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CN108349404B - 用于机动车的高压电池和机动车 - Google Patents

用于机动车的高压电池和机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(1)的高压电池(3)，该高压电池具有至少一个用于存储电能的蓄能器元件(4)、至少一个以比高电压低的电压运行的控制单元(5)以及包括作为电组件的至少一个开关装置和/或至少一个保险装置的结构单元(6)，其中，结构单元(6)在接纳蓄能器元件(4)和控制单元(5)的壳体(7)外部在预先规定的位置上以如此方式紧固在该壳体上，即当将结构单元(6)插接在壳体(7)上时，使得结构单元(6)的、与结构单元(6)的所述电组件中的至少一个连接的至少两个高电压触点(19)与在壳体侧配设的高电压触点(14)导电连接，使得结构单元(6)的、包括至少一个电源触点和/或至少一个控制线路触点的至少一个接触装置(21)与在壳体侧配设的、与控制单元(5)连接的接触装置(16)导电连接。

Description

用于机动车的高压电池和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的高压电池，该高压电池具有至少一个用于存储电能的蓄能器元件、至少一个以比高电压低的电压运行的控制单元和包括作为电组件的至少一个接触器和/或至少一个保险装置的结构单元/部件。本发明还涉及一种机动车和一种用于将结构单元安装在高压电池的壳体上的方法。
背景技术
具有电力运行的选择可能性的现代的机动车——这种机动车因此具有电机——通常配设有高压电池，该高压电池提供电机所需的电能。但是除了这种电动或混合动力车辆外也已经在机动车中提供高压电池，以便可以操作确定的用电器、例如空调装置等。在此，高电压在机动车的范畴中理解为以下电压，该电压高于常见的用于机动车的电压范围，特别是高于48V。
这种高压电池、特别是这种使用在电动或混合动力车辆中的高压电池大多具有确定的自身智慧，就是说，为该高压电池配设的控制逻辑的一部分以控制单元的形式在高压电池内部实现。例如提供已经为各个作为蓄能器元件的电池单体配设的控制器作为控制单元，从而这种控制单元可以监控并在可能情况下甚至影响电池单体或整个蓄能器元件的运行。对于这种作为高压电池的部件的控制单元通常使用较低的电压，该较低电压在机动车车载电网中用于惯常的用电器，例如控制器、显示部件等。在许多已知的机动车中该低电压是12V，部分是24V。因此现代的高压电池除了具有高电压连接端口之外，还具有低电压连接端口和/或控制线路连接端口。
现代的高压电池的另外的主要组成部分是开关装置(接触器)和保险装置，该开关装置和保险装置一方面用于提高安全性，但是另一方面通过相应的驱控也能保证，在高压电池的高电压连接端口上施加预期的、正确的电压并优化地从各个蓄能器元件、例如电池单体中汲取电能。
在现有技术中早已提供模块化构成的高压电池，其中，设有如下的结构单元，该结构单元包括并进而组合开关装置(接触器)和保险装置。这种结构单元可以例如被称为接触器箱或“蓄电池接线盒”(BJB)。这种结构单元构造在高压电池内部，从而当要接近这种结构单元时，必须打开高压电池的壳体，该壳体还包含蓄能器元件。因此存在高电压情况下的工作，为此特别需要有资格的专业人员。
发明内容
因此本发明的目的是，提供如下可能性，简化在高压电池中有关包括至少一个开关装置和/或至少一个保险装置的结构单元方面的维护措施。
为了实现上述目的，在开头所述类型的高压电池中根据本发明提出，结构单元在接纳蓄能器元件和控制单元的壳体外部以如此方式在预先规定的位置上以如此方式紧固在该壳体上，即当将结构单元插接在壳体上时，使得结构单元的、与结构单元的所述电组件中的至少一个连接的至少两个高电压触点与在壳体侧配设的高电压触点导电连接，使得结构单元的、包括至少一个电源触点和/或控制线路触点的至少一个接触装置与在壳体侧配设的、与控制单元连接的接触装置导电连接。
在此，由高压电池提供的高电压可以大于48V，特别是大于100V，该高电压可以例如由可以形成为电池单体的蓄能器元件的至少一部分的串联连接得到。较低的、控制单元所需的电压可以例如是12V或24V。根据本发明在此也可将接触器箱或“蓄电池接线盒”(BJB)设为结构单元，该结构单元包括所有的开关装置和保险装置，该开关装置和保险装置用于将各个蓄能器单体的电压组成最终由电池输出的高电压，和通过保险装置——特别是在错误连接和/或其它故障的情况下——提供安全措施。在此要注意，本发明并不排除以下情况，即至少一个以较低电压运行的控制单元构造在结构单元内部，例如该控制单元涉及驱控开关装置和/或保险装置。构造在高压电池的壳体内部的控制单元的至少一部分适宜地被配设给包括至少一个蓄能器元件的组(电池单体控制器)。这种控制单元可以设计用于监控各个蓄能器元件的运行和/或基于控制信号和/或本身确定的运行条件进行调整。
根据本发明提出，结构单元不再构造在电池壳体内部，而是安装在壳体外部并如此构成，使得随着结构单元的机械构造过程已经自动地建立所有与高压电池的其它组件之间实现的接触。就是说，接触器箱自身又具有高电压触点和为低电压配设的接触装置，其中，特别是壳体侧的或者优选结构单元侧的触点突出，从而最终实现将结构单元插接在电池壳体上，在这个过程中突出的触点接合到相应的、作为接纳部的包含对应触点的凹陷部中，从而随着机械装配完全建立起接触，就是说，既针对高电压触点又针对为低电压或控制装置配设的触点。因此随着机械装配一同实现特别简单和快速地接触和断开接触器箱。
本发明的一个特别有利的改进方案提出，至少为高电压触点设置有触摸保护装置，以用于在插接所述结构单元期间建立接触时实现触摸保护。因此如果至少在高电压触点方面以触摸保护的方式实施直接连接，并仅当不再可以通过工具和/或人体部分接触带电压的部件时才建立高电压连接，特别是由未针对带有高电压的工作而受过培训的人员也可以特别安全地接触和装配结构单元。
就此特别优选的是，结构单元侧的高电压触点设计为从该结构单元中突出，壳体侧的高电压触点下沉到用于结构单元侧的高电压触点的接纳部中，其中，结构单元侧的高电压触点在结构单元侧在大于接纳部的深度的长度范围上被绝缘材料包围。以这种方式保证了，在高电压触点相对彼此接触，因而建立电连接的时刻，还可以向外露出结构单元侧的高电压触点的触摸保护部分，该部分由于绝缘材料可以由工具和/或工作人员的身体部分接触，而不存在危险。
因此最终在这个设计方案中提供直接插接，该直接插接实现了设计为接触器箱的结构单元的装配/拆卸，而不必处理处于高电压下的组件。
结构单元还可以适宜地通过紧固件、特别是螺纹件固定在壳体上。最晚当结构单元通过螺纹件紧固在电池壳体上时，由不同的触点形成的接口彼此接触。
如果壳体和高电压单元分别具有屏蔽元件，该屏蔽元件带有如此形成的屏蔽连接件，使得壳体和高电压单元在插接结构单元时导电连接，则从而得到一个特别适宜的改进方案。这也对于在这种类型的高压电池中通常所设的用于电屏蔽的屏蔽元件同样适用，由此自动地在装配时产生的接触可以得到拓展。以这种方式不仅高电压接触和低电压接触、还包括接地连接都在插接和装配时自动建立，而且还自动建立用于EMV的屏蔽连接。
在壳体和结构单元之间在装配结构单元时建立的接触机械地通过结构单元得到保护，这个事实已经是所述高压电池的有利的副作用。就此证明为特别优选的设计方案的是，以在结构单元侧至少完全包围高电压触点、特别是也完全包围接触装置的方式设置密封元件，从而使连接部位以防外部影响的方式被密封。在此，密封元件可以例如设计为密封环。以这种方式实现了，由于在装配好的结构单元中密封元件在壳体和结构单元表面之间起密封作用，得到了对触点和连接部位的优秀的保护作用以防外部影响或环境影响。
高电压触点和接触装置——特别是与紧固件一同——以特别适宜的方式按照防错法原理布置。就是说，通过相应地分别选择触点的布置和设计，特别是与紧固件协调地，例如与螺纹件的穿孔的位置等协调地，基本上保证了，尽可能最大程度地排除错误的插接、例如在无意的错误接触的情况下。因此进一步简化了装配并进一步减小了容易出错性。
除了高压电池之外，本发明还涉及一种具有这种高压电池的机动车。所有涉及根据本发明的高压电池的实施方案都可以类似地转用于根据本发明的机动车，因此通过根据本发明的机动车也可以获得已经说明的优点。高压电池的电能特别是可以用于运行机动车的电机和/或其它用电器。
最后，本发明涉及一种用于将结构单元安装在根据本发明的类型的高压电池的壳体上的方法，其特征在于，在高电压触点与接触装置的触点之间建立导电连接的情况下将结构单元插接在壳体上。在根据本发明的方法方面也继续适用高压电池的实施方案，从而通过本方法也可以实现所述优点。特别是在插接之后还可以通过紧固件、特别是螺纹件更好地机械固定。
附图说明
从下面说明的实施例以及根据附图得出本发明的其它优点和细节。在此示出：
图1示出根据本发明的机动车，
图2示出根据本发明的高压电池的外部视图，
图3示出描述结构元件插接在高压电池上的原理图，
图4示出触摸保护的第一细节图和
图5示出触摸保护的第二细节图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的机动车1的原理简图。该机动车是电动车辆或混合动力车辆，从而其具有电机2。该电机与根据本发明的高压电池3连接以用于对电机2供给电能。
高压电池3在图2中的示意性外部视图中更准确地示出，该高压电池在后部区域中被半剖，以便示出原理性表示的蓄能器元件4，该蓄能器元件可以形成为电池单体。在此为每个蓄能器元件4都配设控制单元5，该控制单元监控并且可以在必要时调整各个蓄能器元件4的运行。高压电池3在此提供大于100V、特别是大于200V的额定电压，而控制单元5以作为低电压的常用的12V车载电网电压运行。
高压电池3所需的接触器(开关装置)和保险装置布置在结构单元6(接触器箱)中，该结构单元清楚地布置在高压电池3的、包括蓄能器元件4的壳体7的外部。结构单元6通过螺纹件8紧固在壳体7上，并清晰地具有朝向外部的高电压连接端口9和用于低电压输入和控制线路的插槽10。
结构单元6在壳体内部的接触在插接时自动地或强制性地实现，如通过图3的原理图详细描述地。该图示出在插接过程中壳体7和结构单元6彼此隔开，其中，首先还要指出，壳体7和结构单元6还具有由于清晰性原因未完全示出的用于电磁屏蔽的屏蔽元件11，该屏蔽元件与壳体侧的屏蔽连接件12或结构单元侧的屏蔽连接件13导电连接。在壳体侧还存在高电压触点14以及用于低电压触点的、形成为排针(Stiftwanne)15的接触装置16，该接触装置在此具有电源触点17和控制线路触点18。结构单元6与这些触点相对应地具有结构单元侧的高电压触点19，该高电压触点从该结构单元6中突出，而壳体侧的高电压触点14下沉地布置在接纳部20中。结构单元6还具有作为接触装置21的插头22，该插头具有相应的、在此由于清晰性原因未精确示出的电源触点和控制线路触点。
从图3中可以容易地看到，在插接结构单元6时分别按照防错法原理布置的触点12、13、14、19、17、18与包含在插头22中的触点的连接自动地通过机械的插接过程建立。
结构单元6的触点19和接触装置21还被形成为密封环23的密封元件24包围，该密封元件保护形成的连接部位用以防环境影响。
如在图3中还可以看到，触点19在确定的长度上还具有覆盖罩，该覆盖罩具有用作触摸保护装置的、绝缘的材料25，该材料参照图4和图5详细说明。图4示出如下状态，在该状态中在插接所述结构单元6时刚好在高电压触点19与高电压触点14之间建立电接触。由于选择了在结构单元侧触点19被覆盖有材料25的长度大于接纳部20的直至触点14的深度，所以能看到在结构单元6与壳体7之间的缝隙26中不存在露出的、带有高电压的、导电的表面；由此形成触摸保护。为了比较，图5示出如下状态，在该状态中事实上在缝隙26内部露出高电压触点19的导电表面的一部分，其中，这部分远离高电压触点14，从而不存在高电压危险。

Claims (9)

1.一种用于机动车(1)的高压电池(3)，该高压电池具有至少一个用于存储电能的蓄能器元件(4)、至少一个以比高电压低的电压运行的控制单元(5)以及包括作为电组件的至少一个开关装置和/或至少一个保险装置的结构单元(6)，结构单元(6)在接纳蓄能器元件(4)和控制单元(5)的壳体(7)外部在预先规定的位置上以如此方式紧固在该壳体上，即当将结构单元(6)插接在壳体(7)上时，使得结构单元(6)的、与结构单元(6)的所述电组件中的至少一个连接的至少两个高电压触点(19)与在壳体侧配设的高电压触点(14)导电连接，使得结构单元(6)的、包括至少一个电源触点和/或至少一个控制线路触点的至少一个接触装置(21)与在壳体侧配设的、与控制单元(5)连接的接触装置(16)导电连接，其特征在于，结构单元(6)通过设计为螺纹件(8)的紧固件固定在壳体(7)上，从而当结构单元(6)通过螺纹件(8)固定在壳体(7)上时，由接触装置(16、21)以及由高电压触点(14、19)形成的接口彼此接触，结构单元侧的高电压触点(19)设计为从该结构单元中突出，壳体侧的高电压触点(14)下沉地布置在用于结构单元侧的高电压触点(19)的接纳部(20)中，其中，结构单元侧的高电压触点(19)在结构单元侧在大于接纳部(20)的深度的长度范围上被绝缘材料(25)包围。
2.根据权利要求1所述的高压电池(3)，其特征在于，至少为高电压触点(14、19)设置有触摸保护装置，以用于在插接所述结构单元(6)期间建立接触时实现触摸保护。
3.根据权利要求1或2所述的高压电池(3)，其特征在于，壳体(7)和结构单元(6)分别具有屏蔽元件(11)，该屏蔽元件具有如此形成的屏蔽连接件(12、13)，使这些屏蔽连接件在插接结构单元(6)时导电连接。
4.根据权利要求1或2所述的高压电池(3)，其特征在于，在结构单元侧设置有至少完全包围高电压触点(19)密封元件(24)，从而使连接部位以防外部影响的方式被密封，该密封元件(24)也完全包围接触装置(21)。
5.根据权利要求4所述的高压电池(3)，其特征在于，密封元件(24)是密封环(23)。
6.根据权利要求1或2所述的高压电池(3)，其特征在于，高电压触点(14、19)和接触装置(16、21)按照防错法原理布置。
7.根据权利要求1或2所述的高压电池(3)，其特征在于，高电压触点(14、19)和接触装置(16、21)与紧固件一同按照防错法原理布置。
8.一种用于将结构单元(6)安装在根据权利要求1-7中任一项所述的高压电池(3)的壳体(7)上的方法，在高电压触点(14、19)与接触装置(16、21)的触点之间建立导电连接的情况下将结构单元(6)插接在壳体(7)上，其特征在于，当结构单元(6)通过螺纹件(8)固定在壳体(7)上时，由接触装置(16、21)以及由高电压触点(14、19)形成的接口彼此接触。
9.一种包括根据权利要求1至7中任一项所述的高压电池(3)的机动车(1)。
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