DE4142291C1 - High temp. battery protector - connects poles of similar polarity to prevent undesired current flows across cells in parallel due to temp. differences - Google Patents

High temp. battery protector - connects poles of similar polarity to prevent undesired current flows across cells in parallel due to temp. differences

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DE4142291C1
DE4142291C1 DE19914142291 DE4142291A DE4142291C1 DE 4142291 C1 DE4142291 C1 DE 4142291C1 DE 19914142291 DE19914142291 DE 19914142291 DE 4142291 A DE4142291 A DE 4142291A DE 4142291 C1 DE4142291 C1 DE 4142291C1
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells

Abstract

The protection unit is for high temp. batteries having a series of individual cells, each with a number of poles of the same polarity. A switching unit for connecting the poles of the same polarity contains a switching element (5) having switching pieces (1',2' to n') connected conductively to each other and corresp. in number to the poles (1,2 to n) of the same polarity of the batteries or cells. The switching pieces are spaced along a line (8) and in the switched-on position, are engaged by the poles (1,2..n) arranged spaced along a similar line (9). The switching pieces and the poles are separated by an airgap in the switched off position. ADVANTAGE - Prevents undesired current flows across parallel lying cells or batteries with too strongly deviating conducting current characteristics, leading to disintegration of individual cells, esp. when heating and cooling is not evenly distributed as when starting up or stopping an electric, battery-powered vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für Hochtemperaturbatterien, die einzelne Batterie- oder Zellenketten mit einer Anzahl von Polen gleicher Polarität aufweisen. The invention relates to a protection device for high temperature batteries, the individual battery or cell chains having a number of poles having the same polarity.

Es ist eine Schutzeinrichtung für Hochtemperaturbatterien bekannt, die einzelne Zeichenketten aufweisen kann. There is known a protection device for high temperature batteries which can have individual strings. Die Schutzeinrichtung enthält Mittel, die parallel zu der jeweiligen Zelle oder Zellenkette gelegt und in kaltem Zustand niederohmig sind. The protection device comprises means which are laid parallel to the respective cell or cells chain and low impedance in the cold state. Hierdurch werden Schädigungen der Festelektrolyten der Zellen bei Kurzschlüssen der Batterie in kaltem Zustand vermieden (DE-OS 39 38 262). In this way, damage to the solid electrolyte of the cells in short-circuit of the battery in a cold state avoided (DE-OS 39 38 262).

Bekannt ist auch eine Sicherungseinrichtung für Zellen von Hochtemperaturbatterien mit einem temperatursensitiven Sicherungselement, das in Reihe mit der Zelle geschaltet ist, und mit einem spannungssensitiven Bauelement, das parallel zu der Reihenschaltung aus Sicherungselement und Zelle angeordnet ist. Also known is a protective device for cells of high temperature batteries with a temperature-sensitive fuse element is connected in series with the cell, and with a voltage-sensitive device, which is arranged parallel to the series connection of fuse element and cell.

Bei einer bestimmten Übertemperatur der Zelle schmilzt das Sicherungselement und unterbricht den Stromzweig über die Zelle. In a particular temperature rise of the cell, the fuse element melts and breaks the current path through the cell. Das spannungssensitive Bauelement spricht dabei an und stellt einen Stromzweig parallel zur Zelle für die Führung des Batteriestroms zur Verfügung (EP 02 70 044 A2). The voltage-sensitive device responsive to this and provides a current path parallel to the cell for the guidance of the battery current is available (EP 02 70 044 A2).

Bei Hochtemperaturbatterien, deren Batterieketten parallel geschaltet sind, kann während des Anfahr- und Abfahrvorganges eine Zerstörung von einzelnen Zellen auftreten, denn die Erwärmung kann nicht vollkommen gleichmäßig erfolgen und auch die Abkühlung führt zu Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Batterieketten. In high temperature batteries whose battery strings are connected in parallel, a destruction of individual cells occur during start-up and run-down, because the heating can not be made completely uniform and the cooling leads to temperature differences between the individual battery strings.

Die bereits aufgeheizten Zellen führen in den Zellen, bei denen erst ein vergleichsweise kleiner Kanal aufgeheizt ist, zu unzulässigen Stromdichten. The already heated cells lead to the cells in which only a relatively small channel is heated up to impermissible current densities.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Schutzeinrichtung zu entwickeln, mit der unerwünschte Stromflüsse über parallel liegende Zellen oder Batterien mit zu stark voneinander abweichenden Stromleitungseigenschaften verhindert und damit Schäden der oben beschriebenen Art vermieden werden können. Here, the invention sets in, which is the object of the invention to develop a protective device with which unwanted current flows over lying parallel cells or batteries to widely differing current conduction properties prevented and thus damage of the type described above can be avoided.

Die Aufgabe wird bei einer Schutzeinrichtung für Hochtemperaturbatterien, die einzelne Batterie- oder Zellenketten mit einer Anzahl von Polen gleicher Polarität aufweisen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schalteinrichtung zum Verbinden der Pole gleicher Polarität ein Schaltelement enthält, das eine der Anzahl der Pole gleicher Polarität der Batterie- oder Zellenkette entsprechende Zahl von leitend miteinander verbundenen Schaltstücken aufweist, die längs einer Linie in Abständen voneinander angeordnet sind und die einerseits in Einschaltstellung mit den längs einer gleichartigen Linie angeordneten Polen in Eingriff sind und andererseits in Ausschaltstellung von den Polen durch Luftspalte getrennt sind. The object is solved by the invention with a protective device for high temperature batteries having individual battery or cell chains having a number of poles of the same polarity, that a switching device for connecting the poles contains the same polarity, a switching element, which has a number of poles of similar polarity of the having battery or cell string corresponding number of conductive interconnected switching pieces, which are arranged along a line at spaced intervals and arranged on one hand in switched-on position with along a similar line poles are engaged, and on the other hand separately in open position of the poles by air gaps. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, die Zellen der Batterie beim Aufheizen erst auf eine gleichmäßige Temperatur zu bringen, bevor ein Schaltvorgang erfolgt, durch den die Zellen parallel geschaltet werden. With this apparatus it is possible to bring the cells of the battery during the heating only to a uniform temperature before a switching operation is performed by which the cells are connected in parallel.

Bei gleichmäßiger Temperatur haben die Batterien nahezu die gleichen Charakteristiken, so daß keine unerwünscht hohen Stromdichten in einzelnen Zellen entstehen. At a uniform temperature the batteries have almost the same characteristics, so that no undesirable high current densities occur in individual cells. Wenn die Batterien längere Zeit durch Abkühlung unter die Arbeitstemperatur stillgesetzt werden sollen, wird die Schalteinrichtung in die Ausschaltstellung gebracht. When the batteries are to be stopped by cooling below the operating temperature long time, the switching device is brought into the off position. Die Zellen können dann in unterschiedlichen Zeiten abkühlen, ohne daß bei unterschiedlichen Temperaturen der Zellen Ausgleichstrome Schäden in einzelnen Zellen hervorrufen können. The cells can then cool off in different times without compensating currents may cause damage in individual cells at different temperatures of the cells.

Insbesondere wird ein Temperaturfühler innerhalb der Batterien an einer Stelle angeordnet, die aufgrund der Wärmeleitfähigkeitsverhältnisse und der Gegebenheiten der Aufheizungsvorrichtung später als die anderen Stellen beim Aufheizen der Batterien, z. Specifically, a temperature sensor within the batteries is arranged at a position due to the thermal conductivity conditions and the conditions of the heating device later than the other locations during heating of the batteries, z. B. von einem äußeren Heizelement aus, die für das einwandfreie Arbeiten der Batterien geeignete Temperatur annimmt. B. from an outer heating element, which adopts suitable temperature for the proper operation of the batteries. Der Temperaturfühler wird zweckmäßigerweise mit einem Anzeigeelement verbunden, an dem festgestellt werden kann, ob die für den Betrieb geeignete Temperatur erreicht worden ist. The temperature sensor is advantageously associated with a display element can be at the determined if that is appropriate for the operating temperature has been reached.

Vorzugsweise sind die Linien, längs der die Schaltstücke und Pole angeordnet sind, Geraden oder Kreise. Preferably, the lines along which the contact pieces and poles are arranged, lines or circles. Um gegenüber Fertigungstoleranzen unabhängig zu sein, werden zweckmäßigerweise entweder federnde Schaltstücke am Schaltelement oder federnde Kontaktstücke an den Polen angeordnet. To be independent with respect to manufacturing tolerances, either resilient contact pieces on the switch element or resilient contact pieces of the poles are preferably arranged. Das Schaltelement besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Isolierkörper und aus den am Isolierkörper befestigten Schaltstücken. The switching element is in a preferred embodiment of an insulating body, and from the fixed contact pieces on the insulating body. Der Isolierkörper ist insbesondere eine Stange oder ein Rohr. The insulating body is in particular a rod or a tube.

Mit dem Isolierkörper sind die Kontaktstücke verbunden, die im eingeschalteten Zustand mit den Polen im Eingriff sind. With the insulating body, the contact pieces are connected that are in the connected state with the poles engaged. Vorteilhafterweise gleitet die andere Seite eines Kontaktstücks unmittelbar auf einer Art Sammelschiene, von der der Strom zum Verbraucher geleitet wird. Advantageously, the other side of a contact piece slides directly on a kind of bus bar from which the current is passed to the consumer. Das beweglich ausgeführte Schaltstück kann auch aus einem Metall, beispielsweise aus Kupfer, hergestellt werden, das unmittelbar die Schaltstücke trägt. The switching piece movably carried out may also consist of a metal, such as copper, are made, carrying the contact pieces directly. Ein bewegliches Schaltelement kann eine Drehbewegung oder eine translatorische Bewegung ausführen. A movable switching element can perform a rotary movement or a translatory movement.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden die Kontaktstücke auf einer kreisförmigen metallischen Scheibe angeordnet und bei der Einschaltbewegung auf einer schraubenförmigen Kurve mit den Polen verbunden. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the contact pieces are arranged on a circular metal plate and is connected with the switching-on of a helical curve with the poles. Die Steigung dieser schraubenförmigen Kurve ist zweckmäßigerweise steil. The pitch of this helical curve is advantageously steep. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausführung können kleine Abmessungen erreicht werden und vergleichsweise große Kontaktkräfte erzielt werden. With this inventive design small dimensions can be achieved and a comparatively large contact forces are achieved. Die schraubenförmige Bewegung wird dadurch erzielt, daß mit dem Schaltelement ein Gewindestück verbunden ist, das im Eingriff mit einer axial nicht verschieblichen Mutter steht. The helical movement is achieved in that a threaded piece is connected to the switching element, which is in engagement with an axially not displaceable nut. Diese Mutter kann als Zahnrad ausgeführt sein, wobei die Zahnräder benachbarter Schalteinrichtungen im Eingriff sein können. This nut can be designed as a gear wheel, the gear wheels of adjacent switching devices may be engaged.

Um beim Ausschalten größere Geschwindigkeiten zu erreichen, kann erfindungsgemäß zwischen dem Antrieb und dem Schaltelement eine Feder angeordnet werden, die eine Bewegung des Schaltelements erst nach Erreichen eines bestimmten, beispielsweise mittels einer einstellbaren Kugelarretierung, Federkraft ermöglicht. In order to achieve greater speeds when switching off, can be arranged according to the invention between the drive and the switching element is a spring which allows movement of the switching element only after reaching a certain adjustable for example by means of a ball locking device, spring force.

In einer weiteren Ausbildung werden Kontaktstücke durch Exzenterwelle gegen die Pole gedrückt. In another embodiment, the contact pieces are pressed by the eccentric shaft against the poles.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben. The invention is described below with reference to a drawing, in exemplary embodiments illustrated in greater detail, from which further details, features and advantages.

Es zeigen Show it

Fig. 1 eine Schalteinrichtung für eine Hochtemperaturbatterie in Seitenansicht; Figure 1 is a switching device for a high temperature battery in a side view.

Fig. 2 ein Pol einer Hochtemperaturbatterie mit einem federnden Kontaktstück in Seitenansicht; Figure 2 is a pole of a high-temperature battery with a resilient contact piece in a side view.

Fig. 3 ein Schaltelement mit einem federnden Schaltstück in Seitenansicht; 3 is a circuit element with a resilient contact piece in a side view.

Fig. 4 ein stangenartiges, metallisches Schaltelement mit Schalt stücken und einer flexiblen Leitung in Seitenansicht; Fig. 4 is a rod-like, metallic switching element having contact members and a flexible pipe in side view;

Fig. 5 ein flaches linealartiges Schaltelement aus Isolierstoff mit einem Schaltstück im Querschnitt; Figure 5 is a flat linear type switching element made of insulating material with a contact piece in cross-section.

Fig. 6 ein bewegliches Schaltelement mit einem zylindrischen Isolierstab und einem ringförmigen Schaltstück im Querschnitt; Figure 6 is a movable contact member having a cylindrical insulating rod, and an annular contact piece in cross-section.

Fig. 7 ein Schaltelement und ein Batteriepol mit einem federnden Kontaktstück im Querschnitt; Figure 7 is a switching element and a battery terminal having a resilient contact piece in cross-section.

Fig. 8 ein Schaltelement mit einer drehbaren Scheibe, auf der Schaltstücke angeordnet sind im Schnitt; 8 is a circuit element with a rotatable disc disposed on the contact pieces in section.

Fig. 9 ein bewegliches Schaltelement mit einem Antrieb und mit Federvorspannung in Seitenansicht; 9 is a movable contact element with a drive and with spring bias in side view.

Fig. 10 ein Schaltelement mit einem zylindrischen Isolierkörper und mit Schaltstücken in Seitenansicht; Figure 10 is a switching element having a cylindrical insulating body and with contact members in a side view.

Fig. 11a, b ein Schaltelement mit einem exzentrischen Betätigungs mechanismus im Querschnitt und in Draufsicht. Fig. 11a, b, a switching element with an eccentric actuating mechanism in cross section and in plan view.

In Fig. 1 sind mit 1, 2, 3 . In Fig. 1, with 1, 2, 3. . , . , n die Pole gleicher Polarität einer Hochtemperaturbatterie bezeichnet. n denotes the poles of the same polarity of a high-temperature battery. 1 ′, 2 ′, 3 ′ . 1 ', 2', 3 '. . , . , n′ sind Schaltstücke, die zu einem relativ zur Hochtemperaturbatterie 4 beweglichen Schaltelement 5 gehören. n 'are contact pieces which belong to a mobile relative to the high temperature battery switching element 4. 5 Die Pole 1 , 2 bis n sind mit den Zellenketten der Hochtemperaturbatterie verbunden. The poles 1, 2 to n of the high-temperature battery cells are connected to the chains. Das Schaltelement 5 ist länglich ausgebildet und in axialer Richtung verschiebbar gelagert. The switching element 5 is elongated and formed displaceably mounted in the axial direction. Mit den Schaltstücken 1 ′, 2 ′ bis n sind Leitungen 6 , 6 ′ bis 6 ′′′ verbunden, die zu einer gemeinsamen Ableitung verlaufen, an die ein in näher dargestellter Verbraucher angeschlossen ist. The contact pieces 1 ', 2' to n lines 6, 6 'to 6' '' connected which extend to a common drain, is connected to the one in shown in greater detail consumers.

Die Schaltstücke 1 ′, 2 ′, 3 ′ bis n sind längs einer gemeinsamen Linie 8 im Abstand voneinander angeordnet. The contact pieces 1 ', 2', 3 'to n are arranged along a common line 8 is arranged at a distance from each other. Die Linie 8 ist eine Gerade. Line 8 is a straight line. Die Pole 1 , 2 , 3 bis P sind auf einer gleichartigen Linie 9 angeordnet. The poles 1, 2, 3 to P are arranged on an identical line. 9 Das Schaltelement 5 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, der das Schaltelement in Richtung des in Fig. 1 mit 10 bezeichneten Pfeils zu zwei, je mit A und E bezeichneten Endlagen bewegt. The switching element 5 is connected to an unillustrated drive which moves the switching element in the direction of the arrow denoted in FIG. 1 with 10 to two, each labeled A and E end positions. Wenn sich das Schaltelement in der in Fig. 1 dargestellten Endlage A befindet, befinden sich Luftspalte zwischen den Polen 1 bis n und den Schaltstücken 1 ′ bis n′. When the switching element is in the position shown in Fig. 1 end position A, there are air gaps between the poles 1 through n, and the contact pieces 1 'to n'.

Wird das Schaltelement in die Endlage E bewegt, dann stehen die Schaltstücke 1 ′ bis n′ mit den Polen 1 bis n′ in Eingriff. If the switching element in the end position E is moving, then the switching pieces are 1 'to n' with the terminals 1 to n 'in engagement.

Mit der Batterie 4 ist eine Heizeinrichtung 11 verbunden, die nur in der Anlaufphase Wärme an die Batterie 4 abgibt. With the battery 4, a heater 11 is connected, which emits only in the start-up phase heat to the battery. 4 Die Hochtemperaturbatterie 4 arbeitet z. The high-temperature battery 4 is working for. B. bei mehr als 290°C. As more than 290 ° C. Wird die Batterie 4 eine längere Zeit nicht benötigt, dann wird der Batterie aus Wirtschaftlichkeitsgründen keine Heizleistung zugeführt. If the battery is not needed 4 a longer time, then the battery is not supplied to heating for reasons of economy. Die Batterie kühlt dann auf einen unterhalb der Arbeitstemperatur liegende Temperatur ab, bei der sie nicht mehr funktionsfähig ist. The battery is then cooled to a working temperature lying below the temperature at which it is no longer functional. Da die Wärmeableitbedingungen in der Batterie 4 nicht überall gleich sind, kühlen sich die einzelnen Zellen, zu denen die Pole 1 bis n jeweils gehören, unterschiedlich schnell ab. Since the Wärmeableitbedingungen are in the battery 4 is not the same everywhere, to cool the individual cells to which the poles include 1 to n, respectively, at different speeds from. Bei unterschiedlichen Temperaturen ändern sich die Charakteristiken der Zellen, dh es treten auch Unterschiede in den Zellenspannungen und den Leitfähigkeiten auf. At different temperatures, the characteristics of the cells change, ie also occur differences in the cell voltages and conductivities. Dies kann zu Ausgleichsströmen und zu hohen Stromdichten in einzelnen Zellen und im Zusammenhang damit zu Beschädigungen der Zellen führen. This can cause damage to the cells circulating currents and high current densities in individual cells and in connection therewith.

Um solche Schäden zu vermeiden, wird das Schaltelement 5 in die Öffnungsstellung bewegt, wenn sich die Batterie 4 auf niedrige Temperaturen abkühlen soll. To avoid such damage, the switching element 5 is moved into the open position, when the battery 4 is to cool to low temperatures. Dies kann z. This can be. B. damit verbunden werden, daß die der Batterie selbst entnommene Energie zur Aufheizung abgeschaltet wird. B. be connected with the fact that the battery is turned off even removed energy to heat. Für die Abschaltung wird zweckmäßigerweise ein mit dem Schaltelement 5 betätigbarer Heizstromkreis unterbrochen, der nicht näher dargestellt ist. For switching off an operable with the switching element 5 heating circuit is expediently interrupted, which is not shown in detail.

In der Batterie 4 befindet sich ein Temperaturfühler 12 an einer Stelle, die in Bezug auf die der Batterie 4 von außen zur Aufheizung zugeführte Wärme später als die anderen Teile der Batterie die Arbeitstemperatur erreicht. In the battery 4 is a temperature sensor 12 at a location corresponding to the battery that reaches in reference 4 supplied from the outside to the heating heat later than the other parts of the battery, the working temperature. Dieser Temperaturfühler 12 ist an ein Anzeigegerät 13 angeschlossen. This temperature sensor 12 is connected to a display device. 13 Bei der Aufheizung der Batterie 4 ist aus einer unter der Arbeitstemperatur liegenden Temperatur muß das Schaltelement 5 in der Öffnungslage A sein. In the heating of the battery 4 is made of a temperature below the working temperature has to be temperature the switching element 5 in the open position A. Das Schaltelement 5 verbleibt in Öffnungsstellung, bis der Temperaturfühler 12 die Betriebstemperatur von z. The switching element 5 remains in the open position until the temperature sensor 12, the operating temperature of z. B. 290°C mißt. B. 290 ° C is measured. Dann wird das Schaltelement 5 in die Schließlage E bewegt. Then, the switching element 5 is moved to the closed position e. Da alle Zellen dann ihre Betriebstemperatur erreicht haben, treten keine ungleichmäßigen Stromdichten in den einzelnen Zellen oder unerwünschte Ausgleichsströme auf. Since all cells have reached their operating temperature, do not occur non-uniform current densities in the individual cells or undesired transient currents.

Die Fig. 2 zeigt einen Pol 1 der Batterie 4 mit einem federnden Kontaktstück 14 . Fig. 2 shows a pole 1 of the battery 4 with a resilient contact piece 14. Das Schaltstück 1 ′ wird z. The contact 1 'is z. B. in axialer Richtung des Pols 1 bewegt. B. in the axial direction of the pole 1 moves. Bei geschlossenem Kontakt liegt das Schaltstück 1 ′ am Kontaktstück 14 an und drückt dieses ein Stück zusammen. When the contact is closed the switch piece 1 'at the contact piece 14 is located on and presses this one piece together. In Öffnungsstellung, die in Fig. 2 dargestellt ist, befindet sich ein Luftspalt zwischen dem Schaltstück 1 und dem Kontaktstück 1 . In the open position, shown in Fig. 2, there is an air gap between the contact 1 and the contact piece 1.

In Fig. 3 ist ein Teil eines Schaltelements 5 dargestellt, das einen Zylinder 15 mit einem Schaltstück 1 ′ zeigt. In Fig. 3, a part of a switching element 5 is shown, which shows a cylinder 15 with a shift piece 1 '. An der Stirnseite des Schaltstücks 1 ′ ist ein federndes Kontaktstück 15 , z. On the front side of the contact 1 'is a resilient contact piece 15, for example. B. mit U- oder C-förmigem Querschnitt befestigt. B. mounted with U-shaped or C-shaped cross section. In Einschaltstellung legt sich das Kontaktstück 15 gegen den Pol der Batterie 4 . In switched-on position, the contact piece 15 sets against the pole of the battery. 4

In Fig. 4 ist ein Schaltelement 5 mit einer metallischen Stange 16 dargestellt, an der die metallischen Schaltstücke 1 ′, 2 ′ bis n′ im Abstand voneinander befestigt sind. In FIG. 4 a switching element 5 is shown with a metallic rod 16, on which the metallic contact pieces 1 ', 2' to n 'in the fixed distance from each other. Die Stange 16 wird von einem nicht dargestellten Antrieb axial in eine Ausschalt- oder eine Einschaltstellung bewegt. The rod 16 is axially moved into a switched-off or a by a drive, not shown. An die Stange 16 ist eine flexible Leitung 17 angeschlossen, die zu einem bzw. mehreren Stromverbrauchern verläuft. On the rod 16 is a flexible line 17 is connected, which extends to one or several power consumers.

In Fig. 5 ist ein Schaltelement 5 mit einer linealartigen Stange 18 aus Kunststoff dargestellt. In FIG. 5, a switching element 5 with a ruler-like rod is illustrated plastic 18th Auf der Stange 18 sind in Abständen Schaltstücke 19 als C-förmige Federn angeordnet. On the rod 18 contact members 19 are arranged as a C-shaped springs at intervals.

Die Fig. 6 zeigt ein Schaltelement mit einem Zylinder 20 aus Isolierstoff und einem ringförmigen, auf dem Zylinder 20 befestigten Schaltstück 21 im Querschnitt. Fig. 6 shows a switching element having a cylinder 20 made of insulating material and an annular, fixed to the cylinder 20 contact piece 21 in cross section. Weitere Schaltstücke sind in Abständen auf dem Zylinder 20 angeordnet. Further switching pieces are arranged at intervals on the cylinder 20th

Die Fig. 7 zeigt eine zylindrische Stange 22 , auf der ein Schaltstück 23 in Form eines Metallrohrsegments befestigt ist, im Querschnitt. Fig. 7 shows a cylindrical rod 22 on which a contact member is attached in the form of a metal tube segment 23, in cross-section. Weitere Schaltstücke 23 sind in Abständen auf der Stange 22 angeordnet, die um ihre Längsachse drehbar ist. More contact pieces 23 are arranged at intervals on the rod 22, which is rotatable about its longitudinal axis. Als Antrieb ist z. As drive z. B. ein Hebel 24 mit der Stange 22 verbunden. For example, a lever 24 connected to the rod 22nd Ein Pol 25 enthält ein federndes Kontaktstück 26 , gegen das das Schaltstück 23 in Schließstellung des Schalters anliegt. A pole 25 includes a resilient contact piece 26, against which the switching member 23 abuts in the closed position of the switch. Diese Stellung ist in Fig. 7 dargestellt. This position is shown in Fig. 7.

In Öffnungsstellung wird die Stange 22 gedreht, wodurch die exzentrisch auf der Stange 22 sitzenden Schaltstücke 23 aus ihrer Verbindung mit den Kontaktstücken 25 gelöst werden. In the open position, the rod 22 is rotated, whereby the eccentric rod 22 is seated on the contact pieces 23 are released from their connection with the contact pieces 25th

In Fig. 8 ist ein Schaltelement 27 dargestellt, das auf einer Metallscheibe 28 die Schaltstücke 1 ′, 2 ′ bis n trägt. In Fig. 8 a switching element 27 is shown, which carries on a metal disk 28, the contact pieces 1 ', 2' to n. Die den Schaltstücken 1 ′, 2 ′ bis n′ abgewandte Seite der Metallscheibe 28 ist mit einem Gewindestab 29 , der in einer Mutter 30 gelagert ist. The switching of the pieces 1 ', 2' to n 'side facing away from the metal disk 28 is provided with a threaded rod 29 which is mounted in a nut 30th Diese Mutter 30 ist in ortsfesten Begrenzungen 31 , 32 angeordnet. This nut 30 is disposed in fixed limits 31, 32nd Zum Herstellen der Verbindung zwischen den Schaltstücken 1 ′ bis n′ und den Polen 1 bis n wird die Mutter 30 von einem nicht dargestellten Antrieb gedreht, wobei die Schaltstücke 1 ′ bis n′ axial gegen die Pole 1 bis n bewegt werden, bis sie mit den Polen 1 bis n in Eingriff sind. To establish the connection between the contact pieces 1 'to n' and the poles 1 to n, the nut 30 is rotated by a drive, not shown, wherein the switching pieces 1 'to n' are moved axially relative to the pole 1 to n until it with the poles 1 through n are engaged.

In Fig. 9 ist ein Schaltelement 33 dargestellt, das eine längsverschieblich gelagerte Stange 34 aus Isoliermaterial aufweist, die mit Schaltstücken 35 versehen ist. In Fig. 9, a switching element 33 is shown having a longitudinally displaceably mounted rod 34 of insulating material, which is provided with contact pieces 35th Die Stange 35 ist über eine Feder 36 mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden. The rod 35 is connected via a spring 36 with a not shown drive. Eine Kugelarretierung 37 übt auf die Stange 34 eine Rückhaltekraft aus. A ball detent 37 exerts on the rod 34 of a retaining force. Erst wenn diese Kraft überwunden ist, setzt sich die Stange 34 mit den Schaltstücken 35 in Bewegung. Only when this force is overcome, the rod 34 is with the contact pieces 35 in motion. Die Bewegung ist dann schlagartig, dh es wird eine große Abschaltgeschwindigkeit erreicht. The movement is then abruptly, that it will reach a big turn-off. Die Schaltstücke 35 sind jeweils, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, über flexible Leitungen mit einem Kabel verbunden, das zu einem oder mehreren Verbrauchern verlegt ist. The contact pieces 35 are respectively, as in the illustrated in FIG. 1 device, via flexible cables with a cable connected, which is routed to one or more consumers.

Die Fig. 10 zeigt in Seitenansicht ein bewegliches Schaltelement 38 mit einer längs verschiebbar gelagerten Stange 39 , die mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden ist. Fig. 10 shows in side view a movable switching element 38 with a longitudinally displaceably mounted rod 39 which is connected to a drive, not shown. Die Stange 39 besteht aus Isolierstoff und trägt die Schaltstücke 1 ′, 2 ′ bis n′, die in eingeschaltetem Zustand je mit den Polen 1 , 2 bis n in Eingriff sind. The rod 39 is made of insulating material and carries the contact pieces 1 ', 2' to n ', each of which are in the on state with the poles 1, 2 through n in engagement. Auf einer Seite der Schaltstücke 1 ′, 2 ′ bis n′ ist ein eine elektrisch leitende Sammelschiene 39 angeordnet, längs der die Schaltstücke 1 ′, 2 ′ bis n′ gleiten. On one side of the contacts 1 ', 2' to n 'is arranged 39 a, an electrically conductive bus bar along which the contact pieces 1', 2 'to n' slide.

Die Fig. 11a zeigt im Querschnitt ein Schaltelement 40 , das einzelne federartige Schaltstücke 41 aufweist, die je an einem Ende in eine Schiene 42 übergehen. FIG. 11a shows in cross-section, a switching element 40, the single spring-like contact pieces 41 has, depending on the transition at one end in a rail 42.

Die freien Enden der Schaltstücke 41 sind oberhalb der Pole 1 , 2 , 3 bis n der Batterie 4 angeordnet. The free ends of the contact pieces 41 are arranged above the poles 1, 2, 3 to n of the battery. 4 Eine Exzenterwelle 43 ist über den federartigen Schaltstücken 41 angeordnet und in Böcken 44 drehbar gelagert. An eccentric shaft 43 is placed over the spring-like contact pieces 41 and rotatably mounted in brackets 44th Je nach der Drehstellung der mit einem nicht dargestellten Antrieb verbundenen Exzenterwelle 43 befinden sich die Schaltstücke 41 in der in Fig. 11a dargestellten Ausschaltposition oder liegen in Einschaltstellung an den Stirnseiten der Pole 1 , 2 . Are depending on the rotational position of the connected with a not shown drive eccentric shaft 43, the contact pieces 41 as shown in Fig. 11a off position shown in switched-on position or lie on the end faces of the poles 1, 2. . , . , n an. n.

Claims (23)

1. Schutzeinrichtung für Hochtemperaturbatterien, die einzelne Batterie- oder Zellenketten je mit einer Anzahl von Polen gleicher Polarität aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung zum Verbinden der Pole gleicher Polarität ein Schaltelement ( 5 , 27 , 33 , 38 , 40 ) enthält, das eine der Anzahl der Pole ( 1 , 2 bis n) gleicher Polarität der Batterie- oder Zellenkette entsprechende Zahl von leitend miteinander verbundenen Schaltstücken ( 1 ′, 2 ′ bis n′) aufweist, die längs einer Linie ( 8 ) in Abständen voneinander angeordnet sind und die einerseits in Einschaltstellung mit den längs einer gleichartigen Linie ( 9 ) angeordneten Polen ( 1 , 2 bis n) in Eingriff sind und andererseits in Ausschaltstellung von den Polen durch Luftspalte getrennt sind. Exhibit 1. Protection device for high temperature batteries, the individual battery or cell strings each the same with a number of poles of polarity, characterized in that a switching device for connecting the poles of the same polarity, a switching element (5, 27, 33, 38, 40), the one of the number of poles (1, 2 to n) of the same polarity of the battery or cell string corresponding number of conductive interconnected switching pieces (1 ', 2' to n ') which are arranged along a line (8) spaced at intervals and arranged on the one hand in the on position along with a similar curve (9) poles (1, 2 to n) are in engagement and the other hand are separated from the poles in switched-off by air gaps.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien ( 8, 9 ), längs der Schaltstücke ( 1 ′, 2 ′ bis n) und Pole ( 1 , 2 bis n) angeordnet sind, Geraden oder Kreise sind. 2. Protection device according to claim 1, characterized in that the lines (8, 9) along the switching pieces (1 ', 2' to n) and the poles (1, 2 to n) are arranged, are straight lines or circles.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole der Batterie- oder Zellenkette mit federnden Kontaktstücken ( 14 ) versehen sind. 3. Protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the poles of the battery or cell chain with resilient contact pieces (14) are provided.
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke ( 1 ′) federnd ausgebildet sind. 4. Protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the switching pieces (1 ') are resilient.
5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Schaltstücken ( 1 ′) federnde Kontaktstücke ( 15 ) befestigt sind. 5. Protection device according to claim 4, characterized in that the switching pieces (1 '), resilient contact pieces (15) are attached.
6. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ( 5 ) beweglich ausgeführt ist und aus einem Isolierkörper ( 18 ) mit an diesem Isolierkörper befestigten Schaltstücken ( 19 ) besteht. 6. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the switching element (5) is movable and of an insulating body (18) having secured thereto insulating contact members (19).
7. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ( 5 ) beweglich ausgeführt ist und aus einem Körper aus einem gut leitenden Material besteht. 7. Protection device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the switching element (5) is movable and consists of a body made of a highly conductive material.
8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ( 5 ) beweglich ausgeführt ist und einen rechteckförmigen- oder kreisförmigen Querschnitt hat. 8. Protection device according to claim 6, characterized in that the switching element (5) is movable and has a rechteckförmigen- or circular cross-section.
9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke ( 23 ) des beweglich ausgeführten Schaltelements ( 5 ) Hohlzylinder (Rohrabschnitte) sind. 9. Protection device according to claim 6 or one of the following claims 7 and 8, characterized in that the contact pieces (23) of the switching element movably executed (5), hollow cylinder (pipe sections) are.
10. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ( 5 ) beweglich ausgeführt ist und eine translatorische Bewegung zwischen einer Einschalt- und einer Ausschaltstellung ausführt. 10. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the switching element (5) is movable and performs a translatory movement between a turn-on and a switched-off position.
11. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement beweglich ausgeführt ist und eine Drehbewegung ausführt. 11. Protection device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the switching element is movable and performs a rotational movement.
12. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke ( 21 ) auf dem beweglich ausgeführten Schaltelement Rohrsegmente sind. 12. Protection device according to claim 6, characterized in that the contact pieces (21) are tubular segments on the movable executed switching element.
13. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ( 27 ) beweglich ausgeführt ist und eine schraubenförmige Bewegung macht. 13. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the switching element (27) is movable and makes helical motion.
14. Schutzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ( 27 ) beweglich ausgeführt ist und mit einem Gewindezapfen ( 29 ) verbunden ist, der mit einer in axialer Richtung nicht beweglichen Mutter ( 30 ) verbunden ist. 14. Protection device according to claim 13, characterized in that the switching element (27) is movable and with a threaded pin (29) is connected, which is connected to a non-movable in the axial direction of the nut (30).
15. Schutzeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter ( 30 ) als Zahnrad ausgebildet ist. 15. Protection device according to claim 14, characterized in that the nut (30) is designed as a gear.
16. Schutzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad einer Schalteinrichtung mit dem einer benachbarten in Eingriff ist. 16. A protective device according to claim 15, characterized in that the gear of a switching device with an adjacent engaged.
17. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antrieb des beweglich ausgeführten Schaltelements ( 33 ) und dem Schaltelement ( 33 ) selbst eine Feder ( 36 ) angeordnet ist. 17. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that between the drive of the switching element movably carried out (33) and the switching element (33) itself is arranged a spring (36).
18. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ( 33 ) beweglich ausgeführt ist und durch eine Kugelarretierung ( 37 ) so lange gehalten wird, bis die Federkraft einen bestimmten Wert übersteigt. 18. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the switching element (33) is movable, and by a ball locking device (37) is maintained until the spring force exceeds a certain value.
19. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstücke ( 1 ) des beweglich ausgeführten Schaltelements ( 38 ) unmittelbar mit einer Sammelschiene ( 39 ) im Kontakt sind. 19. Protective device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the switching pieces (1) of the switching element movably carried out (38) are directly connected to a bus bar (39) in contact.
20. Schutzeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschiene ( 39 ) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, auf den zwei Kontaktleisten aufgeschweißt sind. 20. A protective device according to claim 19, characterized in that the busbar (39) has a rectangular cross section, are welded to the two contact strips.
21. Schutzeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sammelschienen ( 30 ) eine Längsnut eingefräst ist. 21. A protective device according to claim 20, characterized in that in the busbars (30) a longitudinal groove is milled.
22. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Metallstreifen federnde Schaltstücke ( 41 ) ausgehen, die von einer Exzenterwelle ( 43 ) gegen die Pole ( 1 , 2 . . . n) der Zellen- oder Batterieketten andrückbar sind. 22. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that a metal strip resilient contact pieces (41) go out of an eccentric shaft (43) against the poles (1, 2... N) of the cell or battery strings pressed are.
23. Schutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler ( 12 ), der innerhalb einer Batterie ( 4 ) an einer Stelle angeordnet ist, die beim Aufheizen der Batterie ( 4 ) später als die anderen Stellen der Batterie die Arbeitstemperatur der Batterie erreicht, mit einem Anzeigegerät ( 13 ) verbunden ist, das die Temperatur anzeigt, ab der eine Schalterbetätigung zulässig ist. 23. Protection device according to one or more of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor (12) disposed within a battery (4) at a location that during heating of the battery (4) later than the other parts of the battery, the working temperature of the battery reaches, with a display device (13), indicative of the temperature at which a switch operation is permitted.
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