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专利名称：包含控制单元的连接装置、包含此连接装置的电池箱以及控制此电池箱的方法
技术领域：
本发明涉及电动或混合动力车辆的领域，要求使用电池。特别地，本发明涉及电池箱。术语“电动力车辆”可认为是指根据在联合国第100号条例中有关纯电池电动汽车的批准定义的车辆。更特别地，本发明涉及包含由一个或更多蓄能器组形成的电池的电池箱。每个蓄能器组包含多个叠加的电蓄能元件以及至少一个连接构件以电连接蓄能元件。电池构成用于电力或混合动力车辆机动化的动力化的电能的来源。
背景技术：
为了向车辆提供更高的独立性，要求稳定的电能储备。这导致了相对庞大、相对笨重以及从电的角度看会存在风险的电池的使用。众所周知保险丝(被提及为“被动”保险丝)被用于在保险丝中传输的电流大于由保险丝的特性决定的值时隔离电元件。因此保险丝的作用为断路器。然而，保险丝仅对电流响应而不能在电路的其他故障的情况下隔离电元件。也有可能提供受控开关来隔离电元件。受控开关使电路中的电元件能够被切断，但也可重新连接。然而，受控开关需要控制单元来控制开关，控制单元必须能够检测电元件的故障。文件FR2927200、W02008032945、W02006085730 和 W02008032945 涉及包含电池管
理构件的装置，尤其能够改进充电/放电循环并且能够监控电池的运行参数。然而，这样的构件通常不足以检测电池中的故障及其原因。

发明内容
本发明的目的是以通用的方式提高电力或混合推动力车辆的安全性以及人在使用车辆或必须执行在电池或车辆上的操作时的安全性。特别地，本发明的目的是提出一种连接装置、电池箱以及用于控制此电池箱的方法，能够监控电池的运行，尤其能够检测故障或异常的电气状况。为此，根据一个实施方案，提出一种装置以连接电池与电动或混合动力车辆，该装置包括至少一个能够连接到电池的第一终端的输入，以及至少一个能够连接到车辆的电路的第一终端的输出。该装置还包括—电压测量装置，其位于电池的第一终终端与参考电势之间，以及——控制单元，其能够接收由电压测量装置测量的电压值、能够确定电池的第一终端与参考电势之间的绝缘电阻，以及当所述隔离电阻大于确定阈值时，能够连接电池的第一终端和电路的第一终端或者保持它们之间的连接。该确定阈值可以大于或等于500欧姆每伏特，或可能大于或等于100欧姆每伏特。
因而，连接装置能够检测电池终端与参考电势之间的电势差。例如，参考电势可以是电池箱的电势或者车辆底盘(车辆电接地)的电势。因此能够检测与车辆底盘有关或者与电池箱有关的电池终端的较差的电气绝缘。此外，在车辆在运行中，例如，当电池连接到车辆的电路，能够检测电池供给的电路中的点与车辆底盘之间的接触。电压测量装置优选包括——测量输入，——电阻器和开关，在测量输入与参考电势之间串联安装，该开关由控制单元控制，以及-电压表，在测量输入与参考电势之间，与电阻器和开关并联安装。连接装置还可包括断路器，在连接装置的输入与输出之间串联安装，其优选为开关，该断路器由控制单元控制并且使电池的第一终端能够连接到电路的第一终端。或者在车辆停止时，或者在检测出异常的电气状况(例如过流、欠压或过压)时，该断路器简单地使电池的第一终端与电路的第一终端能够连接或者断开。更一般地，控制单元能够接收电池电压、电流和/或温度值，并且当在电池的第一终端中流动的电流值低于确定阈值(不存在过流)时，和/或当电压值大于确定阈值(不存在欠压)时，和/或当电压值低于确定阈值(不存在过压)时，和/或当电池温度值低于阈值时，能够连接电池的第一终端与电路的第一终端或者保持它们之间的连接。连接装置还可包括在连接装置的输入与输出之间串联安装的保险丝。连接装置可包括在连接装置的输入和输出之间串联安装的电路切断装置，电路切断装置由控制单元控制。在一个优选的实施方案中，切断装置包括连接到控制终端的烟火点火器，该切断装置的电开启由施加在所述控制终端的电控制信号控制。因而通过烟火填料的点火直接实现了电路的开启。为了做到这些，只需将适合的控制信号(例如控制电压)施加在烟火填料的终端。控制信号优选由电构件产生以保证极快的触发控制。切断装置尤其能够在检测出有可能损坏仪器的异常状况时快速地和可靠地切断车辆的电池和电路之间的电接触。在一个有利的实施方案中，电路切断装置可包括接触组件，以移动元件的形式在它必须在其间建立或断开电连接的电极内部滑动。在电接触的闭合位置，接触组件提供了电极之间的桥接和良好的电接触，并且在电路的开路位置，接触组件最初占据的位置被绝缘的按钮取代。切断装置因此可包括连接在电池的输出和电池箱的输出之间的第一和第二电极，切断装置试图切断所述第一和第二电极之间的电气连续性。人们知道，由于在被保护的电路上存在电感以及由于特别高的电流密度，在接触组件不再与第一电极接触时，在电极和接触组件之间将出现电弧。该电弧引起切断装置内的空气的离子化，并确保电气连续性得以维持。然而，根据之前描述的切断装置，将接触组件推回的按钮本身由耐电弧的不导电材料制成。尤其通过电压测量、电流测量和/或温度测量，控制单元能够检测电池与参考电势之间的电接触和/或异常状况，并且能够通过控制开关隔离电池。特别地，在发生异常电气状况时，通过能听到的和/或可见的消息，控制单元能够警告驾驶员检测出该异常状况，并且在发生警告消息后车辆已经被停止时，能够防止车辆的重新启动。然而，在发生可引起对仪器(例如对电池元件或电组件)的损坏的异常电气状况(例如过压)的情况下，控制单元能够打开开关，或者在开关被损坏并保持闭合时，能够将电控制信号施加在切断装置上以快速和可靠的方式切断电池供应的电流。连接装置还可包括在连接装置的输入和测量装置的输入之间串联安装的手动控制的隔离器。在一种优选的实施方案中，手动控制的隔离器包括安装有隔开的电接触构件的基板且适于连接到配置有切断条的可拆式组件，通过这样的方式，在连接之后，可拆式组件的切断条连接基板的电接触构件。因而，由于电池可包含充足的电荷，有可能通过将可拆式组件从基板分离来简单地隔离电池，通过这样的方式在电池箱上执行操作，特别是在它的插入或移除，或者在车辆的电组件上执行操作的期间，可以安全地进行。根据一个实施方案，连接装置包括第二输入、第二输出以及第二电压测量装置，该第二输入能够连接到电池的第二终端，该第二输出能够连接到电路的第二终端，该第二电压测量装置位于电池的第二终端与参考电势之间。控制单元能够接收由第二电压测量装置测量的电压值，能够确定在电池的第二终端与参考电势之间的绝缘电阻，以及当所述绝缘电阻大于确定阈值时，能够连接电池的第二终端与电路的第二终端或者保持它们之间的连接。因此与参考电势有关的电池的两个终端的绝缘可以在同一时间测量。连接装置还可包括在连接装置的第二输入与第二输出之间串联安装的断路器和/或电路切断装置。本发明还涉及用于电动或混合车辆的电池箱，其包括如上所述的电池和连接装置。最后，本发明涉及一种用于控制电动或混合动力车辆的电池箱的方法，包括电池，电池的第一终端能够连接到电路的第一终端。根据此方法，测量参考电势与电池的第一终端之间的电压，确定电池的第一终端与参考电势之间的绝缘电阻，以及当所述绝缘电阻大于确定阈值时，连接电池的第一终端和电路的第一终端或者保持它们之间的连接。如果电压大于确定阈值和/或小于确定阈值，也可连接电池的第一终端和电路的第一终端或者保持它们之间的连接。当在电池的第一终端和电路的第一终端中流动的电流小于确定阈值，也可保持电池的第一终端和电路的第一终端之间的连接。当电池的温度小于确定阈值时，也可连接电池的第一终端和电路的第一终端或者保持它们之间的连接。电池的第一终端与参考电势之间的电压，和/或在电池的第一终端中流动的电流，和/或电池的温度优选当车辆启动和/或在车辆运行期间以有规律的间隔(例如在I秒钟和I分钟之间)测量。


本发明通过阅读以非限定示例和通过

给出的实施方案的详细描述而将更容易理解，其中图1示意性地显示带有连接装置的电池，图2为在电路闭合的位置所显示的切断装置的一般轴向截面，图3显示切断装置的控制电路，图4显示电池箱的外部透视图，部分是打开的，以及图5显示手动控制的隔离器的透视图。
具体实施例方式图1示意性地显示电池箱I的主要元件，包括电池2和连接装置3。电池2包括第一终端2a和第二终端2b，并且还包括多个蓄电池块(没有显示)。例如，蓄电池块以包含电蓄能器组的绝缘外壳的形式提供，并且在电池的第一终端2a和第二终端2b之间串联安装。例如，第一终端2a可以是电池的正端以及第二终端2b可以是电池2的负端。电池2经由连接装置3连接到一个或更多的机动车辆的电路，例如电推进电路、电减震器电路、电空调电路等等。特别地，电池的负端2b可被连接到电路共有的负端4，以及电池的正端2a可单独地连接到每个电路以提供电能。正端2a和负端2b与车辆底盘分开，车辆底盘的电势为参考电势。因此电池和电路在电气上是与车辆底盘隔离的。电池的正端2a连接到连接装置3的第一输入3a。连接装置3还包括输出3b，每个输出能够供给机动车辆的电路中的一个。连接装置3还包括经由在输入3a与输出3b之间的连接5依次串联的手动控制隔离器6、第一测量装置7、切断装置8以及继电装置9。电池的负端2b连接到连接装置3的第二输入3c。连接装置3还包括连接到负端4的第二输出3d，负端4为电池2供给的所有电路所共有。第二测量装置10、断路器11(例如可控开关)，以及可能有第二切断装置12，经由在输入3c与输出3d之间的连接13依次串联安装。连接装置2还包括控制单元14，经由连接14a连接到测量装置7和10、切断装置8、继电装置9以及断路器11。连接14a可由能够使信号与控制单元14进行交换的电线建立。特别地，控制单元14接收来自测量装置7和10的信息，并且发送控制信号给测量装置7和10、切断装置8、继电装置9和断路器11。继电装置9包括输入9a，经由连接5连接到电路切断装置8的输出，以及输出9b，经由连接5连接到连接装置3的输出3b。在输入9a和所述输出9b之间串联安装的断路器(例如以受控开关9c的形式实现)和保险丝9d，与每个输出9b相关联。每个开关9c由控制单元14控制并且控制连接到相应输出3b的电路的电力供应。如果在电路中流动的电流密度大于由保险丝9d的物理特性确定的阈值，保险丝9d使所述电路的电力供应接触能够被打开。因此，控制单元对断路器9c的控制使车辆的不同组件能够由电池2供给，组件有例如电空调电路、电推进电路等等以供选择。由控制单元14控制切断装置8，还可能有切断装置12，来切断电池2与连接装置3的输出3b之间的电接触。该控制可依据由控制单元14进行的需要电接触立即切断和专业人员介入的主要故障的检测。电池因此可仅通过至少部分地复位切断装置8而重新连接到仅可由所述专业人员操作的输出3b。手动控制的隔离器6使电池能够通过手动从车辆断开，尤其当在车辆上执行操作或者在插入/移除电池的步骤中。第一和第二测量装置7和10可以是相同的。它们中的每个可包括测量输入7a、10a、测量部件，例如在参考电势15和测量输入7a、10a之间安装的电压表7b、10b。测量装置7和10中的每个还可包括在测量输入7a、IOa与参考电势15之间串联安装的电阻器7c、IOc和可控开关7d、10d。一方面是电阻器7c、10c和开关7d、10d,另一方面是电压表7b、10b，因此它们在每个测量装置7、10的测量输入7a、10a与参考电势15之间并联安装。例如，参考电势是车辆的电势，即，车辆底盘的电势，或者电池箱的电势。开关7d、10d由控制单元14经由连接14a控制，并且使已知电阻器7c、10c能够被引入电池的每个终端与参考电势15之间。最后，测量装置7、10中的每个包括连接到测量输入7a、10a的输出7e、10e。绝缘电阻的测量由控制单元14控制并且根据以下步骤执行。在第一和第二步骤中，电压表7b、10b，在开关7d、10d打开时测量在电池的每个终端和参考电势15之间的电压V7、V10。之后，在第三步骤中，控制单元14比较电压V7和Vl0,并且仅考虑其中较高的电压。因此，在第四步骤中，如果电压V7大于电压Vl0，控制单元14将开关7d控制为闭合，并且电压表再次测量在电池的终端2a与参考电势15之间的电压V’ 7。在最后的步骤中，由电压表7b进行的电压测量V7、V’ 7被控制单元14用于计算在电池的终端2a与参考电势之间的绝缘电阻Ri7。特别地，绝缘电阻Ri7 (单位为欧姆每伏特)可基于以下公式计算
权利要求
1.一种用于电池(2)与电动或混合动力车辆的连接装置(3)，包括至少一个输入(3a)和至少一个输出(3b)，所述输入(3a)能够连接到所述电池的第一终端(2a)，所述输出(3b)能够连接到车辆的电路的第一终端，其特征在于所述装置(3)还包括 —电压测量装置(7)，所述电压测量装置(7)在所述电池的所述第一终端(2a)与参考电势(15)之间，以及 ——控制单元(14)，所述控制单元(14)能够接收由所述电压测量装置(7)测量的电压值、能够确定所述电池的所述第一终端(2a)与所述参考电势(15)之间的绝缘电阻，以及当所述绝缘电阻大于确定阈值时，能够连接所述电池的所述第一终端和所述电路的所述第一终端或者保持它们之间的连接。
2.根据权利要I所述的连接装置，其中电压测量装置(7)包括 —测量输入(7a)， —电阻器(7c)和开关(7d)，所述电阻器(7c)和所述开关(7d)在所述测量输入(7a)与所述参考电势(15)之间串联安装，所述开关(7d)由所述控制单元(14)控制，以及 —电压表(7b)，所述电压表(7b)在所述测量输入与所述参考电势之间，与所述电阻器(7c)和所述开关(7d)并联安装。
3.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，还包括断路器(9c)，所述断路器(9c)优选为开关，在所述连接装置(3)的所述输入(3a)与所述输出(3b)之间串联安装，所述断路器(9c)由所述控制单元(14)控制，并且使所述电池的所述第一终端(2a)能够连接到所述电路的所述第一终端。
4.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，还包括在所述连接装置的所述输入(3a)与所述输出(3b)之间串联安装的保险丝(9d)。
5.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，还包括在所述连接装置的所述输入与所述输出之间串联安装的电路切断装置(8)，所述电路切断装置由所述控制单元(14)控制。
6.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，其中电路切断装置(8)包括连接到控制终端的烟火点火器，切断装置的电开启由施加在所述控制终端的电控制信号控制。
7.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，还包括在所述连接装置(3)的输入与所述测量装置的输入(7a)之间串联安装的手动控制的隔离器(6)。
8.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，其中所述手动控制的隔离器包括安装有隔开的电接触构件的基板并且适于连接到配置有切断条的可拆式组件，通过这样的方式，在连接之后，所述可拆式组件的所述切断条连接所述基板的所述电接触构件。
9.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，包括第二输入(3c)、第二输出(3d)以及第二电压测量装置(10)，所述第二输入(3c)能够连接到所述电池的第二终端(2b)，所述第二输出(3d)能够连接到所述电路的第二终端，所述第二电压测量装置(10)在所述电池的所述第二终端(2b)与参考电势(15)之间，所述控制单元(14)能够接收由第二电压测量装置(10)测量的电压值，能够确定在所述电池的所述第二终端与所述参考电势之间的绝缘电阻，并且当所述绝缘电阻大于所述确定阈值时，能够连接所述电池的所述第二终端与所述电路的所述第二终端或者保持它们之间的连接。
10.根据其中一项前述权利要求所述的连接装置，还包括在所述连接装置的所述第二输入(3c)与所述第二输出(3d)之间串联安装的断路器(11)和/或电路切断装置。
11.一种用于电动或混合车辆的电池箱(1)，包括根据权利要求1到10中的一项所述的电池和连接装置(3)。
12.控制用于电动或混合动力车辆的电池箱的方法，包括电池(2),所述电池(2 )包括能够连接到电路的第一终端的第一终端(2a)，其中测量参考电势(15)与所述电池的所述第一终端(2a)之间的电压、确定所述电池的所述第一终端(2a)与所述参考电势(15)之间的绝缘电阻，以及当所述绝缘电阻大于确定阈值时，连接所述电池的所述第一终端(2a)与所述电路的所述第一终端或者保持它们之间的连接。
13.根据前述权利要求所述的方法，其中以规律的间隔测量所述电池的所述第一终端与所述参考电势之间的电压。
全文摘要
本发明涉及一种用于将电池(2)连接到电动或混合动力车辆的连接装置(3)，包括至少一个能够连接到电池的第一终端(2a)的输入(3a)和至少一个能够连接到车辆的电路的第一终端的输出(3b)。该装置(3)还包括在电池的第一终端(2a)与参考电势(15)之间的电压测量装置(7)，以及能够接收由电压测量装置(7)测量的电压值、能够确定电池的第一终端(2a)与参考电势(15)之间的绝缘电阻以及当所述绝缘电阻大于确定阈值时，能够连接电池的第一终端(2a)与电路的第一终端或者保持它们之间的连接的控制单元(14)。本发明还涉及包含这样的连接装置的电池箱1以及控制此电池箱1的方法。
文档编号G01R31/02GK103052525SQ201180037741
公开日2013年4月17日 申请日期2011年8月1日 优先权日2010年8月2日
发明者T·奥盖, P-A·马涅, O·茹瓦 申请人:米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司