[发明专利]过流开关，过流开关的使用和带有过流开关的电动车辆

说明书

技术领域

本发明涉及过流开关，所述过流开关包括第一输入端和第一输出端以及将第一输入端与第一输出端连接的第一电流路径，在第一电流路径内的电子开关和设置为用于测量第一电流路径内的电流的第一传感器。过流开关此外包括第一控制器，所述第一控制器准备为当由第一传感器确定的电流上超第一可预先确定的阈值时，将电子开关控制到不导电或高阻状态中。此外，本发明涉及过流开关在电线路中的使用。最后，本发明涉及电动车辆，所述电动车辆包括驱动蓄电池和包含此蓄电池的电路，其中在所述电路中布置了过流开关。

背景技术

很久以来使用过流开关，所述过流开关在电流过大时自动中断电路，以避免包含在电路内的元件的损伤或甚至破坏。例如在电动车辆内的电路，其中工作电流可直至400安培且更高。为保持电动车辆的驱动蓄电池内的损耗低，使用带有低内阻的电池单元。但这导致在故障时的极高的短路电流。所述短路电流可直至10kA且更高。由于运行和安全性原因，此能量存储器因此具有分离单元，所述分离单元可将蓄电池或电池与剩余的高压车载网络（带有直至800V电压）分离。此分离单元通常以熔断保护器和/或高压继电器实现，但这在技术上是昂贵的且因此价格昂贵。此外，此继电器仅具有一定的电流承载能力。如果必须在载荷下开闭，则继电器可能由于触点上的电弧而被明显损坏，所述触点仅在数次开关过程之后必须更换。但熔断保护器的在10至100ms的范围内的最终触发时间也是成问题的，因为在此时间内可能流过全短路电流。对于所涉及的电路内的许多元件，例如继电器、单元连接件、插接触点等，这可能导致不可逆的故障。因为如所提及的短路电流可能具有极高的值，所以根据现有技术必须通常进行技术上的补偿且因此使用很昂贵且庞大的部件。

例如，DE 102 48 679 A1为所述问题公开了具有带正极和负极的电池且为多个用电器供电的车辆车载网络。在电池的正极和用电器之间提供了一个模块，该包括具有用于确定电池状态的装置、用于车辆车载网络的能量管理的控制单元和至少一个可用以向用电器供电的供电输出。在此模块中可布置功率开关或电池分离开关，以便能够在需要的情况下分离电路。

也已知使用用于开闭电路的电子开关元件。例如，DE 198 35 183 A1为此公开了保护可充电电池不受短路和深度放电的影响的保护电路。在一个实施形式中，为将电路断开使用了场效应晶体管。

在已知的设备中，问题是场效应晶体管虽然可相对快地分离电路，但分离不以电的方式进行。而在带有断路继电器的设备中，无法避免至少短时流过的极高的电流，这明显地限制了断路继电器的使用寿命。

发明内容

本发明的任务因此是给出改进的过流开关以及此过流开关的使用。特别地，电路应被电分离，而在此不明显影响断路继电器的使用寿命。

本发明的任务通过前述类型的过流开关解决，所述过流开关包括：

-在第一电流路径内的机电开关，和

-第二控制器，所述第二控制器准备为当由第一传感器确定的电流下超第二可预先确定的阈值时，和/或在将电子开关控制到不导电或高阻状态中之后经过可预先确定的时间段时，将机电开关控制到不导电或高阻的状态。

此外，本发明的任务通过在电线路内使用根据本发明的过流开关解决。

最后，本发明的任务通过包括驱动蓄电池和包含此蓄电池的电路的电动车辆解决，其中在所述电路内布置了根据本发明的过流开关。

电流的上升时间通过包含在电路中的电感限制。这特别地也适用于电池系统内的短路电流，因为由于电池的结构所导致的寄生电感限制了电流上升。作为标准值，可从如下情况出发，即在大约100μs直至1ms的时间后达到最大电流。

如果使用用于测量电流的足够快的传感器，则可以在电流达到其最大值前就已检测到不允许的值，且作为结果以电子开关中断电路。而机电开关此外保持闭合。所述机电开关仅在第二可预先确定的电流值以下断开，使得机电开关的触点被保护且提高其使用寿命。在本发明的特别有利的变体中，机电开关仅在电路中不再有电流流动时才断开。替代地，机电开关也可在电子开关断开后经过一时间段断开。在此变体中，优点是电子开关的断开延迟以及电流的衰减过程是已知的。

功率开关因此包括电子开关和机电开关的串联。电路的此类型的保护是可逆的，即电路可在故障后立即又投入运行。