[發明專利]蓄電池的安全設計

有效

• 申請號: 201380032107.8
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN104412444B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: H·芬克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;B60L11/18;H02J7/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及一種安全設計，其具有用于蓄電池、尤其用于混合動力或者電動車輛中的牽引蓄電池的相應的裝置和所屬的方法。

背景技術

為在混合動力或者電動車輛中使用而提供的蓄電池稱為牽引蓄電池，因為它們用于給電力驅動裝置供能。為了獲得在混合動力或者電動車輛中需要的功率數據和能量數據，把單個的蓄電池單池串聯并且部分地另外并聯連接。在電動車輛的情況下例如串聯100個蓄電池單池或者更多，使得蓄電池的總電壓能夠達到340V。在混合車輛中使用的蓄電池通常也超過人接觸沒有問題的60V的電壓界限。

圖1表示一個根據現有技術的蓄電池系統的原理圖。這樣的蓄電池系統在DE-OS 10 2010 027 850中以詳細的框圖加以說明。

詳細地說，圖1表示一個具有配屬的集成的電子裝置的蓄電池10。多個蓄電池單池11串聯，以便達到相應的應用所希望的高的輸出電壓。可選地，另外能夠把蓄電池單池并聯，以便實現大的蓄電池容量。

在多個蓄電池單池11的串聯電路的正極和正的蓄電池端子12之間接入一個充電和分離裝置14。另外在蓄電池單池11的串聯電路的負極和負的蓄電池端子13之間存在一個分離裝置15。充電和分離裝置14以及分離裝置15分別包括一個接觸器16或者17作為分離開關。這些接觸器提供用于把蓄電池單池11從蓄電池端子12、13分離，以便使蓄電池端子12、13在需要時無電壓接通。代替接觸器也能夠使用其他為該應用適宜的開關裝置。

在充電和分離裝置14內另外存在一個充電接觸器18。一個充電電阻19與充電接觸器18串聯。在這種情況下，當把蓄電池連接到一個通常由蓄電池供能的驅動系統的直流電壓中間電路上時，該充電電阻19為在所述直流電壓中間電路中接入的緩沖電容器限制充電電流。使用在圖1中表示的正電線中的充電和分離裝置和在負電線中的分離裝置的這種安排能夠在可預先規定的事件的情況下把蓄電池單極地或者雙極地接通或者斷開。為此一個未表示的控制裝置輸出相應的驅動接觸器的信號。

借助充電電阻19還能夠在接通蓄電池時限制平衡電流。這里在接通過程中在充電和分離裝置14中在分離開關16打開的情況下首先接通充電開關18，另外如果希望的話把分離裝置中的分離開關17連接到蓄電池系統的負極上。那時通過充電電阻19對外部連接的系統加載輸入容量。如果蓄電池系統的正極和負極之間的電壓尚未明顯從蓄電池單池的總電壓偏離，則通過接通充電和分離開關14中的分離開關來中斷該充電過程。那時蓄電池系統低電阻地在外部系統上連接并且能夠用它的規定的功率數據驅動。總共能夠把在接通蓄電池系統的情況下在外部系統和蓄電池系統之間發生的平衡電流限制到許可的值。

圖2中作為原理電路圖表示一個例如從DE-OS 10 2010 027 864.5中知曉的、用于電動或者混合動力車輛的電力驅動系統。這里蓄電池20在一個直流電壓中間電路上連接，后者由電容器21緩沖。在該直流電壓中間電路上連接的是一個脈沖逆變器22，它通過各兩個可開關的半導體整流器22a、22b和兩個二極管22c和22d在相位彼此相對錯開的正弦電壓的三個輸出上為驅動一個電力驅動裝置23例如一個旋轉磁場電機提供。電容器21的容量必須足夠大，以便為在其中一個可開關的半導體閥導通的持續時間期間穩定直流電壓中間電路中的電壓。

從DE-OS 10 2010 027 864.5中知曉的電力驅動系統包括一個蓄電池20，它類似圖1中表示的蓄電池10具有許多串聯的蓄電池單池。在蓄電池單池的該串聯電路和蓄電池20的正或者負端子之間在正電線內存在一個充電和分離裝置以及在負電線內存在一個分離裝置。通過這些分離裝置和圖1的蓄電池10一樣能夠把蓄電池的正極或者蓄電池的負極在故障或者功能出錯的情況下在一個可連接的充電裝置非正常工作的情況下從蓄電池單池解耦合從而接通到無電壓狀態。尤其建議把蓄電池從牽引車身電網雙極地分離，以便使蓄電池進入一種安全的狀態。在這種情況下蓄電池單池中存儲的電荷繼續保持。

發明內容

只要通過確定的作用觸發短路，則由繼續充電的蓄電池單池在其解耦合之后還能夠發生反應。這也能夠在較長的時間之后還發生。

本發明的優點在于，在為蓄電池尤其為牽引蓄電池的安全設計的情況下使蓄電池或者單個的蓄電池單池進入一種非關鍵性的狀態，在這種狀態下外部的作用或者影響不能導致危險的情況。

通過使蓄電池在其從外部的連接斷開后，尤其在從車輛的牽引車身電網斷開后，通過用于放電的裝置放電而進入一種安全的狀態，由此實現該優點。