的电池相对于湿气而受到保护。在此，本发明的目的是提供一种用于电动汽车电路保护的装置，该装置特别以简单的方式避免了车辆和人员由于短路而受到伤害。

根据本发明，上述目的通过权利要求1所述的装置来实现。

可以了解到，汽车电池区域中的湿气会导致短路。为了可靠地避免短路，根据一个实施方案，在探测到湿气的情况下使汽车电池与配电器分离。在此，电导线可以是汽车内部的电池与配电器的连接元件。

特别是当湿气直接出现在汽车电池的电极上时，必须使电池电极与配电器分离。否则，由于水会造成短路。这样的短路又由于汽车中的较高电压而导致人员受伤。甚至由于这样的短路而发生火灾。

在受到强降雨的区域中，由于降雨而到达汽车电池区域上的水会导致这样的短路。汽车电池例如可以设置在电动机中或汽车的其它构造空间中，例如设置在行李箱或底部。采用本发明的装置可以探测到水是否进入到电池区域或电池中，并能够使电池的电导线分离。

特别是对于越野车，当越野车到达最大涉水深度时，汽车电池与水相接触。而且这里必须考虑到安全因素，要确保实现电池与配电器的可靠分离。

电导线可以是电池内部的电池组的连接元件。特别对于高压电池，电池可以由多个电池组连接在一起。各个电池组具有较小的电势。然而通过多个电池组的串联，可以产生很大的电压。为了避免短路，可以使电池组之间的连接在探测到汽车电池中的湿气的情况下分离。由此避免了将串联电池组的电势施加在电池的接线极上。

而且，在淹没区域上也假设，汽车被洪水侵入。在汽车的这个区域中由于电池和水之间电接触会导致使邻近人员受伤的危险。为了使危险最小化，必须采用分离元件将电池的导线分离，从而使电池中的电势与湿气分离。

根据一个优选的实施方案，汽车电池是高压电池。该高压电池通常是电压超过100V的电池。这种高压电池特别适用于电动车。在采用高压电池的情况下，侵入的湿气会造成巨大的安全方面的风险。为了确保使高压电池不会由于侵入的水而发生短路，根据本发明将分离元件激活。

根据一个优选的实施方案，探测元件设置在汽车电池上。特别是汽车电池区域上的湿气会造成短路。因此，使探测元件设置在汽车电池上。由此确保实现了只要在汽车电池中出现湿气，特别是汽车电池一旦被湿气包围，就使电池电极与配电器分离。

还提供了，探测元件设置在汽车电池中。由此能够探测到侵入的水。特别在采用所谓的“电池包(Batterie-Packs)”的情况下，侵入的湿气会产生必须重视的问题。例如，本发明的汽车电池可以是锂离子电池，该锂离子电池由多个相同的电池组连接而成。

电池的多个电池组的组装连接提供了用于汽车电池所需的功率。其余的位于低压电池上的电池组可以组装连接在一起。这样组装连接而成的电池包必须可靠地防止电池包内部的短路，这是因为，否则短路会导致电池包的破坏。基于上述原因，探测元件设置在汽车电池中，从而探测汽车电池中的湿气。由此在侵入湿气的情况下能够使电池包的电池组之间的连接分离。

为了特别能够提早识别到会逐渐上升的湿气、例如上升的水，建议将探测元件设置在电池触点的下方或电池底部的下方。由此，在湿气到达电池触点或电池的电池组的区域之前，探测元件已经将分离元件激活。特别是在流量增大或在流经越野车的情况下，上述设置方案具有优势，这是因为，一旦液体从底部逼近，就会使电池与配电器分离或使电池的电池组相互分离。

通常，经由强电流导线将电池的电势分配到汽车中。这样的导线还可以在汽车底部或汽车内部延伸，并且位于电池触点的水平位置以下。而且，这样的导线必须特别在不绝缘的电测量区域中防止由于产生的湿气而造成的短路。基于上述原因建议，探测元件设置在用于导引汽车电池电压的配电器的最深点的区域中。汽车电池的主要配电器导引汽车电池的电压。由此分支出分电元件，这些分电元件能够以较小的电压进行工作。然而特别是，汽车电池和电动机之间的电连接导引汽车电池的电压。那么这样的电连接必须可靠地防止短路。基于上述原因，使探测元件至少设置在电池和电动机之间的连接处的最深点。由此可以提早探测到上升的水，并且使电池触点与配电器分离。

在仅局部绝缘的配电器支路上对于湿气的可靠探测有助于在未绝缘或仅部分绝缘的支路区域上液体上升的情况下使导线与电池分离。

根据一个优选的实施方案，探测元件具有湿气传感器。该湿气传感器探测不同浓度的湿气。例如实现了，这样调整湿气传感器，以便一旦该湿气传感器基本上完全处于液体环境中，就自动发出警告。在此，湿气传感器可以这样构成，以使水滴和雨滴不足以激活湿气传感器。而且使湿气传感器这样形成，以使其仅在完全被湿气浸湿的条件下才被激活。例如该湿气传感器可以具有一平方厘米或几平方厘米的表面。当整个表面都与湿气接触时，才能够激活湿气传感器。

根据一个优选的实施方案，湿气传感器为水传感器。该水传感器例如可以这样形成，以便当其被水包围时才能被激活。

还建议，探测元件具有至少一个降雨传感器。该降雨传感器可以这样构成，以便在强降雨的情况下使探测元件被激活。由此避免了由于强降雨可能导致的汽车电池的短路。

根据一个优选的实施方案，分离元件使电池的导线机械分离。特别实现利用分离元件使电池触点无破坏地与配电器分离。这种分离例如能够再取消。在此，例如实现了，分离元件进行第一步，即，通过无破坏式机械分离部件进行分离。这样的分离过程例如可以在探测到强降雨的情况下被激活。当降雨减弱时，例如可以自动再建立电连接。

根据一个优选的实施方案，使电池导线进行烟火式分离。这样的分离元件可以这样构成，以使分离不能撤回。在该分离过程中会产生电连接件的破坏。这种不能撤回的分离只有在更换分离部件的情况下才能取消，因此在待保护的汽车完全被水浸没的情况下该方案特别具有优势。而且还实现了将烟火式分离与之前所述的机械分离相结合。因此，在强降雨的情况下，首先可以进行可重建的机械分离。当超出限定的涉水深度的情况下或汽车被水浸没的情况下，可以进行烟火式分离。

本发明还涉及一种具有权利要求1所述的装置的电动汽车。

本发明又涉及一种用于电动汽车电路保护的方法，具有以下步骤：检测电动汽车内部的湿气；以及，在探测到湿气的情况下使汽车电池的导线电分离。

附图说明

接下来，结合示出实施例的附图对本发明进行详细说明。图中示出了：

图1为保护装置在未激活状态下的示意图；

图2为保护装置在激活状态下的示意图；

图3为保护装置同样在激活状态下的示意图；

图4为本发明方法的一个优选实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了具有电池接线极3a、3b的高压电池2。接线极3a和3b具有不同的极性。接线极3与配电器8形成电连接，该配电器由至少两条电线构成，该配电器使电池2与未示出的机动车的电动机连接。在电动机和电池接线极3之间设有分离元件6，该分离元件由两个分离元件6a、6b构成。分离元件6a是一个机械分离元件，该机械分离元件能够使电池接线极3与配电器8无破坏地分离。分离元件6b是一个烟火式分离元件，该烟火式分离元件能够通过破坏电流通路而使电池接线极3与配电器8分离。另外，在图1中还示出了探测元件4，该探测元件由降雨传感器4a和水传感器4b构成。

借助于探测元件4可以使分离元件6这样产生反应，以便分离元件6在激活状态下使电池接线极3与配电器8分离。

图2示出了机械分离元件6a在激活状态下的示意图。图2示意性示出了大量的雨滴10。由降雨传感器4a可以探测到雨滴10。当降雨传感器4a探测到雨滴10时，降雨传感器4a就将一个激活信号传递给机械分离元件6a。在该机械分离元件6a中，这样无破坏地打开一个开关，以使至少一个电池接线极3与配电器8电分离。优选使两个电池接线极3都与配电器8分离。

如果降雨传感器4a没有探测到雨滴10，那么可以将一个再激活信号传递给机械分离元件6，并可以使开关闭合。由此实现了，在经过一定时间而停止的强降雨的情况下，实现配电器8与电池接线极3的分离，然而其中，该分离可以再次取消。降雨传感器4a以及机械分离元件6a都是可选择的。

当电池2被水包围时，必须至少确保实现配电器8与电池接线极3的安全分离。图3示意性示出了这种情况下的构造。图3示出了，电池2被水12包围。水12用于使降雨传感器4a和水传感器4b都被激活，并且将相应的激活信号传递给机械分离元件6a和烟火式分离元件6b。

结合图2的示意图，通过降雨传感器4a激活机械分离元件6a。通过水传感器4b可探测到水12，然后将激活信号传递给烟火式分离元件6b。通过激活信号使烟火式分离元件6b中的烟火式分离件这样被激活，以使电池接线极3与配电器8之间的连接电分离。在此，电流通路遭到破坏。电流通路的重建仅通过更换烟火式分离元件6b就能实现。这样确保在机动车被淹没时能够实现配电器8与电池接线极2的安全分离，该分离不会无准备地重新建立。

图4示意性示出了一种本发明方法的流程图。

在第一步骤14中，降雨传感器4a和水传感器4b被激活。

在第二步骤16中，对降雨传感器4a和水传感器4b状态进行测试。如果传感器4a、4b都没有发出降雨或水的激活指令，那么该方法返回步骤14。

如果在步骤16中，通过降雨传感器4a探测到雨滴10的出现，那么可以分支到步骤18中。在步骤18中，通过降雨传感器4a这样激活机械分离元件6a，以便无破坏地解除电池接线极3与配电器8之间的连接。然后再返回到步骤14。

如果在步骤16中，通过水传感器4b探测到水12包围住电池2，那么就分支到步骤20中。在步骤20中，通过水传感器4b这样至少激活烟火式分离元件6b，以使烟火式分离元件6b点燃，并且使电池接线极3与配电器8之间的电连接分离。该分离不能够重建。

通过本发明的方法和本发明的装置使电动汽车的安全性得到提高。高压电池能够安全地与配电器分离，从而可靠地避免了人员和车辆由于短路而受到伤害。

Claims (8)

1.一种用于电动汽车电路保护的装置，包括

-分离元件（6），用于使汽车电池（2）的电导线电分离；和

-探测元件（4），用于这样检测湿气，即

-所述探测元件（4）在探测到湿气（12）的情况下激活所述分离元件（6），以使电导线（8）电分离；

其特征在于，

-所述电导线是所述电池（2）内部的电池组的连接元件；并且

-所述探测元件（4）设置在所述汽车电池（2）中，并且，当水到达电池内部时，所述探测元件（4）激活所述分离元件（6），以使电池组之间的连接元件分离。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述汽车电池（2）是高压电池。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测元件（4）具有至少一个湿气传感器（4）。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述湿气传感器（4）为水传感器（4b）。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测元件（4）具有至少一个降雨传感器（4a）。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当探测到降雨时，所述分离元件（6）在被所述降雨传感器（4a）激活的情况下使电池触点（3）与配电器（8）机械分离；当被水包围时，所述分离元件（6）在被水传感器（4b）激活的情况下使电池触点（3）与配电器（8）产生烟火式分离。

7.一种具有根据权利要求1所述的装置的电动汽车。

8.一种用于电动汽车电路保护的方法，具有以下步骤：

-检测电动汽车内部的湿气；以及

-在探测到湿气的情况下使汽车电池的电导线电分离；

其特征在于，

-所述电导线是汽车电池（2）内部的电池组之间的连接元件，

-将探测元件（4）装配在汽车电池（2）中，并且，当水到达电池内部时，所述探测元件（4）激活分离元件，以使电池组之间的连接元件分离。