CN108092104A - 一种用于电接合和/或断开电池***的开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于电接合和/或断开电池***（100）的开关装置（10），该电池***具有至少一个电的能量储存器（110），所述开关装置具有电插头（11），其至少具有一个第一输入触头（12.1）和用于电绝缘的壳体（13），其中，所述输入触头（12.1）用于连接电池***（100）。另外其具有至少一个第一可控制的开关元件（14.1），由此可控制位于输入触头（12.1）和输出触头（15.1）之间的电连接，该电连接用于与外部负载连接，尤其和至少部分可电驱动的车辆连接。该可控制的开关元件（14.1）集成在所述插头（11）中。

Description

一种用于电接合和/或断开电池***的开关装置
技术领域
本发明涉及根据独立装置权利要求的前序部分的用于电接合和/或断开电池***的开关装置以及根据独立***权利要求的用于至少部分可电驱动的车辆的电池***。
背景技术
已知的是，为了接合和断开例如在电动车辆中的电池***，在电池***中安装所谓的电池断开单元（BDU）。该电池断开单元的主要组成部分是用于电接合和/或断开电池***的开关装置。这样的开关装置安装在电池***中的正极和/或负极路径中。该开关装置具有至少一个插头和一个可控制的开关元件，其具有各自单独的保持装置，用于在电池***和/或车辆中固定。在此，各个构件单独地旋拧在托盘或壳体中并且然后通过电线路相互连接。在此，该电线路大多数都旋拧在插头或可控制的开关元件上用于实现接触。
发明内容
根据本发明的第一方面，建议了一种用于电接合和/或断开电池***的开关装置。根据本发明该开关装置具有电插头，其具有至少一个第一输入触头和用于电绝缘的壳体，其中该输入触头用于连接电池***。至少一个第一可控制的开关元件用于输入触头和输出触头之间的电连接，其中，输出触头用于与外部负载连接，尤其与至少部分可电驱动的车辆连接并且由此位于输入触头和输出触头之间的电连接是可控制的。根据本发明，可控制的开关元件在此尤其在结构上，也就是说机械形式上，集成在插头中。相对于背景技术，通过把单个元件集成到插头中需要更少的构件，因为可以显著地省去额外的壳体、保持装置、托盘和/或额外的电线路。此外，还可以避免电气构件之间的过渡电阻。此外，把可控制的开关元件机械式地集成到插头中可以实现，可控开关元件和/或其他附属元件的自重可保护其不被加速惯性力，例如由于摇晃，影响，从而显著地避免可控制的开关元件和/或其他的附属元件的弯曲和/或断开。在根据本发明的可控制的开关元件，其可以涉及例如关于继电器，接触器和/或半导体开关。根据本发明，也可以考虑使用与此不同的尤其是可远程控制的用于电接合和/或断开的开关。所述插头，尤其该插头的壳体，是注塑件（尤其由塑料构成），其中，输入触头和/或输出触头，尤其可控制的开关元件，至少部分地在结构上集成在所述插头的壳体中，也就是说，例如注塑包封在壳体中。该插头的壳体优选用于电绝缘和/或作为保护机构避免输入触头和/或输出触头以及可控制的开关元件受到环境影响以及机械影响。在此，所述输入触头、输出触头和/或可控制的开关元件可局部地和/或全部地安装在插头的壳体中，也就是说，由壳体包围。该输入触头用于连接电池***，从而电能可从电池***传递到外部的负载，尤其至少部分电可驱动的车辆。该可控制的开关元件可以激活和/或去激活如上所述的电传递，其中，该开关元件具有至少两个开关位置并且可远程操作地构造，从而可激活至少一个电流回路和/或开关其他的电流回路。
由此，根据本发明的开关装置构成了电池断开单元（BDU）的重要组成元件并且实现可控制的开关元件集成到所述插头中。通过取消额外的构件和制造技术的连接步骤可降低成本并且例如降低过渡电阻，从而也可降低损耗功率。此外，根据本发明的开关装置需要更少的在电池***或车辆中的安装空间，因为省去了额外的壳体和/或载体元件。由此也可实现开关装置的重量减少并且由此电池***的重量减少。
本发明的其他特征和细节由从属权利要求、说明部分和附图提出。在此，与根据本发明的开关装置相关联所描述的特征和细节自然地也与根据本发明的电池***相关，并且相应地反之亦然，从而关于各个发明方面的公开内容始终可以相互交替地引用。
通过在独立权利要求中列举的措施描述了在独立权利要求中指明的装置的有利的扩展方案和改进方案。
在本发明的框架下可设置保险装置，尤其是电保险装置，其中，该保险装置集成在插头中。该保险装置至少电地与可控制的开关元件、输入触头和/或输出触头连接。优选地，该保险装置涉及到一种过载电流保护装置，从而可使电路在特定的电流强度时断开。在本发明的框架下，关于该保险装置可例如涉及到一种熔断保险装置或线路保护开关。在本发明的框架下，该保险装置在此可完全地或至少部分地集成在插头中，尤其在所述插头的壳体中。相应地该保险装置也可被优选构造为注塑件的壳体注塑包封，或者以力和/或形状锁合的方式安置在壳体中和/或壳体上。通过把该保险装置集成到所述插头中，可至少缩短额外的线路连接，从而更一步减少过渡电阻和线路损失。由此，也可以在开关装置外部省去额外保险装置的安装空间。
另外可以考虑的是，至少设置一个用于把电池***与外部负载相连接的第二输入触头，尤其与至少部分可电驱动的车辆连接，其中，该第二输入触头与第二可控制的开关元件电连接并且第二输入触头与第二可控制的开关元件集成在所述插头中。由此可以考虑的是，可实现该电池***的双极断开，其中，可使用例如可用于断开负极的第一可控制的开关元件和用于断开正极的第二可开关的开关元件。此外，第二输出触头可安置在第二可控制的开关元件上。
对于第二输入触头、第二可控制的开关元件和第二输出触头可在第二输入触头、第二可控制的开关元件和/或第二输出触头之间接入保险装置，尤其可接入一种电保险装置。在此，优选是涉及一种过载电流保护装置，其在超过特定的电流强度时断开电电路。 在此，同样地可涉及一种熔断保险装置或线路保护开关。
根据本发明，第二可控制的开关元件构造为继电器、半导体开关和/或接触器。将第二可控制的开关元件集成到插头中，在电池***的双极断开情况下，可相对于背景技术同时节省空间，从而可省去额外的壳体和/或载体元件。
有利地，至少一个输入触头和至少一个配属的输出触头可形状锁合地连接，尤其通过旋拧。由此有利的是，输入触头具有内螺纹并且配属的输出触头具有外螺纹或者反之亦然，从而该两个配属的触头可形状锁合地相互旋拧。每个输入触头分别配有一个输出触头，其中，其可根据本发明形状锁合地相互连接。在此可以考虑的是，所述相配属的触头可以***、旋拧、夹卡和/或为了进一步减小过渡电阻地熔焊和/或钎焊。通过形状锁合的，尤其旋拧的连接，可实现开关装置的轻松安装，尤其在电池***上。也可考虑的是，当至少一个可控制的开关元件、输入触头和/或输出触头故障时，其可进行替换。另外，输入触头与分别配属的输出触头的形状锁合的连接可实现不需要额外线路的连接，从而可省去重量和材料成本并且同时可保持安装空间的紧凑。
在本发明的框架下可考虑的是，输入触头和输出触头（几何上的）线性布置在插头中。在本发明的框架下，线性应该这样理解为直线特征，也就是说在插头中基本布置在同一个平面中的输入触头和配属的输出触头。所述输入触头和分别配属的输出触头由此可线性地布置在开关装置的插头中并且通过可控制的开关元件相互连接。由此可实现把输入触头安置在插头壳体的与输出触头相对的面上，从而可在输出触头上连接或者说旋拧和/或夹卡和/或熔焊和/或插接另外的电气构件，例如BDU和/或电负载。相应地，可以把位于在插头内部的输入触头和输出触头之间的最短连接路径用于可导电地连接，由此进一步降低线路电阻和/或过渡电阻。
有利地，可以设置连接元件，其中该连接元件与第一和/或第二输入触头和/或输出触头可导电地连接。根据本发明的连接元件尤其有利的是，输入触头与输出触头在插头中不是线性布置在插头中，并且尤其用于可控制的开关元件的输入端和用于可控制的开关元件的输出端布置在可控制的开关元件的一侧。由此，可通过根据本发明的连接元件实现其与BDU和/或电池***的其他电气构件的连接并且同时保持开关装置的集成构造方式。在此，该连接元件可构造为导线、绞合线、板件冲压格栅和/或汇流排，尤其由铜构成并且尤其可导电地与第一和/或第二输入触头和/或输出触头连接。尤其优选的是，该连接元件与在可控制的开关元件上的第一和/或第二输出触头连接并且用于与其后接入的电气构件进行导电连接。
在本发明的框架下可在壳体上安置至少一个固定机构，由此可把开关装置的插头的壳体固定在电池***上和/或在车辆上和/或在BDU上。所述固定机构涉及例如在插头的壳体上的凹口，其中固定元件，例如螺钉和/或插头连接可安置到所述凹口中。由此可把固定机构构造为壳体的与电池***和/或车辆的一部分和/或电池断开单元的力或者形状锁合的连接。此外，根据本发明，所述固定机构可构造为卡锁机构、卡锁耦连机构和/或插头连接。通过卡锁机构可以将所述壳体力或者形状锁合地卡锁在电池***上和/ 或车辆的构件上。卡锁耦连机构用于力和/或形状锁合的连接并且可例如与电池***和/或车辆上的对应件耦连。插头连接，卡锁耦连机构和/或卡锁机构优选用于开关装置额外的力和/或形状锁合连接，从而除了输入触头和/或输出触头之外通过所述固定机构形成与其他构件的机械连接。在此，根据本发明的固定机构也可以用作为防旋转装置，从而减少对开关装置、尤其输入触头和/或输出触头的机械影响。
另外可以考虑的是，所述可控制的开关元件以信号连接的方式与电子单元、尤其电池管理***、电池断开单元和/或电池监控电路处于连接，其中，尤其所述控制元件具有控制线路，其将可控制的开关元件与所述电子单元以信号技术的形式进行连接。通过所述信号连接可激活和/或去激活所述可控制的开关元件，从而所述电流回路可经由所述信号连接通过电子单元控制。在此，该信号连接可在所述连接的范围内制造成无线的或与其他连接并联地通过电的控制线路。
有利地，可设置至少一个预载电阻、高压接头和/或防旋转装置，其中，所述预载电阻、防旋转装置和/或高压接头集成在所述插头的壳体中。相应地，可把其他构件集成在所述插头中并且由此将其相对于机械影响，例如由于加速度所产生的惯性力，保护起来。此外，可通过对预载电阻、高压接头和/或防旋转装置的集成以节省构造空间和重量。在此，可将所述预载电阻、高压接头或选装保险装置至少部分地或全部地集成在所述插头的壳体中，尤其由所述壳体注塑包封。
有利地，所述输入触头和/或输出触头可具有位于大约1mm2和大约20mm2之间，优选为位于大约2.5mm2和大约15mm2之间，尤其优选为位于大约4mm2和大约10mm2之间的截面。由此，根据所述电池***的功率效能可构造输出触头输入触头和/或输出触头的横截面。
根据本发明的第二方面，建议一种用于至少部分可电驱动的车辆的电池***。在此，该电池***具有多个电的能量储存器以及根据本发明的用于接合和/或断开电池***的装置。相应地，提出了根据本发明的电池***的所有优点，正如其已经在与根据本发明的开关装置中被说明。在本发明的框架下，关于电的能量储存器可理解为一种尤其电化学的能量储存器和/或静电的能量储存器联合体。
其他的改良本发明的措施由以下关于一些本发明实施例的说明中提出，其在附图中示意性地示出。所有从权利要求、说明和/或附图中得出的特征和/或优点，包括构造上的细节，空间上的布置，可以不仅相对其自身而且也可通过不同形式的组合包含在发明中。在此要注意的是，附图只具有说明性的表征性并且不可设想为以某种形式来限制本发明。其中：
图1示出了根据本发明的开关装置的第一实施例，
图2示出了根据本发明的开关装置的另一实施例并且
图3示出了根据本发明的开关装置的另一实施例。
附图说明
在图1中示出了用于电接合和/或断开电池***的根据本发明的开关装置10的第一种可考虑的实施例。该开关装置10具有电插头11，其具有至少一个第一输入触头12.1和用于电绝缘的壳体13，其中，该输入触头12.1用于连接所述电池***。此外，所述开关装置10具有可控制的开关元件14.1，由此位于输入触头12.1和输入触头15.1之间的电连接是可控制的，输入触头15.1用于与外部的负载，尤其与至少部分可电驱动的车辆连接。在此，所述可控制的开关元件14.1在结构上集成在装置10的插头11中。在此，可控制的开关元件14.4至少部分地在结构上集成在插头11的壳体13中，并且由此机械式地至少部分地被壳体13包围，并且可由此力和形状锁合地被固定。在此，所述可控制的开关元件14可例如由作为注塑件构造的壳体13至少部分地包围。所述可控制的开关元件14.1具有输出触头15.1，其中该输出触头15.1在第一侧形状锁合地与输入触头12.1构造并且在第二侧伸出，所述第二侧相对置地位于可控制的开关元件14.1上。由此，所述输入触头12.1和所述输出触头15.1的第二端部相互错开地在插头11上安置在开关装置10的不同平面里。图1示出了半剖的开关装置10的侧视图。此外，在开关装置10上安置了位于插头11的壳体13上的保险装置16。在此，所述保险装置16与输入触头12.1电连接。此外，在插头11的壳体13上两侧分别构造有固定机构18。在图1中，所述固定机构18涉及一种壳体13的附件中的材料通孔。该固定机构18以这种方式安置在壳体13上，从而使所述壳体13可固定在，尤其以力锁合的形式，电池***上和/或车辆上。
在图2中示出了根据本发明的开关装置10的其他可能实施例的俯视图和半剖面视图。在此，该开关装置10具有带有壳体13的插头11，其中，在该壳体13中安置有第一输入触头12.1和第二输入触头12.2。在此，输入触头12.1和12.2的第一端部安置在所述插头11的容纳部19中，从而在该容纳部19中可容纳电池***的互补地构造的插头和/或一部分并且可置于与输入触头12.1和12.2导电连接。此外，所述输入触头12.1和12.2线性地延伸穿过插头11的壳体13并且与输出触头15.1和15.2形状锁合地连接。在输出触头15.1和15.2上分别安置有配属的可控制的开关元件14.1和14.2。输出触头15.1和15.2的第一端部形状锁合地，尤其是旋拧地，与输入触头12.1和12.2在壳体13中连接。输出触头15.1和15.2的第二端部从可控制的开关元件14.1和14.2延伸出去，从而实现与外部负载的连接，尤其与至少部分可电驱动的车辆连接。通过所述可控制的开关元件14.1和14.2可以控制电池***的电的电流回路。在此，所述可控制的开关元件14.1和/或14.2以信号连接的方式与电子单元、例如电池管理***、电池断开单元和/或电池监控电路处于连接。由此，所述可控制的开关元件14.1和/或14.2配属的电子单元以信号技术的形式连接并且由此激活或去激活该电流回路。优选地，所述可控制的开关元件14涉及一种继电器、接触器和/或半导体开关元件。
在图3中示出了根据本发明的开关装置10的其他可能实施例的侧视图和半剖面视图。在此，所述开关装置10具有带有壳体13的插头11，其中，在壳体13中容纳有/设置有输入触头12.1至少部分地可控制的开关元件14.1。在此，输入触头12.1的第一端部安置在插头11的壳体13的容纳部19中，从而电池***的互补地构造的插头和/或接头元件可安置到该容纳部19中并且可置于与输入触头12.1导电连接。所述可控制的开关元件14.1在输出触头15.1的第一端部上与输入触头12.1的端部形状锁合地，尤其旋拧地，连接。由此，通过与输出触头15.1的一个端部的形状锁合的连接，在所述输入触头12.1和所述可控制的开关元件14.1之间形成机械连接。此外，可控制的开关元件14.1以机械形式地由插头11的壳体13固定并且由此可结构式的集成构造。输出触头15.1的第二端部同样至少部分地延伸进插头11的壳体13中。在输出触头15.1的第二端部安置连接元件17，其中该连接元件17例如可构造为导线、绞合线、板件、冲压格栅和/或汇流排。所述连接元件17用于与其后布置的电气构件例如负载形成导电连接。另外，插头11的壳体13具有两个固定机构18，由此可将壳体13固定在电池***上和/或车辆上。

Claims (10)

1.一种用于电接合和/或断开电池***（100）的开关装置（10），该电池***具有至少一个电的能量储存器（110），
具有电插头（11），该电插头具有至少一个第一输入触头（12.1）和用于电绝缘的壳体（13），其中，所述输入触头（12.1）用于连接电池***（100），并且
具有至少一个第一可控制的开关元件（14.1），由此可控制位于输入触头（12.1）和输出触头（15.1）之间的电连接，所述输出触头用于与外部负载连接，尤其和至少部分可电驱动的车辆相连接，
其特征在于，所述可控制的开关元件（14.1）集成在所述插头（11）中。
2.根据权利要求1所述的开关装置（10），
其特征在于，
设置有保险装置（16），其中，该保险装置（16）集成在所述插头（11）中。
3.根据权利要求1或2所述的开关装置（10），
其特征在于，
设置有至少一个用于将所述电池***（100）与外部的负载相连接的第二输入触头（12.2），尤其与至少部分可电驱动的车辆相连接，其中，所述第二输入触头（12.2）与第二可控制的开关元件（14.2）电连接，并且所述第二输入触头（12.2）和所述第二可控制的开关元件（14.2）集成在所述插头（11）中。
4.根据前面权利要求中任一项所述的开关装置（10），
其特征在于，
至少一个输入触头（12.1,12.2）与至少一个配属的输出触头（15.1,15.2）形状锁合地连接，尤其通过旋拧，和/或 所述输入触头（12.1,12.2）与输出触头（15.1,15.2）线性地安置在所述插头（11）中。
5.根据前面权利要求中任一项所述的开关装置（10），
其特征在于，
设置有连接元件（17），其中，其中所述连接元件（17）与所述第一和/或第二输入触头（12.1,12.2）和/或输出触头（15.1,15.2）可导电地连接。
6.根据前面权利要求中任一项所述的开关装置（10），
其特征在于，
在所述壳体（13）上安置至少一个固定机构（18），由此所述壳体（13）可固定在所述电池***（100）和/或车辆上。
7.根据前面权利要求中任一项所述的开关装置（10），
其特征在于，
所述可控制的开关元件（14.1,14.2）与电子单元（BMS，BDU，CSC）处于信号连接，其中，尤其所述控制元件具有控制线路，所述控制线路将可控制的开关元件（14.1,14.2）与电子单元信号技术地连接。
8.根据前面权利要求中任一项所述的开关装置（10），
其特征在于，
设置有预载电阻、高压接口或防旋转装置，其中该预载电阻、防旋转装置或高压接口集成在所述壳体（13）中。
9.根据前面权利要求中任一项所述的开关装置（10），
其特征在于，
所述输入触头（12.1,12.2）和/或输出触头（15.1,15.2）具有位于大约1mm2和大约20mm2之间，优选为位于大约2.5mm2和大约15mm2之间，尤其优选为位于大约4mm2和大约10mm2之间的截面。
10.用于至少部分可电驱动的车辆的电池***，该电池***具有多个电的能量储存器并且具有含有权利要求1至9中任一项的特征的用于接合和/或断开电池***的装置。
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