DE4139469C2 - Schutzvorrichtung - Google Patents

Schutzvorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Elektrofahrzeuge mit einer Anzahl von Einzelbatterien, die elektrisch miteinander verbunden sind.
Eine solche Schutzvorrichtung für Elektrofahrzeuge ist aus der JP-A 61-202101 be­ kannt. Elektrofahrzeuge enthalten eine Reihe von Einzel-Batterien, die unter­ einander und mit einem Antriebsmotor verbunden sind, der das Fahrzeug bewegt. Die erwähnte JP-A 61-202101 weist einen Notschalter auf, der die Verbindung zwischen der elektrischen Stromquelle, das heißt der Summe der Einzel-Batterien, und dem Antriebsmotor unterbricht, wenn ein Stoß­ sensor ermittelt, daß ein Stoß auf das Fahrzeug wegen eines Unfalls oder aus anderen Gründen ausgeübt worden ist.
Wenn bei einer derartigen Stromversorgung die Stromquelle von dem An­ triebsmotor durch den Notschalter oder dergleichen getrennt wird, bleibt die Klemmenspannung der Stromquelle auf einem hohen Wert, der der Summe der Spannungen der Einzel-Batterien entspricht, wie es beim Betrieb des Fahrzeugs der Fall ist. Es ist daher notwendig, die Stromquelle und die auf hoher Spannung befindliche Schaltung zu isolieren und damit die Fahrgäste vor einem elektrischen Schlag zu schützen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung der obigen Art zu schaffen, bei der die Fahrgäste im Falle eines Notfalles zuverlässig vor einer Berührung mit hoher Spannung geschützt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung umfaßt eine Steuereinrichtung, die die Verbindung zwischen den Einzel-Batterien bei einen Stoß, der auf das Fahrzeug ausgeübt wird, verändert.
Bei einem Unfall werden daher die Einzelbatterien in einzelne unter­ teilt, so daß die Fahrgäste geschützt werden. Zugleich wird dadurch die Isolation der Stromquelle vereinfacht und damit das Fahrzeuggewicht verrin­ gert.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild einer aus Einzel-Batterien be­ stehenden Stromquelle für Elektrofahrzeuge mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung;
Fig. 2 ist ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 ist ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform;
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung bei Ermittlung eines Stoßes;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der Schutzvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine elektrische Stromquelle 5A eines Elektrofahrzeugs mit der Schutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die elektrische Stromquelle ist mit einem Hauptschalter 1 verbunden, der als Ein-Aus-Schalter für den Kreis 10 hoher Spannung verwendet wird. Der Kreis 10 wird vor allem gebildet durch die Stromquelle 5A für das Antriebs­ system des Elektrofahrzeugs und einen Antriebsmotor 6. Der Hauptschalter 1 liegt in einer geeigneten Position, in der er bequem vom Fahrer des Elektro­ fahrzeugs betätigt werden kann.
Eine Fahreinrichtung 2 umfaßt einen Fahrschalter 3 in einer für den Fahrer gut zu erreichenden Position und einen elektrischen Stromregler 4 zur Rege­ lung des elektrischen Stroms, der von der Stromquelle 5A dem Antriebsmo­ tor 6 zugeführt wird. Die Stromquelle 5A wird gebildet durch eine Anzahl von Einzelbatterien 8₁, 8₂, . . . 8 n, die in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise sind fünfundzwanzig Batterien mit jeweils 12 V Klemmspannung vorgese­ hen, die in Reihe verbunden eine hohe Spannung von 300 V (12 V × 25 = 300 V) abgeben. Die elektrische Stromquelle 5A ist normalerweise mit ver­ schiedenen Teilen des Elektrofahrzeugs, wie etwa dem Motor, einer Heizung, einem Gebläse, einer Klimaanlage und einer Beleuchtung verbun­ den.
Der Antriebsmotor 6 wird bei Aufnahme einer hohen Spannung von der Stromquelle 5A angetrieben und treibt seinerseits die Antriebsräder 7, die mit einer Ausgangswelle des Antriebsmotors 6 verbunden sind.
Eine Steuerung 15 umfaßt einen Stoß-Sensor 16, einen Rechner 17, einen Notschalter 18 und Batterieschalter 19 und 20. Der Stoß-Sensor 16, der mit dem Aufbau des Elektrofahrzeugs verbunden ist, ermittelt einen Stoß und gibt ein elektrisches Signal ab, das dem abgetasteten Stoßwert G entspricht. Der Rechner 17 nimmt das Signal des ermittelten Stoßwertes G von dem Sensor 16 auf und vergleicht den Wert G mit einem vorgegebenen Wert Gs. Ist G größer oder gleich Gs, so gibt der Rechner 17 ein Signal ab, das besagt, daß der Stoßwert G größer oder gleich dem vorgegebenen Wert ist. Der Not­ schalter 18 wird elektromagnetisch durch das Signal des Rechners 17 geöff­ net. Jeder Batterieschalter 19 und 20 weist eine Erregerspule 19a und 20a und Schaltkontakte 19b und 20b auf.
Die Einzelbatterie 8 n, der Hauptschalter 1, der Notschalter 18 und die Erreger­ spulen 19a, 20a liegen in einem Niederspannungskreis. Der Batterie­ schalter 19 verbindet die Batterien 8₂ und 8₃ in Reihe. Der Batterieschalter 20 verbindet die Einzelbatterien 8₄ und 8₅ in Reihe. Die Stromquelle 5A, der Antriebsmotor 6, der Stromregler 4 und die Schaltkontakte 19b, 20b der Batterieschalter 19 und 20 bilden in Reihe den Kreis hoher Spannung.
Anschließend soll die Arbeitsweise der Schutzvorrichtung erläutert werden.
Wenn das Elektrofahrzeug geparkt ist und die elektrische Stromquelle ge­ mäß Fig. 1 durch den Hauptschalter 1 abgeschaltet ist, ist der Notschalter 18 eingeschaltet, die Schaltkontakte 19 und 20 sind offen. Der Nieder­ spannungskreis 21 wird geschlossen durch Schließen des Hauptschalters durch den Fahrer des Elektrofahrzeugs. Durch diesen Schaltvorgang wird der Erregerstrom von der Einzelbatterie 8 n den Erregerspulen 19b und 20b zu­ geleitet, so daß diese die Schaltkontakte 19b und 20b elektromagnetisch schließen. Dadurch wiederum wird der Kreis hoher Spannung geschlossen, so daß hohe Spannung von der Stromquelle 5A an den Antriebsmotor 6 ge­ langt. Wenn unter diesen Bedingungen der Fahrer den Fahrschalter 3 betätigt, wird hohe elektrische Spannung, die entsprechend den Eingaben des Fahrers geregelt wird, von der Stromquelle 5A an den Antriebsmotor 6 abgegeben. Die Antriebsräder 7 werden durch den Antriebsmotor 6 ge­ dreht und das Elektrofahrzeug wird mit gewünschter Geschwindigkeit entsprechend den Eingaben durch den Fahrschalter 3 bewegt.
Wenn beim Fahren des Elektrofahrzeugs der Stoß-Sensor 16 einen Stoß bei einer Fahrzeugkollosion oder dergleichen ermittelt, vergleicht der Rechner 17 den Stoßwert G mit den vorgegebenen Wert Gs. Wenn der ermittelte Stoßwert G größer oder gleich dem vorgegebenen Wert Gs ist, speichert der Rechner 17 das Ergebnis in einem nicht gezeigten Speicher. Der Rechner gibt ein Signal ab, das diesen gespeicherten Daten entspricht und an den Notschalter 18 gelangt, so daß der Notschalter 18 in geöffneter Stellung gehalten wird. Durch Öffnen des Notschalters 18 wird der Erregerstrom, der von der Einzelbatterie 8 n zu den Erregerspulen 19a und 20a fließt, unterbrochen, so daß die Schaltkontakte 19b und 20b geöffnet werden. Dies führt dazu, daß die elektrischen Verbindungen zwischen den Einzelbatterien 8₂ und 8₃ sowie 8₄ und 8₅ unterbrochen werden. In der Praxis werden zumeist fünfund­ zwanzig Batterien 8₁, 8₂, . . . 8₂₅ in Reihe miteinander verbunden und durch die Notschaltung in eine Anzahl von einzelnen Paaren unterteilt. Auf diese Weise sinkt die Klemmenspannung der elektrischen Stromquelle 5A von 300 V (12 V × 25) auf 24 V (12 V × 2).
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutz­ vorrichtung.
Ein Elektroantrieb umfaßt eine elektrische Stromquelle 5B, die in Reihe mit einem Hauptschalter 1, einem Antriebsmotor 6 und einem Strom­ regler 4 einer Fahreinrichtung 2 liegt. Die Stromquelle 5B umfaßt eine Anzahl von Batteriegruppen aus jeweils fünf Einzelbatterien 8₁ bis 8₅, 8₆ bis 8₁₀ . . . 8 n-4 bis 8 n.
Eine Steuerung 15B umfaßt Batterieschalter 25 und 26 zwischen den Bat­ teriegruppen. Die erste Batteriegruppe 8₁ bis 8₅ ist mit der zweiten Batterie­ gruppe 8₆ bis 8₁₀ über den ersten Batterieschalter 25 verbunden. Die zweite Batteriegruppe ist mit der dritten Batteriegruppe 8 n-4 bis 8 n über den zweiten Batterieschalter 26 verbunden. Auf diese Weise kann die Stromquelle 180 V (60 V ×3) abgeben. Die Steuerung umfaßt einen Stoß-Sensor 16, einen Rechner 17 und einen Notschalter 18B zusätzlich zu den Batterieschaltern 25 und 26, so daß die Verbindung zwischen den Batterien entsprechend einem auf das Fahrzeug ausgeübten Stoß geändert werden kann. Der Stoß- Sensor 16 ist mit dem Elektrofahrzeug verbunden und tastet einen auf diesen ausgeübten Stoß ab und liefert ein entsprechendes Stoß-Signal G. Der Notschalter 18B ist normalerweise offen und wird geschlossen zur Trennung der Batteriegruppen, wenn der abgetastete Stoßwert G größer oder gleich dem vorgegebenen Wert Gs ist. Anschließend soll die Arbeitsweise dieser Ausführungsform erläutert werden.
Wenn das Elektrofahrzeug geparkt ist und der Zustand der Fig. 2 vorliegt, d. h. der Hauptschalter 1 geöffnet ist, ist der Notschalter 18B offen und die Batterieschalter 25 und 26 sind geschlossen. Der Kreis hoher Spannung wird durch den Fahrer mit Hilfe des Hauptschalters 1 geschlossen, so daß die Stromquelle 5B Strom mit hoher Spannung dem An­ triebsmotor 6 zuführt. Wenn in diesem Falle der Fahrer den Fahrschalter 3 betätigt, wird Strom mit hoher Spannung, der entsprechend den Eingangssignalen des Fahrers geregelt wird, von der Stromquelle 5B an den Antriebsmotor 6 abgegeben, und das Fahrzeug wird bewegt. Die Antriebs­ wellen 7 werden durch den Antriebsmotor 6 gedreht, und die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs wird durch den Fahrer über den Fahrschalter 3 geregelt.
Wenn der Stoß-Sensor 16 einen Stoß bei einer Kollision ermittelt, verarbei­ tet der Rechner 17 das ermittelte Stoßsignal G und vergleicht dieses mit dem vorgegebenen Stoßsignal Gs. Wenn der ermittelte Wert G größer oder gleich dem vorgegebenen Wert Gs ist, speichert der Rechner 17 das ermit­ telte Signal in einem nicht gezeigten Speicher, und dieser gibt ein Signal entsprechend dem gespeicherten Wert an den Notschalter 18B und die Bat­ terieschalter 25, 26 ab, so daß diese offen gehalten werden. Damit wird die Ver­ bindung zwischen den Batterien 8₅ und 8₆ sowie den Batterien 8₁₀ und 8 n-4 unterbrochen.
In der Praxis sind beispielsweise fünfzehn Batterie 8₁ bis 8₁₅ in Reihe ge­ schaltet, die nunmehr in Gruppen von jeweils fünf Einzelbatterien in Reihen­ schaltung unterteilt werden. Dadurch wird die Klemmenspannung der Stromquelle 5B von 180 auf 60 V reduziert. Durch Unterbrechung der Ver­ bindung zwischen den Einzelbatterien gelangt die Batteriegruppe 8 n-4 bis 8 n in Reihe mit dem Stromregler 4, dem Antriebsmotor 6 und dem Notschalter 18B und bildet mit diesen einen Niederspannungskreis mit 60 V. Der Strom der Batterien 8 n-4 bis 8 n gelangt, geregelt durch den Fahrer, an den An­ triebsmotor 6, so daß das Elektrofahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit bewegt und vom Unfallort entfernt werden kann.
Während die Batterieschalter 25 und 26 normalerweise durch Magnetschalter entsprechend dem Eingangssignal des Rechners 17 geschaltet werden, können sie auch mechanisch über ein Betätigungsorgan geschaltet werden. Die Ver­ bindung zwischen den Einzelbatterien kann auch durch einen Zündmechanismus unterbrochen werden, der durch das Signal des Rechners 17 gesteuert wird.
Fig. 3 und 4 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit einer Stromquelle 5C mit Batterien 8₁ bis 8 n. Die Stromquelle 5C ist in Reihe mit einer einem Hauptschalter 1C, einem Stromregler 4 einer Fahreinrichtung 2 und einem Antriebsmotor 6 verbunden. Batterieschalter 27, 28 und 29 einer Steuerung 15C liegen zwischen Einzelbatterien 8₁ und 8₂, 8₂ und 8₃ und 8₃ und 8 n. Der Hauptschalter 1C ist normalerweise offen und wird elektromagnetisch betätigt, so daß er entsprechend einem Signal eines Rechners 17C der Steuerung 15C geöffnet werden kann, während er andererseits auch manuell geöffnet und geschlossen werden kann.
Die Steuerung 15C umfaßt den Stoßsensor 16, den Rechner 17C und die Batterieschalter 27, 28 und 29, so daß die Verbindungen zwischen den Ein­ zelbatterien bei einem auf das Fahrzeug ausgeübten Stoß geändert werden können. Der Stoß-Sensor 16, der an dem Fahrzeug angebracht ist, tastet einen auf das Fahrzeug ausgeübten Stoß ab und liefert ein entsprechendes Stoßsignal G.
Eine Anzahl von vorgegebenen Werten, wie ein erster Wert Gs1 (10 G) und ein zweiter Wert Gs2 (20 G) werden zuvor in den Rechner 17C eingege­ ben. Die vorgegebenen Werte entsprechen der Beziehung Gs1 < Gs2. Der Rechner 17C nimmt ein Stoßsignal G von dem Stoß-Sensor 16 auf und liefert ein Signal aufgrund eines Vergleichs mit dem ersten und zweiten vorgegebe­ nen Stoßwert Gs1, Gs2.
Der Batterieschalter 27, der normalerweise geschlossen ist und elektro­ magnetisch betätigt wird, verbindet die Einzelbatterie 8₁ und die Einzelbatterie 8₂ in Serie. Der Batterieschalter 28 weist einen beweglichen Kontakt 28a auf der Seite der Batterie 8₃ auf, die mit der Batterie 8₂ verbunden wird, einen festen Kontaktpunkt 28b in Verbindung mit der Batterie 8₂, einen festen Kontakt 28c in Verbindung mit dem Hauptschalter 1A und der Bat­ terie 8₁, und einen festen Kontakt 28d ohne Verbindung zu anderen Teilen. Normalerweise ist der bewegliche Kontakt 28a mit dem festen Kontakt 28b verbunden, so daß die Batterien 8₁ und 8₂ in Reihe geschaltet sind. Der be­ wegliche Kontakt 28a ändert den Zustand und wird mit dem festen Kontakt 28c oder 28d verbunden, wenn der Rechner 17C entsprechende Signale ab­ gibt. Der Batterieschalter 29 umfaßt einen beweglichen Kontakt 29a auf der Seite der Batterie 8 n, die mit der Batterie 8₃ verbunden wird, einen festen Kontakt 29b in Verbindung mit der Batterie 8₃ und einen festen Kontakt 29c in Verbindung mit einem Rednerbereich 31 einer Überwachungseinrichtung 30 auf. Bei normalem Betrieb ist der bewegliche Kontakt 29a mit dem festen Kontakt 29b verbunden, so daß die Batterien 8₃ und 8 n in Reihe liegen. Der bewegliche Kontakt 29a ändert die Stellung und tritt mit dem festen Kontakt 29c in Verbindung, wenn der Rechner 17C ein Signal abgibt.
Die Überwachungseinrichtung 30 ist mit dem Rechnerbereich 31 und einem An­ zeigebereich 32 versehen. Auf Grund der Verbindungen zwischen dem bewegli­ chen Kontakt 29a und dem festen Kontakt 29b nimmt der Rechnerbereich 31 die errechneten Daten des Rechners 17C auf und beurteilt, ob sich das Elektrofahrzeug in einem elektrisch abnormen Zustand befindet, also etwa ein Fehlstrom oder ein Feuer vorliegt, in dem der elektrische Strom, die Spannung, die Umgebungstemperatur des elektrischen Systems, ausgenom­ men das Antriebssystem, gemessen werden. Wenn der Rechnerbereich 31 feststellt, daß das Fahrzeug in elektrisch abnormem Zustand ist, betätigt es den Anzeigebereich 32 und eine nicht gezeigte Warneinrichtung, wie etwa einen Summer oder einen Stimmengenerator.
Der zuletzt beschriebene Elektroantrieb arbeitet wie folgt.
Wenn das Elektrofahrzeug geparkt ist und der Elektroantrieb sich in dem Zustand gemäß Fig. 3 befindet, ist der Batterieschalter 27 geschlossen und der beweg­ liche Kontaktpunkt 28a des Batterieschalters 28 ist mit dem festen Kontakt­ punkt 28b verbunden. Der bewegliche Kontakt 29a des Batterieschalters 29 ist mit dem festen Kontakt 29b verbunden. Der Kreis hoher Spannung wird mit Hilfe des Hauptschalters 1C durch den Fahrer des Elektrofahrzeugs ge­ schlossen. In diesem Falle kann elektrischer Strom mit hoher Spannung von der Stromquelle 5C zu dem Antriebsmotor 6 gelangen. Dies geschieht im ein­ zelnen mit Hilfe des Stromreglers 4 und des Fahrschalters 3. Der Antriebsmotor 6 dreht sich und das Fahrzeug kann mit einer Ge­ schwindigkeit bewegt werden, die durch Fahrschalter 3 be­ stimmt wird.
Der Betrieb bei einer ernsthaften Kollision soll anschließend anhand des Flußdiagramms gemäß Fig. 4 erläutert werden.
In Schritt S101 tastet der Stoßsensor 16 einen Stoß ab, und das voreinpro­ grammierte Programm schreitet weiter zu Schritt S102.
In Schritt S102 ermittelt der Rechner 17C, ob der abgetastete Stoß G kleiner als ein erster vorgegebener Wert Gs1 ist oder nicht. Wenn der Stoß kleiner ist als dieser vorgegebene Wert Gs1 (G < Gs1), wird ein entsprechendes Signal in einem nicht gezeigten Speicher des Rechners 17C gespeichert, und das Programm schreitet weiter zu Schritt S106. Wenn der abgetastete Stoß G größer oder gleich dem ersten vorgegebenen Stoß Gs1 ist (G Gs1), geht das Programm weiter zu Schritt S103.
In Schritt S103 wird geprüft, ob der abgetastete Stoß G kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert Gs2 ist oder nicht (G < Gs2). Ist der abgetastete Wert G kleiner als der zweite vorgegebene Stoßwert Gs2 (Gs1 G < Gs2), wird ein dieser Beziehung entsprechendes Signal im Speicher des Rechners 17C gespeichert, und das Programm schreitet weiter zu Schritt S105. Ist der abgetastete Stoß G größer oder gleich dem zweiten vorgegebenen Stoßwert Gs2 (G Gs2), wird ein entsprechendes Signal im Speicher des Rechners 17C gespeichert, und das Programm bewegt sich zu Schritt S104.
Im Schritt S104 gibt der Rechner 17C ein Signal entsprechend G Gs2 an die Batterieschalter 27, 28 und 29 und der Überwachungs-Rechnerbereich 31 ab. Durch dieses Signal werden der Hauptschalter 1C und der Batterie­ schalter 27 geöffnet. Der bewegliche Kontakt 28a des Batterieschalters 28 wird mit dem festen Kontakt 28d verbunden, und der bewegliche Kontakt 29a des Batterieschalters 29 wird mit dem festen Kontakt 29c verbunden. Dadurch haben sich die Verbindungen zu den Batterien 8₁ bis 8 n geändert, und der Anzeigebereich 32 gibt, veranlaßt durch den Rechnerbereich 31 der Überwachungseinrichtung 30, ein Lichtsignal ab, das den Fahrer darüber in­ formiert, daß sich das Elektrofahrzeug in einem abnormen Zustand befindet.
Im Schritt 105 liefert der Rechner 17C ein Signal, das besagt, Gs1 (10G) G < Gs2 (20G). Dieses Signal gelangt an die Batterieschalter 27, 28 und 29 und den Rechnerbereich 31 der Überwachungseinrichtung 30. Durch dieses Signal wird der Elektroantrieb in einen ersten Zustand (1) umgeschaltet, in dem der Hauptschalter 1C und der Batterieschalter 27 geöffnet werden und der bewegliche Kontakt 28a des Batterieschalters 28 mit dem festen Kontakt 28d sowie der bewegliche Kontakt 29a des Batterieschalters 29 mit dem festen Kontakt 29c in Verbindung tritt. Dadurch werden die Verbindungen zwischen den Einzelbatterien 8₁ bis 8 n geändert, und der Anzeigebereich 32 der Überwachungseinrichtung 30 leuchtet auf, so daß der Fahrer des Elektro­ fahrzeugs informiert wird, daß sich dieses in einem abnormen Zustand befindet. Zugleich wird geprüft, ob sich das Elektrofahrzeug in einem elektrisch abnormen Zustand befindet, also etwa ein Kurzschluß oder ein Feuer vorliegt, indem der elektrische Strom, die Spannung und die Umgebungstemperatur des Elektrosystems, ausgenommen der Antrieb, gemessen werden. Wenn festgestellt, daß sich das Elektrofahrzeug nicht in einem abnormen Zustand befindet, nimmt der Rechner 17C ein Signal auf, daß eine Gefahr nicht besteht. Daraufhin wird der Elektroantrieb in einen zweiten Zustand (2) umgeschaltet, indem der Hauptschalter 1C geschlossen wird, der Batterie­ schalter 27 offen bleibt, der bewegliche Kontakt 28a des Batterie­ schalters 28 mit dem festen Kontakt 28c in Verbindung tritt und der beweg­ liche Kontakt 29a des Batterieschalters 29 mit dem festen Kontakt 29b ver­ bunden wird. Dadurch wird erreicht, daß die Batterieschalter 28 und 29, die Einzelbatterien 8₃ und 8 n, der Hauptschalter 1C, der Stromregler 4 und der Antriebsmotor 6 einen geschlossenen Niederspannungskreis bilden. Auf diese Weise kann das Elektrofahrzeug vom Unfallort zu einem sicheren Platz mit Hilfe der Einzelbatterien 8₃ und 8 n gefahren werden. Wenn der Rechnerbereich 31 der Überwachungseinrichtung 30 feststellt, daß das Elektro­ fahrzeug in abnormen Zustand ist, nimmt der Rechner 17C ein Signal auf, das diesen abnormen Zustand anzeigt, und das Antriebssystem bleibt in dem Zustand (1).
Im Schritt S106 gibt der Rechner 17C ein Signal entsprechend G < Gs1 (10G) an die Batterieschalter 27, 28 und 29 und den Rechnerbereich 31 ab. Entsprechend dem Signal des Rechners 17C wird der Elektroantrieb in den Zustand (1) geschaltet, in dem der Hauptschalter 1C und der Batterieschalter 27 geöffnet werden, der bewegliche Kontakt des Batterieschalters 28 mit dem festen Kontakt 28d und der bewegliche Kontakt 29a des Batterieschalters mit dem festen Kontakt 29c verbunden wird. Zugleich leuchtet der An­ zeigebereich 32 auf, so daß der Fahrer informiert wird, daß das Elektrofahr­ zeug nicht in Ordnung ist, und es wird geprüft, ob ein elektrisch abnormer Zustand, wie etwa ein Kurzschluß oder ein Feuer vorliegt, indem der elektri­ sche Strom, die Spannung, die Umgebungstemperatur des Elektrosystems mit Ausnahme des Antriebs gemessen werden.
Wenn festgestellt wird, daß das Elektrofahrzeug nicht in einem abnormalen Zustand ist, nimmt der Rechner 17C ein entsprechendes Signal auf. Darauf­ hin wird der Elektroantrieb in einen dritten Zustand (3) geschaltet, in dem der Hauptschalter 1 und der Batterieschalter 27 geschlossen werden, der be­ wegliche Kontakt 28a des Batterieschalters 28 mit dem festen Kontakt 28b in Verbindung tritt, und der bewegliche Kontakt 29a des Batterieschalters 29 mit dem festen Kontakt 29b verbunden ist. In diesem Fall bilden die elektrische Stromquelle 5C, der Hauptschalter 1C, der Stromregler 4 und der Antriebsmotor 6 einen geschlossenen Kreis. Folglich steht hohe elektri­ sche Spannung zur Verfügung, die entsprechend der Betätigung des Fahrschalters 3 von der Stromquelle 5C mit allen Einzelbatterien 8₁ bis 8 n dem Antriebsmotor 6 zugeführt wird. Auf diese Weise kann das Elektrofahrzeug normal gefahren werden. Wenn andererseits der Rechnerbe­ reich 31 der Überwachungseinrichtung 30 feststellt, daß das Elektrofahrzeug in abnormem Zustand ist, nimmt der Rechner 17C ein entsprechendes Signal auf, und der zuvor erwähnte Zustand (1) wird gehalten.
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Elektrofahrzeugs. Der Elek­ troantrieb wird gebildet durch eine elektrische Stromquelle 5D, einen An­ triebsmotor 6, einen Fahrschalter 3, einen Hauptschalter 1 und einen Not­ schalter 35 einer Steuerung 15D, die in Serie liegen.
Die Steuerung 15D umfaßt einen Stoß-Sensor 16 und einen Rechner 17D zu­ sätzlich zu dem Notschalter 35, so daß die Verbindung zwischen den Einzel­ batterien bei einem auf das Elektrofahrzeug ausgeübten Stoß geändert werden kann. Die Steuerung 15D wird durch eine niedrige Spannung betrieben, die von einer der Einzelbatterien oder in anderer Weise zugeführt wird. Der Stoß-Sensor 16, der an dem Fahrzeug angebracht ist, tastet einen auf das Fahrzeug ausgeübten Stoß ab und liefert ein entsprechendes elektrisches Signal in Übereinstimmung mit dem Stoßwert G.
Es wird eine Anzahl von vorgegebenen Werten Gs1, Gs2 . . . Gsn-1 vorgesehen, deren Zahl um eins geringer als die Zahl der Einzelbatterien 8₁, 8₂, . . . 8n ist. Die vorgegebenen Werte Gs1, Gs2 . . . Gsn-1 werden in den Rechner 17D ein­ gegeben. Dabei steigen die vorgegebenen Werte entsprechend ihren Indizes an. Der Rechner 17D liefert ein Signal entsprechend einem Vergleich des ab­ getasteten Stoßwertes G mit den vorgegebenen Werten.
Der Notschalter 35 weist einen beweglichen Kontakt 35a auf, der ständig mit der Seite des Hauptschalters in Verbindung steht, sowie einen festen Kontakt 35b in Verbindung mit der Einzelbatterie 8₁, einen festen Kontakt 35c in Verbindung mit der Batterie 8₁ und 8₂, einen festen Kontakt 35d in Verbin­ dung mit einer Klemme, die mit den Einzelbatterien 8₂ und 8₃ verbunden ist, einen festen Kontakt 35e in Verbindung mit einer Klemme, die mit den Einzelbatterien 8₃ und 8₄ verbunden ist, und einen festen Kontakt 35 n, der mit einer Klemme verbunden ist, die mit den Einzelbatterien 8₄ und 8 n in Verbindung steht. Der bewegliche Kontakt 35a ist normalerweise mit dem festen Kontakt 35b verbunden, so daß eine Reihenschaltung gebildet wird, die die elektrische Stromquelle 5D einschließlich der Einzelbatterien 8₁ bis 8 n, den Hauptschalter 1, den Stromregler 4 und den Antriebsmotor G ein­ schließt. Der Notschalter 35 ist ein elektromagnetischer Schalter und er­ möglicht es, wahlweise eine Verbindung zwischen dem beweglichen Kontakt 35a und einem der festen Kontakte 35b bis 35n entsprechend dem Rechen­ ergebnis des Rechners 17D herzustellen.
Anschließend soll die Arbeitsweise der Schutzvorrichtung dieses Elektroantriebs erläutert werden.
Wenn das Elektrofahrzeug geparkt ist, befindet sich der Elektroantrieb in dem Zustand gemäß Fig. 5. Der Hauptschalter 1C ist geöffnet und der Notschalter 35 steht mit seinem beweglichen Kontakt 35a mit dem festen Kontakt 35b in Verbindung. Der Kreis hoher Spannung wird durch den Fahrer mit Hilfe des Hauptschalters 1C geschlossen. Auf diese Weise gelangt hohe Spannung von der Stromquelle 5C zum Antriebsmotor 6.
Wenn der Fahrer den Fahrschalter 3 betätigt, gelangt Strom von der Stromquelle 5C an den Antriebsmotor 6 über die Steuerung 3, 4. Der An­ triebsmotor 6 wird gedreht, und das Elektrofahrzeug kann gefahren werden. Wenn der Stoß-Sensor 16 bei einer Kollosion einen Stoß mit einem Stoßwert G ermittelt, vergleicht der Rechner 17D das Signal G mit den vor­ gegebenen Werten Gs₁ bis Gsn. Wenn der abgetastete Stoßwert G gleich oder größer dem ersten vorgegebenen Stoßwert Gs1 ist, wird die Beziehung G < Gs1 in einem nicht gezeigten Speicher des Rechners 17D festgehalten. Der Notschalter 35 wird auf den festen Kontakt 35c umgeschaltet. In diesem Falle wird die Batterie 8₁ abgetrennt, und die Stromquelle 5D wird durch die Batterien 8₂ bis 8 n gebildet.
Wenn der abgetastete Stoßwert G größer oder gleich dem zweiten vorgegebenen Stoßwert Gs2 ist, wird die Beziehung G < Gs2 in dem Speicher des Rechners 17D gespeichert. Der Notschalter 35 verbindet den Kontakt 35a mit dem Kontakt 35d. In diesem Falle werden die Batterien 8₁ und 8₂ abge­ trennt, und die elektrische Stromquelle 5D wird durch die Batterien 8₃ bis 8 n gebildet.
Wenn der Stoßwert G größer oder gleich dem dritten vorgegebenen Stoß­ wert Gs3 ist, wird die Beziehung G < Gs3 im Speicher des Rechners 17D ge­ speichert. Der Notschalter 35 verbindet die Kontakte 35a und 35e. Die Batte­ rien 8₁ bis 8₃ werden abgetrennt, und die elektrische Stromquelle 5D um­ faßt nur noch die Batterien 8₄ bis 8 n. Wenn der abgetastete Stoßwert größer oder gleich dem Stoßwert Gsn-1 ist, wird diese Beziehung im Speicher des Rechners 17D festgehalten. Der Notschalter 35 verbindet die Kontakte 35a und 35n. In diesem Falle sind die Batterien 8₁ bis 8 n-1 ausgeklammert, und die Stromquelle 5D wird gebildet durch die Batterie 8 n.
Obgleich die vierte Ausführungsform geschildert worden ist in Verbindung mit Einzelbatterien 8₁ bis 8 n in Reihenschaltung und einer Spannungs­ steuerung, können die Einzelbatterien auch parallel geschaltet werden, und die Steuerung kann durch Veränderung des Stroms erfolgen.

Claims (6)

1. Schutzvorrichtung für Elektrofahrzeuge mit einer Anzahl von Einzelbatterien (8₁-8 n), die elektrisch miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (15) zur Veränderung der Verbindung der Ein­ zelbatterien (8₁-8 n) bei einem auf das Elektrofahrzeug ausgeübten Stoß.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (15) einen Stoß-Sensor (16) umfaßt, der einen auf das Fahrzeug ausgeübten Stoß ermittelt und ein entsprechendes Stoßsignal ab­ gibt, sowie einen Rechner (17), der den Stoßwert mit wenigstens einem vor­ gegebenen Wert vergleicht, und wenigstens einem Batterieschalter (19, 20; 25, 26; 27, 28, 29) zwischen den Einzelbatterien (8₁-8 n).
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (15) derart ausgebildet ist, daß die Batterieschalter (19, 20; 25, 26; 27, 28, 29) geöffnet werden, wenn der Rechner (17) ermittelt, daß der aufgenommene Stoß größer oder gleich dem vorgegebenen Stoß ist.
4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (15) derart ausgebildet ist, daß sie den Zustand der gegenseitigen Verbindung der Einzelbatterien (8₁-8 n) durch Betätigung der Batterieschalter (19, 20; 25, 26; 27, 28, 29) in verschiedener Weise ent­ sprechend dem gemessenen, mit verschiedenen vorgegebenen Werten ver­ glichen Stoßwert ändert.
5. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (30), die einen abnormen Zustand des Elektrofahrzeugs anzeigt.
6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (15) derart ausgebildet ist, daß bei einem gemessenen Stoß (G), der größer als ein zweiter vorgegebener Wert (Gs2) ist, die Überwachungseinrichtung (30) betätigt und die Verbindung zwischen allen Einzelbatterien unterbrochen wird, bei einem Stoß (G), der größer oder gleich einem ersten vorgegebenen Wert (Gs1) und kleiner als der zweite vorgegebene Wert (Gs2) ist, die Überwachungseinrichtung (30) betätigt und der Antriebsmotor (6) mit einem Teil der Einzelbatterien (8₁-8 n) verbunden wird, und bei einem Stoß, der kleiner als der erste vorgegebene Wert (Gs1) ist, die Überwachungseinrichtung (30) betätigt und anschließend der Antriebsmotor (6) mit allen Einzelbatterien (8₁-8 n) verbunden wird.
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