提出一種用于對在包括具有受系統決定的、可變的源內阻的儲能器的電流網絡中潛在的短路線路進行電氣保護的設備。所述設備包括分離元件，所述分離元件的觸發特性對于在儲能器的第一運行狀態中保護潛在的短路線路的第一和第二導線區段而未充分地選擇參數，并且所述設備包括第二保護裝置，所述第二保護裝置設置用于保護第一和第二導線區段以防在第一運行狀態中在分離元件的觸發極限以下出現的負載。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于對在具有受系統決定的、可變的源內阻的電流網絡中對潛在的短路或者過載進行電氣保護的設備。特別是本專利技術涉及一種對借助于有源或者無源的分離元件、特別是熔斷保險絲來保護車載電網中的短路線路的改善，所述車載電網由電化學儲能器供應能量。以下將所述分離元件稱作為第一保護裝置。例如可以涉及熔斷保險絲、高溫保險絲或者諸如此類的。
技術介紹
車輛的車載電網通常由電化學儲能器供應電能或者由所述電化學儲能器進行緩沖。在此，電化學儲能器的有效功率隨著不同的運行參數和特征參數強烈地波動。例如電化學儲能器的老化狀態引起其內阻的增加。附加地存在內阻的顯著的溫度依賴性。在此，由電化學儲能器所能輸出的最大功率或者電壓以及由電化學儲能器所能輸出的最大電流在最糟糕的情況下如此顯著地限制能量輸出，使得過流或過壓保護措施有時太遲進行響應或甚至不響應。以下將以熔斷保險絲為例進行闡述。由熔斷保險絲所保護的車載電網區段的導線橫截面通常如此選擇參數，使得在可能給電氣導線造成損壞之前，在存在預定的電流的情況下在所述區段上所述熔斷保險絲首先進行響應。基于電氣絕緣措施，電氣導線區段和熔斷保險絲的散熱特性互相顯著區別。因此可能出現，在第一(較高)過流的情況下，所述熔斷保險絲足夠早地供應電功率，所述熔斷保險絲基于此進行響應并且保護電氣導線。然而，如果在足夠長的時間段上在導線區段上產生如下電流，所述電流低于熔斷保險絲的響應電流，則可能對所述電氣導線區段過度地加負荷，而熔斷保險絲不能同樣地進行保護。由此可能造成電氣導線的損壞并且此外產生在外圍設備中的間接損壞。在短路的情況下，存儲有用于供應電流的電能的電化學儲能器的內阻也可能如此限制短路電流，使得不能達到熔斷保險絲的響應電流。例如老化的、強烈放電和/或冷的蓄電池可能如此限制在短路的情況下所流過的短路電流，使得長久來看，電氣導線區段而不是熔斷保險絲成為車載電網最薄弱的環節。
技術實現思路
本專利技術的任務在于消除上面提到的現有技術的缺點。因此，按照本專利技術提出一種用于對第一運行狀態進行電氣保護的設備，以防具有電化學儲能器的車載電網中的預定義的負載、例如短路。所述車載電網包括具有不同的導線橫截面的導線區段和被供給的部件。不同的導線橫截面在此稱為第一導線區段和第二導線區段，其中所述第一導線區段具有較大的橫截面并且所述第二導線區段相對于第一導線區段具有較小的橫截面。從上述設備中還得出不同的運行狀態，所述運行狀態在此稱為第一和第二運行狀態。所述電化學儲能器在第一運行狀態中可以具有比在第二運行狀態中更高的內阻。換言之，所述電化學儲能器在第一運行狀態中可以具有比在第二運行狀態中更低的荷電狀態(State of Charge, S0C)和/或更高的老化程度和/或更低的溫度。換言之，在所述第一運行狀態中可以期待比在第二運行狀態中顯著減少的短路電流，從而所述位于熔斷保險絲的電路中的導線區段在短路/過載的情況下過載，因為不能足夠快地觸發所述熔斷保險絲。在此，熔斷保險絲的觸發特性、熔斷保險絲的強度極限對于儲能器的第一運行狀態保護潛在的短路線路的第二導線區段而未充分地選擇參數。換言之，上述結合于現有技術所討論的情況規定，所述熔斷保險絲不能對于儲能器的所有運行狀態都足夠快地響應。熔斷保險絲的“強度極限”在本專利技術的范圍內理解為最大的電流或者最大的功率，在強度極限的情況下所述熔斷保險絲的電阻顯著地增加或者(接近)無窮大。所述第二導線區段是潛在的短路線路內的一個區段，對于儲能器或車載電網的全部運行狀態，所述熔斷保險絲不能充分地保護所述區段。這例如可以是如下的導線區段，所述導線區段具有比潛在的短路線路內的第一導線區段更小的橫截面。在本專利技術的范圍內將如下這樣的線路理解為潛在的短路線路，在短路情況下短路電流流經所述線路。換言之，在短路的情況下，車載電網導線的部分導線與實際的短路共同稱作為短路線路。因此按照本專利技術，設置所述第二保護裝置，所述第二保護裝置設置用于對第二導線區段進行保護以防如下負載，所述負載在第一運行狀態中出現在熔斷保險絲的強度極限以下。作為第二保護裝置按照本專利技術考慮不同的措施。特別是可以在車載電網內設置接觸器的操控裝置以用于中斷短路電流。對此，針對短路線路、特別是針對第二導線區段可以實施如下的電流測量器或者功率測量器，通過所述電流測量器或者功率測量器識別如下這樣的運行狀態，所述運行狀態危害第二導線區段，然而單獨由熔斷保險絲則不能進行阻止。特別是所述負載可以識別為這樣的負載，該負載一方面實際上危害第二導線區段，并且另外一方面實際上處于熔斷保險絲的強度極限。換言之，由第二保護裝置可以保護如下的運行狀態，所述運行狀態由于熔斷保險絲的不響應而意味著第二導線區段的危險。對此所述第二保護裝置例如可以包括以霍爾傳感器為形式的電流傳感器、電感式傳感器或分流器。如果測量到如下電流，所述電流位于預定義的范圍中，則所述第二保護裝置打開接觸器并且所述短路線路以這種方式從電氣儲能器分離。從屬權利要求涉及本專利技術優選的進一步擴展方案。所述第二保護裝置例如可以包括用于電化學儲能器的電池低壓關斷器。所述電池低壓關斷器在現有技術中已知，以便監控由多個電池組成的電化學儲能器的單格電池的電壓并且通過關斷電化學儲能器以阻止低壓的情況。然而，按照本專利技術所述的用于在電氣儲能器外部保護潛在的短路線路的電池低壓關斷器的應用還不已知。不言而喻地，可以按照本專利技術修改所述電池低壓關斷器。例如可以考慮電池電壓在時間上的趨勢，從而低壓情況可以以高的概率配置給不希望的短路并且所述短路因此以高的概率基于電池低壓。所述電池低壓關斷器在此可以在強烈提高的短路電流導致電化學儲能器或者相應的電池的內阻上增加的電壓降的情況下識別短路情況。備選或者附加地，可以在第二保護裝置中設有過流關斷器，所述過流關斷器包括電流測量裝置。所述過流關斷器例如可以(如前述實施地)確定短路電流的測量值并且在響應于識別到第一運行狀態的情況下打開電化學儲能器的接觸器。通過在目前拓撲中存在上述的第二保護裝置的機制以用于儲能器保護，因此通過簡單的按照本專利技術的對其操控裝置的匹配(例如以軟件代碼的形式)實現本專利技術。通常在電化學儲能器的較高的功率范圍的情況下比電池低壓器關斷更可期望過流關斷器。特別是對于按照本專利技術不僅設置低壓關斷器而且設置過流關斷器作為第二保護裝置的情況，可以進一步有利地規定，如此定義過流關斷器的下電流閾值以及電池低壓關斷器的上電壓閾值，使得過流關斷器和電池低壓關斷器的響應范圍至少互相鄰近。基于過流關斷器和低壓關斷器的關斷的觸發特性、時間極限值、電流閾值和電壓閾值在此能與熔斷保險絲的觸發特性以及第二保護裝置的分離元件的切換性能相協調。因此第二保護裝置的關斷不應過早進行，以便避免接觸器的過載以及能實現對熔斷保險絲的觸發。同時應該避免導線在短路情況下的熱過載。以這種方式可以確保在電化學儲能器的寬的工作范圍上對潛在的短路線路進行可靠的保護。為了改善保護在實際應用中應確保由電池低壓關斷器和過流關斷器所保護的運行狀態的重疊。上面所述的設備可能并且優選的參數選擇服從如下條件，儲能器的串聯的電池的總數目乘以在響應于電池低壓關斷器的情況下的最小的電池單格電壓除以在響應于過流識別的情況下的下電流極限值，大于潛在的短路線路本文檔來自技高網...
【技術保護點】
用于對具有電源(3)的受系統決定的、可變的源內阻的電網(10)中的第一運行狀態(2)進行電氣保護的設備(1)，所述設備包括：?第一保護裝置(4)，所述第一保護裝置的響應性能不能充分地在第一運行狀態中對電網(10)進行保護以防預定義的負載，以及?第二保護裝置(7a、7b、7c、8a、8b)，所述第二保護裝置設置為用于對電網(10)進行保護以防如下負載，所述負載在第一運行狀態中出現在第一保護裝置(4)的響應性能以下。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：H·埃斯陳達爾，T·克拉維特，P·米德雷爾，H·施密德，H·施魏格爾，
申請(專利權)人：寶馬股份公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE
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