[发明专利]蓄电池的安全设计

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全设计，其具有用于蓄电池、尤其用于混合动力或者电动车辆中的牵引蓄电池的相应的装置和所属的方法。

背景技术

为在混合动力或者电动车辆中使用而提供的蓄电池称为牵引蓄电池，因为它们用于给电力驱动装置供能。为了获得在混合动力或者电动车辆中需要的功率数据和能量数据，把单个的蓄电池单池串联并且部分地另外并联连接。在电动车辆的情况下例如串联100个蓄电池单池或者更多，使得蓄电池的总电压能够达到340V。在混合车辆中使用的蓄电池通常也超过人接触没有问题的60V的电压界限。

图1表示一个根据现有技术的蓄电池系统的原理图。这样的蓄电池系统在DE-OS 10 2010 027 850中以详细的框图加以说明。

详细地说，图1表示一个具有配属的集成的电子装置的蓄电池10。多个蓄电池单池11串联，以便达到相应的应用所希望的高的输出电压。可选地，另外能够把蓄电池单池并联，以便实现大的蓄电池容量。

在多个蓄电池单池11的串联电路的正极和正的蓄电池端子12之间接入一个充电和分离装置14。另外在蓄电池单池11的串联电路的负极和负的蓄电池端子13之间存在一个分离装置15。充电和分离装置14以及分离装置15分别包括一个接触器16或者17作为分离开关。这些接触器提供用于把蓄电池单池11从蓄电池端子12、13分离，以便使蓄电池端子12、13在需要时无电压接通。代替接触器也能够使用其他为该应用适宜的开关装置。

在充电和分离装置14内另外存在一个充电接触器18。一个充电电阻19与充电接触器18串联。在这种情况下，当把蓄电池连接到一个通常由蓄电池供能的驱动系统的直流电压中间电路上时，该充电电阻19为在所述直流电压中间电路中接入的缓冲电容器限制充电电流。使用在图1中表示的正电线中的充电和分离装置和在负电线中的分离装置的这种安排能够在可预先规定的事件的情况下把蓄电池单极地或者双极地接通或者断开。为此一个未表示的控制装置输出相应的驱动接触器的信号。

借助充电电阻19还能够在接通蓄电池时限制平衡电流。这里在接通过程中在充电和分离装置14中在分离开关16打开的情况下首先接通充电开关18，另外如果希望的话把分离装置中的分离开关17连接到蓄电池系统的负极上。那时通过充电电阻19对外部连接的系统加载输入容量。如果蓄电池系统的正极和负极之间的电压尚未明显从蓄电池单池的总电压偏离，则通过接通充电和分离开关14中的分离开关来中断该充电过程。那时蓄电池系统低电阻地在外部系统上连接并且能够用它的规定的功率数据驱动。总共能够把在接通蓄电池系统的情况下在外部系统和蓄电池系统之间发生的平衡电流限制到许可的值。

图2中作为原理电路图表示一个例如从DE-OS 10 2010 027 864.5中知晓的、用于电动或者混合动力车辆的电力驱动系统。这里蓄电池20在一个直流电压中间电路上连接，后者由电容器21缓冲。在该直流电压中间电路上连接的是一个脉冲逆变器22，它通过各两个可开关的半导体整流器22a、22b和两个二极管22c和22d在相位彼此相对错开的正弦电压的三个输出上为驱动一个电力驱动装置23例如一个旋转磁场电机提供。电容器21的容量必须足够大，以便为在其中一个可开关的半导体阀导通的持续时间期间稳定直流电压中间电路中的电压。

从DE-OS 10 2010 027 864.5中知晓的电力驱动系统包括一个蓄电池20，它类似图1中表示的蓄电池10具有许多串联的蓄电池单池。在蓄电池单池的该串联电路和蓄电池20的正或者负端子之间在正电线内存在一个充电和分离装置以及在负电线内存在一个分离装置。通过这些分离装置和图1的蓄电池10一样能够把蓄电池的正极或者蓄电池的负极在故障或者功能出错的情况下在一个可连接的充电装置非正常工作的情况下从蓄电池单池解耦合从而接通到无电压状态。尤其建议把蓄电池从牵引车身电网双极地分离，以便使蓄电池进入一种安全的状态。在这种情况下蓄电池单池中存储的电荷继续保持。

发明内容

只要通过确定的作用触发短路，则由继续充电的蓄电池单池在其解耦合之后还能够发生反应。这也能够在较长的时间之后还发生。

本发明的优点在于，在为蓄电池尤其为牵引蓄电池的安全设计的情况下使蓄电池或者单个的蓄电池单池进入一种非关键性的状态，在这种状态下外部的作用或者影响不能导致危险的情况。

通过使蓄电池在其从外部的连接断开后，尤其在从车辆的牵引车身电网断开后，通过用于放电的装置放电而进入一种安全的状态，由此实现该优点。