RU2758835C1 - Блок аккумулирования для электрической энергии, способ для контроля такого блока аккумулирования и транспортное средство - Google Patents

Блок аккумулирования для электрической энергии, способ для контроля такого блока аккумулирования и транспортное средство Download PDF

Info

Publication number
RU2758835C1
RU2758835C1 RU2021100701A RU2021100701A RU2758835C1 RU 2758835 C1 RU2758835 C1 RU 2758835C1 RU 2021100701 A RU2021100701 A RU 2021100701A RU 2021100701 A RU2021100701 A RU 2021100701A RU 2758835 C1 RU2758835 C1 RU 2758835C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
physical quantity
registering
battery cell
storage unit
additional
Prior art date
Application number
RU2021100701A
Other languages
English (en)
Inventor
Томас КЛЮБЕР
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Application granted granted Critical
Publication of RU2758835C1 publication Critical patent/RU2758835C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/18—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against thermal overloads, e.g. heating, cooling or ventilating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/06—Power storing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B61C3/02—Electric locomotives or railcars with electric accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/16—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against electric overloads, e.g. including fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/16—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к блоку аккумулирования для электрической энергии и способу для контроля такого блока аккумулирования. Кроме того, изобретение относится к транспортному средству, в частности рельсовому транспортному средству. Повышение надежности эксплуатации блока является техническим результатом изобретения. Блок (11) аккумулирования содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент (1) для кратковременного аккумулирования электрической энергии, например аккумулятор или конденсатор, при этом с аккумуляторным элементом (1) соотнесено средство (3) для регистрации физических величин, в частности давления (p) или температуры (T), в непосредственном окружении аккумуляторного элемента (1), причем средство (3) для регистрации физической величины выполнено с возможностью, в частности, регистрации временного изменения физической величины, причем средство (3) для регистрации физической величины выполнено с возможностью предоставления сигнала при превышении заданного временного изменения физической величины. Предпочтительное использование изобретения осуществляется в конденсаторе промежуточного контура рельсового транспортного средства. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к блоку аккумулирования для электрической энергии и способу для контроля такого блока аккумулирования. Кроме того, изобретение относится к транспортному средству, в частности, рельсовому транспортному средству.
Блоки аккумулирования для электрической энергии, такие как аккумулятор или конденсатор, могут при коротком замыкании или иной неисправности вызвать значительные повреждения. Соответственно, контроль для обнаружения повышения температуры в непосредственном окружении такого блока аккумулирования уже известен в уровне техники.
DE 10 2014 204 965 A1 описывает способ для распознавания аномалий в аккумуляторном элементе и датчик для обнаружения короткого замыкания.
Кроме того, US 2013-0122332 A1 раскрывает систему с интегральной схемой, датчиком давления и коммуникационным устройством для интеграции в аккумуляторный элемент.
В частности, для блоков аккумулирования для аккумулирования электрической энергии важна быстрая реакция на некорректное функционирование (неисправность). Поэтому задачей изобретения является быстрое и более надежное распознавание неисправности в блоке аккумулирования.
Указанная задача решается блоком аккумулирования по пункту 1 формулы изобретения. Кроме того, задача решается способом для контроля блока аккумулирования по пункту 6 формулы изобретения.
Наконец, задача решается транспортным средством, в частности, рельсовым транспортным средством или преобразователем частоты с таким блоком аккумулирования.
Блок аккумулирования для электрической энергии содержит по меньшей мере аккумуляторный элемент для аккумулирования электрической энергии, например, аккумулятор или конденсатор, причем с аккумуляторным элементом соотнесено средство для регистрации физических величин, в частности, давления или температуры, в непосредственном окружении, причем средство для регистрации физической величины выполнено с возможностью регистрации временного изменения (изменения по времени) физической величины, причем средство для регистрации физической величины выполнено с возможностью обеспечения сигнала при превышении заданного временного изменения физической величины.
Блок аккумулирования предпочтительным образом выполнен как конденсаторная плата в преобразователе частоты. Конденсатор промежуточного контура часто выполнен как подобная конденсаторная плата. Блок аккумулирования может также быть выполнен как аккумулятор или батарея. Аккумуляторные элементы пригодны, в частности, для кратковременного аккумулирования электрической энергии.
Блок аккумулирования предпочтительным образом размещен в корпусе.
Аккумуляторный элемент предпочтительным образом выполнен как электронный компонент для аккумулирования время от времени электрической энергии. Например, такой аккумуляторный элемент выполнен как конденсатор, как суперконденсатор, как аккумуляторная батарея или как аккумуляторный элемент.
Средство для регистрации физической величины предпочтительно выполнено как датчик для температуры и/или датчик для давления. Средство для регистрации физической величины предпочтительным образом выполнено для обеспечения сигнала. Средство для регистрации физической величины альтернативно или дополнительно выполнено как переменное электрическое сопротивление. Предпочтительным образом, электрическое сопротивление при сильном повышении физической величины измеримым образом снижается. Сопротивление представляет собой выход упомянутого средства.
Под соотнесением в непосредственном окружении, в частности, понимается то, что средство для регистрации физической величины
- расположено на поверхности аккумуляторного элемента,
- расположено между соответствующими двумя аккумуляторными элементами,
- расположено в непосредственной близости от аккумуляторного элемента,
- встроено в аккумуляторный элемент или
- расположено в корпусе с аккумуляторным элементом.
За счет положения средства для регистрации физической величины может, например, быстро и более надежно регистрироваться повышение давления, которое исходит от аккумуляторного элемента при неисправности.
Наряду с регистрацией изменения физической величины, может также регистрироваться соответствующая абсолютная физическая величина. Заданное временное изменение может быть функцией абсолютной величины. Например, заданное временное повышение температуры или давления при высоком давлении окружающей среды или высокой температуре окружающей среды может быть выше, чем при нормальном состоянии (20 градусов Цельсия, 1 атм.).
При необходимости, со средством для регистрации физической величины может быть соотнесено энергоснабжение. Предпочтительным образом, упомянутое средство и энергоснабжение образуют конструктивный блок.
Для регистрации физической величины в непосредственном окружении аккумуляторного элемента, средство может быть расположено на поверхности аккумуляторного элемента или в непосредственной близости. Предпочтительным образом, средство для регистрации физической величины закреплено на аккумуляторном элементе с помощью средства крепления.
Средство крепления предпочтительно содержит клеевое соединение или зажимное соединение или выполнено как таковое.
В частности, для регистрации временного изменения физической величины со средством для регистрации может быть соотнесена энергозависимая или энергонезависимая память данных.
Предпочтительным образом электрическое сопротивление средства для регистрации физической величины при превышении заданного временного изменения приблизительно равно нулю. Средство для регистрации физической величины в соответствии с этим выполнено как переменное сопротивление. Предпочтительным образом, ток беспрепятственно протекает через средство для регистрации физической величины, пока регистрируется временное повышение физической величины.
Под заданным временным изменением физической величины, в частности, понимается значение для временного изменения, которое возникает только при неисправности аккумуляторного элемента или блока аккумулирования.
Например, при коротком замыкании в конденсаторе может устанавливаться кратковременное повышение давления в корпусе конденсатора. Это повышение давления больше, чем повышение давления, которое, например, происходит из-за естественного повышения давления (из-за изменяемых погодных условий).
Также при неисправности блока аккумулирования может происходить повышение температуры, которое превосходит индуцированное извне повышение температуры. За счет регистрации такого повышения температуры с помощью средства для регистрации физической величины (температуры) более надежно и быстро может быть установлена неисправность аккумуляторного элемента или блока аккумулирования.
Заданное временное изменение физической величины предпочтительным образом представляет собой значение, которое по величине соразмерно больше, чем значение естественного временного изменения физической величины.
Сигнал может представлять собой TTL-сигнал (сигнал транзисторно-транзисторной логики), причем сигнал предоставляется на вышестоящую систему безопасности.
За счет такого блока аккумулирования, который оснащен таким средством для регистрации физической величины, неисправность может определяться быстро и прежде всего более надежно. В соответствии с этим, изобретение способствует надежной эксплуатации блока аккумулирования.
В способе для контроля блока аккумулирования для электрической энергии для обнаружения неисправности, в частности, короткого замыкания, аккумулятор энергии включает в себя один или несколько аккумуляторных элементов, причем с соответствующим аккумуляторным элементом соотнесено средство для регистрации физической величины, причем средство для регистрации физической величины обнаруживает временное изменение физической величины, причем средство для регистрации физической величины при превышении заданного временного изменения физической величины обеспечивает сигнал или содержит электрическое сопротивление.
Под неисправностью понимается, в частности, короткое замыкание, перегрев аккумуляторного элемента. Кроме того, воспламенение в аккумуляторном элементе может быть следствием неисправности, например короткого замыкания.
При коротком замыкании в конденсаторе или батарее, как правило, за короткое время высвобождается газ реакции или происходит более быстрое повышение температуры. Оба явления приводят к быстрому временному повышению давления в непосредственном окружении соответствующего аккумуляторного элемента. Это временное повышение давления может регистрироваться средством для регистрации физической величины. При превышении временного изменения физической величины, в частности давления, может быть сделан вывод о неисправности.
За счет такого способа может осуществлять быстрое и более надежное установление неисправности.
Средство для регистрации физической величины или дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины выполнено как датчик давления или температуры.
Предпочтительным образом средство для регистрации физической величины содержит датчик температуры и/или датчик давления.
Средство для регистрации физической величины служит предпочтительным образом непосредственно для регистрации временного изменения температуры и/или для непосредственной регистрации временного изменения давления.
За счет определения давления и/или температуры можно особенно просто и более надежно сделать вывод о неисправности блока аккумулирования.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, сигнал выполнен в соответствии с электрическим сопротивлением средства для регистрации физической величины.
В предпочтительном варианте осуществления средства для регистрации физической величины, согласно физической величине и/или согласно временному изменению физической величины, устанавливается электрическое сопротивление средства.
Так электрическое сопротивление средства для регистрации физической величины может быть пропорциональным давлению или температуре.
Кроме того, электрическое сопротивление средства для регистрации физической величины или опционально соотнесенного блока оценки может быть пропорционально временному изменению давления или температуры.
За счет варианта осуществления средства для регистрации физической величины и/или устройства оценки как переменного электрического сопротивления, установление неисправности может осуществляться также без источника энергии или при отказе источника энергии для средства или для устройства оценки.
При таком выполнении надежность повышается за счет контроля блока аккумулирования.
Кроме того, устройство оценки и/или средство для регистрации физической величины соединено с вышестоящей системой безопасности.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, средство для регистрации физической величины и аккумуляторный элемент расположены в закрытом или по существу закрытом корпусе.
За счет расположения соответствующих аккумуляторных элементов в корпусе может осуществляться пространственное разделение аккумуляторных элементов от других электронных узлов для защиты упомянутых узлов. За счет расположения средства для регистрации физической величины, определение температуры или давления может осуществляться с повышенной точностью, так как корпус экранирует от окружения соответствующий аккумуляторный элемент, а также средство для регистрации физической величины.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, со средством для регистрации физической величины соотнесено устройство оценки, причем с устройством оценки и/или средством для регистрации физической величины соотнесен источник энергии, и источник энергии предусмотрен для снабжения электрической энергией средства для регистрации физической величины и/или устройства оценки.
Устройство оценки представлено предпочтительно со средством для регистрации физической величины как капсулированный (закрытый) блок. Предпочтительным образом, источник энергии также может быть встроен в капсулированный блок. Такой капсулированный блок может просто встраиваться в существующий блок аккумулирования. Такой капсулированный блок может сам быть встроен в аккумуляторный элемент.
С помощью такого блока, средство для регистрации физической величины и блок оценки могут доукомплектовывать существующий блок аккумулирования и/или уже существующий аккумуляторный элемент.
Блок оценки предпочтительно определяет физическую величину и/или регистрирует временное изменение физической величины, зарегистрированной средством. Временное изменение может предоставляться как сигнал вышестоящей системе безопасности. Предпочтительным образом устройство оценки выполнено таким образом, что только при превышении заданного временного изменения физической величины предоставляется сигнал. Вместо сигнала, устройство оценки или средство для регистрации физической величины может также быть выполнено как переменное электрическое сопротивление, причем электрическое сопротивление устройства оценки или средства для регистрации электрической величины имеет заданное электрическое сопротивление, в этом отношении временное изменение физической величины соразмерно превышает заданное временное изменение.
Источник энергии служит для снабжения электрической энергией устройства оценки и/или средства для регистрации физической величины.
С помощью предложенного капсулированного блока можно особенно просто доукомплектовать уже существующий блок аккумулирования.
В другом предпочтительном выполнении изобретения средство для регистрации физической величины встроено в аккумуляторный элемент.
Предпочтительным образом, средство для регистрации физической величины выполнено как пленочная или плоская и гибкая структура.
Благодаря плоскому и гибкому характеру выполнения средства для регистрации физической величины можно легко осуществить встраивание в аккумуляторный элемент.
В качестве альтернативы, средство для регистрации может быть выполнено капсулированным. Предпочтительным образом, капсулирование осуществляется таким образом, что средство для установления физической величины может легко закрепляться на поверхности или внутри аккумуляторного элемента.
Капсулирование средства для регистрации физической величины может осуществляться вместе с устройством оценки и источником энергии. Предпочтительным образом капсулирование может осуществляться таким образом, что для капсулированного блока может быть получен высокий класс противопожарной защиты.
Вышестоящая система безопасности предпочтительным образом выполнена как предохранитель противопожарной защиты. Вышестоящая система безопасности регистрирует предпочтительным образом электрическое сопротивление средства для регистрации физической величины и/или электрическое сопротивление устройства оценки. Альтернативно или дополнительно вышестоящая система безопасности содержит вход для сигнала, который предоставляет устройство оценки и/или средство для регистрации физической величины.
При неисправности, т.е. временном изменении физической величины соразмерно выше заданного временного изменения физической величины, вышестоящая система противоаварийной защиты (поездная авторегулировка) предпочтительным образом служит для прерывания подвода энергии аккумуляторного элемента. Предпочтительным образом вышестоящая система безопасности служит для контролируемого отвода аккумулированной электрической энергии из блока аккумулирования или из соответствующего аккумуляторного элемента.
За счет интеграции средства для регистрации физической величины вышестоящая система безопасности может расширить свою функцию. Так описанный здесь блок аккумулирования может эксплуатироваться с повышенной безопасностью.
В другом предпочтительном выполнении изобретения, блок аккумулирования наряду со средством для регистрации физической величины соотнесен с дополнительным средством для регистрации дополнительной физической величины, причем средство и дополнительное средство для регистрации физической величины или дополнительной физической величины соединены с вышестоящей системой безопасности, причем средство и дополнительное средство для регистрации физической величины, соответственно, при превышении заданного временного изменения физической величины или установленной физической величины имеют установленное электрическое сопротивление, причем электрическое сопротивление регистрируется вышестоящей системой безопасности, причем средство для регистрации физической величины и дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины включены электрически параллельно. Иными словами, с блоком аккумулирования соотнесено дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины, в частности температуры, причем средство и дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины соединены с вышестоящей системой безопасности, причем средство для регистрации физической величины при превышении заданного временного изменения и дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины при превышении заданного значения или при превышении другого заданного временного изменения имеют соответствующее установленное электрическое сопротивление, причем электрическое сопротивление регистрируется вышестоящей системой безопасности, причем средство для регистрации физической величины и дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины включены электрически параллельно.
Предпочтительным образом, дополнительное средство для регистрации физической величины выполнено как датчик температуры, в частности как кабель противопожарной защиты.
Предпочтительным образом, средство для регистрации физической величины выполнено как датчик давления.
Датчик давления служит для регистрации быстро повышающегося давления из-за неисправности аккумуляторного элемента.
Предпочтительным образом, средство и дополнительное средство для регистрации физической величины, соответственно, включены электрически параллельно. Таким образом, полное сопротивление из последовательного соединения изменяется в зависимости от измеренных значений средства и другого средства. Благодаря параллельному включению, критические состояния неисправности могут распознаваться более безопасно и надежно. Это имеет особое значение именно для рельсовых транспортных средств с электрическим приводом.
В случае кабеля противопожарной защиты в комбинации с измерителем давления, предпочтительным образом оба средства для регистрации физической величины выполнены как переменные сопротивления. В случае неисправности, изменяется по меньшей мере одно из электрических сопротивлений. Это изменение электрического сопротивления может контролироваться вышестоящей системой безопасности. При изменении электрического сопротивления может делаться вывод о неисправности, и вышестоящая система безопасности предоставляет предупредительный сигнал и/или вводит вышеупомянутые этапы.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, вышестоящая система безопасности при превышении заданного временного изменения физической величины выполнена с возможностью разъединения и/или отвода электрической энергии из соответствующего аккумуляторного элемента.
Разъединение соответствующего аккумуляторного элемента или разъединение блока аккумулирования от энергоснабжения осуществляется предпочтительным образом путем отсоединения подвода энергии. Отсоединение осуществляется особенно простым способом с помощью выключателя.
Предпочтительным образом, в случае неисправности осуществляется передача энергии, аккумулированной в соответствующем аккумуляторном элементе, в нагрузочное сопротивление. Таким образом, может дополнительно снижаться опасность возникновения пожара.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, сигнал предоставляется вышестоящей системе безопасности, причем вышестоящая система безопасности при получении сигнала прерывает подвод электрической энергии в соответствующий аккумуляторный элемент и/или удаляет электрическую энергию из соответствующего аккумуляторного элемента.
При этом, как описано выше, сигнал может также выполняться как электрическое сопротивление соответствующего средства для регистрации физической величины.
За счет такого выполнения, может осуществляться особенно быстро реагирующее обнаружение неисправности блока аккумулирования.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, с помощью средства для регистрации физической величины регистрируется повышение давления и/или температуры в непосредственном окружении соответствующего аккумуляторного элемента.
Предпочтительным образом, средство для регистрации физической величины непосредственно регистрирует временное изменение температуры и/или давления.
Под непосредственной регистрацией временного изменения понимается регистрация изменения физической величины без использования вычислительного блока, который выполняет временное дифференцирование физической величины по времени.
Предпочтительным образом, с соответствующим аккумуляторным элементом соотнесено собственное средство для регистрации физической величины.
Альтернативно или дополнительно, с соответствующим средством для регистрации физической величины соотнесен по меньшей мере один аккумуляторный элемент.
За счет определения временного изменения, в частности, повышения давления и/или температуры, может осуществляться особенно надежный контроль блока аккумулирования. Детонации или сильное выделение тепла могут регистрироваться простым и надежным способом.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, средство для регистрации физической величины содержит, в зависимости от изменения физической величины, известное электрическое сопротивление, причем сопротивление регистрируется вышестоящей системой безопасности.
Известное сопротивление предпочтительным образом близко к нулю или бесконечности, так что в случае неисправности блока аккумулирования ток либо протекает в значительной степени беспрепятственно, либо не протекает. Это можно предпочтительно просто обнаружить.
Путем установки сопротивления на определенное конечное положительное значение, неравное нулю, например, около 100 Ом, на дополнительной стороне можно гарантировать особенно надежный контроль блока аккумулирования. “Ложная тревога” тем самым в значительной мере исключается.
Посредством сопротивления также возможно, выходы двух средств, то есть средства и другого средства, простым способом связать между собой. Это может осуществляться, например, посредством параллельного соединения или последовательного соединения. При этом полное сопротивление изменяется в зависимости от измеренных значений обоих средств и, тем самым, от соответствующего сопротивления соответствующего средства или другого средства.
Предпочтительным применением описываемого здесь изобретения является транспортное средство, в частности рельсовое транспортное средство, с вышеописанным блоком аккумулирования.
Транспортное средство предпочтительно имеет аккумулятор энергии для электрической энергии, такой как батарея. Кроме того, предпочтительным образом изобретение может служить для контроля конденсатора промежуточного контура, в частности, блока с множеством конденсаторов.
Особенно предпочтительным образом использование изобретения осуществляется в рельсовом транспортном средстве, таком как локомотив. Предпочтительным образом, изобретение служит для контроля накопителя промежуточного контура в преобразователе частоты рельсового транспортного средства.
Другим предпочтительным применением изобретения является применение в качестве преобразователя частоты, содержащего описанный здесь блок аккумулирования.
Конденсатор промежуточного контура преобразователя частоты может представлять собой такой блок аккумулирования.
Далее изобретение описывается более подробно и поясняется со ссылкой на чертежи. Показанные на чертежах признаки могут в рамках изобретения комбинироваться для получения новых вариантов осуществления изобретения.
На чертежах показано следующее:
Фиг. 1 - иллюстративный блок аккумулирования,
Фиг. 2 - иллюстративный блок аккумулирования с встроенным средством для регистрации физической величины,
Фиг. 3 - иллюстративный блок аккумулирования,
Фиг. 4 - иллюстративный блок аккумулирования и
Фиг. 5 - возможная схемная компоновка.
Фиг. 1 показывает иллюстративный блок 11 аккумулирования, который может быть выполнен как конденсатор или как аккумулятор (перезаряжаемая батарея). Блок 11 аккумулирования предпочтительно содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент 1 (не показан). Аккумуляторный элемент 1 содержит множество соединительных элементов 7. Соединительные элементы 7 служат для подвода и для отвода электрической энергии. С аккумуляторным элементом 1 дополнительно соотнесено средство 3 для регистрации физической величины.
Средство 3 для регистрации физической величины может быть выполнено как датчик давления и/или как датчик температуры. Для крепления средства 3 для регистрации физической величины служит средство 5 крепления. Средство 3 для регистрации физической величины может также быть встроено в аккумуляторный элемент 1, как показано ниже.
Фиг. 2 показывает иллюстративный блок 11 аккумулирования с встроенным средством 3 для регистрации физической величины 1. Показанный здесь блок 11 аккумулирования предпочтительным образом содержит конденсатор в качестве аккумуляторного элемента. Блок 11 аккумулирования содержит соединительные элементы 7, а также средство 3 для регистрации физической величины. Средство 3 для регистрации физической величины объединено совместно с аккумуляторным элементом 1 в корпусе 1a или оболочке блока 11 аккумулирования. Средство 3 для регистрации физической величины, кроме того, содержит собственные соединительные элементы 7a, причем соединительные элементы 7a могут служить для регистрации физической величины, а также для электроснабжения средства для регистрации физической величины.
Фиг. 3 показывает блок 11 аккумулирования. Блок 11 аккумулирования содержит четыре аккумуляторных элемента 1, которые совместно объединены в корпусе 1a блока 11 аккумулирования. С корпусом 1a дополнительно соотнесено средство 3 для регистрации физической величины. Средство 3 для регистрации физической величины здесь помещено только в тот же самый корпус 1a, что и аккумуляторные элементы 1. В соответствии с этим средство 3 для регистрации физической величины предпочтительным образом выполнено как измеритель давления или датчик давления. При неисправности одного из блоков 1 аккумулирования повышается давление p внутри корпуса 1a. Это временное повышение давления p регистрируется с помощью средства 3 для регистрации физической величины.
Фиг. 4 показывает иллюстративный блок 11 аккумулирования. Блок 11 аккумулирования содержит корпус 1a и датчик 3а температуры в форме кабеля. Кроме того, показанный блок 11 аккумулирования содержит средство 3 для регистрации физической величины. Для определения температуры T и/или дополнительной физической величины, например давления p служит вышестоящая система 9 безопасности. Вышестоящая система 9 безопасности регистрирует электрическое сопротивление R датчика температуры и/или средства 3 для регистрации физической величины. Средство 3 для регистрации физической величины в этом иллюстративном варианте осуществления выполнено, в частности, как датчик давления. При неисправности аккумуляторного элемента 1, например коротком замыкании в аккумуляторном элементе 1, происходит скачкообразное повышение давления p в корпусе 1a. Повышение давления p регистрируется с помощью средства 3 для регистрации физической величины. Средство 3 предпочтительным образом предоставляет в таком случае сигнал на вышестоящую систему 9 безопасности. В случае сильного нагревания аккумуляторного элемента 11 ввиду неисправности, выделение тепла регистрируется с помощью датчика 3а температуры. Вышестоящая система 9 безопасности предпочтительным образом регистрирует повышение температуры T и отсоединяет, например, аккумуляторный элемент от подвода тока. Вышестоящая система безопасности, при необходимости, обеспечивает предупредительный сигнал.
Фиг. 5 показывает возможную схемную компоновку. Схемная компоновка может быть соотнесена с описанным здесь блоком 11 аккумулирования. Показана вышестоящая система 9 безопасности, которая служит для регистрации электрического сопротивления R кабеля 10 противопожарной защиты. Кабель 10 противопожарной защиты содержит полимерный слой 10a, а также проводник 10b кабеля противопожарной защиты. Кабель 10 противопожарной защиты служит в качестве датчика 3а температуры. При повышении температуры выше установленной температуры полимерный слой 10a кабеля противопожарной защиты расплавляется, и проводники 10b кабеля противопожарной защиты могут касаться друг друга. Из-за касания обоих проводников 10b кабеля 10 противопожарной защиты снижается сопротивление R, которое регистрируется с помощью вышестоящей системы 9 безопасности. Соответствующий проводник 10b des кабеля 10 противопожарной защиты, кроме того, включен параллельно со средством 3 для регистрации физической величины. Средство 3 для регистрации физической величины здесь выполнено как датчик 3а давления. При этом средство 3 для регистрации физической величины соотнесено с аккумуляторным элементом 1. При возникновении неисправности аккумуляторного элемента 1, изменяется физическая величина, в частности давление p и/или температура T, в аккумуляторном элементе, а также в непосредственном окружении аккумуляторного элемента 1. Изменение температуры T регистрируется кабелем 10 противопожарной защиты. Изменение давления p регистрируется средством 3 для регистрации физической величины. При неисправности, в соответствии с этим изменяется сопротивление R кабеля противопожарной защиты или средства 3 для регистрации физической величины. Вышестоящее устройство 9 управления регистрирует изменение электрического сопротивления R и может предоставить соответствующий сигнал. При неисправности аккумуляторного элемента 1 предпочтительным образом прерывается электроснабжение аккумуляторного элемента.
Показанный вариант осуществления предпочтительным образом предусматривает размещение в закрытом корпусе 11 или в по существу закрытом корпусе 11.
Таким образом, изобретение относится к блоку 11 аккумулирования для электрической энергии, а также к способу для контроля такого блока 11 аккумулирования. Блок 11 аккумулирования содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент 1 для кратковременного аккумулирования электрической энергии, например аккумулятор или конденсатор. С аккумуляторным элементом 1 соотнесено средство 3 для регистрации физических величин, в частности давления p или температуры T, в непосредственном окружении аккумуляторного элемента 1, причем средство 3 для регистрации физической величины выполнено, в частности, с возможностью регистрации временного изменения физической величины, причем средство 3 для регистрации физической величины выполнено с возможностью предоставления сигнала при превышении заданного временного изменения физической величины. Предпочтительное использование изобретения осуществляется в конденсаторе промежуточного контура в рельсовом транспортном средстве.

Claims (6)

1. Преобразователь частоты, содержащий блок (11) аккумулирования для электрической энергии, содержащий по меньшей мере один аккумуляторный элемент (1) для аккумулирования электрической энергии, причем блок (11) аккумулирования выполнен как конденсатор промежуточного контура, причем с аккумуляторным элементом (1) соотнесено средство (3) для регистрации физических величин в непосредственном окружении аккумуляторного элемента (1), причем средство (3) для регистрации физической величины включает в себя датчик давления и датчик температуры (3a), причем средство (3) для регистрации физической величины выполнено с возможностью регистрации временного изменения физической величины, причем средство (3) для регистрации физической величины выполнено с возможностью предоставления сигнала при превышении заданного временного изменения физической величины, причем средство (3) для регистрации физической величины и аккумуляторный элемент размещены в закрытом или в по существу закрытом корпусе (1a), причем сигнал выполнен в соответствии с электрическим сопротивлением (R) средства (3) для регистрации физической величины, причем сопротивление представляет выход средства (3) для регистрации физической величины, причем устройство оценки и/или средство (3) для регистрации физической величины соединены с вышестоящей системой (9) безопасности, причем вышестоящая система безопасности выполнена как предохранитель противопожарной защиты, причем вышестоящая система (9) безопасности при превышении заданного временного изменения физической величины выполнена с возможностью разъединения и/или отвода электрической энергии из соответствующего аккумуляторного элемента (1).
2. Преобразователь частоты по п. 1, причем средство (3) для регистрации физической величины встроено в аккумуляторный элемент (1).
3. Преобразователь частоты по одному из предыдущих пунктов, в котором с блоком (11) аккумулирования соотнесено дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины, в частности температуры, причем средство (3) и дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины соединены с вышестоящей системой (9) безопасности, причем средство (3) для регистрации физической величины при превышении заданного временного изменения и дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины при превышении заданного значения или при превышении другого заданного временного изменения, соответственно, имеют установленное электрическое сопротивление (R), причем электрическое сопротивление (R) регистрируется вышестоящей системой (9) безопасности, причем средство для регистрации физической величины и дополнительное средство для регистрации дополнительной физической величины включены электрически параллельно.
4. Способ для контроля преобразователя частоты по одному из пп. 1-3, для обнаружения неисправности, в частности короткого замыкания, причем блок (11) аккумулирования содержит один или несколько аккумуляторных элементов (1), причем средство (3) для регистрации физической величины обнаруживает временное изменение физической величины или физическую величину, причем средство (3) для регистрации физической величины при превышении заданного временного изменения физической величины предоставляет сигнал и имеет электрическое сопротивление (R), причем средство (3) для регистрации физической величины в зависимости от изменения физической величины имеет известное электрическое сопротивление (R), и сопротивление (R) регистрируют вышестоящей системой (9) безопасности, и вышестоящая система (9) безопасности при получении сигнала прерывает подвод энергии аккумуляторного элемента (1) и контролируемым образом отводит аккумулированную энергию из аккумуляторного элемента (1).
5. Способ по п. 4, причем с помощью средства (3) для регистрации физической величины регистрируют повышение давления и/или температуры в непосредственном окружении соответствующего аккумуляторного элемента (1).
6. Транспортное средство, в частности рельсовое транспортное средство, содержащее преобразователь частоты по одному из пп. 1-3.
RU2021100701A 2018-06-19 2019-06-12 Блок аккумулирования для электрической энергии, способ для контроля такого блока аккумулирования и транспортное средство RU2758835C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18178574.2A EP3584874A1 (de) 2018-06-19 2018-06-19 Speichereinheit für elektrische energie, verfahren zur überwachung einer solchen speichereinheit sowie fahrzeug
EP18178574.2 2018-06-19
PCT/EP2019/065276 WO2019243120A1 (de) 2018-06-19 2019-06-12 Speichereinheit für elektrische energie, verfahren zur überwachung einer solchen speichereinheit sowie fahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758835C1 true RU2758835C1 (ru) 2021-11-02

Family

ID=62748741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021100701A RU2758835C1 (ru) 2018-06-19 2019-06-12 Блок аккумулирования для электрической энергии, способ для контроля такого блока аккумулирования и транспортное средство

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11424082B2 (ru)
EP (2) EP3584874A1 (ru)
CN (1) CN112313828A (ru)
CA (1) CA3104190C (ru)
ES (1) ES2923295T3 (ru)
RU (1) RU2758835C1 (ru)
WO (1) WO2019243120A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2387054C2 (ru) * 2007-12-19 2010-04-20 Закрытое Акционерное Общество Производственное объединение "Комплекс" Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для заряда и тренировки аккумуляторных батарей "призма"
US20130122332A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-16 Nxp B.V. In-cell battery management device
RU2573411C1 (ru) * 2012-09-14 2016-01-20 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Установленный в транспортном средстве комплект аккумуляторных батарей с конструкцией для сброса давления
KR20170030256A (ko) * 2015-09-09 2017-03-17 현대자동차주식회사 차량용 배터리 쿨링 제어 방법
CN106654397A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 秦永振 一种温度压力自动温度补尝式电池

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3460019A (en) 1966-09-30 1969-08-05 Dynamic Instr Corp Battery charging system and transducer therefor
DE3151469A1 (de) * 1981-12-24 1983-07-07 Diehl GmbH & Co, 8500 Nürnberg "aufladbare elektrische zelle"
EP0623986B1 (en) * 1993-05-05 1998-04-29 Sgs-Thomson Microelectronics Pte Ltd. Battery charger
ATE334483T1 (de) * 2000-10-20 2006-08-15 Ray O Vac Corp Elektrochemische zellen und verfahren und vorrichtung zur regulierung deren aufladung
DE102009035862A1 (de) * 2009-07-31 2011-03-31 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie
DE102009039159A1 (de) * 2009-08-27 2011-03-17 Voith Patent Gmbh System zur Speicherung elektrischer Energie
DE102010001374A1 (de) * 2010-01-29 2011-08-04 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Vorrichtung zur Energiespeicherung
DE102012222787A1 (de) * 2012-12-11 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Energiespeichersystem und Verfahren zum Überwachen des Ruhezustands eines Energiespeichersystems
DE102013204529A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Batteriezelleinrichtung mit Überdrucksicherheitsfunktion und Verfahren zum Überwachen einer Batteriezelle
DE102014204985A1 (de) 2014-03-18 2015-09-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Aktivieren und Einbringen eines Getters in eine Vakuum-Isolationshülle eines Behältersystems
CN204008826U (zh) * 2014-08-12 2014-12-10 上海申通地铁集团有限公司 车辆电池安全监测***
DE102015002149B4 (de) * 2015-02-18 2017-11-16 Audi Ag Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, Batterie und Kraftfahrzeug
CN107533107B (zh) * 2015-03-20 2019-04-23 伟巴斯特充电***公司 使用温度传感器进行电池加水事件检测

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2387054C2 (ru) * 2007-12-19 2010-04-20 Закрытое Акционерное Общество Производственное объединение "Комплекс" Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для заряда и тренировки аккумуляторных батарей "призма"
US20130122332A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-16 Nxp B.V. In-cell battery management device
RU2573411C1 (ru) * 2012-09-14 2016-01-20 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Установленный в транспортном средстве комплект аккумуляторных батарей с конструкцией для сброса давления
KR20170030256A (ko) * 2015-09-09 2017-03-17 현대자동차주식회사 차량용 배터리 쿨링 제어 방법
CN106654397A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 秦永振 一种温度压力自动温度补尝式电池

Also Published As

Publication number Publication date
EP3776711B1 (de) 2022-05-18
ES2923295T3 (es) 2022-09-26
EP3776711A1 (de) 2021-02-17
CN112313828A (zh) 2021-02-02
US11424082B2 (en) 2022-08-23
CA3104190C (en) 2024-06-18
WO2019243120A1 (de) 2019-12-26
EP3584874A1 (de) 2019-12-25
CA3104190A1 (en) 2019-12-26
US20210118623A1 (en) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5663631B2 (ja) 電池システム
JP4715253B2 (ja) 電源システムの監視装置
US7973533B2 (en) In-circuit testing for integrity of solid-state switches
US9194904B2 (en) Systems and methods for detecting leakage paths in a battery sensing circuit
JP6209011B2 (ja) バッテリの過充電防止装置
JP6615457B2 (ja) 恒久的な無効化を伴う２次電池の保護
US10203261B2 (en) Fluid measuring device and measuring head device for moisture detection, in particular in containers for fluid-sensitive electrical and/or electronic components in road vehicles
CN105529676B (zh) 电子熔断器
US10978893B2 (en) Battery safety card
KR101293206B1 (ko) 2차전지 카트리지 모듈의 부풀림 검출/보호 시스템 및 그방법, 이에 보호받는 2차전지 카트리지 모듈
EP3290256B1 (en) Overcurrent detection device, energy storage apparatus, and current detection method
KR101487577B1 (ko) 배터리 팩의 고장 진단 방법 및 장치, 이를 이용한 전력 릴레이 어셈블리
US20150188347A1 (en) Battery Management Device and Power Supplying System Including the Same
RU2758835C1 (ru) Блок аккумулирования для электрической энергии, способ для контроля такого блока аккумулирования и транспортное средство
US10514307B2 (en) Fault detection apparatus
KR102046123B1 (ko) 션트 레귤레이터를 이용한 이상온도 검출 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템
EP3534485B1 (en) Battery pack, battery management system, and method therefor
KR101147937B1 (ko) 자가복구형 배터리 및 이의 제어방법, 자가복구형 배터리 시스템
JP3471207B2 (ja) 電気自動車用組み電池の異常高温検出装置
JP4184946B2 (ja) 自動車バッテリ用の逆接保護装置
CN105829833A (zh) 具有过压保护的传感元件
CN110301064B (zh) 用于长期标记至少一个电池部件的***
CN220273314U (zh) 电池保护电路、电池保护***和供电设备
JPH11275765A (ja) 電池の充放電試験装置
CN112684738B (zh) 设备控制方法、装置及电池模块、非易失性存储介质