DE102014006829A1 - Electric storage with water sensor - Google Patents

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Philipp Krieger
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Speicher, der mindestens ein Speicherelement (2) und einen positiven und einen negativen Pol (3, 4) aufweist, wobei die Pole (3, 4) in stromleitender Verbindung mit dem Speicherelement (2) stehen, wobei zwischen den Polen (3, 4) eine Spannung von maximal 60 Volt anliegt und wobei der Elektromotor (18) an die Pole (3, 4) angeschlossen ist. Es ist ein Wassersensor (5) vorgesehen, welcher feststellt, ob sich einer der Pole (3, 4) in Kontakt mit Wasser befindet, und wobei der Wassersensor (5) in Wirkverbindung mit einer Abschalteinrichtung (9) steht, welche zur Unterbrechung der stromleitenden Verbindung zwischen mindestens einem der Pole (3, 4) und dem Speicherelement (2) dient.The invention relates to an electrical storage device having at least one storage element (2) and a positive and a negative pole (3, 4), wherein the poles (3, 4) are in current conducting connection with the storage element (2), wherein between the Poland (3, 4) is applied a maximum voltage of 60 volts and wherein the electric motor (18) to the poles (3, 4) is connected. A water sensor (5) is provided, which determines whether one of the poles (3, 4) is in contact with water, and wherein the water sensor (5) is in operative connection with a shut-off device (9) which is used to interrupt the current-conducting Connection between at least one of the poles (3, 4) and the memory element (2) is used.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Speicher, der mindestens ein Speicherelement und einen positiven und einen negativen Pol aufweist, wobei die Pole in stromleitender Verbindung mit dem Speicherelement stehen und wobei zwischen den Polen eine Spannung von maximal 60 Volt anliegt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Sicherheitsabschaltung eines solchen elektrischen Speichers sowie auf ein Boot mit einem solchen Speicher.The invention relates to an electrical memory having at least one memory element and a positive and a negative pole, wherein the poles are in current-conducting connection with the storage element and wherein between the poles a voltage of at most 60 volts is applied. Furthermore, the invention relates to a method for safety shutdown of such an electrical storage and to a boat with such a memory.

Werden elektrische Kontakte, zwischen denen eine Gleichspannung anliegt, in Kontakt mit Wasser gebracht, kommt es zur Elektrolyse. Dabei tritt galvanische Kontaktkorrosion auf und es bildet sich Knallgas. Knallgas ist hochexplosiv und birgt entsprechendes Gefahrenpotenzial.If electrical contacts, between which a DC voltage applied, brought into contact with water, it comes to electrolysis. In this case occurs galvanic contact corrosion and it forms oxyhydrogen. Oxyhydrogen is highly explosive and has the corresponding potential for danger.

Elektro-Außenbordmotoren für Boote werden daher bisher mit einem Gehäuse nach Schutzart IP67 ausgerüstet. Diese Gehäuse schützen den Elektro-Außenbordmotor gegen das Eindringen von Wasser beim kurzzeitigen Untertauchen. Die Prüfnorm schreibt hierfür in 1 m Tiefe eine Wasserdichtigkeit über 30 Minuten vor.Electric outboard motors for boats are therefore equipped with a housing to IP67 protection. These housings protect the outboard electric motor against ingress of water during temporary submersion. The test standard prescribes a water-tightness over 30 minutes at a depth of 1 m.

Der Schutzgrad IP67 garantiert die Wasserdichtigkeit bei einer Tauchtiefe von einem Meter nur für eine halbe Stunde. Bei einem Bootsunfall kann aber der Außenbordmotor auch in größere Tiefen absinken und/oder innerhalb einer halben Stunde nicht aus dem Wasser geborgen werden. Außerdem kann es im Havariefall zur Beschädigung der Isolierung des Gehäuses kommen, so dass anschließend doch wieder die Gefahr von Knallgasbildung und elektrischem Schlag besteht.The degree of protection IP67 guarantees waterproofness at a depth of one meter only for half an hour. In a boating accident but the outboard motor can also sink to greater depths and / or not be recovered from the water within half an hour. In addition, it may damage the insulation of the housing in case of damage, so that then again there is the risk of explosive gas formation and electric shock.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit dem diese Gefahren vermieden werden.The object of the present invention is therefore to provide a method and a device with which these dangers are avoided.

Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Speicher, insbesondere eine Batterie oder ein Akkumulator, gelöst, der mindestens ein Speicherelement und einen positiven und einen negativen Pol aufweist, wobei die Pole in stromleitender Verbindung mit dem Speicherelement stehen, wobei zwischen den Polen eine Spannung von maximal 60 Volt anliegt, und welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Wassersensor vorgesehen ist, welcher feststellt, ob sich einer der Pole oder das Innere des Speichers in Kontakt mit Wasser befindet, und wobei der Wassersensor in Wirkverbindung mit einer Abschalteinrichtung steht, welche zur Unterbrechung der stromleitenden Verbindung zwischen mindestens einem der Pole und dem Speicherelement dient.This object is achieved by an electrical memory, in particular a battery or a rechargeable battery, which has at least one memory element and a positive and a negative pole, wherein the poles are in current-conducting connection with the memory element, wherein between the poles a maximum voltage of 60 Volt is applied, and which is characterized in that a water sensor is provided, which determines whether one of the poles or the interior of the memory is in contact with water, and wherein the water sensor is in operative connection with a turn-off, which for interrupting the current-conducting Connection between at least one of the poles and the memory element is used.

Die Verwendung der Schutzklasse IP67 stellt zwar einen wichtigen Basisschutz dar. Auf Grund der zeitlichen Begrenzung und der Begrenzung, die sich aus der maximalen Tiefe ergibt, verbleiben jedoch Risiken, die durch die erfindungsgemäße Installation reduziert oder ausgeschlossen werden.Although the use of protection class IP67 is an important basic protection. Due to the time limit and the limitation resulting from the maximum depth, however, risks remain that are reduced or eliminated by the installation according to the invention.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung sind elektrische Speicher auf Booten, insbesondere auf Booten mit Elektroantrieb.An important application of the invention are electrical storage on boats, especially on boats with electric drive.

Die Erfindung schlägt vor, im Unglücksfall, wenn einer der Pole des elektrischen Speichers mit Wasser in Kontakt kommt oder wenn Wasser im Inneren des Speichers festgestellt wird, den oder die Pole spannungsfrei zu schalten, um zumindest weitere Folgeschäden zu minimieren und insbesondere die oben beschriebene Kontaktkorrosion und Knallgasbildung zu vermeiden. Es wird daher ein Wassersensor vorgesehen, der den Kontakt eines der Pole oder einer bestimmten Stelle innerhalb des Gehäuses des elektrischen Speichers mit Wasser detektiert. Wenn sich einer der Pole im Wasser oder unter Wasser befindet oder wenn an der Messstelle im Gehäuse des Speichers eine bestimmte Feuchtigkeitsschwelle überschritten ist, wird der betreffende Pol oder werden beide Pole spannungsfrei geschaltet. Der Wassersensor steht dazu mit einer Abschalteinrichtung in Wirkverbindung, welche in diesem Fall die stromleitende Verbindung zwischen mindestens einem der Pole und dem elektrischen Speicher trennt.The invention proposes, in case of misfortune, when one of the poles of the electrical accumulator comes into contact with water or when water is detected inside the accumulator, to disconnect the pole (s) in order to minimize at least further consequential damage and in particular the contact corrosion described above and to avoid oxyhydrogen gas formation. Therefore, a water sensor is provided which detects the contact of one of the poles or a specific location within the housing of the electrical storage with water. If one of the poles is in the water or under water, or if a certain humidity threshold is exceeded at the measuring point in the housing of the accumulator, the relevant pole or both poles will be de-energized. The water sensor is for this purpose in operative connection with a shut-off device, which in this case separates the current-conducting connection between at least one of the poles and the electrical storage.

Der elektrische Speicher ist insbesondere eine Batterie oder ein Akkumulator, welche eine maximale Versorgungsspannung von 60 Volt bereitstellen. Der elektrische Speicher ist als Niedervolt-Spannungsquelle mit einer Klemmenspannung von bis zu 60 Volt, bis zu 48 Volt, bis zu 24 Volt oder bis zu 12 Volt ausgeführt.The electrical storage is in particular a battery or a rechargeable battery, which provide a maximum supply voltage of 60 volts. The electrical storage is designed as a low-voltage power source with a terminal voltage of up to 60 volts, up to 48 volts, up to 24 volts or up to 12 volts.

Die Abschalteinrichtung kann unter Verwendung elektromechanischer Komponenten, wie z. B. einem Relais oder einem Schütz, oder leistungselektronischer Komponenten, wie MOSFET, IGBT, Bipolartransistor oder Thyristor realisiert werden.The shutdown device may be using electromechanical components, such as. As a relay or a contactor, or power electronic components, such as MOSFET, IGBT, bipolar transistor or thyristor can be realized.

Bevorzugt wird eine Abschalteinrichtung mit einer leistungselektronischen Komponente eingesetzt. Diese leistungselektronische Abschalteinrichtung dient zur Abschaltung des elektrischen Speichers, d. h. zur Unterbrechung der stromleitenden Verbindung zwischen mindestens einem der Pole und dem Speicherelement des Speichers, im Falle der Detektion von Wasser, kann aber auch zur dynamischen Begrenzung des Stroms eingesetzt werden. Zum Schutz des Speichers oder der Batterie wird hierbei der aus dem Speicher entnehmbare Strom begrenzt und im Falle eines Überstroms, d. h. eines über einem vorgegebenen Grenzwert liegenden Stroms, die stromleitende Verbindung zwischen mindestens einem der Pole und dem Speicherelement des Speichers kurzzeitig unterbrochen. Eine leistungselektronische Abschalteinrichtung kann aufgrund ihrer kurzen Ansprechzeit beide Aufgaben erfüllen, d. h. im Falle einer Wasserdetektion und im Falle eines Überstroms aktiv werden.Preferably, a shutdown device is used with a power electronic component. This electronic power cut-off device is used to shut off the electrical memory, ie to interrupt the current-conducting connection between at least one of the poles and the memory element of the memory, in the case of detection of water, but can also be used for the dynamic limitation of the current. To protect the memory or the battery in this case the removable power from the memory is limited and in the case of an overcurrent, ie a lying above a predetermined threshold current, the current-conducting connection between at least one of the poles and the memory element of the memory briefly interrupted. A Due to its short response time, the power electronic shutdown device can fulfill both tasks, ie become active in the event of water detection and in the event of an overcurrent.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Abschalteinrichtung einen MOSFET. Die Verwendung eines MOSFETs zur Unterbrechung der stromleitenden Verbindung hat den Vorteil, dass bei passend gewähltem Bahnwiderstand des MOSFETs oder der Parallelschaltung mehrerer MOSFETs der Spannungsabfall am MOSFET im eingeschalteten Zustand gegenüber der Spannung des Speichers oder der Batterie vernachlässigbar ist.In a preferred embodiment of the invention, the turn-off device comprises a MOSFET. The use of a MOSFET for interrupting the current-conducting connection has the advantage that, if the track resistance of the MOSFET or the parallel connection of several MOSFETs is appropriately selected, the voltage drop across the MOSFET in the switched-on state is negligible compared to the voltage of the memory or the battery.

Bei Verwendung einer elektronischen Abschalteinrichtung ist zwischen dem Wassersensor und der Abschalteinrichtung von Vorteil ein Treiber vorgesehen, der die Signalpegel des Wassersensors an die Ansteuerbedingungen des Abschalteinrichtung anpasst.When using an electronic switch-off device, a driver is advantageously provided between the water sensor and the switch-off device, which driver adapts the signal level of the water sensor to the activation conditions of the switch-off device.

Der Wassersensor registriert, wenn Wasser an der zu überwachenden Stelle auftritt. In dem Wassersensor kann beispielsweise ein optisches Messprinzip zum Einsatz kommen, bei dem die Anwesenheit von Wasser mittels einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger festgestellt wird. Je nach Ausführungsform des Wassersensors wird Wasser an der Messstelle den Lichtstrom zwischen Lichtquelle und Lichtempfänger unterbrechen oder über Streuung erst ermöglichen. Eine Änderung des Lichtstroms zeigt damit die Anwesenheit von Wasser an der Messstelle an.The water sensor registers when water occurs at the point to be monitored. In the water sensor, for example, an optical measuring principle can be used, in which the presence of water by means of a light source and a light receiver is detected. Depending on the embodiment of the water sensor, water at the measuring point will interrupt the luminous flux between the light source and the light receiver or make it possible to spread over it. A change in the luminous flux thus indicates the presence of water at the measuring point.

Alternativ beruht der Wassersensor auf einem elektrischen Messprinzip. Der Wassersensor besitzt hierbei einen ersten und einen zweiten Messkontakt sowie eine Messschaltung zur Bestimmung einer zwischen dem ersten und dem zweiten Messkontakt vorliegenden elektrischen Messgröße. Wenn der ursprünglich beispielsweise mit Luft gefüllte Zwischenraum zwischen den beiden Messkontakten mit Wasser gefüllt wird, so ändern sich der Widerstand bzw. die Leitfähigkeit zwischen den Messkontakten. Diese Änderung wird vom Wassersensor als Anwesenheit von Wasser interpretiert.Alternatively, the water sensor is based on an electrical measuring principle. The water sensor here has a first and a second measuring contact and a measuring circuit for determining an electrical measured variable present between the first and the second measuring contact. If the space originally filled, for example, with air between the two measuring contacts is filled with water, then the resistance or the conductivity change between the measuring contacts. This change is interpreted by the water sensor as the presence of water.

In einer weiteren Ausführungsform dient einer der Pole des elektrischen Speichers als eine der Messkontakte. Entweder der positive Pol oder der negative Pol des elektrischen Speichers werden als erster Messkontakt eingesetzt. Die Wasserdetektion erfolgt durch Messung einer elektrischen Größe, beispielsweise des elektrischen Widerstandes, zwischen einem der Pole und dem zweiten Messkontakt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Wasserdetektion in unmittelbarer Nähe des einen Pols des elektrischen Speichers erfolgt.In another embodiment, one of the poles of the electrical memory serves as one of the measuring contacts. Either the positive pole or the negative pole of the electrical memory are used as the first measuring contact. The water detection is performed by measuring an electrical quantity, such as the electrical resistance, between one of the poles and the second measuring contact. This approach has the advantage that the water detection takes place in the immediate vicinity of the one pole of the electrical storage.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Messschaltung über einen Vorwiderstand mit dem positiven und/oder dem negativen Pol verbunden, so dass der Strom aus der Messschaltung bzw. in die Messschaltung strombegrenzt ist und selbst im Falle eines harten Kurzschlusses zwischen einem Pol der Messschaltung und dem Pol der Batterie, der nicht Bestandteil der Messschaltung ist, einen kritischen Wert nicht übersteigt. Die Messschaltung ist normaler Weise darauf ausgelegt, die Impedanz zwischen einem Messkontakt und einem zweiten Messkontakt, der auch ein Batteriepol sein kann, zu ermitteln. Für den Fall, dass ein Batteriekontakt selbst Referenzkontakt ist, muss sichergestellt werden, dass es im Falle einer leitenden Verbindung zwischen dem nicht referenzierten Kontakt und dem Kontakt der Messschaltung nicht zu einer Beschädigung der Messschaltung kommt.In another embodiment of the invention, the measuring circuit is connected via a series resistor to the positive and / or negative pole, so that the current from the measuring circuit or in the measuring circuit is current limited and even in the case of a hard short circuit between a pole of the measuring circuit and the pole of the battery, which is not part of the measuring circuit, does not exceed a critical value. The measuring circuit is normally designed to determine the impedance between a measuring contact and a second measuring contact, which may also be a battery pole. In the event that a battery contact itself is a reference contact, it must be ensured that in the case of a conductive connection between the non-referenced contact and the contact of the measuring circuit, there is no damage to the measuring circuit.

Bei einer weiteren Ausführungsform gibt es je eine Messschaltung zwischen einem Messkontakt und jeweils einem der Batteriekontakte, was insbesondere bei Batterien mit großer räumlicher Ausdehnung sinnvoll ist. Batterien werden im Allgemeinen waagerecht eingebaut, so dass alle Batteriepole eine gleiche Höhe über dem Wasserspiegel aufweisen. Bei einer Havarie könnte es zur Schräglage kommen, bei der dann einer der Batteriepole zeitlich signifikant eher Kontakt mit dem eindringenden Wasser hat und dann die Abschaltung des Speichers deutlich vor dem Wasserkontakt des zweiten Speicherpoles stattfindet.In a further embodiment, there is ever a measuring circuit between a measuring contact and each one of the battery contacts, which is useful especially in batteries with a large spatial extent. Batteries are generally installed horizontally so that all battery poles are at the same height above the water level. In case of an accident, it could lead to an inclination, in which then one of the battery poles has significantly more time contact with the penetrating water and then the shutdown of the memory takes place well before the water contact of the second memory pole.

Bei einer weiteren Ausführungsform werden ausschließlich beide Speicherpole als Messkontakte verwendet. Diese Methode setzt voraus, dass die im fehlerfreien Zustand an den Speicherpolen wirksame Impedanz bekannt ist, was insbesondere bei Systemen mit unterschiedlichem Ausbaugrad schwierig ist. Kommt es dann zu einer signifikanten Impedanzänderung, werden die Batteriepole abgeschaltet.In another embodiment, only both memory poles are used as measuring contacts. This method assumes that the impedance effective at the memory poles in the faultless state is known, which is particularly difficult in systems with different degrees of expansion. If it then comes to a significant impedance change, the battery terminals are turned off.

Eine weitere Ausführungsform besteht in der Verwendung von Messkontakten, die in keiner Verbindung mit den Kontakten des elektrischen Speichers stehen. Diese Kontakte lassen sich dann so im Boot anordnen, dass Sie den Wasserkontakt feststellen, bevor die Pole des elektrischen Speichers mit dem Wasser in Verbindung kommen. Die Auswerteschaltung kann sich innerhalb oder außerhalb des Speichers befinden.Another embodiment is the use of measuring contacts that are not in communication with the contacts of the electrical storage. These contacts can then be placed in the boat so that they detect the contact with water before the poles of the electrical storage unit come into contact with the water. The evaluation circuit can be located inside or outside the memory.

Der elektrische Speicher weist in der Regel ein Gehäuse auf, in dem sich das oder die Speicherelemente befinden. Der Wassersensor und/oder die Messkontakte können außerhalb des Gehäuses oder innerhalb des Gehäuses vorgesehen sein.The electrical memory usually has a housing in which the one or more storage elements are located. The water sensor and / or the measuring contacts may be provided outside the housing or within the housing.

Die Erfindung kommt bevorzugt bei auf Booten befindlichen elektrischen Speichern, ganz besonders bei elektrischen Außenbordmotoren zum Einsatz. Insbesondere bei Außenbordantrieben, bei denen sich der elektrische Speicher oder die Batterie im Außenbordantrieb befinden, bringt die Erfindung einen wesentlichen Sicherheitsgewinn.The invention is preferred when located on boats electrical storage, all especially for electric outboard motors used. Particularly in the case of outboard drives, in which the electric storage or the battery are located in the outboard drive, the invention brings a significant gain in safety.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Sicherheitsabschaltung eines elektrischen Speichers, der einen positiven und einen negativen Pol aufweist und der eine Versorgungsspannung von maximal 60 Volt zur Verfügung stellt, ist dadurch gekennzeichnet, dass detektiert wird, ob einer der Pole oder das Innere des Speichers Kontakt mit Wasser hat, und im Falle der Detektion von Wasser die stromleitende Verbindung zwischen mindestens einem der Pole und dem elektrischen Speicher unterbrochen wird.The inventive method for safety shutdown of an electrical memory having a positive and a negative pole and provides a supply voltage of a maximum of 60 volts is characterized in that it is detected whether one of the poles or the interior of the memory has contact with water , and in the case of the detection of water, the current-conducting connection between at least one of the poles and the electrical storage is interrupted.

Die Detektion von Wasser erfolgt bevorzugt mittels eines elektrischen Messverfahrens, insbesondere durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit oder des elektrischen Widerstandes.The detection of water is preferably carried out by means of an electrical measuring method, in particular by measuring the electrical conductivity or the electrical resistance.

Eines der Ziele der Erfindung ist es, die Kontaktkorrosion im Falle des Kontakts der Pole des elektrischen Speichers mit Wasser zu verhindern. Von Vorteil wird daher der elektrische Widerstand in der Umgebung mindestens einer der Pole bestimmt. Der Begriff in der Umgebung soll insbesondere bedeuten, dass die Messung in einem Abstand von weniger als 30 cm, weniger als 20 cm oder weniger als 10 cm von dem Pol vorgenommen wird. Beide Messkontakte werden in einem Abstand von weniger als 30 cm, weniger als 20 cm oder weniger als 10 cm von dem Pol vorgesehen. Besonders bevorzugt wird einer der Pole selbst als Messkontakt verwendet und der Widerstand zwischen dem Pol und dem zweiten Messkontakt wird detektiert.One of the objects of the invention is to prevent the contact corrosion in the case of contact of the poles of the electric storage with water. Advantageously, therefore, the electrical resistance in the environment of at least one of the poles is determined. The term in the environment is intended to mean, in particular, that the measurement is made at a distance of less than 30 cm, less than 20 cm or less than 10 cm from the pole. Both measuring contacts are provided at a distance of less than 30 cm, less than 20 cm or less than 10 cm from the pole. Particularly preferably, one of the poles itself is used as a measuring contact and the resistance between the pole and the second measuring contact is detected.

Die Messkontakte werden räumlich bevorzugt so angeordnet, dass es bei der Montage des Speichers oder anderer Bootskomponenten nicht zu einem ungewollten Kontakt durch das verwendete Werkzeug kommen kann. Einem ungewollten Kontakt kann bei elektrischen Speichern unter anderem dadurch vorgebeugt werden, dass sich zwischen den Polen des Speichers eine mechanische Barriere befindet, die eine Berührung auf kurzer Distanz in direkter Luftlinie ausschließt. In einem solche Falle ist es sinnvoll, dass sich der Messkontakt auf der Seite der Barriere befindet, auf der auch der Speicherpol angeordnet ist, der keine Verbindung zur Messschaltung hat.The measuring contacts are spatially preferably arranged so that it can not come to an unwanted contact by the tool used in the assembly of the memory or other marine components. An unwanted contact can be prevented in electrical storage, inter alia, that there is a mechanical barrier between the poles of the memory, which excludes a short distance contact in direct line of sight. In such a case, it makes sense that the measuring contact is located on the side of the barrier on which the memory pole is arranged, which has no connection to the measuring circuit.

Der detektierte Widerstandswert wird beispielsweise mit einem Referenzwert verglichen. Wenn die Abweichung zwischen gemessenem Widerstandswert und dem Referenzwert eine bestimmte Schwelle übersteigt oder wenn der absolute Wert des gemessenen Widerstands eine bestimmte Schwelle über- oder unterschreitet, wird dies als Anwesenheit von Wasser interpretiert und einer der Pole oder beide Pole des elektrischen Speichers werden abgeschaltet.The detected resistance value is compared, for example, with a reference value. If the deviation between the measured resistance value and the reference value exceeds a certain threshold or if the absolute value of the measured resistance exceeds or falls below a certain threshold, this is interpreted as the presence of water and one of the poles or both poles of the electrical memory are switched off.

Vorzugsweise erfolgt die Detektion von Wasser mittels eines Wechselspannungsmessverfahrens, um galvanische Kontaktkorrosion zu minimieren.The detection of water preferably takes place by means of an alternating voltage measuring method in order to minimize galvanic contact corrosion.

Bei Verwendung einer Wechselspannungsquelle kann bevorzugt ein Kondensator als strombegrenzende Impedanz Verwendung finden, so dass ein zu hoher Gleichstrom gegen den Gegenpol des Speichers, der nicht Bestandteil der Sensorschaltung ist, unmöglich ist.When using an alternating voltage source, a capacitor may preferably be used as a current-limiting impedance, so that too high a direct current against the opposite pole of the memory, which is not part of the sensor circuit, is impossible.

Die Anwesenheit von Wasser an einem oder beiden Polen des elektrischen Speichers kann nicht nur die beschriebene galvanische Kontaktkorrosion hervorrufen, sondern auch Schäden an anderen mit dem elektrischen Speicher leitend verbundenen Komponenten bewirken. Von Vorteil werden daher bei Detektion von Wasser weitere elektrische Verbraucher von dem elektrischen Speicher getrennt. Insbesondere hat es sich als günstig erwiesen, in einem solchen Fall auch den Elektromotor schnell von dem elektrischen Speicher zu trennen, um Schäden am Elektromotor zu verhindern.The presence of water at one or both poles of the electrical storage can not only cause the galvanic contact corrosion described but also cause damage to other components conductively connected to the electrical storage. Therefore, it is advantageous to separate further electrical consumers from the electrical storage when water is detected. In particular, it has proven to be beneficial to quickly disconnect the electric motor in such a case from the electrical storage to prevent damage to the electric motor.

In einer anderen Ausführungsform ist eine Überwachungsleitung vorgesehen, über die alle an den elektrischen Speicher angeschlossenen Komponenten, insbesondere der Elektromotor, abgeschaltet werden können. Die Überwachungsleitung dient zur Sicherheitsabschaltung, wenn einer der Pole mit Wasser in Kontakt kommt.In another embodiment, a monitoring line is provided, via which all components connected to the electrical memory, in particular the electric motor, can be switched off. The monitoring line is used for safety shutdown when one of the poles comes into contact with water.

Von Vorteil ist der elektrische Speicher zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Wassererkennung mit weiteren Sicherheitseinrichtungen versehen. Die weiteren Sicherheitseinrichtungen umfassen vorzugsweise Mittel zur Erkennung und zum Schutz gegen Kurzschlüsse, Überladen oder Tiefentladung des elektrischen Speichers, und/oder Überhitzung der Batteriezellen und/oder der Elektronik. Mit besonderem Vorteil sind einige oder alle Sicherheitseinrichtungen, z. B. der Wassersensor oder die oben genannten weiteren Sicherheitseinrichtungen redundant ausgelegt. Das heißt, einige oder alle sicherheitsrelevanten Funktionen sind doppelt vorhanden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass nicht der Ausfall einer Sicherheitseinrichtung selbst zu einem potentiellen Sicherheitsproblem wird.Advantageously, the electrical memory is provided with additional safety devices in addition to the water detection according to the invention. The further safety devices preferably include means for detecting and protecting against short circuits, overcharging or deep discharge of the electrical storage, and / or overheating of the battery cells and / or the electronics. With particular advantage some or all safety devices, eg. B. the water sensor or the above-mentioned other safety devices redundant. That is, some or all security-related features are duplicated. In this way it is ensured that the failure of a safety device itself does not become a potential safety problem.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der elektrische Speicher, insbesondere eine Batterie, mit einer pyrotechnischen Sicherung ausgerüstet, welche im Falle eines Unfalls den Elektromotor und/oder andere an den elektrischen Speicher angeschlossene elektrische Komponenten von dem elektrischen Speicher zuverlässig trennt. Die pyrotechnische Sicherung weist beispielsweise eine pyrotechnische, entzündbare oder explosive Substanz auf. Übersteigt der über die pyrotechnische Sicherung fließende Strom eine bestimmten Grenzwert, so erwärmt sich ein ohmscher Widerstand in der Sicherung so stark, dass die pyrotechnische Substanz gezündet und die stromleitende Verbindung unterbrochen wird.In a further advantageous embodiment of the invention, the electrical storage, in particular a battery, is equipped with a pyrotechnic fuse which, in the event of an accident, the electric motor and / or other electrical components connected to the electrical storage of reliably separates the electrical storage. The pyrotechnic fuse has, for example, a pyrotechnic, flammable or explosive substance. If the current flowing through the pyrotechnic fuse exceeds a certain limit, an ohmic resistance in the fuse heats up so much that the pyrotechnic substance is ignited and the current-conducting connection is interrupted.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung beispielhaft erläutert. Hierbei zeigtThe invention and further advantageous details of the invention are explained below by way of example with reference to the schematic drawing. This shows

1 eine erfindungsgemäße Batterie mit Wassersensor, 1 a battery according to the invention with water sensor,

2 eine alternative Ausführungsform der Erfindung, 2 an alternative embodiment of the invention,

3 eine Variante der Erfindung mit zwei Wassersensoren, 3 a variant of the invention with two water sensors,

4 eine erfindungsgemäße Batterie mit mechanischem Schutz zur Vermeidung ungewollter Kurzschlüsse und 4 a battery according to the invention with mechanical protection to avoid unwanted short circuits and

5 eine weitere Variante der Erfindung. 5 another variant of the invention.

1 zeigt das Gehäuse 1 eines elektrischen Speichers, insbesondere einer Batterie oder eines Akkumulators, der eine Vielzahl von Speicherelementen, insbesondere galvanischen Zellen, besitzt. Die Zellen 2 sind an einen positiven Pol (Pluspol) 3 und an einen negativen Pol (Minuspol) 4 angeschlossen. In der Verbindung zwischen den Zellen 2 und den Polen 3, 4 befindet sich eine Abschalteinrichtung 9 mit zwei Schaltern 10, 11, welche in der Leitung zwischen den Zellen 2 und dem Pluspol 3 sowie in der Leitung zwischen den Zellen 2 und dem Minuspol 4 angeordnet sind. Durch Öffnen der Schalter 10, 11 kann die stromleitende Verbindung zwischen den Zellen 2 und den Polen 3, 4 unterbrochen werden und die Pole 3, 4 können spannungsfrei geschaltet werden. 1 shows the case 1 an electrical storage, in particular a battery or a rechargeable battery, which has a multiplicity of storage elements, in particular galvanic cells. The cells 2 are connected to a positive pole (positive pole) 3 and to a negative pole (negative pole) 4 connected. In the connection between the cells 2 and the poles 3 . 4 there is a shutdown device 9 with two switches 10 . 11 which is in the lead between the cells 2 and the positive pole 3 as well as in the line between the cells 2 and the negative pole 4 are arranged. By opening the switch 10 . 11 may be the conductive connection between the cells 2 and the poles 3 . 4 be interrupted and the poles 3 . 4 can be switched off.

Der elektrische Speicher wird bevorzugt als Spannungsquelle für einen Elektroantrieb auf einem Boot, insbesondere für Außenbordmotoren, eingesetzt, welche eine Versorgungsspannung von 12, 24 oder 48 Volt zur Verfügung stellt.The electrical storage is preferably used as a voltage source for an electric drive on a boat, especially for outboard motors, which provides a supply voltage of 12, 24 or 48 volts.

In dem Gehäuse 1 ist ein Wassersensor 5 vorgesehen. Der Wassersensor 5 umfasst eine Messschaltung 8 sowie zwei Messkontakte 6, 7, welche außerhalb des Gehäuses 1 oder an dessen Äußerem angeordnet sind. Die Messschaltung 8 ist über eine Steuerleitung 12 mit den Schaltern 10, 11 verbunden. Die Schalter 10, 11 sind als elektronische Schalter, beispielsweise als MOSFETs, ausgeführt.In the case 1 is a water sensor 5 intended. The water sensor 5 includes a measuring circuit 8th as well as two measuring contacts 6 . 7 which outside the case 1 or on the outside of which are arranged. The measuring circuit 8th is via a control line 12 with the switches 10 . 11 connected. The switches 10 . 11 are designed as electronic switches, for example as MOSFETs.

Die Messschaltung 8 bestimmt den elektrischen Widerstand zwischen den beiden Messkontakten 6, 7. Wenn die Messkontakte 6, 7 mit Wasser in Kontakt kommen, so ändert sich der elektrische Widerstand zwischen den Messkontakten 6, 7. Diese Änderung wird von der Messschaltung 8 als Anwesenheit von Wasser interpretiert und die Schalter 10, 11 werden über die Steuerleitung 12 angesteuert und geöffnet. Die Pole 3, 4 des elektrischen Speichers werden dadurch spannungsfrei geschaltet, um Kontaktkorrosion und die Bildung von Knallgas zu vermeiden und weitere Folgeschäden zu minimieren.The measuring circuit 8th determines the electrical resistance between the two measuring contacts 6 . 7 , If the measuring contacts 6 . 7 come into contact with water, so the electrical resistance between the measuring contacts changes 6 . 7 , This change is made by the measuring circuit 8th interpreted as the presence of water and the switches 10 . 11 be over the control line 12 controlled and opened. The poles 3 . 4 The electrical memory are thus de-energized to avoid contact corrosion and the formation of oxyhydrogen gas and to minimize further consequential damage.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Version darin, dass der Minuspol 4 als Messkontakt dient. Im Übrigen sind in allen Figuren gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. 2 shows an alternative embodiment of the invention. This is different from the one in 1 shown version in that the negative pole 4 serves as a measuring contact. Incidentally, the same components are identified by the same reference numerals in all figures.

Die Wasserdetektion erfolgt in diesem Fall durch Messung einer elektrischen Größe, beispielsweise des elektrischen Widerstandes, zwischen dem Minuspol 4 und dem zweiten Messkontakt 7. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Wasserdetektion in unmittelbarer Nähe des einen Pols 4 des elektrischen Speichers erfolgt.The water detection is done in this case by measuring an electrical variable, such as the electrical resistance, between the negative pole 4 and the second measuring contact 7 , This approach has the advantage that the water detection in the immediate vicinity of one pole 4 of the electrical storage takes place.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der zwei Wassersensoren 5, 13 vorgesehen sind. Der Wassersensor 5 ist, wie anhand 2 beschrieben, an den Minuspol 4 des elektrischen Speichers angeschlossen. Der Minuspol 4 wird als einer der beiden Messkontakte des Wassersensors 5 verwendet. In entsprechender Weise ist der zweite Wassersensor 13 ausgeführt, wobei der Pluspol 3 des elektrischen Speichers als einer der Messkontakte 3, 14 dient.In 3 another embodiment is shown in which two water sensors 5 . 13 are provided. The water sensor 5 is how based 2 described, to the negative pole 4 connected to the electrical storage. The negative pole 4 is considered one of the two measuring contacts of the water sensor 5 used. Correspondingly, the second water sensor 13 executed, wherein the positive pole 3 of the electrical storage as one of the measuring contacts 3 . 14 serves.

Die Messschaltung 8 registriert die Anwesenheit von Wasser im Bereich des Minuspols 4, die Messschaltung 13 registriert die Anwesenheit von Wasser im Bereich des Pluspols 3. Dies hat bei Batterien mit großer räumlicher Ausdehnung Vorteile. Batterien werden im Allgemeinen waagerecht eingebaut, so dass alle Batteriepole 3, 4 eine gleiche Höhe über dem Wasserspiegel aufweisen. Bei einer Havarie könnte es zur Schräglage kommen, bei der dann einer der Batteriepole 3, 4 zeitlich signifikant eher Kontakt mit dem eindringenden Wasser hat. Die in 3 gezeigte Variante der Erfindung erlaubt dann eine frühzeitige Abschaltung des Speichers, deutlich bevor der zweite Speicherpol 3, 4 mit dem Wasser in Kontakt kommt.The measuring circuit 8th registers the presence of water in the area of the negative pole 4 , the measuring circuit 13 registers the presence of water in the area of the positive pole 3 , This has advantages for batteries with large spatial dimensions. Batteries are generally installed horizontally, so that all battery poles 3 . 4 have an equal height above the water level. In case of an accident, it could come to an angle, in which then one of the battery poles 3 . 4 significantly more in contact with the incoming water. In the 3 shown variant of the invention then allows early shutdown of the memory, well before the second Speicherpol 3 . 4 comes in contact with the water.

In 4 ist ein elektrischer Speicher gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem eine mechanische Barriere 16 vorgesehen ist, um bei der Montage des Speichers oder anderer Bootskomponenten durch das verwendete Werkzeug keinen ungewollten Kontakt zwischen den Batteriepolen 3, 4 und dem Messkontakt 7 herzustellen.In 4 an electrical storage device according to the invention is shown in which a mechanical barrier 16 is provided to prevent any unwanted contact between the battery poles when mounting the memory or other boat components by the tool used 3 . 4 and the measuring contact 7 manufacture.

Die in 4 gezeigte elektrische Schaltung entspricht der Schaltung gemäß 2. Zwischen den Polen 3, 4 des elektrischen Speichers ist eine mechanische Barriere 16, beispielsweise in Form einer Erhöhung des Gehäuses, vorgesehen. Die Barriere 16 ist so ausgeführt, dass sie sich in der geradlinigen Verbindung in Luftlinie zwischen den beiden Polen 3, 4 befindet. Auf diese Weise wird die ungewollte Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Polen 3, 4, zum Beispiel mittels eines Werkzeugs, verhindert oder zumindest erschwert.In the 4 shown electrical circuit corresponds to the circuit according to 2 , Between the poles 3 . 4 of electrical storage is a mechanical barrier 16 , For example, in the form of an increase of the housing provided. The barrier 16 is designed so that they are in the straight-line connection as the crow flies between the two poles 3 . 4 located. In this way, the unwanted production of an electrically conductive connection between the two poles 3 . 4 , for example by means of a tool, prevented or at least made more difficult.

Wenn der Wassersensor 5, wie dargestellt, so ausgeführt ist, dass einer der Pole 4 als Messkontakt dient, so ist es sinnvoll, den Messkontakt auf der Seite der Barriere 16 vorzusehen, auf der der Pol 3 des Speichers angeordnet ist, der keine Verbindung zur Messschaltung hat.If the water sensor 5 , as shown, is designed so that one of the poles 4 As a measuring contact, it makes sense, the measuring contact on the side of the barrier 16 to provide, on the pole 3 the memory is arranged, which has no connection to the measuring circuit.

Schließlich ist in 5 eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der im Falle eines Unfalls, bei dem der Wassersensor 5 den Kontakt mit Wasser detektiert, nicht nur die Pole 3, 4, sondern auch weitere elektrische Komponenten 17, 18, 19 abgeschaltet werden.Finally, in 5 an embodiment of the invention shown in the case of an accident, in which the water sensor 5 detected contact with water, not just the poles 3 . 4 , but also other electrical components 17 . 18 . 19 be switched off.

Die gezeigte Schaltung des Wassersensors 5 entspricht der in 2 gezeigten Schaltung. Selbstverständlich ist das im Folgenden erläuterte Konzept auch bei den Schaltungen gemäß den 1 oder 3 in entsprechender Weise anwendbar.The shown circuit of the water sensor 5 corresponds to the in 2 shown circuit. Of course, the concept explained below is also in the circuits according to the 1 or 3 applicable in a corresponding manner.

Hierzu ist zusätzlich eine Überwachungsleitung 20 vorgesehen, welche an eine Niedervolt-Spannungsquelle 21 angeschlossen ist. In dem in 5 gezeigten Beispiel sind eine Motorsteuerung 17, welche einen Elektromotor 18 ansteuert, und eine weitere Komponente 19 an die Batteriepole 3, 4 angeschlossen. Die Überwachungsleitung 12 ist ebenfalls mit der Motorsteuerung 17 und der weiteren Komponente 19 verbunden. Außerdem ist in der Überwachungsleitung 20 ein Schalter 22 vorgesehen, über den die Überwachungsleitung 20 getrennt werden kann.For this purpose, there is an additional monitoring line 20 provided, which to a low-voltage power source 21 connected. In the in 5 example shown are a motor control 17 , which is an electric motor 18 controls, and another component 19 to the battery poles 3 . 4 connected. The monitoring line 12 is also with the engine control 17 and the other component 19 connected. Also, in the monitoring line 20 a switch 22 provided by the monitoring line 20 can be separated.

Im Falle eines von dem Wassersensor 5 festgestellten Problems oder Unfalls öffnet die Messschaltung 8 nicht nur die Schalter 10, 11, um die Batteriepole 3, 4 spannungsfrei zu schalten, sondern es wird auch die Überwachungsleitung 20 durch öffnen des Schalters 22 unterbrochen. Der Motorsteuerung 17 sowie der weiteren Komponente 19 wird dadurch ein Problem signalisiert. Die Motorsteuerung 17 wird den Elektromotor 18 abschalten und die weitere Komponente 19 wird ebenso ausgeschaltet. Auf diese Weise wird nicht nur galvanische Kontaktkorrosion an den Polen 3, 4 verhindert, sondern auch einer Schädigung an den anderen mit den Zellen 2 leitend verbundenen Komponenten 17, 18, 19 entgegengewirkt.In the case of one of the water sensor 5 detected problem or accident opens the measuring circuit 8th not just the switches 10 . 11 to the battery poles 3 . 4 but it will also be the monitoring line 20 by opening the switch 22 interrupted. The engine control 17 and the other component 19 this signals a problem. The engine control 17 becomes the electric motor 18 switch off and the other component 19 is also turned off. In this way, not only galvanic contact corrosion at the poles 3 . 4 prevents but also damage to the other with the cells 2 conductively connected components 17 . 18 . 19 counteracted.

Claims (13)

Elektrischer Speicher, insbesondere eine Batterie oder ein Akkumulator, der mindestens ein Speicherelement (2) und einen positiven und einen negativen Pol (3, 4) aufweist, wobei die Pole (3, 4) in stromleitender Verbindung mit dem Speicherelement (2) stehen, wobei zwischen den Polen (3, 4) eine Spannung von maximal 60 Volt anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wassersensor (5, 13) vorgesehen ist, welcher feststellt, ob sich einer der Pole (3, 4) oder das Innere des Speichers in Kontakt mit Wasser befindet, und wobei der Wassersensor (5, 13) in Wirkverbindung mit einer Abschalteinrichtung (9) steht, welche zur Unterbrechung der stromleitenden Verbindung zwischen mindestens einem der Pole (3, 4) und dem Speicherelement (2) dient.Electrical storage, in particular a battery or an accumulator, comprising at least one storage element ( 2 ) and one positive and one negative pole ( 3 . 4 ), the poles ( 3 . 4 ) in electrically conductive connection with the memory element ( 2 ), whereby between the poles ( 3 . 4 ) is a maximum voltage of 60 volts, characterized in that a water sensor ( 5 . 13 ), which determines whether one of the poles ( 3 . 4 ) or the interior of the store is in contact with water, and wherein the water sensor ( 5 . 13 ) in operative connection with a shutdown device ( 9 ), which interrupt the current-conducting connection between at least one of the poles ( 3 . 4 ) and the memory element ( 2 ) serves. Elektrischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschalteinrichtung (9) zur Unterbrechung der stromleitenden Verbindung zwischen mindestens einem der Pole (3, 4) und dem Speicherelement (2) eine elektromechanische Komponente, beispielsweise ein Relais oder ein Schütz, und/oder eine leistungselektronische Komponente, beispielsweise ein MOSFET, ein IGBT, einen Bipolartransistor oder einen Thyristor, umfasst.Electrical storage according to claim 1, characterized in that the shutdown device ( 9 ) for interrupting the current-conducting connection between at least one of the poles ( 3 . 4 ) and the memory element ( 2 ) comprises an electromechanical component, for example a relay or a contactor, and / or a power electronic component, for example a MOSFET, an IGBT, a bipolar transistor or a thyristor. Elektrischer Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Speicher eine Versorgungsspannung von maximal 50 Volt, bevorzugt maximal 24 Volt, zur Verfügung stellt.Electrical storage according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical memory provides a supply voltage of a maximum of 50 volts, preferably a maximum of 24 volts available. Elektrischer Speicher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassersensor (5, 13) einen ersten und einen zweiten Messkontakt (6, 7) sowie eine Messschaltung (8) zur Bestimmung einer zwischen dem ersten und dem zweiten Messkontakt (6, 7) vorliegenden elektrischen Messgröße aufweist.Electrical storage according to claim 1 to 3, characterized in that the water sensor ( 5 . 13 ) a first and a second measuring contact ( 6 . 7 ) as well as a measuring circuit ( 8th ) for determining a between the first and the second measuring contact ( 6 . 7 ) present electrical measurement. Elektrischer Speicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der positive und/oder der negative Pol (3, 4) des elektrischen Speichers als erster und/oder zweiter Messkontakt dienen.Electrical memory according to claim 4, characterized in that the positive and / or the negative pole ( 3 . 4 ) of the electrical memory serve as a first and / or second measuring contact. Boot mit einem elektrischen Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Boat with an electrical storage according to one of claims 1 to 5. Boot nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Boot einen Elektromotor aufweist.Boat according to claim 6, characterized in that the boat has an electric motor. Verfahren zur Sicherheitsabschaltung eines befindlichen elektrischen Speichers, der mindestens ein Speicherelement (2) und einen positiven und einen negativen Pol (3, 4) aufweist und der eine Versorgungsspannung von maximal 60 Volt zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass detektiert wird, ob einer der Pole (3, 4) oder das Innere des Speichers Kontakt mit Wasser hat, und im Falle der Detektion von Wasser die stromleitende Verbindung zwischen mindestens einem der Pole (3, 4) und dem Speicherelement (2) unterbrochen wird. Method for safety shutdown of an electrical memory located, the at least one memory element ( 2 ) and one positive and one negative pole ( 3 . 4 ) and which provides a supply voltage of a maximum of 60 volts, characterized in that it is detected whether one of the poles ( 3 . 4 ) or the interior of the reservoir has contact with water, and in the case of the detection of water, the electrically conductive connection between at least one of the poles ( 3 . 4 ) and the memory element ( 2 ) is interrupted. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitende Verbindung zwischen mindestens einem der Pole (3, 4) und dem Speicherelement (2) mittels einer elektronischen und/oder einer elektromechanischen Abschalteinrichtung unterbrochen wird.Method according to Claim 8, characterized in that the current-conducting connection between at least one of the poles ( 3 . 4 ) and the memory element ( 2 ) is interrupted by means of an electronic and / or an electromechanical shutdown device. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion von Wasser mittels eines elektrischen Messverfahrens erfolgt.Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the detection of water by means of an electrical measuring method. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand in der Umgebung mindestens einer der Pole (3, 4) bestimmt wird, insbesondere in einem Abstand von weniger als 30 cm, weniger als 20 cm oder weniger als 10 cm von dem Pol bestimmt wird.Method according to claim 8 to 10, characterized in that the electrical resistance in the vicinity of at least one of the poles ( 3 . 4 ), in particular at a distance of less than 30 cm, less than 20 cm or less than 10 cm from the pole. Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion von Wasser mittels eines Wechselspannungsmessverfahrens erfolgt.A method according to claim 8 to 11, characterized in that the detection of water by means of an alternating voltage measuring method. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektion von Wasser weitere elektrische Verbraucher (17, 18, 19) von dem abgeschaltet werden.Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that upon detection of water further electrical consumers ( 17 . 18 . 19 ) are turned off from the.
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