用于运行具有电化学储能器的设备的方法和这种类型的设备与流程

本发明涉及一种用于运行具有电化学储能器的设备的方法和一种具有电化学储能器的设备。

背景技术：

1、由于寄生电感，在具有电子半导体开关的半导体系统中的关断过程伴随着高能量，所述高能量可能不可修复地损坏半导体开关。

2、为了防止损坏，已知各种各样的保护电路。

3、在较小的电压和电流的情况下，使用tvs二极管。对于高伏特应用，tvs二极管并联地且串联地连接。

4、在此不利的是，空间需求高。另外，tvs二极管的使用是昂贵的，并且对于高电压等级，是未通过汽车认证的。

5、在有源钳位的情况下，在线性范围中运行mosfet，以便可以导出mosfet中的热量。

6、在此不利的是，并联连接的mosfet的应用由于构件的分散(streuung)而是非常复杂的。

7、另外，已知rc元件的使用，该rc元件与半导体开关并联地布置。

8、在此不利的是，需要大的电容器和功率电阻，使得空间需求高。另外，这种类型的结构元件是昂贵的。

9、us2002/0159212 a1示出一种电压保护设备和一种借助开关式钳位电路的方法。

10、de 10 2010 001 924 a1示出一种用于直流电压网络的过电压限制装置。

11、ep 3 300 252 a2示出一种电流中断组件、一种电池系统、一种控制器和一种用于分离电池与该电池的耗电器之间的电流流动的方法。

技术实现思路

1、一种设备具有电化学储能器、电子高伏特开关和dc保护电路，dc保护电路与电子高伏特开关并联连接，其中，dc保护电路包括由至少一个晶闸管过电压保护构件和至少一个压敏电阻组成的串联电路，根据本发明的用于运行该设备的方法包括：闭合电子高伏特开关，其中，电流在电化学储能器与附接的负载之间流动，并且借助电子控制器监控电流，其中，检测电流超过阈值的情况。另外，该方法包括：根据检测到的超过阈值，打开电子高伏特开关，使得电流流动通过dc保护电路，并且超过至少一个晶闸管过电压保护构件的和至少一个压敏电阻的截止电压和晶闸管过电压保护构件的闭锁电流，使得至少一个晶闸管过电压保护构件变得低欧姆。另外，该方法包括：借助压敏电阻将通过电子高伏特开关的打开而产生的脉冲能量转换为热量，并且低于至少一个晶闸管过电压保护构件的保持电流，使得至少一个晶闸管过电压保护构件阻断。

2、在此有利的是，例如通过关断短路而产生的能量脉冲被转换为热量，而不损坏电子高伏特开关。

3、在此有利的是，电子高伏特开关在打开时被软打开，和/或用于电子高伏特开关的控制电压在大于一微秒的时间段内减小为0v。由此，在该设备的电构件中，可以降低通过寄生电感产生的电压峰值。因此，有利地，尤其可以防止对晶闸管过电压保护构件的损伤。

4、有利地，在切换电子高伏特开关时，通过寄生电感和电容器产生的电压振荡可以用于关灭晶闸管过电压保护构件。

5、用于运行电化学储能器的设备包括电子高伏特开关和dc保护电路，其中，电化学储能器通过电子高伏特开关与负载连接。根据本发明，dc保护电路与电子高伏特开关并联地布置，其中，dc保护电路具有至少一个晶闸管过电压保护构件和至少一个压敏电阻，所述晶闸管过电压保护构件和所述压敏电阻串联连接。晶闸管过电压保护构件又被称为tspd，是不具有栅极或栅极操控装置的晶闸管。

6、有利地，所述设备包括至少一个器件、尤其是电子电池管理控制器，该器件设立为用于执行根据本发明的方法的步骤。

7、在此有利的是，例如在关断短路时产生的高能量的脉冲被转换为热量，其中，由于进行截止的晶闸管过电压保护构件，漏电流是低的。换言之，在短路情况下，在关断电子高伏特开关时，不损坏该电子高伏特开关。

8、在一种扩展方案中，压敏电阻的阈值电压小于电化学储能器的最大电压。换言之，压敏电阻的阈值电压小于电化学储能器的供给电压。

9、在此有利的是，保护电路的钳位电压(klemmspannung)是低的。钳位电压应理解为如下电压：自该电压起，压敏电阻引导对于其而言最大允许的或限定的电流。

10、在另一种构型中，在电化学储能器的最大电压的情况下，通过压敏电阻的电流小于至少一个晶闸管过电压保护构件的保持电流。

11、在此有利的是，该压敏电阻是尺寸不足的。这意味着，对于电化学储能器的电压而言，在dc保护电路中所使用的压敏电阻被分类为过小，由此，最大钳位电压减小。

12、有利地，晶闸管过电压保护构件的截止电压小于电化学储能器的最大电压。由此，能够减少保护电路的触发时间。另外，能够降低在触发保护电路时的电压峰值，或保护电路在较小的电压的情况下就已经触发。

13、截止电压应理解为如下电压：自该电压起，晶闸管过电压保护构件触发或被闭合。

14、在此有利的是，由晶闸管过电压保护构件的截止电压和压敏电阻的阈值电压之和小于或者等于电储能器的最大电压。因此，不必主动地对晶闸管过电压保护构件进行点火。有利地，能够被动触发晶闸管过电压保护构件。

15、有利地，晶闸管过电压保护构件的截止电压小于压敏电阻的阈值电压。

16、根据另一种有利构型，电容器或者由电阻和电容器组成的串联电路与dc保护电路并联连接地布置。

17、根据另一种有利构型，电容器或者由电阻和电容器组成的串联电路与晶闸管过电压保护构件并联连接地布置。

18、根据另一种有利构型，电容器或者由电阻和电容器组成的串联电路与压敏电阻并联连接地布置。

19、借助电容器或者由电阻和电容器组成的串联电路的并联连接，可以减小设备中的电压峰值。即，电容器或者由电阻和电容器组成的串联电路用作阻尼元件。有利地，在此也限制设备中的电流梯度，使得可以防止对晶闸管过电压保护构件的损伤。

20、在一种扩展方案中，电子高伏特开关是半导体开关。

21、在此有利的是，不需要附加的保险装置、例如烟花保险丝，并且不仅空间需求小而且重量轻。

22、在另一种扩展方案中，压敏电阻是金属氧化物压敏电阻。

23、在此有利的是，该布置是成本有利且节省空间的。

24、在一种扩展方案中，电化学储能器是电化学高伏特存储器。

25、在此有利的是，可以安全地运行高伏特应用。

26、根据本发明的设备的根据本发明的应用包括如下电化学储能器：所述电化学储能器用于电动车辆、燃料电池车辆、混合动力车辆、插电式混合动力车辆、飞机、电动助力车(pedelecs)或者电动自行车，用于用于电信或者数据处理的便携式装置，用于电手持式工具或者厨房机器，在用于存储尤其是再生获得的电能的固定式存储器中应用，以及在充电桩中应用。

27、由下面对实施例的描述或者说由从属权利要求得出另外的优点。

技术特征：

1.用于运行设备的方法(100)，所述设备具有电化学储能器、电子高伏特开关和dc保护电路，所述dc保护电路与所述电子高伏特开关并联连接，其中，所述dc保护电路包括由至少一个晶闸管过电压保护构件和至少一个压敏电阻组成的串联电路，所述方法具有下述步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子高伏特开关在所述打开(130)时被软打开，

3.用于运行电化学储能器(201，301，401，501)的设备(200，300，400，500)，所述设备具有电子高伏特开关(203，303，403，503)和dc保护电路，其中，所述电化学储能器(201，301，401，501)通过所述电子高伏特开关(203，303，403，503)与负载(206，306，406，506)连接，其特征在于，所述dc保护电路与所述电子高伏特开关(203，303，403，503)并联地布置，其中，所述dc保护电路具有至少一个晶闸管过电压保护构件(204，304，404，504)和至少一个压敏电阻(205，305，405，505)，所述晶闸管过电压保护构件和所述压敏电阻串联连接。

4.根据权利要求3所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，所述设备(200，300，400，500)具有至少一个器件、尤其是电子电池管理控制器，所述器件设立为用于执行根据权利要求1或2所述的方法的步骤。

5.根据权利要求3或4所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，所述压敏电阻(205，305，405，505)的阈值电压小于所述电化学储能器(201，301，401，501)的最大电压。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，所述晶闸管过电压保护构件(204，304，404，504)的截止电压小于所述电化学储能器(201，301，401，501)的最大电压。

7.根据权利要求5和6所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，所述晶闸管过电压保护构件(204，304，404，504)的截止电压和所述压敏电阻(205，305，405，505)的阈值电压之和小于或者等于所述电化学储能器(201，301，401，501)的最大电压。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的设备(300)，其特征在于，电容器或者由电阻(308)和电容器(307)组成的串联电路与所述dc保护电路并联连接地布置。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的设备(400)，其特征在于，电容器或者由电阻(408)和电容器(407)组成的串联电路与所述晶闸管过电压保护构件(404)并联连接地布置。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的设备(500)，其特征在于，电容器或者由电阻(508)和电容器(507)组成的串联电路与所述压敏电阻(505)并联连接地布置。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，在所述电化学储能器的最大电压的情况下，通过所述压敏电阻(205，305，405，505)的电流小于所述至少一个晶闸管过电压保护构件(204，304，404，504)的保持电流。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，所述电子高伏特开关(203，303，403，503)是半导体开关。

13.根据权利要求3至12中任一项所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，所述压敏电阻(205，305，405，505)是金属氧化物压敏电阻。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的设备(200，300，400，500)，其特征在于，所述电化学储能器(201，301，401，501)是电化学高伏特存储器。

15.根据权利要求3至14中任一项所述的设备在电化学储能器中的应用，所述电化学储能器用于电动车辆、燃料电池车辆、混合动力车辆、插电式混合动力车辆、飞机、电动助力车或者电动自行车，用于用于电信或者数据处理的便携式装置，用于电手持式工具或者厨房机器，在用于存储尤其是再生获得的电能的固定式存储器中应用，以及在充电桩中应用。

技术总结
本发明涉及一种用于运行设备的方法(100)，所述设备具有电化学储能器、电子高伏特开关和DC保护电路，所述DC保护电路与所述电子高伏特开关并联连接，其中，所述DC保护电路包括由至少一个晶闸管过电压保护构件和至少一个压敏电阻组成的串联电路，所述方法具有下述步骤：闭合(110)所述电子高伏特开关，其中，电流在所述电化学储能器与附接的负载之间流动，借助电子控制器监控(120)所述电流，其中，检测所述电流超过阈值的情况，根据检测到的超过阈值，打开(130)所述电子高伏特开关，使得电流流动通过所述DC保护电路，超过(140)所述至少一个晶闸管过电压保护构件的和所述至少一个压敏电阻的截止电压和所述晶闸管过电压保护构件的闭锁电流，使得所述至少一个晶闸管过电压保护构件变得低欧姆，借助所述压敏电阻将通过所述电子高伏特开关的打开而产生的脉冲能量转换(150)为热量，低于(160)所述至少一个晶闸管过电压保护构件的保持电流，使得所述至少一个晶闸管过电压保护构件阻断。

技术研发人员：M·沃尔夫,J·斯沃博达
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17