用于电化学的蓄能系统的分开装置

摘要

一种用于电化学的蓄能系统的分开装置：包括至少一个电化学的蓄能器，所述电化学的蓄能器具有第一和第二连接极以及第一和第二导电体接头；包括处于所述电化学的蓄能器的第一连接极与带有第一半导体开关的第一导电体接头之间的第一电流路径和所述第一半导体开关电串联的分开元件；以及带有第二半导体开关的第二电流路径，该第二电流路径借助于所述第一半导体开关与所述被串联的分开元件与所述蓄能器的第二连接极之间的第一电流触点与所述第一电流路径电连接；以及带有第三半导体开关的第三电流路径，该第三电流路径借助于所述分开元件与所述第一导电体接头与所述电化学的蓄能器的第二连接极之间的第二电流触点与所述第一电流路径电连接；其中通过所述半导体开关的不同的开关状态来识别出所述半导体开关中的至少一个半导体开关的故障情况并且通过所述分开元件的触发来将所述电化学的蓄能器与至少一个导电体接头分开。

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的、一种用于电化学的蓄能系统的分开装置和一种用于运行用于电化学的蓄能系统的分开装置的方法以及所述分开装置的使用，其中所述分开装置包括至少一个电化学的蓄能器，所述电化学的蓄能器则具有第一和第二连接极以及第一和第二导电体接头。

背景技术

文献DE 199 44 833 A1公开了一种具有至少两种有别于地线的、比如14和42V的电压的多电压车载电路，其中发电机、比如车辆的照明发电机产生所述电压之一并且另一种电压借助于直流电压变换器由所述第一种电压来形成。两种电压用于对两条分开的直流电路进行供给。作为所述两个电压层面之间的短路保护而存在以下器件，所述器件尽可能地防止短路并且/或者减少所述两种电压之间的短路的影响并且在短路情况中保护或者切断受到损害的负载。

文献DE 10 2010 033 047 A1涉及一种用于对机动车车载电路中的故障、尤其是具有较高的电压的机动车车载电路中的电弧的出现进行探测的方法，其中对相应的车载电路的每个组件的输入端子处的电压和电流进行测量并且将这些数据传输给故障探测线路。所述故障探测线路能够从所测量的电压、电流的总和或者所输出的和所取用的功率的总和的比较中识别出故障状态并且将切断指令输出给合适的开关器件。

发明内容

本发明的任务是，进一步改进现有技术。该任务通过独立权利要求的特征来解决。

相对于此，按本发明的具有独立权利要求的特征性特征的处理方式具有以下优点，即：所述分开装置包括

-处于电化学的蓄能器的第一连接极与带有第一半导体开关的第一导电体接头之间的第一电流路径和与所述第一半导体开关电串联的分开元件；以及

-带有第二半导体开关的第二电流路径，该第二电流路径借助于所述第一半导体开关与所述被串联的分开元件与所述蓄能器的第二连接极之间的第一电流触点与所述第一电流路径电连接；以及

-带有第三半导体开关的第三电流路径，该第三电流路径借助于所述分开元件与所述第一导电体接头与所述电化学的蓄能器的第二连接极之间的第二电流触点与所述第一电流路径电连接；

其中，通过所述半导体开关的不同的开关状态来识别出所述半导体开关中的至少一个半导体开关的故障情况并且通过所述分开元件的触发来将所述电化学的蓄能器与至少一个导电体接头分开。

由此，能够将所述电化学的蓄能器可靠地与所述导电体接头分开并且将所述电化学的蓄能系统转换到安全的状态中。

另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。

所述分开元件包括熔丝、电子保险丝和/或烟火技术上的分开元件。由此，所述电化学的蓄能器能够可逆地或者不可逆地与至少一个导电体接头分开。

此外，所述分开装置包括：

-取决于温度的电阻，该电阻与所述第一半导体开关导热地连接并且借助于与该取决于温度的电阻电连接的比较线路来识别出取决于温度的故障情况、尤其是取决于温度的短路并且将所述电化学的蓄能器与至少一个导电体接头分开。

通过这样的温度感测的集成，能够识别出超过技术条件的温度和/或取决于温度的短路。

所述取决于温度的电阻包括热导体。由此，能够借助于比较线路来切断所述电化学的蓄能器。

所述第一半导体开关、第二半导体开关和/或第三半导体开关包括至少一个功率MOSFET。按实施方式，可能必要的是，所述半导体开关比如朝相反的方向包括两个MOSFETs，用于尽快地中断通过电流。

所述分开元件有利地被构造为被加入到具有第一半导体开关、第二半导体开关和/或第三半导体开关的电路板中的结构，借助于该结构来预先给定所述分开元件的触发特征。通过完整的浇铸，能够保证所述分开元件的可靠的功能。

按本发明的、用于运行用于电化学的蓄能系统的分开装置的方法识别出至少一个半导体开关的故障情况，

-如果在所述第一半导体开关闭合时所述第二半导体开关断开并且所述第三半导体开关闭合；或者

-如果在所述第一半导体开关断开时所述第二半导体开关闭合并且所述第三半导体开关断开。

状态一览：

此外，所述方法包括以步骤：

a）尤其为所述电化学的蓄能系统的电池管理系统或者所述电化学的蓄能系统的外部的控制单元产生信息信号，以用于根据所述电化学的蓄能器的环境条件来降低当前流动的电流；

b）闭合所述第三半导体开关并且基本上同时断开所述第一半导体开关，由此所述第一和第二导电体接头短路；

c）在预先给定的时间段结束之后断开所述第三半导体开关并且基本上同时闭合所述第二半导体开关；

d）产生用于触发所述分开元件的触发信号，由此，如果尤其所述电池管理系统或者控制单元的应答信号根据所述信息信号缺失，则将所述电化学蓄能器与至少一个导电体接头分开。

环境条件是借助于所述比较线路根据所述取决于温度的电阻来查明的取决于温度的故障情况。由此能够识别出超过所述半导体开关的技术条件的温度和/或取决于温度的短路。

所述按本发明的分开装置有利地用在用于电动车、混合动力车、插电式混合动力车、飞行器、电动助力车或电动自行车的电气的蓄能系统中、用于便携的用于进行无线通讯或者数据处理的装置、用于电动的手持式工具或者厨房电器并且用在用于储存尤其以再生方式所获取的电能的固定式存储器中。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进行详细解释。

按本发明的主题的另外的优点和有利的设计方案通过附图来示出并且在以下描述中进行解释。在此要注意，附图仅仅具有描绘性的特征并且并未被设想用于以某种形式来限制本发明。此外，下面所描述的特征能够单个地或者在任意的组合中代表着本发明的主题，如果从上下文中没有明确地产生相反说明。其中：

图1示出了按本发明的分开装置的第一种实施方式的第一开关位置的示意图；并且

图2示出了按本发明的分开装置的第一种实施方式的第二开关位置的示意图；并且

图3示出了按本发明的分开装置的第一种实施方式的第三开关位置的示意图；并且

图4示出了按本发明的分开装置的第二种实施方式的示意图；并且

图5示出了按本发明的分开装置的第三种实施方式的示意图；并且

图6示出了按本发明的方法的一种实施方式的流程图。

实施例的详细说明，相同的附图标记在所有附图中表示相同的装置组件。

具体实施方式

图1示出了按本发明的分开装置的第一种实施方式的第一开关位置的示意图。电化学的蓄能系统100包括带有大量电化学的蓄能电池103（1）、103（2）、103（n）的电化学的蓄能器101、第一导电体接头108（1）和第二导电体接头108（2）以及按本发明的分开装置102。

所述分开装置102包括处于电化学的蓄能器101的第一连接极108（3）与带有第一半导体开关104的第一导电体接头108（1）之间的第一电流路径I和与所述第一半导体开关104电串联的分开元件107；以及带有第二半导体开关105的第二电流路径II，该第二电流路径借助于所述第一半导体开关104与所述被串联的分开元件107与所述蓄能器的101的第二连接极108（4）之间的第一电流触点114（1）与所述第一电流路径I电连接；以及带有第三半导体开关106的第三电流路径III，该第三电流路径借助于所述分开元件107与所述第一导电体接头108（1）与所述电化学的蓄能器101的第二连接极108（4）之间的第二电流触点114（2）与所述第一电流路径I电连接。

在所述电化学的蓄能系统100的正常的运行状态中，所述第一半导体开关104闭合、所述第二半导体开关105和第三半导体开关106断开。由此所述第一导电体接头108（1）和所述第一连接极108（3）通过第一半导体开关104与分开元件107电连接并且所述第二导电体接头108（2）与第二连接极108（4）电连接。

而在图1中，电流109比如在充电过程的期间首先经由电流路径I并且而后经由电流路径II来流动，因为所述第一半导体开关104和第三半导体开关106断开并且所述第二半导体开关105闭合。在下一个步骤中所述分开元件107被触发，因为所述电化学的蓄能系统100在所示出的第一开关位置中比如由于电化学的蓄能器101的外部的故障而处于有故障的运行状态中。

图2示出了所述按本发明的分开装置的第一种实施方式的第二开关位置的示意图。电流110比如在放电过程的期间首先经由电流路径I并且而后经由电流路径III流动，因为所述第一半导体开关104和第三半导体开关106闭合并且所述第二半导体开关105断开。在下一个步骤中所述分开元件107被触发，因为所述电化学的蓄能系统100在所示出的第二开关位置中比如由于第一半导体开关104的故障而处于故障模式中。

图3示出了按本发明的分开装置的第一种实施方式的第三开关位置的示意图。电流111首先经由电流路径I并且而后经由电流路径III流动，因为所述第一半导体开关104和第二半导体开关105断开并且所述第三半导体开关106闭合，比如用于减少空转电压。

图4示出了按本发明的分开装置的第二种实施方式的示意图。电化学的蓄能系统400包括带有许多电化学的蓄能电池403（1）、403（2）、403（3）、403（n）的电化学的蓄能器401、第一导电体接头408（1）和第二导电体接头408（2）以及按本发明的分开装置402。

所述分开装置402包括第一半导体开关404、第二半导体开关405、第三半导体开关406以及用于将电连接分开的分开元件407。

此外，取决于温度的电阻411与所述第一半导体开关404导热地连接，其中借助于比较线路413来识别出取决于温度的故障情况、尤其是取决于温度的短路并且比如借助于具有去饱和识别机构的驱动器线路412将所述电化学的蓄能器401与至少一个导电体接头分开。

图5示出了按本发明的分开装置的第三种实施方式的示意图。电化学的蓄能系统500包括带有许多电化学的蓄能电池503（1）、503（2）、503（3）、503（n）的电化学的蓄能器501、第一导电体接头508（1）和第二导电体接头508（2）以及按本发明的分开装置502。

所述分开装置502包括第一半导体开关504、第二半导体开关505以及用于将电连接分开的分开元件407。在所示出的实施方式中，所述第一半导体开关504包括两个朝相反的方向的MOSFETs，因为其包括保护二极管并且只能朝一个方向切断。

图6示出了按本发明的方法的一种实施方式的流程图。

在步骤600中产生信息信号，尤其用于所述电化学的蓄能系统的外部的控制器，比如所述信息信号具有用于降低当前流动的电流的要求。

在步骤601中等候预先给定的等候时间、比如100ms，而后在步骤602中闭合所述第三半导体开关106、406并且基本上同时断开所述第一半导体开关104、404。

在步骤603中等候另外的预先给定的等候时间、比如100ms，而后断开所述第三半导体开关106、406并且基本上同时闭合所述第二半导体开关205、405。

在步骤606中产生用于触发所述分开元件107、407的触发信号，由此，如果在步骤605中所述控制器的应答信号缺失，则将所述电化学的蓄能器101、401与至少一个导电体接头108（1）、408（1）分开。