用于对在具有受系统决定的、可变的源内阻的直流网络中对潜在的短路或者过载进行电 ...的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对在具有受系统决定的、可变的源内阻的电流网络中对潜在的短路或者过载进行电气保护的设备。特别是本发明涉及一种对借助于有源或者无源的分离元件、特别是熔断保险丝来保护车载电网中的短路线路的改善，所述车载电网由电化学储能器供应能量。以下将所述分离元件称作为第一保护装置。例如可以涉及熔断保险丝、高温保险丝或者诸如此类的。
【背景技术】
[0002]车辆的车载电网通常由电化学储能器供应电能或者由所述电化学储能器进行缓冲。在此，电化学储能器的有效功率随着不同的运行参数和特征参数强烈地波动。例如电化学储能器的老化状态引起其内阻的增加。附加地存在内阻的显著的温度依赖性。在此，由电化学储能器所能输出的最大功率或者电压以及由电化学储能器所能输出的最大电流在最糟糕的情况下如此显著地限制能量输出，使得过流或过压保护措施有时太迟进行响应或甚至不响应。以下将以熔断保险丝为例进行阐述。由熔断保险丝所保护的车载电网区段的导线横截面通常如此选择参数，使得在可能给电气导线造成损坏之前，在存在预定的电流的情况下在所述区段上所述熔断保险丝首先进行响应。基于电气绝缘措施，电气导线区段和熔断保险丝的散热特性互相显著区别。因此可能出现，在第一(较高)过流的情况下，所述熔断保险丝足够早地供应电功率，所述熔断保险丝基于此进行响应并且保护电气导线。然而，如果在足够长的时间段上在导线区段上产生如下电流，所述电流低于熔断保险丝的响应电流，则可能对所述电气导线区段过度地加负荷，而熔断保险丝不能同样地进行保护。由此可能造成电气导线的损坏并且此外产生在外围设备中的间接损坏。在短路的情况下，存储有用于供应电流的电能的电化学储能器的内阻也可能如此限制短路电流，使得不能达到熔断保险丝的响应电流。例如老化的、强烈放电和/或冷的蓄电池可能如此限制在短路的情况下所流过的短路电流，使得长久来看，电气导线区段而不是熔断保险丝成为车载电网最薄弱的环节。
【发明内容】
[0003]本发明的任务在于消除上面提到的现有技术的缺点。
[0004]因此，按照本发明提出一种用于对第一运行状态进行电气保护的设备，以防具有电化学储能器的车载电网中的预定义的负载、例如短路。所述车载电网包括具有不同的导线横截面的导线区段和被供给的部件。
[0005]不同的导线横截面在此称为第一导线区段和第二导线区段，其中所述第一导线区段具有较大的横截面并且所述第二导线区段相对于第一导线区段具有较小的横截面。
[0006]从上述设备中还得出不同的运行状态，所述运行状态在此称为第一和第二运行状态。所述电化学储能器在第一运行状态中可以具有比在第二运行状态中更高的内阻。换言之，所述电化学储能器在第一运行状态中可以具有比在第二运行状态中更低的荷电状态(State of Charge, S0C)和/或更高的老化程度和/或更低的温度。换言之，在所述第一运行状态中可以期待比在第二运行状态中显著减少的短路电流，从而所述位于熔断保险丝的电路中的导线区段在短路/过载的情况下过载，因为不能足够快地触发所述熔断保险丝。
[0007]在此，熔断保险丝的触发特性、熔断保险丝的强度极限对于储能器的第一运行状态保护潜在的短路线路的第二导线区段而未充分地选择参数。换言之，上述结合于现有技术所讨论的情况规定，所述熔断保险丝不能对于储能器的所有运行状态都足够快地响应。熔断保险丝的“强度极限”在本发明的范围内理解为最大的电流或者最大的功率，在强度极限的情况下所述熔断保险丝的电阻显著地增加或者(接近)无穷大。所述第二导线区段是潜在的短路线路内的一个区段，对于储能器或车载电网的全部运行状态，所述熔断保险丝不能充分地保护所述区段。这例如可以是如下的导线区段，所述导线区段具有比潜在的短路线路内的第一导线区段更小的横截面。在本发明的范围内将如下这样的线路理解为潜在的短路线路，在短路情况下短路电流流经所述线路。换言之，在短路的情况下，车载电网导线的部分导线与实际的短路共同称作为短路线路。因此按照本发明，设置所述第二保护装置，所述第二保护装置设置用于对第二导线区段进行保护以防如下负载，所述负载在第一运行状态中出现在熔断保险丝的强度极限以下。作为第二保护装置按照本发明考虑不同的措施。特别是可以在车载电网内设置接触器的操控装置以用于中断短路电流。对此，针对短路线路、特别是针对第二导线区段可以实施如下的电流测量器或者功率测量器，通过所述电流测量器或者功率测量器识别如下这样的运行状态，所述运行状态危害第二导线区段，然而单独由熔断保险丝则不能进行阻止。特别是所述负载可以识别为这样的负载，该负载一方面实际上危害第二导线区段，并且另外一方面实际上处于熔断保险丝的强度极限。换言之，由第二保护装置可以保护如下的运行状态，所述运行状态由于熔断保险丝的不响应而意味着第二导线区段的危险。对此所述第二保护装置例如可以包括以霍尔传感器为形式的电流传感器、电感式传感器或分流器。如果测量到如下电流，所述电流位于预定义的范围中，则所述第二保护装置打开接触器并且所述短路线路以这种方式从电气储能器分离。
[0008]从属权利要求涉及本发明优选的进一步扩展方案。所述第二保护装置例如可以包括用于电化学储能器的电池低压关断器。所述电池低压关断器在现有技术中已知，以便监控由多个电池组成的电化学储能器的单格电池的电压并且通过关断电化学储能器以阻止低压的情况。然而，按照本发明所述的用于在电气储能器外部保护潜在的短路线路的电池低压关断器的应用还不已知。不言而喻地，可以按照本发明修改所述电池低压关断器。例如可以考虑电池电压在时间上的趋势，从而低压情况可以以高的概率配置给不希望的短路并且所述短路因此以高的概率基于电池低压。所述电池低压关断器在此可以在强烈提高的短路电流导致电化学储能器或者相应的电池的内阻上增加的电压降的情况下识别短路情况。备选或者附加地，可以在第二保护装置中设有过流关断器，所述过流关断器包括电流测量装置。所述过流关断器例如可以(如前述实施地)确定短路电流的测量值并且在响应于识别到第一运行状态的情况下打开电化学储能器的接触器。通过在目前拓扑中存在上述的第二保护装置的机制以用于储能器保护，因此通过简单的按照本发明的对其操控装置的匹配(例如以软件代码的形式)实现本发明。
[0009]通常在电化学储能器的较高的功率范围的情况下比电池低压器关断更可期望过流关断器。特别是对于按照本发明不仅设置低压关断器而且设置过流关断器作为第二保护装置的情况，可以进一步有利地规定，如此定义过流关断器的下电流阈值以及电池低压关断器的上电压阈值，使得过流关断器和电池低压关断器的响应范围至少互相邻近。基于过流关断器和低压关断器的关断的触发特性、时间极限值、电流阈值和电压阈值在此能与熔断保险丝的触发特性以及第二保护装置的分离元件的切换性能相协调。因此第二保护装置的关断不应过早进行，以便避免接触器的过载以及能实现对熔断保险丝的触发。同时应该避免导线在短路情况下的热过载。以这种方式可以确保在电化学储能器的宽的工作范围上对潜在的短路线路进行可靠的保护。为了改善保护在实际应用中应确保由电池低压关断器和过流关断器所保护的运行状态的重叠。
[0010]上面所述的设备可能并且优选的参数选择服从如下条件，储能器的串联的电池的总数目乘以在响应于电池低压关断器的情况下的最小的电池单格电压除以在响应于过流识别的情况下的下电流极限值，大于潜在的短路线路的最大所能采用的短路电阻。在此，最小的电池单格电压应理解为这样的电压，所述电压在储能器的所有电池具有相同的电池电压的情况下恰好导致电池低压关断器的响应。该电压表示在短路期间在电池电压方面可能存在的最糟糕的情况。最大采用的短路电阻在此为如下这样的电阻，所述电阻存在于整个、引导短路电流的线路，并且同时定义为短路情况。以这种方式通过电池低压关断器以及过流关断器的响应范围的重叠得出特别安全的参数选择。
[0011]进一步优选地，所述第二保护装置设置用于具有对于响应情况的惯性，一方面在未响应于熔断保险丝的情况下也可靠地对潜在的短路线路进行保护，并且另一方面熔断保险丝在第一运行状态之外的情况下早于第二保护装置进行响应。因为第二保护装置在高电流的情况下的响应可能导致接触器的损坏或者异常的负载，所以对于高电流优选通过熔断保险丝的响应进行保护。然而，为了按照本发明保护宽的运行范围而需要，在熔断保险丝的强度极限以下可靠地与接触器相结合地使用第二保护装置。
[0012]在此，进一步优选地，所述第二保护装置的惯性适合于在短时间的电流峰值的情况下抑制响应过程、特别是相应的短时间的调节干预。换言之，在第二保护装置的响应范围中分别给短时间超过所定义的阈值规定公差，第二保护装置则不进行响应。因此，在此可以根据相应的车载电网的要评价为“正常”的电气特征参数进行第二保护装置的参数选择。
[0013]在此，进一步优选地，第二保护装置的惯性适合将第一和第二导线区段的过载情况或短路情况区别于第一导线区段的最大运行情况并且由此实际上仅在过载和/或短路的情况下进行触发。
[0014]优选地，所述第二导线区段具有比同一短路线路的第一导线区段更小的导线横截面，由此所述第二导线区段电气上更弱地选择参数并且相对于第一导线区段形成如下这样的导线区段，在短路电流的情况下以高概率强烈地危害所述导线区段。按照上述发明的另一方面，机动车包括电化学储能器和上