CN103209853A - 用于从连接装置分离蓄电池的供电装置和方法以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及供电装置，其包括第一电导线(10)和至少一个与其连接的、尤其是锂离子蓄电池的蓄电池(1)以及在第一电导线(10)中设置的电气可操作的、用于断开在第一电导线(10)中的电流的断路开关(13)。供电装置还包括用于对断路开关(13)供电的第二电导线(20)，其中，在第二电导线(20)中设置过电流保护装置(21)，借助于过电流保护装置能够断开在第二电导线(20)中的电流并且由此如此地操控断路开关(13)，从而使得断路开关断开在第一电导线(10)中的电流。此外，还提出了用于从通过第一电导线(10)与蓄电池(1)耦合的连接装置分离尤其是锂离子蓄电池的蓄电池的方法以及机动车，该机动车具有依据本发明的供电装置。

Description

用于从连接装置分离蓄电池的供电装置和方法以及机动车
技术领域
本发明涉及一种供电装置，其包括第一电导线和至少一个与其连接的蓄电池以及在第一电导线中设置的电气可操作的、用于断开在第一电导线中的电流的断路开关。
此外，本发明涉及一种用于借助于在第一电导线中设置的电气可操作的、用于断开在第一电导线中的电流的断路开关从通过第一电导线与蓄电池耦合的连接装置分离蓄电池的方法。
再者，本发明涉及一种机动车，其具有依据本发明所述的供电装置。
背景技术
尤其是在机动车中使用锂离子蓄电池时，为了维护和/或修理，需要无电压地开关机动车的整个车载电气系统(Bordnetz)。在此，应该确保简单的再次打开该车载电气系统是不可能的，以防止在修理或维护工作执行时无意的或者未经授权的再次打开该车载电气系统。为了实现再次打开应该执行至少一个附加的操作，该操作假设该操作对于未经授权的人员来说是未知的或者不会无意地执行。
为了这样的目的，提供了所谓的服务连接器(Service-Stecker)，其实质上具有保护开关的构造。替代地，将使用断路器。这两种实施形式优选地被安置在蓄电池壳体的外侧，从而使得这两种实施形式是手动地可接近的。在触发所谓的服务连接器时，为了能够再次打开，必须手动地重新将该服务连接器接在闭合状态。在触发断路器时，必须手动地更换断路器，以能够再次打开该系统。
上述的实施形式的缺点在于，基于所实施的从各自的断路器至壳体中蓄电池的电气接触必须存在开口，该开口或许影响壳体使其不密封并且由此或许由于不利的温度值、压力值和/或湿度值引起在壳体中容纳的蓄电池的使用寿命的下降。此外，所提及的蓄电池壳体上的断路器的装置在结构上是昂贵的，从而使得制造成本提高。然而，为了确保手动的可接入性，该蓄电池壳体内部空间之外的断路器的装置是昂贵的。
所提及的服务连接器例如在DE 10 2008 028 933 A1中公开了，其在那里描述为电路断开装置。
在文献JP 2008 243 710 A和US 2008/0297303 A1中示出了以下电气系统，在这样的电气系统中，以服务连接器为形式的安全装置设置在直接与蓄电池连接的导线中。通过该服务连接器的触发，在其中设置有蓄电池的电路将被分离，从而使得该蓄电池从余下的电网去耦并且能够执行维护和维修工作。
在此，该服务连接器必须具有相应高的电气导电率，以便其能够传导由蓄电池提供的电流。在此，能够得出，在导线中待传输的电功率越高，那么相应的断路器也就必须越大并且成本越昂贵。
当该服务连接器相应地手动地连接或者也从该导线移除时或者触发该服务连接器的此类的过载电流在电气的导线中存在时，将实现连接至蓄电池的电气的导线的分离。
在所附的图1和图2中示出了传统的供电装置。
首先参照图1来描述。
传统的供电装置，尤其是用于驱动可电机驱动的机动车的供电装置包括或许具有设置在至少一个蓄电池壳体3中的多个蓄电池单元2的蓄电池1。借助于第一电导线10，该蓄电池与充电和分离装置11连接。该充电和分离装置11包括断路开关13以及充电开关14和与其串联连接的充电电阻15。
如图1所示，该充电和分离装置11设置在正极和蓄电池1之间。为了提供安全性，能够在电导线中在车载电气系统的负极和蓄电池1之间设置具有另外的断路开关13的分离装置12。
该充电开关14在该蓄电池1打算充电时才闭合。
断路开关13能够手动地断开，从而使得蓄电池1从电网的正极或负极分离并且能够无危险地执行维修或维护工作。
在图2中示出了实质上已经在图1中阐述过的传统的供电装置，然而其中，在图2中示出的供电装置在第一电导线10中附加地具有过电流保护装置21。该过电流保护装置21当在第一电导线10中存在过载电流时分离该第一电导线10。由此使得在故障时(该故障将引起第一电导线10中的过载电流)，蓄电池1从电网分离。在必要时，过电流保护装置21能够手动地从该第一电导线移除和/或关闭。
发明内容
依据本发明提供了一种供电装置，所述供电装置包括第一电导线和至少一个与其连接的蓄电池，尤其是锂离子蓄电池，以及设置在所述第一电导线中的电气可操作的、用于断开在所述第一电导线中的电流的断路开关。依据本发明，所述供电装置还具有用于对所述断路开关供电的第二电导线，其中，在所述第二电导线中设置过电流保护装置，借助于所述过电流保护装置能够断开在所述第二电导线中的电流并且由此如此地操控所述断路开关，从而使得其断开在所述第一电气电路中的电流。
此类的供电装置既能够描述为蓄电池系统，其中，该蓄电池系统能够具有多个蓄电池或者蓄电池单元，所述多个蓄电池或者蓄电池单元或许设置在所谓的蓄电池组中。优选地如此地设置所述断路开关，以使得其在供电状态闭合，从而使得在触发所述过电流保护装置和与其连接的所述第二电导线的断路装置时断开所述断路开关并且由此使得连接至所述第一电导线的蓄电池不再与整个电网连接。然后，维护工作能够无危险地执行并且在事故时能够将所述蓄电池损坏的危险和必要时与所述蓄电池连接的蓄电池管理系统的危险和/或所述蓄电池的周围环境的危险减小到最小。
本发明的优点尤其在于，当触发在所述第二电导线中的所述过电流保护装置时也能够实现连接至所述蓄电池的第一电导线的分离。这样的触发能够通过在所述第二电导线中的过载电流和/或在所述蓄电池或者在所述车载电气系统中出现故障时实现。
通过在所述第二电导线中设置所述过电流保护装置能够将所述过电流保护装置集成在容纳所述蓄电池和也容纳蓄电池管理系统的壳体中，从而使得不存在可能的影响密封性的壳体开口。由此能够节省壳体的制造成本。此外，由于改善了针对周围环境的阻燃密封(Abschottung)确保了所述蓄电池的更长的使用寿命。
优选地，依据本发明的供电装置包括已经提及的蓄电池管理系统，所述蓄电池管理系统与所述第二电导线电气连接并且如此地设置，以使得在确定由所述蓄电池管理系统检测的实际参数与预先给定的额定参数有不允许的偏差时，所述第二电导线被如此地由所述蓄电池管理系统操控，从而使得在所述第二电导线中可生成可影响所述过电流保护装置的触发的电流。
在此，所述第一电导线被设置用于施加第一电气电压并且所述第二电导线被设置用于施加第二电气电压，其中，所述第一电压高于所述第二电压。优选地，所述第一电压位于用于驱动可电机驱动的机动车所需要的范围内。所述范围能够是高的或者中等的电压范围，即在直至800V的范围内。
与此相对，针对所述第二电导线设置的所述电压范围是低压范围，即作为直至50V的交流电压或者作为直至120V的直流电压的小电压。为了消除对健康的危害，所述电压小于60V。
所提及的额定参数必要时也能够包括一个范围。通过所提及的设计方案能够在发现运行故障或者蓄电池故障时通过所述蓄电池管理系统以简单的方式操控所述过电流保护装置，使得所述过电流保护装置分离所述第二电导线并且由此促使在所述第一电导线中的所述断路开关断开并且由此将所述蓄电池从余下的电网分离。所述蓄电池管理系统能够由此以简单的方式在检测到任何不期望的偏差或者故障或者误用时分离所述第一电导线并且由此将所述蓄电池从另外的电气装置去耦。
在另一个优选的设计方案中，所述供电装置在所述第二电导线中包括附加的由所述蓄电池管理系统操控的开关。也就是说，优选地，在所述过电流保护装置和所述断路开关之间串联连接地设置附加的开关，所述附加的开关同样必须闭合，由此保持所述断路开关闭合并且保持所述蓄电池连接至所述电网。
为了进一步保护所述供电装置，能够在所述第一电导线中设置第一断路器。替代地，也能够在所述第一电导线中设置保护开关。在所述第一电导线中的所述第一断路器或者所述保护开关也影响所述蓄电池和/或与其连接的电网针对过载电流的直接保护。
在所述过电流保护装置的第一替代形式中将其设置为断路器。也就是说，只要所述供电装置在所述第一电导线中具有已经提及的第一断路器，那么其还能够具有第二断路器，即在所述第二电导线中。
该第二断路器能够在必要时具有插头接点，由此能够将所述第二断路器手动地插入所述第二电导线并且也能够重新从其中拔出。所述第二断路器的电阻实质上比所述第一断路器的电阻小，因为所述第二断路器设置在电导线中，所述电导线设置为比所述第一电导线实质上更小的电导线。
在所述第二电导线中的断路器具有螺纹，以螺纹地拧入螺旋灯座并且在那基于接触而闭合电路。
第三替代方式是所述断路器为插接断路器(Stecksicherung)或者夹紧断路器(Klemmsicherung)的设计方案，所述设计方案由于两个接触点间的夹紧力而确保了电气连接。在所述断路器为机动车中的夹紧断路器的应用中，能够设置附加的机械的并且优选地形式配合连接的用于固定所述断路器的锁定装置，例如偏心轮或夹子。
除了作为断路器的设计方案，所述过电流保护装置也能够设置为功率保护开关。
由所述蓄电池管理系统触发的在所述第二电导线中的电流必须相应地大，以实现在所述第二电导线中熔化所述断路器或者断开所述功率保护开关。然而其中，以所述断路器或者所述功率保护开关为形式的所述过电流保护装置的电阻应该足够大，以在将第二电导线用作所述蓄电池管理系统的供电导线时在正常运行下不会通过供电电路来触发。
在所述过电流保护装置为断路器或者为功率保护开关的设计方案中，基于所述断路器的完全熔化或者所述功率保护开关的关闭来阻止所述断路开关的简单的再次打开，从而使得为了接通所述断路开关需要其他的步骤，诸如更换所述断路器或者接通所述功率保护开关。由此能够在维护或者维修工作时实质上减小未经授权的或者无意的再次打开的危险。此外，在所述蓄电池管理系统由于出现的故障或者缺陷发起所述蓄电池的关断的情况下阻止了简单的再次打开。
在所述过电流保护装置为断路器或者为功率保护开关的设计方案中能够设置所述断路器可手动地移除或者所述功率保护开关可手动地开关。由此能够达到手动地断开在所述第二电导线中的电流并且由此也能够触发在所述第一电导线中的所述断路开关。所述断路器能够在需要的情况下移除，从而进一步减低不允许的或者不理想的再次打开所述蓄电池系统的危险。在所述过电流保护装置为功率保护开关的设计方案中，所述功率开关如此地设置在所述壳体上，使得其能够手动地操作。在必要时，所述功率保护开关的控制元件将针对不允许的或者不理想的接通机械地卡住(blockieren)。为此，在壳体中的留空处即在该留空处设置有所述功率保护开关的瓣膜是合适的，目的是密封并且保护所述功率保护开关。
然而在此并非强制在所述蓄电池壳体中存在用于引线所述过电流保护装置的导线的开口，因为所述过电流保护装置与所述蓄电池管理系统相连接，所述蓄电池管理系统在必要时也能够设置在所述蓄电池壳体之外。
依据本发明还提出了一种用于从通过第一电导线连接与蓄电池耦合的连接装置分离尤其是锂离子蓄电池的所述蓄电池的方法，其中，借助于在所述第一电导线中设置的电气可操作的、用于断开在所述第一电导线中的电流的断路开关来实现从所述连接装置分离所述蓄电池。过电流保护装置断开在用于对所述断路开关的供电的第二电导线中的电流，由此所述断路开关被如此地操控，以使得其断开在所述第一电导线中的电流。所提及的连接装置在此用作连接至少一个由所述蓄电池待馈电的电气装置。所述连接装置能够由此尤其是机动车的车载电气系统。
优选地，如此地设置所述方法，使得蓄电池管理系统如此地操控所述第二电导线，使得在所述第二电导线中生成电流，所述电流触发所述过电流保护装置。
所述蓄电池管理系统也能够操控附加的开关，其中，所述过电流保护装置和所述附加的开关串联连接并且相互电气连接。所述附加的开关在此优选地是常开触点，从而使得在通过在所述第二电导线中的所述蓄电池管理系统接通相应的电流并且由此触发所述过电流保护装置和/或由所述蓄电池管理系统影响所述附加的开关的断开时断开所述断路开关并且由此分离所述第一电导线。因此，通过所述过电流保护装置来响应在所述第二电导线中的过载电流并且响应可能的由所述蓄电池管理系统识别出的故障，所述蓄电池管理系统基于此以过载电流送入所述第二电导线，所述过载电流将引起所述过电流保护装置的触发和/或引起所述附加的开关的断开。在此，为了断开所述断路开关，触发所述过电流保护装置或者断开所述附加的开关便足够了。然而，为了确保将所述蓄电池连接至电网，必须经由所述过电流保护装置以及经由所述附加的开关实现电流。
附加地，依据本发明提出了一种机动车，尤其是可电机驱动的机动车，所述机动车包括依据本发明所述的供电装置。其中，所提及的第一电导线是所述机动车的驱动电机连接至的高压车载电气系统的组成部分。
附图说明
接下来将借助于在附图中示出的实施例阐述本发明。其中：
图1示出了传统的供电装置；
图2示出了具有服务装置(Serviceeinrichtung)的传统的供电装置；
图3示出了依据本发明所述的供电装置；
图4示出了在螺旋灯座中的断路器；以及
图5示出了具有插头接点的断路器。
具体实施方式
为了阐述现有技术，已经涉及了图1和图2。
参照附图3来阐述本发明。相较于在图1和图2中所示出的传统的供电装置，依据本发明的供电装置具有第二电导线20，在该第二电导线中设置过电流保护装置21。该过电流保护装置21与断路开关13串联连接，其中，该断路开关13是电气可操作的。也就是说该断路开关13只有在其有电时才闭合。因此，在触发在该第二电导线20中的过电流保护装置21时，将断开在该第二电导线20中的电流并且不再有电供给给该断路开关13，从而使得其断开第一电导线10并且由此将蓄电池1从电网去耦。
依据本发明的供电装置能够设置在正极和蓄电池1之间和/或设置在负极和蓄电池之间，其中，该正极和负极耦合至电网，尤其是能够耦合至车载电气系统，从而使得蓄电池1能够借助于本发明从该车载电气系统分离。
优选地，蓄电池管理系统22还连接至该第二电导线20，该蓄电池管理系统如此地设置，以使得其识别出蓄电池1和/或电网运行时的故障。在识别出这样的故障时，在该第二电导线20中产生这样的过载电流，即该过载电流引起过电流保护装置21的触发并且由此如已经描述的那样将蓄电池1从电网分离。
为了进一步提高安全性，能够设计与该过电流保护装置21串联连接附加的开关23，该开关23在本发明的优选的设计方案中同样能够由蓄电池管理系统22来操控。该蓄电池管理系统22能够由此在识别出故障时设置该第二电导线20具有过载电流和/或断开附加的开关23。然而，在出现不是由蓄电池管理系统22触发的在该第二电导线20中的过载电流时，过电流保护装置21的触发也能够独立于通过该蓄电池管理系统22的故障检测来进行。
同样为了在第一电导线10中实现针对过载电流的保护能够如图3所示在第一电导线10中设置过电流保护装置，例如形式为第一断路器16。
在第二电导线20中的过电流保护装置21能够如已经提及的那样设计为断路器或者还能够设计为功率保护开关。
在设计为断路器时，该过电流保护装置能够设计具有螺纹并且螺纹地拧入相应地设计的螺旋灯座24中，如图4所示出的那样。
在替代的设计形式中，该过电流保护装置21作为断路器能够具有插头接点25。
通过该过电流保护装置21的螺纹拧入特性或者通过该过电流保护装置21的可插入特性，该过电流保护装置21能够以简单的方式手动地集成至第二电导线20。这使得能够从该第二电导线20简单并且快速地移除该过电流保护装置21并且由此断开断路开关13，并随之带来了针对未经授权的或者无意的再次打开的、提高的安全性。

Claims (10)

1.一种供电装置，其包括第一电导线(10)和至少一个与其连接的、尤其是锂离子蓄电池的蓄电池(1)以及在所述第一电导线(10)中设置的电气可操作的、用于断开在所述第一电导线(10)中的电流的断路开关(13)，其特征在于，
所述供电装置还包括用于对所述断路开关(13)供电的第二电导线(20)，其中，在所述第二电导线(20)中设置过电流保护装置(21)，借助于所述过电流保护装置能够断开在所述第二电导线(20)中的电流并且由此如此地操控所述断路开关(13)，从而使得所述断路开关断开在所述第一电导线(10)中的所述电流。
2.根据权利要求1所述的供电装置，其具有蓄电池管理系统(22)，所述蓄电池管理系统与所述第二电导线(20)电气连接并且如此地被设置，以使得在确定由所述蓄电池管理系统(22)检测的实际参数与预先给定的额定参数有不允许的偏差时，所述第二电导线(20)被如此地由所述蓄电池管理系统(22)操控，以使得在所述第二电导线(20)中可生成可影响所述过电流保护装置(21)的触发的电流。
3.根据权利要求1或2所述的供电装置，其在所述第二电导线(20)中具有附加的、可由所述蓄电池管理系统(22)操控的开关(23)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供电装置，其在所述第一电导线(10)中具有第一断路器(16)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的供电装置，其中，所述过电流保护装置(21)是第二断路器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的供电装置，其中，所述过电流保护装置(21)是功率保护开关。
7.根据权利要求5或6所述的供电装置，其包括蓄电池壳体(3)，其中，所述过电流保护装置(21)被安置在蓄电池壳体外侧并且
i)所述过电流保护装置(21)在依据权利要求5所述的设计方案中作为第二断路器是可手动去除的；或者
ii)所述过电流保护装置(21)在依据权利要求6所述的设计方案中作为功率保护开关是可手动开关的。
8.一种用于借助于在第一电导线(10)中设置的电气可操作的、用于断开在所述第一电导线(10)中的电流的断路开关(13)从通过所述第一电导线(10)与蓄电池(1)耦合的连接装置分离尤其是锂离子蓄电池的所述蓄电池(1)的方法，其中，在用于对所述断路开关(13)供电的第二电导线(20)中，过电流保护装置(21)断开在所述第二电导线(20)中的电流并且由此如此地操控所述断路开关(13)，以使得所述断路开关(13)断开在所述第一电导线(10)中的电流。
9.根据权利要求8所述的用于分离蓄电池(1)的方法，其中，蓄电池管理系统(22)如此地操控所述第二电导线(20)，以使得在所述第二电导线(20)中生成电流，所述电流影响所述过电流保护装置(21)的触发。
10.一种机动车，尤其是可电机驱动的机动车，其包括根据权利要求1至7之一所述的供电装置。
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