DE102014202932A1

DE102014202932A1 - Schaltvorrichtung für eine Batterie, sowie Batterie mit einer derartigen Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102014202932A1
Application number: DE102014202932.5A
Authority: DE
Inventors: Chen Chen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-08-20
Also published as: US20170012273A1; KR20160122143A; CN105993086A; CN105993086B; US10224531B2; WO2015124407A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung 1 für eine Batterie 2, wobei die Schaltvorrichtung 1 durch einen Schallresonanzeffekt betätigbar ist, um eine elektrische Leitung der Batterie 2 nach außen zu unterbrechen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Batterie 2 mit einem elektrisch betätigbaren Leistungsschalter 21 zur Unterbrechung einer elektrischen Leitung der Batterie 2 nach außen und zumindest einer derartigen Schaltvorrichtung 1, wobei der Leistungsschalter 21 und die Schaltvorrichtung 1 in Reihe geschaltet sind.

Description

Stand der Technik
Seit einiger Zeit werden zur Reduktion der Emissionen von verbrennungsmotorgetriebenen Kraftfahrzeugen verstärkt Hybridkonzepte oder reine elektrische Antriebskonzepte entwickelt, die als reine Elektrofahrzeuge oder als Hybridfahrzeuge Einzug in den Straßenverkehr halten. Der Betrieb von dazu notwendigen elektrischen Maschinen im Motor- und Generatorbetrieb setzt einen entsprechenden elektrischen Energiespeicher im jeweiligen Fahrzeug voraus, wobei gerade bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen oftmals Spannungen von mehreren hundert Volt notwendig sind und eine als Energiespeicher verwendete Batterie dabei Leistungen bis zu mehreren hundert Kilowatt bereitstellen muss. Als Beispiel für derartige Batterien kommen unter anderem als Traktionsbatterie bezeichnete Zusammenschlüsse von einzelnen Akkumulatorzellen zum Einsatz, die aus Gründen hoher Effizienz und hoher Speicherkapazität hohe Spannungspotentiale aufweisen, welche für die Fahrzeuginsassen und auch für Rettungskräfte im Falle eines Unfalls, auch Crash genannt, eine riskante Gefahrenquelle darstellen können, beispielsweise aufgrund der Gefahr eines dadurch verursachten Brandes, Explosion oder dergleichen.
Um nun einerseits die notwendige Betriebssicherheit durch Einhaltung der zulässigen Spannungsbereiche der Akkumulatorzellen zu gewährleisten und andererseits eine Sicherheit im Falle eines Unfalls zu bieten werden üblicherweise sogenannte Batteriemanagementsysteme verwendet. Diese dienen unter anderem dazu, einen unkontrollierten Kurzschluss einzelner Batteriezellen oder der gesamten Batterie zu verhindern, durch den es zu einem Brand oder einer Explosion der Batterie kommen könnte. Teil der bekannten Batteriemanagementsysteme sind folglich unter anderem auch Sicherheitsvorrichtungen zum Herabsetzen der Gefahr von Personen bei einem Unfall mit einem vollständig oder teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug, die derart ausgestaltet sind, dass die Verbindung der Hauptbatterie zu den entsprechenden elektronischen Verbrauchern bei einem Unfall unterbrochen werden kann.
Als Beispiel derartiger Sicherheitsvorrichtungen zur Vermeidung hoher gefährlicher Spannungspotentiale auf Personen im Crashfall beschreibt die DE 10 2011 013 182 A1 eine Einrichtung an Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge, bei der verschiedene Trenneinrichtungen vorgesehen sind, die nach vorbestimmten Kriterien die Batteriezellen untereinander sowie von dem Bordnetz des Fahrzeugs trennt. Die Trenneinrichtungen sind dabei manuell betätigbaren Sicherheitsschalter, die unter anderem einen manuellen Notschalter sowie ein auf Funkbasis von außen aktivierbares Schaltelement zum Auslösen des Zellgruppentrennvorgangs umfassen. Die Sicherheitsschalter sind bei der DE 10 2011 013 182 A1 als herkömmliche bestromte Schaltrelais oder elektronische Leistungsschalter ausgeführt, die eine Stromquelle benötigen, um betätigt werden zu können.
Eine schematische Darstellung eines Wirkprinzips eines derartigen elektronischen Leistungsschalters kann 5 entnommen werden, bei der der elektrisch betätigbare Leistungsschalter 91 eine elektrische Verbindung zwischen einer Batterie 92 und einem Leistungsempfänger 93, beispielsweise einem Elektromotor eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs trennen kann. Die dazu notwendigen elektrischen Signale, durch die der Leistungsschalter 91 gesteuert werden kann, um die elektrische Verbindung zu unterbrechen, können jedoch durch ein unfallbedingtes Ausfallen der fahrzeugeigenen herkömmlichen 12V-Batterie eventuell nicht mehr störungsfrei oder überhaupt nicht mehr bereitgestellt werden. Folglich kann ein Unterbrechen zwischen der Batterie 92 und dem Leistungsempfänger 93 nicht immer verlässlich sichergestellt werden. Ein durch einen Unfall beschädigtes Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug mit einer geschlossenen Stromverbindung zwischen Batterie und Stromabnehmer kann Ersthelfer, Rettungskräfte sowie die Insassen selbst jedoch in große Gefahr bringen.
Offenbarung der Erfindung
Um nun die vorhergehend genannten Probleme des bekannten Stands der Technik zu lösen stellt die vorliegende Erfindung eine Schaltvorrichtung für eine Batterie bereit, vorzugsweise für eine wiederaufladbare Batterie eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, wobei die Schaltvorrichtung durch einen Schallresonanzeffekt betätigbar ist, um eine elektrische Leitung der Batterie nach außen, das heißt eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und einem Stromabnehmer wie zum Beispiel einem Elektromotor, zu unterbrechen. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt folglich darin, dass alternativ oder zusätzlich zu dem üblichen elektrisch betätigbaren Leistungsschalter eine weitere Schaltvorrichtung vorgesehen ist, die durch ein kontaktloses Signal betätigbar ist und keinen Strom von einer Fahrzeugbatterie bezieht, wie zum Beispiel einer standardmäßig vorgesehenen 12V-Fahrzeugbatterie. Dadurch kann ein sicheres Unterbrechen der Stromversorgung in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug umgesetzt werden. Der Begriff „Schallresonanzeffekt“ steht in diesem Zusammenhang für einen Effekt beziehungsweise eine Einwirkung auf die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung durch schallbedingte Resonanz, also durch eine Resonanzüberhöhung der Eigenfrequenz der Schaltvorrichtung, die durch zumindest eine Anregung mittels gezielter Schallwellen ausgelöst wird. Das durch die gezielten Schallwellen entstehende Resonanzauslösesignal, auch gerichtetes bestimmtes Resonanzfrequenzsignal genannt, hat vorzugsweise eine vorbestimmte Richtcharakteristik, wobei das Schallwellensignal aus einem dünnen, leistungsstarken gerichteten Schallstrahl oder Schallbündel besteht und genutzt werden kann, um auf kleine Ziele gerichtet zu werden. Diese Ziele können durch das gerichtete Schallsignal zur Resonanzschwingung angeregt werden, wobei eine Zerstörung des Ziels durch die Überhöhung mittels Resonanz erreicht werden kann. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung stellt damit eine Art Notschalter dar, auch Not-Aus-Schalter genannt.
Um nun eine Betätigung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung durch einen derartigen Resonanzeffekt umzusetzen weist diese vorzugsweise zumindest einen durch ein Federelement vorgespannten Behälter auf, der durch Schallresonanz, oder anders gesagt durch Schallanregung dessen Resonanzfrequenz zerstörbar ist. Das Federelement, vorzugsweise eine Spiralfeder, eine Tellerfeder oder dergleichen, ist durch die Anordnung des Behälters in Anlage an die Feder auf Druck vorgespannt, wodurch Federenergie in dem Federelement gespeichert ist. Nach einem schallresonanzbedingten Zerstören des Behälters kann sich das Federelement ausdehnen, wodurch die Schaltvorrichtung geöffnet wird, beispielsweise indem ein den Behälter stützendes Element, also ein Stützelement wie zum Beispiel eine Platte, die als Kontaktplatte als Teil der Stromleitung dient, durch das Federelement von der Stromleitung abgehoben wird und entsprechend die Stromleitung unterbricht. Vorzugsweise wird das Stützelement dabei von der Stromleitung weg bewegt, so dass auch hohe Ströme von beispielsweise 1000 Ampere oder mehr bei in etwa 450 Volt unterbrochen werden können. Der als Teil der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wirkende Behälter ist vorzugsweise ein Hohlkörper, der aus einem zerbrechlichen Material besteht. Dadurch kann ein sicheres Zerstören des Behälters durch den Schallresonanzeffekt ermöglicht werden. Ein derartiges zerbrechliches Material kann dabei ein Keramikmaterial, wie zum Beispiel Kaolinit oder dergleichen, oder ein Glasmaterial sein, wie zum Beispiel Kalk-Natron Glas oder dergleichen. Um den Behälter zuverlässig zu zerstören muss vorzugsweise die zutreffende Resonanzfrequenz des Behälters getroffen werden, das Signal muss die notwendige Schallstärke oder Schallleistung aufweisen, und das Ziel, also der Behälter, muss möglichst exakt mit dem dünn geformten Schallstrahl getroffen werden, um die Resonanzüberhöhung des Behälters so stark wie möglich anzuregen. Das Material des Behälters muss dazu sorgfältig ausgewählt und mit dem Schallsignal abgestimmt sein, so dass der Resonanzeffekt nicht im normalen Fahrzustand des Fahrzeugs auftreten kann. Ferner muss die Resonanzfrequenz ebenfalls sorgfältig ausgewählt werden, so dass sich das auslösende Schallsignal nicht mit anderen drahtlosen Anwendungen überlagern kann oder aber andere drahtlose Anwendungen den Resonanzeffekt bei dem Behälter auslösen können. Um Sabotagehandlungen an dem Fahrzeug beziehungsweise der Batterie des Fahrzeugs zu verhindern muss die Resonanzfrequenz des Behälters von allen beteiligten Personen geheim gehalten werden.
Um ferner unter anderem in der Lage zu sein, mögliche Lichtbögen, auch Bogenentladung genannt, zwischen dem abgehobenen Stützelement und der Stromleitung zu verhindern, kann der Behälter der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ein inertes Gas aufweisen, wie zum Beispiel ein umweltfreundliches Löschgas, das vorzugsweise Kohlenstoffdioxid, Argon oder Stickstoff enthält. Durch die Freigabe des inerten Gases bei dem Zerstören des Behälters kann also ein schnelles Löschen oder Tilgen eines sich potentiell aufbauenden Lichtbogens zwischen Stützelement und Stromleitung erreicht werden, wodurch eine sichere Unterbrechung der Stromleitung ab Zerstören des Behälters erzielt werden kann.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Batterie mit einem elektrisch betätigbaren Leistungsschalter zur Unterbrechung einer elektrischen Leitung der Batterie nach außen, sowie zumindest einer Schaltvorrichtung wie vorhergehend beschrieben bereitgestellt, wobei der Leistungsschalter und die Schaltvorrichtung in Reihe geschaltet sind, also in der Stromleitung hintereinander angeordnet sind, so dass die Schaltvorrichtung ein Unterbrechen der Stromleitung bewirken kann, falls der elektrisch betätigbare Leistungsschalter dazu nicht mehr in der Lage ist. Um es Ersthelfern oder Rettungskräften an der Unfallstelle im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs zu ermöglichen, einen Schaltzustand der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in der Batterie zu erkennen, ist die Schaltvorrichtung in einem Gehäuse der Batterie von außen sichtbar angeordnet, vorzugsweise in einem in dem Gehäuse vorgesehenen Sichtfenster, durch das der Zustand des Behälters, also der intakte oder zerstörte Zustand des Behälters, und damit den Schaltzustand der Schaltvorrichtung von außerhalb der Batterie erkennbar ist und entsprechend ein Gefahrenpotential durch die Batterie eingeschätzt werden kann. Um den Behälter der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung durch Schalleinwirkung zu zerstören kann ein Signalgeber zum Ausgeben eines Schallsignals in oder an der Batterie vorgesehen sein, wie zum Beispiel ein Membransender oder dergleichen. Alternativ dazu kann ein derartiger Signalgeber auch außerhalb der Batterie vorgesehen sein, beispielsweise als bereitgestelltes Hilfswerkzeug der Rettungskräfte, solange ein ausgegebenes Schallsignal bis zu der Schaltvorrichtung mit ausreichender Stärke vordringen kann. In jedem Fall muss jedoch das Spektrum des Resonanzsignals begrenzt sein, so dass sich die effektive Weichreite zwischen dem durch die Schaltvorrichtung ausgebildeten Notschalter und dem Schallsignalgeber durch die Ausgabeleistung des Signalgebers ergibt, beispielsweise mit 0,5 Meter oder weniger. Der Signalgeber kann weiter vorzugsweise eine eigene Stromquelle aufweisen, wie zum Beispiel eine eigens dafür vorgesehene Batterie, um eine Funktion des Signalgebers zu gewährleisten.
Um unter anderem ein Vorliegen von Gas in der Nähe der Schaltvorrichtung zu erkennen, kann die Batterie ferner einen Gassensor aufweisen, der beispielsweise ein Austreten des inerten Gases aus dem Behälter, also eine Beschädigung oder Zerstörung des Behälters feststellen kann. Dadurch kann im Wesentlichen eine leichte Beschädigung des Behälters, die die Schaltvorrichtung zwar nicht zwangsweise betätigt jedoch Gas aus dem Behälter austreten lässt, erkannt werden und eine notwendige Wartung oder dergleichen der Schaltvorrichtung, beispielsweise durch Auswechseln der Schaltvorrichtung oder zumindest des Behälters der Schaltvorrichtung nach Außen signalisiert werden.
Die erfindungsgemäße Batterie kann schließlich im Wesentlichen aus einer Zusammenschaltung einer Vielzahl von Akkumulatorzellen bestehen, vorzugsweise aus einer Zusammenschaltung oder einem Verbund an Lithium-Ionen-Zellen, die bekannterweise als Energiequelle in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug Anwendung finden können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung bietet für eine Batterie eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs zusätzlich zum einem üblicherweise bereits vorgesehenen elektrisch betätigbaren Leistungsschalter zum Unterbrechen einer Stromleitung zwischen Batterie und Stromabnehmer des Fahrzeugs einen zusätzlichen Unterbrechungsschalter. Dieser Zusatz-Notschalter nutzt jedoch nicht die unfallbedingt ausfallgefährdete 12V-Batterie des Fahrzeugs, sondern agiert fahrzeugstromunabhängig beziehungsweise unabhängig von der 12V-Batterie des Fahrzeugs. Dadurch kann eine Unterbrechung der Stromleitung im Falle eines Unfalls sichergestellt werden, falls der elektrisch betätigbare Leistungsschalter ausfällt, so dass Ersthelfer, Rettungskräfte oder auch die Insassen selbst vor Stromschlägen durch Beschädigung der Stromleitung zwischen Batterie und Stromabnehmer geschützt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltkreises eines Elektrofahrzeugs mit einer Schaltvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im geschlossenen Zustand;
2 zeigt eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Elektrofahrzeug-Schaltkreises mit der Schaltvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im offenen Zustand;
3 zeigt eine Batterie mit einem Sichtfenster für einen Behälter der in 1 und 2 gezeigten Schaltvorrichtung im geschlossenen Zustand;
4 zeigt die in 3 gezeigte Batterie mit dem Sichtfenster für den Behälter der in 1 und 2 gezeigten Schaltvorrichtung im offenen Zustand; und
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltkreises eines Elektrofahrzeugs gemäß dem Stand der Technik.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
In 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 gezeigt, die basierend auf dem in 5 gezeigten Stand der Technik zwischen einer Batterie 2 und einem als Leistungsabnehmer wirkenden Elektromotor 3 eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs in Reihe zu einem elektrisch betätigbaren Leistungsschalter 21 geschaltet in einer Stromleitung 4 angeordnet ist. Der Leistungsschalter 21 ist in 1 und 2 zwar als außerhalb der Batterie 2 liegend dargestellt, ist aber vorzugsweise ein integraler Bestandteil der Batterie 2. Der Leistungsschalter 21 wird von einer (nicht gezeigten) 12V-Batterie des Fahrzeugs mit Strom versorgt. Die Schaltvorrichtung 1, die in 1 in einem geschlossenen Zustand gezeigt ist, in dem die Stromleitung 4 zwischen Batterie 2 und Elektromotor 3 geschlossen ist, ist ähnlich zu dem Leistungsschalter 21 als außerhalb der Batterie 2 liegend dargestellt, ist aber ebenfalls vorzugsweise ein integraler Bestandteil der Batterie 2. Der Leistungsschalter 21 schließt im geschlossenen Zustand einen Kontakt zwischen den Kontaktpunkten 41 und 42 der Stromleitung 4. Die Schaltvorrichtung 1 ist unabhängig von der (nicht gezeigten) 12V-Batterie des Fahrzeugs. Die Schaltvorrichtung 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform besteht im Wesentlichen aus einem Federelement 11, bei der bevorzugten Ausführungsform in Gestalt einer Spiralfeder, die an einer Seite mit einem Stützelement einstückig verbunden ist und an der anderer Seite befestigt ist, beispielsweise an einer feststehenden Komponente 112. Das Stützelement, bei der bevorzugten Ausführungsform in Gestalt einer Platte 111 mit Federansatz, stützt beziehungsweise hält einen Behälter 12, der an seiner der Platte 111 gegenüberliegenden Seite fest gehalten wird, beispielsweise durch eine Anlagefläche 113. Die Platte 111 weist Kontaktpunkte 1111 und 1112 auf, wobei der Kontaktpunkt 1111 im geschlossenen Zustand der Schaltvorrichtung 1 mit einem Kontaktpunkt 43 der Stromleitung 4 in Kontakt steht, und der Kontaktpunkt 1112 steht im geschlossenen Zustand der Schaltvorrichtung 1 mit einem Kontaktpunkt 44 der Stromleitung 4 in Kontakt. Der Behälter 12 ist zwischen der Platte 111 und der Anlagefläche 113 eingespannt, wobei das Federelement 11 die Vorspannung der Platte 111 gegen den Behälter 12 leistet. Der Behälter 12 besteht bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 aus einem hohlen Glasbehälter, der mit eine inerten Löschgas gefüllt ist. Unter normalen Bedingungen, also bei einem normalen Betrieb des Fahrzeugs, treten keine Resonanzanregungsfrequenzen auf und der Behälter 12 sollte intakt bleiben. Die Schaltvorrichtung 1, die einen Notschalter darstellt, bleibt damit in einem Gleichgewichtszustand, bei dem der Behälter 12 seine äußere Form bewahrt. Die Länge des Behälters 12 ist dabei so dimensioniert, dass die Platte 111 an deren Kontaktpunkten 1111, 1112 in engem Kontakt mit den zugehörigen Kontaktpunkten 43, 44 der Stromleitung 4 verbleibt. Das Federelement 11 ist in einem gestauchten Zustand, in den sie jedoch die Platte 111 aufgrund der Intaktheit des Behälters 12 nicht von den Kontaktpunkten 43, 44 wegheben kann.
In 2 ist zusätzlich zu den in 1 gezeigten Komponenten ein Signalgeber 22 gezeigt, der in der Figur außerhalb der Batterie 2 dargestellt ist. Der Signalgeber 22 ist in der Lage, beispielsweise im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs ein Schallsignal 221 auszugeben, entweder automatisch oder auf einen Befehl, der durch die Insassen oder die Ersthelfer oder Rettungskräfte am Ort des Unfalls gegeben werden kann. Das Schallsignal 221, das dazu dient, den Behälter 12 zuverlässig zu zerstören, muss so gewählt sein, dass es die Resonanzfrequenz des Glas-Behälters 12 trifft, die notwendige Schallstärke oder Schallleistung hat und genau auf den Behälter 12 ausgerichtet ist. Treffen diese Voraussetzungen zu, wird der Behälter 12 zu einer Resonanzschwingung angeregt, durch die die Außenwand des Behälters 12 zerstört wird, also die Glaswand des Behälters 12 zerbricht, und das im Inneren des Behälters 12 befindliche inerte Löschgas austritt, wie es unter anderem in 2 gezeigt ist. Durch das Zerbrechen der Behälters 12, in 2 dargestellt durch den zerbrochenen Behälter 12‘, kann nun die Platte 111 durch die Feder 11 von ihren Auflagepunkten abgehoben werden, wodurch die Schaltvorrichtung 1 geöffnet wird und damit die Stromleitung 4 unterbricht. Auf diese Art und Weise wird die Stromleitung 4 unterbrochen, auch wenn der Leistungsschalter 21, wie in 2 gezeigt, geschlossen bleibt. Demnach wird in anderen Worten im Notfall eine Resonanzanregung durch den Signalgeber 22 erzeugt, die nicht automatisch sondern manuell von Insassen, Rettungskräften oder Ersthelfern ausgelöst wird. Die Schaltvorrichtung 1 befindet sich dadurch nicht weiter in seinem Gleichgewichtszustand, da der Behälter 12 durch die von den Signalgeber 22 erzeugte Resonanzanregung mit einer bestimmten Schallresonanzfrequenz und einer bestimmten Schallleistung in Resonanzschwingung versetzt wird, damit zerbricht und folglich nicht länger intakt ist. Dadurch wird die Feder 11 in die Lage versetzt, sich auszudehnen, wodurch die Platte 111 mit ihren Kontaktpunkten 1111, 1112 von der Stromleitung 4 beziehungsweise von den Kontaktpunkten 43, 44 abgehoben wird und folglich die Stromleitung 4 unterbricht.
3 und 4 zeigen eine Batterie 2 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Batterie 2 weist dabei ein als Batteriegehäuse wirkendes Gehäuse 20 mit einem darin vorgesehenen Sichtfenster 201 zur visuellen Kontrolle der Intaktheit des Behälters 12 auf, in dem die Schaltvorrichtung 1 zumindest teilweise zu sehen ist. In 3 ist dabei die Batterie 2 in einem normalen, intakten Zustand zu sehen, also in einem Normalzustand des Fahrzeugs vor einem Unfall, wobei der Schaltvorrichtung 1 in einem geschlossenen Zustand vorliegt. Dies ist dadurch erkennbar, dass der intakte Behälter 12 in dem Sichtfenster 201 zu sehen ist. Dadurch kann davon ausgegangen werden, dass die Kontaktpunkte 1111, 1112 der Platte 111 in engem Kontakt mit den Kontaktpunkten 43, 44 der Stromleitung 4 stehen, wodurch die Stromleitung 4 nicht unterbrochen ist. Die in 3 dargestellte Ansicht stellt also das Bild dar, das sich einem Betrachter bietet, der die Batterie 2 im nicht ausgelösten Zustand der Schaltvorrichtung 1 betrachtet. Sollte die Schaltvorrichtung 1 nun ausgelöst werden, um beispielsweise im Falle eines Unfalls den Betrachter vor Stromschlägen zu schützen, kann mit dem entsprechenden Signalgeber 22 auf das Sichtfenster 201 und demnach genau auf den Behälter 12 gezielt und dieser durch eine Signalausgabe in Form einer Schallwelle oder eines Schallwellensignals zerstört werden, ohne die Batterie 2 berühren zu müssen.
Demgegenüber stellt die in 4 dargestellte Ansicht ein Bild dar, das sich dem Betrachter bietet, der die Batterie 2 in einem ausgelösten, offenen Zustand der Schaltvorrichtung 1 betrachtet, beispielsweise nach einem gezielten Richten eines Schallsignals auf das Sichtfenster 201 durch den Signalgeber 22. Dabei kann in dem Sichtfenster 201 erkannt werden, dass der Behälter 12‘ nach dessen Resonanzanregung nicht weiter intakt sondern zerstört ist, und dass die Platte 111 nach oben abgehoben ist, wodurch die Kontaktpunkten 1111, 1112 der Platte 111 von den Kontaktpunkten 43, 44 der Stromleitung 4 abgehoben sind und folglich die Stromleitung 4 unterbrochen ist. Der Betrachter kann demnach davon ausgehen, dass die Batterie 2 keine weitere Gefahr für ihn durch Strombeaufschlagung oder dergleichen darstellt.
Als bevorzugtes Einsatzgebiet für die vorliegende Erfindung kommen Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge in Frage. Andere Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 sind jedoch ebenfalls denkbar, beispielsweise bei Batterieanwendungen, bei denen ein Benutzer in der Lage sein soll, eine Stromführung der Batterie manuell zu unterbrechen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011013182 A1 [0003, 0003]

Claims

Schaltvorrichtung (1) für eine Batterie (2), wobei die Schaltvorrichtung (1) durch einen Schallresonanzeffekt betätigbar ist, um eine elektrische Leitung der Batterie (2) nach außen zu unterbrechen.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schaltvorrichtung (1) zumindest einen durch ein Federelement (11) vorgespannten Behälter (12) aufweist, der durch Schallresonanz zerstörbar ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei der Behälter (12) ein aus einem zerbrechlichen Material bestehender Hohlkörper ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei der Behälter (12) aus einem Keramikmaterial oder einem Glasmaterial besteht.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Behälter (12) ein inertes Gas aufweist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei das inerte Gas ein Löschgas ist, vorzugsweise Kohlenstoffdioxid, Argon oder Stickstoff.
Batterie (2) mit einem elektrisch betätigbaren Leistungsschalter (21) zur Unterbrechung einer elektrischen Leitung der Batterie (2) nach außen, und zumindest einer Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leistungsschalter (21) und die Schaltvorrichtung (1) in Reihe geschaltet sind.
Batterie (2) nach Anspruch 7, wobei die Schaltvorrichtung (1) in einem Gehäuse (20) der Batterie (2) von außen sichtbar angeordnet ist, vorzugsweise in einem in dem Gehäuse (20) vorgesehenen Sichtfenster (201).
Batterie (2) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Batterie (2) des Weiteren einen Signalgeber (22) zum Ausgeben eines Schallsignals aufweist.
Batterie (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Batterie (2) des Weiteren einen Gassensor aufweist.
Batterie (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Batterie (2) eine Zusammenschaltung einer Vielzahl von Akkumulatorzellen aufweist, vorzugsweise von Lithium-Ionen-Zellen.