CN107809871A - 用于运行安全装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行安全装置的方法，所述安全装置包括壳体连同至少一个带电流的元件，其中所述带电流的元件布置在壳体内部空间中并且气密地被所述壳体所包围。处于所述壳体的壳体内部空间中的气体至少部分地被去除。

Description

用于运行安全装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行安全装置的方法。

背景技术

电动车和混合动力车通常拥有电动马达，所述电动马达提供全部的驱动功率或者驱动功率的一部分。在混合动力车中驱动功率的一部分用电动马达来产生，对于电动车来说全部的驱动功率用电动马达来产生。电能必须借助于功率电子装置来转换到适合于电驱动马达的电压和频率。为此，要使用功率强大的直流调节器和逆变器，所述直流调节器和逆变器对于混合动力车来说在马达的发电机运行时也将能量用于中间储存在蓄电池或者双层电容器中。处于高电压之下的组件经常在相应的壳体中布置在极小的空间上，以用于节省位置空间。由此产生以下情况：由于小的间距或者由于金属碎片或者其它可能的可传导的污物而可能产生电弧或者干扰电弧。

因此，比如在高电压-DC应用情况、像比如混合动力机动车的电驱动系中，为了避免装置中的短路和电弧，而必须根据在运行中出现的电压、有待考虑的污染度、用于基础绝缘和功能绝缘的电场分布的均匀性来遵守用于空气路径和漏电路径的最小间距。用于确定这些最小间距的前提是，在装配所述装置时并且在附着在安装在所述装置中的组件上的情况下不产生或者输入可传导的颗粒，所述颗粒超过在空气路径和漏电路径的安全附录（Sicherheitszuschläge）中所定义的尺寸。但是，装置组件的供应商只能不利地以有限的可能性来保证所输入的或者附着的颗粒——所谓的“浮闪物（Flitter）”——的最大尺寸。也可能由于湿气和无意的结露而产生电弧。干扰电弧或者还有故障电弧在电能技术中是电设备部件之间的在技术上不期望出现的电弧。在两个电位之间的间距不足或者绝缘不足的情况下，可能出现无意的电压击穿，在所述电压击穿的进程中产生电弧。这种电压击穿也可能会在电构件本身中产生，因为触头分开太慢或者带电流的部件之间的绝缘层被剥夺其绝缘能力。

在电压击穿时产生的电弧通常显著地降低构件的使用寿命，并且在最严重的情况下也可能将其毁坏。电弧对于带高电压的构件来说是巨大的危险。由于所述电弧的巨大的电弧功率和高的温度，除了强烈的光作用之外还出现很响的爆裂声，并且处于紧挨着的环境中的易燃物品可能会着火。存在着火灾危险。在低电压区域中，干扰电弧可能由于电导线中的干扰处而出现，干扰处大多是导线损坏、像比如由于导线挤压而引起的受损的绝缘或者电导线处太小的弯曲半径。在这里，可能由于污染物和沉积物而产生泄漏电流，所述污染物和沉积物在干扰电弧中点燃。对于未正确安装的构件来说在触头松动时或者通过折弯的导线，比如可能由于松动的导线末端之间的电离的气体也产生干扰电弧。在尤其经常用在开关网络部件中的电路板上，击穿引起巨大的损坏，因为导体材料（铜）作为金属蒸汽层沉积在电路板材料上并且跨接漏电路径。如果不能替换整个结构组件，那么这样的损失就通过印刷电路板中的缝隙来消除；新的漏电路径由空气间隙所构成。具有空心铆钉的焊眼、更厚的铜层、用线材增强的导线组、被封装的（gekammert）的壳体以及富余地尺寸设计的漏电路径用作防备性措施。这一点由于像比如混合动力车和电动车中的小的结构空间所引起的微型化而受到阻碍。由此，务必避免电弧或者对出现电弧形成的情况来说必须快速地予以消除。

关于高电压-DC应用情况、像比如混合动力机动车的电驱动系中的电弧的产生，为了识别电弧而必须用合适的传感器对所连接的装置、比如驱动变频器和DC/DC转换器进行监控。作为对所识别的电弧的反应，必须在所述电弧中所转换的能量如此之高以至于所述电弧跳跃到装置壳体上或者从所述装置中泄出并且由此引起火灾之前，切断与干扰电弧/电弧相关的装置的高电压供电。DE 20 2005 011 504 U1公开了一种电弧警报器，其中由电弧发出的电磁波能够被高频接收器所接收并且推断出所述电弧。现有技术的不利之处是，仅仅探测电弧的产生，但是没有说明合适的从一开始就避免电弧的产生的措施。

因此存在着对下述方法的需求，通过该方法有效地阻止壳体中的电弧的点燃。

发明内容

按本发明的具有权利要求1的特征的方法拥有阻止电弧的产生的优点。

按照本发明，为此设置了一种用于运行安全装置的方法，所述装置包括壳体连同至少一个带电流的（stromführend）元件，其中所述带电流的元件布置在壳体内部空间中并且气密地被所述壳体所包围。处于所述壳体的壳体内部空间中的气体至少部分地被去除。电弧是两个点之间的本身得到的气体放电，所述两个点必须具有足够高的电位差（或者电压），用于通过电离来维持所需要的高的电流密度。气体放电形成等离子体，在所述等离子体中，粒子（原子或者分子）至少部分地被电离。如果有利地减少或者至少部分地去除处于所述壳体中的气体，则存在更少的能够被电离的原子（稀有气体）或者分子（氧气、氮气等等）。相应地，使得电弧形成变得困难。

通过在从属权利要求中所提到的措施，能够实现在独立权利要求中所说明的方法的有利的改进方案。

有利地借助于气体吸收剂来至少部分地去除气体。为了形成电弧，需要气体作为媒介，所述气体借助于气体放电来转变为借助于电离产生的等离子体状态。通过将气体吸收剂输送到壳体或者壳体内部空间中这种方式，将气体的一部分吸收在所述气体吸收剂中，这引起变得困难的电弧形成。

此外，有利的是，所述气体吸收剂是氧气吸收剂。氧气比如能够通过化学化合来消除。这种化学化合在氧气与氧气吸收剂之间进行。在此使用合适的还原剂或者将其安装在壳体内部空间中，所述还原剂随后去除所述氧气。

此外，如此去除处于所述壳体内部空间中的气体，直至出现真空。电弧是否作为气体放电自发地开始，首先取决于气体压力，因为所述气体压力影响电子的平均自由行程。如果所述压力由于在壳体内部空间中存在的真空而太小，那么自由电子虽然能够超过这种最小能量，但是几乎找不到碰撞伙伴并且电流强度保持非常低。因为没有发生雪崩效应，所以电流也不会无限制地上升，由此有效地抑制电弧形成。

有利地在制造所述壳体时一次性地给所述壳体内部空间抽真空。在工厂中制造所述壳体的期间，给所述壳体抽真空并且随后将其气密地封闭，以便没有环境空气能够回流到所述壳体中。这具有以下优点：能够在所述壳体内部空间中设定比例如后来在车辆中的情况显著强烈的真空度（粗真空或者细真空、高真空、超高真空等等），如果在车辆中必须连续地借助于真空泵来给所述壳体内部空间抽真空，则出现所述在车辆中的情况。

此外，有利的是，连续地给所述壳体内部空间抽真空。对气体从外部伴流到所述壳体中的情况来说也是连续地给所述壳体内部空间抽真空。由此保证，维持所述壳体中的低压力或者真空并且阻止电弧形成。

有利地借助于真空泵来给所述壳体内部空间抽真空。将泵用于产生真空，其中按真空类型而使用不同的泵类型（旋转叶片泵、膜片泵、滚动泵等等）。

此外，有利地对所述壳体内部空间中的气体压力进行监控。在此比如通过传感器（比如成本低廉的MEM传感器）来测量所述壳体内部空间中的气体压力，并且确定是否需要另外的措施、像比如气体压力的降低等等。

附图说明

本发明的另外的特征和优点对本领域的技术人员来说能够参照附图从以下对示范性的实施方式所作的说明中看出来，但是所述示范性的实施方式不应该解释为对本发明的限制。附图中：

图1示出了车辆及安全装置的示意图；

图2示出了具有气体吸收剂的安全装置的示意图；并且

图3示出了具有真空泵的安全装置的示意图。

所有附图仅仅是按照按本发明的实施例的、按本发明的方法或者其组成部分的示意图。尤其间距和大小关系在附图中不是按比例地示出。在不同的附图中，相应的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了具有安全装置10的车辆21的示意图。所述安全装置10包括壳体11。这个壳体11拥有壳体内部空间13，在该壳体内部空间中布置了带电流的元件12。所述带电流的元件12能够是任意的电子构件/电子元件（比如功率电子装置23、DCDC转换器23等等），所述电子构件/电子元件被所述壳体11所包围或者处于所述壳体11中。所述安全装置10与电池22和电动马达20相连接并且能够是充电装置25的一部分。所述壳体内部空间13在此气密地被封闭—不仅空气不能挤入到所述壳体中，而且空气不能离开所述壳体。此外，所述安全装置10具有电压供给26（未示出）。

图2示出了安全装置10的示意图。相对于图1，相同的元件设有相同的附图标记并且不进行详细解释。所述安全装置10包括壳体11，在该壳体的壳体内部空间18中布置了带电流的元件12（功率电子装置23、DCDC转换器23等等）。在所述壳体11中，在所述壳体内部空间13中至少布置了气体吸收剂16。所述气体吸收剂能够构造为氧气吸收剂并且能够是固体。作为替代方案，也可以考虑消耗氧气的生物物质。

图3示出了安全装置10的示意图。相对于图1，相同的元件设有相同的附图标记并且不进行详细解释。所述安全装置10具有真空泵14，该真空泵与所述壳体11相连接并且将气体至少部分地从所述壳体内部空间13中去除并且由此产生负压或者说真空。在此按泵类型，能够设定粗真空、细真空、高真空或者超真空。所述壳体内部空间13借助于传感器27来监控，其中该传感器是压力传感器或者备选的传感器（MEM传感器、氧气传感器等等）。

Claims (8)

1.用于运行安全装置（10）的方法，所述安全装置包括壳体（11）连同至少一个带电流的元件（12），其中所述带电流的元件（12）布置在壳体内部空间（18）中并且气密地被所述壳体（11）所包围，其特征在于，处于所述壳体（11）的壳体内部空间（13）中的气体（15）至少部分地被去除。

2.按权利要求1所述的用于运行安全装置（10）的方法，其特征在于，借助于气体吸收剂（16）来至少部分地去除所述气体（15）。

3.按权利要求2所述的用于运行安全装置（10）的方法，其特征在于，所述气体吸收剂（16）是氧气吸收剂。

4.按权利要求1所述的用于运行安全装置（10）的方法，其特征在于，如此去除处于所述壳体内部空间（13）中的气体（15），直至出现真空。

5.按权利要求4所述的用于运行安全装置（10）的方法，其特征在于，在制造所述壳体（11）时一次性地给所述壳体内部空间（13）抽真空。

6.按前述权利要求4和5中任一项所述的用于运行安全装置（10）的方法，其特征在于，连续地给所述壳体内部空间（13）抽真空。

7.按权利要求6所述的用于运行安全装置（10）的方法，其特征在于，借助于真空泵（14）来给所述壳体内部空间（13）抽真空。

8.按权利要求6所述的用于运行安全装置（10）的方法，其特征在于，对所述壳体内部空间（13）中的气体压力（17）进行监控。