(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車を電気的に保護するための装置であって、
自動車用バッテリ（２）の電線を電気的に切り離すための切り離しユニット（６）と、
水分を判定するための検出ユニット（４）と、
を備え、
水分（１２）が検出された場合は、前記検出ユニット（４）が前記切り離しユニット（６）を作動させて前記電線を電気的に切り離す装置において、
前記電線は前記バッテリ（２）内の複数のバッテリセル間の接続であり、
前記検出ユニット（４）は前記自動車用バッテリ（２）上に配置され、前記検出ユニット（４）は、前記バッテリ（２）が水に取り囲まれたときに前記バッテリセル間の前記接続を切り離すために、前記切り離しユニット（６）を作動させる、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記自動車用バッテリ（２）は高電圧バッテリであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出ユニット（４）は少なくとも１つの水分センサ（４ａまたは４ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記水分センサは水センサ（４ｂ）であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記検出ユニット（４）は少なくとも１つの雨センサ（４ａ）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記検出ユニット（４）は少なくとも１つの水センサ（４ｂ）を有し、雨が検出された場合は前記雨センサ（４ａ）によって前記切り離しユニット（６）が作動されて前記バッテリ（２）のバッテリ接点（３）を前記電気自動車の内部の配電系統（８）から機械的に切り離し、水に取り囲まれた場合は前記水センサ（４ｂ）によって前記切り離しユニット（６）が作動されて前記バッテリ接点（３）を前記配電系統（８）から火工技術的に切り離すことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置を備える電気自動車。
【請求項８】
電気自動車を電気的に保護する方法であって、
前記電気自動車内の水分を判定することと、
水分が検出された場合は、前記電気自動車用のバッテリの線を電気的に切り離すことと、
を含む方法において、
検出ユニット（４）は前記バッテリの内部に配置され、水が前記バッテリの内部に達したときに前記バッテリ内のバッテリセル間の接続を切り離すために前記検出ユニット（４）によって切り離しユニットが作動されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、電気自動車を電気的に保護するための装置、ならびにこのような装置を有する電気自動車、さらには電気自動車を電気的に保護する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エンジンの使用は、自動車工学において将来ますます重要になる。現在、ハイブリッド車ならびに純電気自動車についてさまざまなコンセプトが存在する。特に、純電気自動車の場合は、駆動系統に必要なエネルギーの全量をバッテリに蓄える必要がある。これらのバッテリは通常は高電圧バッテリであり、数１００Ｖを供給する。これらのバッテリでは、１００Ａ超の最大電流が可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電気エンジンひいては高電圧バッテリの普及が絶え間なく増しているため、安全面が注目されるようになっている。電気自動車用バッテリの使用においては、端子電圧が極めて高いことが多いため、バッテリ電極間の電気絶縁の絶縁耐力を高くする必要がある。ただし、この種の自動車が悪天候条件に遭遇するか、または最大渡渉深度に達すると、バッテリの電極が水に接触しうる。この水は、電極間またはバッテリ内に短絡を引き起こしうる。これらのバッテリは高エネルギーを電気自動車に供給可能であるため、短絡は人々への危害または火災をもたらすことが多い。
【０００４】
この理由により、電気自動車用バッテリを湿気から確実に保護する必要がある。したがって、本主題は、電気的短絡による自動車および人々の損傷を特に簡単に防止する、電気自動車を電気的に保護するための装置を提供するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の装置によって達成される。
【０００６】
自動車用バッテリの領域における湿気は短絡を引き起こしうることが認識されている。このような短絡を確実に防止するために、一実施形態によると、湿気が検出されたときに自動車用バッテリを配電系統から切り離すことが提案される。この場合、バッテリから自動車内の配電系統への接続は電線でもよい。
【０００７】
特に、液体が自動車用バッテリの電極に直接到達する場合は、後者を配電系統から切り離す必要がある。そうしないと、水によって短絡が引き起こされうる。自動車内が高電圧であるため、この短絡は人々を損傷しうる。この種の短絡によって火災も発生しうる。
【０００８】
大雨量が予測される地域においては、雨により自動車のバッテリの領域に達した水がこの種の短絡を引き起こしうる。自動車のバッテリは、例えば、自動車のエンジンルームまたは他の使用可能な空間、例えばトランクまたはアンダーボデーの領域、に配置されうる。本主題による装置を用いると、バッテリの領域またはバッテリ内への水の浸入を検出でき、かつバッテリの電線を切り離すことができる。
【０００９】
特にオフロード車の場合は、車が最大渡渉深度に達したときに、自動車用バッテリが水に接触することを想定すべきである。安全上の理由により、配電系統からのバッテリの確実な切り離しも保証する必要がある。
【００１０】
バッテリ内のバッテリセル間の接続は電線でもよい。特に高電圧バッテリの場合は、相互接続された複数のセルによってバッテリを形成することができる。個々のセルの電位は低い。ただし、複数のセルを直列接続することによって大電圧を生じさせることができる。これを防止するために、自動車用バッテリ内で湿気が検出された場合は、セル間の接続を切り離すことができる。これにより、直列接続された複数のセルの電位がバッテリの接続電極に印加されることが防止される。
【００１１】
洪水地域においては堤防を破壊した川によって自動車が閉じ込められることも想定する必要がある。これらの自動車が存在する地域においては、バッテリと水との間の電気的接触により近づいた人々を損傷する危険がある。この危険を極力減らすために、バッテリ内の電位が湿気から切り離されるように、切り離し装置はバッテリの線を切り離す必要がある。
【００１２】
一実施形態によると、自動車用バッテリは高電圧バッテリであることが提案される。高電圧バッテリは、通常、１００Ｖ超の電圧を供給するバッテリである。このような高電圧バッテリは、特に電気自動車に用いられる。高電圧バッテリを使用している場合は特に、湿気の浸入は安全上極めて大きな危険要因である。水の浸入による高電圧バッテリの短絡を確実に防止するために、本切り離し装置は正確に作動される。
【００１３】
一実施形態によると、検出装置を自動車用バッテリ上に配置することが提案される。特に自動車用バッテリの領域における湿気は短絡を引き起こしうる。この理由により、検出装置は自動車用バッテリ上に配置される。したがって、湿気が自動車用バッテリ内に達するや否や、特に自動車用バッテリが液体によって取り囲まれるや否や、バッテリの電極が配電系統から切り離されることが保証される。
【００１４】
検出装置を自動車用バッテリ内に配置することがさらに提案される。したがって、浸入した水の検出が可能になる。特に、いわゆるバッテリパックの場合は、湿気の浸入は深刻に受け止めるべき問題である。例えば、本主題による目的の自動車用バッテリは、同様のセルが多数相互接続されたリチウムイオンバッテリでありうる。
【００１５】
バッテリの多数のセルを相互接続することによって、自動車用バッテリに必要な電力の供給が可能になる。それ自体は低電圧バッテリである複数のセルが相互接続されうる。このように相互接続されたバッテリパックをバッテリパック内部の短絡から確実に保護する必要がある。そうしないと、これらの短絡により、バッテリパックの破壊が引き起こされうる。この理由により、自動車用バッテリ内の湿気を検出するために、検出装置は自動車用バッテリ内に配置される。したがって、湿気の浸入時に、バッテリパックのセル間の接続を切り離すことができる。
【００１６】
特に、湿気の上昇、例えば水位の上昇、の早期検出を可能にするために、検出装置をバッテリ接点の下方、またはバッテリベースの下方、に配置することが提案される。したがって、この検出装置は、湿気がバッテリ接点の領域またはバッテリのセルに到達する前に、切り離し装置を作動させる。特に川の水位上昇の場合、またはオフロード車で川を走り抜ける場合、この種の配置は、液体が下方から接近するや否や、バッテリが配電系統から切り離されるか、またはバッテリのセルが互いに切り離されるので、都合がよい。
【００１７】
バッテリの電位は、大電流線によって自動車内に配電されることが多い。この種の線は自動車のアンダーボデーまたは自動車内にも配線され、バッテリ接点より低い位置に配置されうる。この種の線も、特に絶縁されていない電気タップの領域においては、湿気の発生による短絡から保護する必要がある。この理由により、自動車用バッテリの電圧がかかる配電系統の最も低い位置の領域に検出装置を配置することが提案される。自動車用バッテリの主配電系統は自動車用バッテリの電圧を通す。より低い電圧で動作可能な副配電系統は、主配電系統から分岐する。ただし、特に、自動車用バッテリと電気モータとの間の電気接続は自動車用バッテリの電圧を通す。特に、この種の電気接続を短絡から確実に保護する必要がある。この理由により、検出装置は、バッテリとエンジンとの間の少なくともこの接続の最も低い位置に配置される。したがって、水位の上昇の早期検出と、配電系統からのバッテリ接点の切り離しが可能になる。
【００１８】
部分的にのみ絶縁されている配電系統の分岐箇所においては特に、湿気の確実な検出は、絶縁されていないか、または部分的にのみ絶縁されている分岐箇所の領域で液位が上昇した場合に、線をバッテリから切り離すために役立つ。
【００１９】
一実施形態によると、検出装置に少なくとも１つの湿気センサを設けることが提案される。この湿気センサはさまざまな濃度の湿気を検出する。例えば、液体によってほぼ完全に取り囲まれた場合にのみ直ちに作動するように湿気センサを調整することが可能である。ここで、水滴および雨滴が不十分な場合は湿気センサを作動させないように湿気センサを設計することができる。むしろ、湿気によって完全に取り囲まれた場合にのみ作動されるように湿気センサを形成することができる。例えば、湿気センサは１平方センチメートル以上の表面を有しうる。この表面全体が湿気に接触した場合にのみ湿気センサを作動させることができる。
【００２０】
一実施形態によると、湿気センサは水センサであることが提案される。このセンサは、例えば、水によって取り囲まれた場合にのみ作動されるように形成されうる。
【００２１】
検出装置に少なくとも１つの雨センサを設けることがさらに提案される。大雨中にのみ検出装置が作動されるように雨センサを設計しうる。この結果、大雨中に自動車用バッテリに引き起こされうる電気的短絡が防止される。
【００２２】
一実施形態によると、切り離し装置がバッテリの線を機械的に切り離すことが提案される。特に、切り離し装置によってバッテリ接点を配電系統から非破壊的に切り離すことが可能である。この種の切り離しは、例えば再び取り消すこともできる。この場合、例えば、切り離し装置は非破壊的な機械的切り離し手段によって第一段階の切り離しを引き起こすことが可能である。この種の切り離しは、例えば、大雨の検出時に作動されうる。雨が弱まると、この電気接点は、例えば、自動的に再度閉じられうる。
【００２３】
有利な一実施形態によると、線を火工技術的に切り離すことが提案される。この切り離しが回復不能であるように切り離し装置を設計することができる。電気接続の破壊は、切り離し中に引き起こされうる。この種の回復不能な切り離しは切り離し手段の交換によってのみ取り消し可能であり、保護対象の自動車が完全に水で洗われた場合に特に都合がよい。火工技術的切り離しを上記の機械的切り離しと組み合わせて用いることも可能である。すなわち、大雨の発生時、復元可能な機械的分離が最初に起こる。特定の渡渉深度を超えた場合、または自動車が完全に水で洗われた場合にのみ、火工技術的切り離しを用いることができる。
【００２４】
別の主題は、請求項１に記載の装置を有する電気自動車である。
【００２５】
さらに別の主題によると、電気自動車内の湿気を判定するステップと、湿気が検出された場合に自動車用バッテリの線を電気的に切り離すステップとを含む、電気自動車を電気的に保護する方法が提案される。
【００２６】
以下に、複数の実施形態を示す図面の助けを借りて本主題をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】不作動状態の保護装置の概略図を示す。
【図２】作動状態の保護装置の概略図を示す。
【図３】同じく作動状態の保護装置の概略図を示す。
【図４】有利な一実施形態による目的の方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、バッテリ接続電極３ａ、３ｂからなるバッテリ電極３を有する高電圧バッテリ２を示す。バッテリ電極３は本発明の「バッテリ接点」を構成する。接続電極３ａおよび３ｂの極性はそれぞれ異なる。接続電極３ａ、３ｂには、バッテリ２を自動車の図示されていない電気モータに接続する少なくとも２本のケーブルで形成された配電系統８が電気的に接続されている。電気モータとバッテリ電極３との間に、２つの切り離し装置６ａ、６ｂで形成された切り離し装置６が設けられている。切り離し装置６ａは、バッテリ電極３を配電系統８から非破壊的に切り離すことができる機械的な切り離し装置である。切り離し装置６ｂは、電流経路の破壊によってバッテリ電極３を配電系統８から切り離すことができる火工技術的な切り離し装置である。図１には、雨センサ４ａと水センサ４ｂとによって形成された検出装置４がさらに示されている。
【００２９】
切り離し装置６の作動時に切り離し装置６がバッテリ電極３を配電系統８から切り離すように、検出装置４によって切り離し装置６を作動させることができる。
【００３０】
図２は、機械的切り離し装置６ａの作動を模式的に示す。図２は、多数の雨滴１０を模式的に示している。雨滴１０は雨センサ４ａによって検出可能である。雨センサ４ａが雨滴１０を検出すると、雨センサ４ａは作動信号を機械的切り離し装置６ａに送る。機械的切り離し装置６ａにおいては、バッテリ電極３の少なくとも一方が配電系統８から電気的に切り離されるように、スイッチが非破壊的に開かれる。好ましくは、２つのバッテリ電極３が配電系統８から電気的に切り離される。
【００３１】
雨１０が止んだことを雨センサ４ａが検出すると、作動信号を機械的切り離し装置６ａに再度送信でき、スイッチを閉じることができる。この結果、大雨が発生し、この雨が一定時間後に止む場合は、配電系統８をバッテリ電極３から切り離すことが可能であるが、この切り離しを再度取り消すことができる。雨センサ４ａおよび機械的切り離し装置６ａの使用は任意である。
【００３２】
バッテリ２が水に取り囲まれた場合は、少なくともバッテリ電極３からの配電系統８の確実な切り離しを保証する必要がある。図３は、このような場合の構成を模式的に示す。図３は、バッテリ２が水１２に取り囲まれていることを示す。水１２は、雨センサ４ａおよび水センサ４ｂの両方が作動され、対応する作動信号を機械的切り離し装置６ａおよび火工技術的切り離し装置６ｂに送信することを意味する。
【００３３】
機械的切り離し装置６ａは、図２に関して既に説明したように、雨センサ４ａによって作動される。水１２は水センサ４ｂによって検出可能であり、作動信号が火工技術的切り離し装置６ｂに送信される。この作動信号によって、バッテリ電極３と配電系統８との間の接続が電気的に切り離されるように、切り離し装置６ｂ内の火工技術的切り離し手段が作動される。これにより、電流経路が破壊される。電流経路の復元は、火工技術的切り離し装置６ｂの交換によってのみ可能である。これにより、自動車の水没時にバッテリ電極３からの配電８の、容易に復元できない確実な切り離しが行われることが保証される。
【００３４】
図４は、目的の方法の過程を模式的に示す。
【００３５】
最初のステップ１４で、雨センサ４ａおよび水センサ４ｂが作動される。
【００３６】
２番目のステップ１６では、雨センサ４ａおよび水センサ４ｂの状態を問い合わせる。どちらのセンサ４ａ、４ｂも雨または水による作動を報告しなかった場合は、本方法はステップ１４に戻る。
【００３７】
ステップ１６において雨滴１０の発生が雨センサ４ａによって検出されると、ステップ１８に分岐できる。ステップ１８では、バッテリ電極３と配電系統８との間の非接続が非破壊的に引き起こされるように、雨センサ４ａによって機械的切り離し装置６ａが作動される。その後、ステップ１４に戻る。
【００３８】
ステップ１６において水１２がバッテリ２を取り囲んでいることを水センサ４ｂが検出すると、ステップ２０に分岐する。ステップ２０では、火工技術的切り離し手段が点火されてバッテリ電極と配電系統８との間の電気接続が切り離されるように、少なくとも火工技術的切り離し装置６ｂが水センサ４ｂによって作動される。この接続は復元できない。
【００３９】
本主題の方法および装置によって、電気自動車の保護が強化される。電気的短絡による人々および自動車の損傷が確実に回避されるように、高電圧バッテリを配電系統から確実に切り離すことができる。
【図１】
0005101750.tif 000002
【図２】
0005101750.tif 000003
【図３】
0005101750.tif 000004
【図４】
0005101750.tif 000005