[发明专利]短路开关、快速放电单元、电池组电池和工作设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路开关、一种快速放电单元、一种电池组电池和一种工作设备。本发明特别是涉及一种作为电池组电池的快速放电单元的放电开关的短路开关，一种用于电池组电池的快速放电单元、电池组电池本身以及一种具有配备有快速放电单元的电池组电池的车辆。

背景技术

特别是在车辆领域中，电池组运行的机组广泛应用。所基于的电池组技术的一个重要方面是在同时维持运行的最大可能的安全性的情况下提高效率。通过使用所谓的快速放电单元而对安全方面加以考虑，所述快速放电单元在事故情况下将所基于的电池组的电池端子短路并且因此中断进一步的能量供应。

在常规快速放电单元中使用的短路开关由于所需的载流能力而相对复杂并且由于大量部件而以相对高的成本和可观的结构空间来构造，特别是由于使用多个并联的MOSFET。

发明内容

相反，根据本发明的具有独立权利要求1的特征的短路开关具有以下优点，即利用相对少的设备上的并且成本没那么高的花费实现高程度的安全性。这根据本发明利用独立权利要求1的特征通过以下方式实现，即实现一种短路开关，特别是作为电池组电池的快速放电单元的放电开关，该短路开关被构造成，具有：第一接触元件和第二接触元件，所述第一接触元件和第二接触元件能够相对于彼此移动，使得通过所述第一接触元件和第二接触元件能够在彼此电分离的情况下占据第一状态并且在彼此电接触的情况下占据第二状态；牺牲材料，该牺牲材料能够在热作用下热分解；加热元件，该加热元件与牺牲材料热接触。在此，牺牲材料被构造成，使得在从未热分解的状态到热分解的状态的过渡中通过第一和第二接触元件的相对于彼此的移动而引起或实现第一和第二接触元件之间的电接触。因此，本发明的核心思想是，将牺牲材料的热分解用于产生短路开关中的电接触。

从属权利要求示出本发明的优选的改进方案。

针对根据本发明的短路开关的功能性，第一和第二接触元件被构造用于在运行中能够与所基于的电池组电池或电池组模块的第一和第二端子接触。因此，在运行中接触元件中的每个分别与电池组的端子中的一个连接。在事故情况下，以被控制的方式操作加热元件，以便通过与牺牲材料的热接触而热分解该牺牲材料，由此引起第一和第二接触元件之间的电接触并且因此引起电池组端子之间的短路。

原则上，牺牲材料可以基于所有材料或由所有材料构成，只要在正常运行状态下在没有更高的热形成的情况下所基于的材料保持在未热分解的状态中，然而在故障情况下在更高的热形成的情况下热分解，以便根据本发明引起短路。

在根据本发明的短路开关的一种有利的改进方案中，牺牲材料包含可热分解的聚合物、特别是聚烯烃或者由这样的材料构成。

为了保证短路开关在正常情况下的功能性而特别有利的是，牺牲材料（至少在热不分解的状态中）电绝缘或最高差地导电，即特别是相较于第一和第二接触元件的导电性具有低的导电性。

为了进一步保证根据本发明的短路开关的功能性，即通过充分利用牺牲材料的可热分解性，在相对于牺牲材料布置接触元件中可以设置不同的几何形状。

如果按照根据本发明的短路开关的一种优选的设计方式，接触元件（例如通过其几何形状和/或其布置的方式）被设立成在牺牲材料过渡到热分解的状态中时相互形成间接的或直接的机械接触，以便由此引起电接触，则在几何上出现特别简单的状况。

这可以以多种方式来实现。

如果牺牲材料在未热分解的状态中构成第一和第二接触元件之间的物质上的并且因此空间上的屏障并且如果构造有预应力装置，该预应力装置被设立用于特别是利用一个或多个弹簧元件以朝着分别另外的接触元件的方向的力来加载第一接触元件和/或第二接触元件，则得出特别简单的布置。

这在根据本发明的短路开关的运行中意味着，在接触元件之间存在牺牲材料并且因此阻碍接触元件的机械的并且因此电的接触。在故障情况下，在激活加热元件之后并且因此随着牺牲材料由于其热分解的消失，接触元件之间的屏障去除，由此接触元件的通过预应力装置的力加载发挥其作用。接触元件相互移动并且彼此间接或直接地机械接触并且由此电接触，由此实现开关过程并且因此实现短路。

在未热分解的状态中，接触元件可以直接机械支撑在作为屏障的牺牲材料上。但是，这并非是强制的，更确切地说，可以设置其他几何形状，所述几何形状不要求接触元件在作为屏障的牺牲材料上的直接支撑。