AT523151A4

AT523151A4 - Drehschalter

Info

Publication number: AT523151A4
Application number: ATA50200/2020A
Authority: AT
Inventors: Sabathy Dipl Ing Patrick
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2021-06-15
Also published as: AT524254A1; AT524254B1; AT523151B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischer Drehschalter (100) mit einem Schaltergehäuse (110) mit zumindest zwei Anschlusskontakten (111A, 111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D), wobei in dem Schaltergehäuse (110) eine Schalttrommel (120) mit zumindest zwei Schaltkontakten (121A, 121B, 121C, 121D) angeordnet ist, und die zumindest zwei an der Schalttrommel (120) angeordneten Schaltkontakte (121A, 121B, 121C, 121D) durch Verdrehen der Schalttrommel (120) relativ zum Schaltergehäuse (110) um eine Drehachse mit den zumindest zwei Anschlusskontakten (111A, 111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D) des Schaltergehäuses (110) unter Ausbildung zumindest eines Kontaktpaares in elektrischen Kontakt bringbar sind, wobei die zumindest zwei Anschlusskontakte (111A, 111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D) und/oder die zumindest zwei Schaltkontakte (121A, 121B, 121C, 121D) unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen sowie dessen Verwendung in einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von wiederaufladbaren Sekundärbatterien, insbesondere von Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischer Drehschalter mit einem Schaltergehäuse mit zumindest zwei Anschlusskontakten, wobei in dem Schaltergehäuse eine verdrehbare Schalttrommel mit zumindest zwei Schalterkontakten angeordnet ist, und die an der Schalttrommel angeordneten zumindest zwei Schalterkontakte durch Verdrehen der Schalttrommel relativ zum Schaltergehäuse um eine Drehachse mit den zumindest zwei Anschlusskontakten des Schaltergehäuses in elektrischen

Kontakt unter Ausbildung zumindest eines Kontaktpaares bringbar sind.

Insbesondere beim Laden von Batterien, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen eingesetzt werden, kann es beim Zuschalten der Batterie an eine Last zu anfänglichen Stromspitzen größer 1.000 A kommen, die die elektrischen Komponenten beschädigen können.

Bei klassischen linear ausgeführten Schaltern besteht zudem das Problem, dass es beim Schließen des Kontaktpaares zur sogenannten Preilung kommen kann, die eine kurzzeitige, unerwünschte Unterbrechung des Stromflusses mit nachfolgenden Stromspitzen zur Folge hat. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit Drehschalter entwickelt, bei welchen aufgrund ihres Rotationsprinzips keine Preilung auftritt. So beschreibt die DE 1 765 408 A einen Mehrfach-Drehschalter, bei dem ein ortsfester Sockel mit daran angeordneten Schalterkontakten sowie eine drehbare Trommel mit zumindest einem Anschlusskontakt vorgesehen ist, und durch Verdrehen der Trommel die Schalterkontakte mit dem Anschlusskontakt in

elektrischen Kontakt gebracht werden können.

Bei einer weiteren Methode zur Vermeidung von Stromspitzen ist der Einsatz eines sogenannten Vorladestromkreises ("Pre-charge circuit") vorgesehen, der in der einfachsten Bauart aus zumindest einem Vorladewiderstand und zumindest einem Vorladekondensator besteht. Dieser Vorladestromkreis wird in einer Parallelschaltung als Bypass für den Eingangsspitzenstrom eingesetzt, bevor die Batterie selbst an die Last zugeschaltet wird.

Um das Auftreten von Lichtbögen in einem Drehschalter zu vermeiden, werden zudem häufig Dauermagneten in diesen Schaltern angeordnet. Ein derartiger Drehschalter ist beispielsweise in der EP 0 296 915 B1 offenbart, bei dem zwei diametral angeordnete, feststehende Kontakte in einem gekapselten Gehäuse

vorgesehen sind, und über eine bewegliche, als Kippmesser ausgebildete Kontaktbrücke mit einem beweglichen Kontakt zumindest ein Kontaktpaar gebildet wird, wobei ein Dauermagnet zur Löschung eines beim Öffnen des Kontaktpaares

entstehenden Lichtbogens vorgesehen ist.

Die im Stand der Technik bekannt gewordenen Lösungen für Drehschalter sind entweder kompliziert aus zahlreichen Einzelteilen aufgebaut oder erfordern eine aufwendige elektrische Schaltung, um eine sichere Zuschaltung einer Last,

beispielsweise einer Batterie ohne Auftreten von Spitzenströmen zu erlauben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einfach aufgebauten und im Betrieb sicheren Drehschalter bereitzustellen, der die oben bezeichneten Nachteile des Stands der Technik beseitigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zumindest zwei Anschlusskontakte und/oder die zumindest zwei Schalterkontakte unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. Durch Verdrehen des erfindungsgemäßen Drehschalters um eine Drehachse in unterschiedliche Positionen wird zumindest ein Kontaktpaar bestehend aus einem Anschlusskontakt und einem Schalterkontakt gebildet, wobei der über dieses Kontaktpaar fließende Strom durch eine geeignete Auswahl der Widerstandwerte der einzelnen Kontakte begrenzt wird. Damit wird eine an diesem Drehschalter angeschlossene Batterie zunächst mit einem geringeren Strom belastet, bevor der Drehschalter in eine weitere Position verdreht wird und der gesamte Strom über zumindest ein weiteres Kontaktpaar mit geringerem Widerstand fließen kann. Durch diesen neuartigen Drehschalter kann auf einen Vorladestromkreis verzichtet werden, während gleichzeitig keine Prellung

auftreten kann.

Hierzu ist in einer ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Anschlusskontakt einen ersten Widerstandswert und der zumindest zweite Anschlusskontakt einen zweiten Widerstandwert aufweisen, wobei der erste

Widerstandwert unterschiedlich vom zweiten Widerstandswert ist.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der erste Schalterkontakt einen ersten Widerstandswert und der zumindest zweite Schalterkontakt einen zweiten Widerstandwert aufweisen, wobei der erste Widerstandwert unterschiedlich vom zweiten Widerstandswert ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass sowohl die

Anschlusskontakte im Schaltergehäuse als auch die an der Schalttrommel angeordneten Schalterkontakte jeweils unterschiedliche Widerstandswerte voneinander aufweisen. Auf diese Wiese wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der über die jeweiligen Kontaktpaare fließenden Stromstärke durch entsprechendes Verdrehen des erfindungsgemäßen

Drehschalters erhalten.

Um die Ausbildung von stabilen Kontaktpaaren zu begünstigen und das Auftreten von Lichtbögen innerhalb des erfindungsgemäßen Drehschalters zu reduzieren, ist in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen Kontaktoberflächen der zumindest zwei Schalterkontakte und/oder der zumindest zwei Anschlusskontakte jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen oder ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen. Damit kommen die ein Kontaktpaar bildenden Kontakte beim Verdrehen der Schalttrommel gleitend miteinander in Kontakt und die Ausbildung von Stromblitzen bzw. Lichtbögen wird vermieden. Zudem ist insbesondere bei einem elliptischen Querschnitt die Kontaktfläche der beiden Kontakte größer als bei einem kreisförmigen Querschnitt, was einen stabileren elektrischen Kontakt zur Folge hat. Zusätzlich ist die Dimensionierung von Schaltergehäuse, Schalttrommel, Anschlusskontakten und Schalterkontakten vorzugsweise derart gewählt, dass es bei der Ausbildung zumindest eines Kontaktpaares zu einer geringfügigen Deformierung des Materials des zumindest einen Anschlusskontaktes und /oder Schalterkontaktes kommt, sodass eine größere

Kontaktfläche und damit ein stabiler elektrischer Kontakt erhalten wird.

Eine weitere Maßnahme zur Vermeidung von Lichtbögen innerhalb des Schaltergehäuses ist die Verwendung eines zusätzlichen Überschlagschutzes, insbesondere durch Befüllung des Schaltergehäuses mit einem Inertgas, wie zum

Beispiel Schwefelhexafluorid.

In bestimmten Anwendungen kann es erforderlich sein, dass die Aktivierung des erfindungsgemäßen Drehschalters automatisiert erfolgen soll. Hierzu ist in einer weiteren Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die Verdrehung der Schalttrommel in Relation zum Schaltergehäuse über einen Elektromotor und/oder

über ein Maltesergetriebe realisiert ist.

Der erfindungsgemäße Drehschalter hat sich insbesondere in seiner Verwendung in einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von wiederaufladbaren Sekundärbatterien,

insbesondere für Kraftfahrzeuge bewährt.

Im Folgenden wird anhand von nichteinschränkenden Ausführungsbeispielen mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Drehschalters in einer ersten, stromlosen Position,

Fig. 2: der Drehschalter aus Fig. 1 in einer zweiten, stromleitenden Position,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführung des

erfindungsgemäßen Drehschalters in einer ersten, stromlosen Position,

Fig. 4 der Drehschalter aus Fig. 3 in einer zweiten, stromleitenden Position, und

Fig. 5 der Drehschalter aus Fig. 3 in einer dritten, stromleitenden Position.

In der Fig. 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung der erfindungsgemäße elektrische Drehschalter 100 dargestellt. Er weist hierbei ein im wesentlichen zylindrisches Schaltergehäuse 110 auf, das in dieser Aufführung der Erfindung vier Anschlusskontakte 111A, 111B, 111C, 111D aufweist. Jeder dieser Anschlusskontakte 111A, 111B, 111C, 111D weist hierbei einen unterschiedlichen Widerstandswert auf. Diese höheren Widerstandswerte können insbesondere durch geeignetes Schaltermaterial oder aber durch die Anordnung von entsprechenden

Widerständen in der Anschlussleitung realisiert sein.

Innerhalb des Schaltergehäuses 110 ist beabstandet und elektrisch isoliert vom Schaltergehäuse 110 eine Schalttrommel 120 angeordnet, die mit vier Schalterkontakten 121A, 121B, 121C, 121D versehen ist. Auch diese Schalterkontakten 121A, 121B, 121C, 121D weisen jeweils einen voneinander unterschiedlichen Widerstandswert auf.

Durch Verdrehen der Schalttrommel 120 in Pfeilrichtung V um eine Drehachse, die bei dieser Variante der Erfindung der Längsachse des im Wesentlichen zylindrischen Schaltgehäuses 110 entspricht, können die Schalterkontakte 121A, 121B, 121C,

121D bei Bedarf mit den jeweiligen Anschlusskontakten 111A, 111B, 111C, 111D in elektrischen Kontakt gebracht werden (Fig. 2).

Um Stromüberschläge und Lichtblitze aufgrund kurzfristig beim Schalten auftretender Stromspitzen zu vermeiden, ist bevorzugterweise der

Zwischenraum 130 zwischen Schaltergehäuse 110 und Schalttrommel 120 mit einem Isoliermittel, beispielsweise einem Isoliergas wie Schwefelhexafluorid (SFe) gefüllt.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung, wie in den Figuren 3 bis 5 gezeigt, sind zusätzlich zu den Anschlusskontakten 111A, 111B, 111C, 111D Zwischenschaltkontakte 112A, 112B, 112C, 112D an dem Schaltergehäuse 110 angeordnet, die bei dieser Ausführung der Erfindung höhere elektrische Widerstandwerte als die Anschlusskontakte 111A, 111B, 111C, 111D aufweisen, wobei die Anschlusskontakte 111A, 111B, 111C, 111D bei dieser Ausführung der Erfindung jeweils gleiche Widerstandwerte aufweisen.

Durch Verdrehen der Schalttrommel 120 in Pfeilrichtung V wird der erfindungsgemäße Drehschalter 100 aus einer ersten, stromlosen Position (Fig. 3) eine sogenannte "Pre-charge"-Position überführt (Fig. 4), bei der jeweils ein Zwischenschaltkontakt 112A, 112B, 112C, 112D mit einem Schalterkontakte 121A, 121B, 121C, 121D ein stromführendes Kontaktpaar bildet.

Durch Weiterdrehen der Schalttrommel 120 in eine dritte, ebenfalls stromleitende Endposition, wie in der Fig. 5 dargestellt werden die Kontaktpaare erneut aus den Anschlusskontakten 111A, 111B, 111C, 111D mit den Schalterkontakten 121A, 121B, 121C, 121D gebildet, wobei der über diese Kontaktpaare geleitete Strom eine höhere Stromstärke aufweist, als jener Strom, der über die in der Pre-ChargePosition gebildeten Kontaktpaare fließt.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Varianten beschränkt ist. Insbesondere kann die Anzahl von Anschlusskontakten, Zwischenschalterkontakten und/oder Schalterkontakten an die jeweiligen Erfordernisse angepasst sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Schaltergehäuse verdrehbar zu einer unbeweglichen Schalttrommel ausgeführt ist.

Erfindungswesentlich ist, dass der Drehschalter dazu eingerichtet ist, über

unterschiedlich anwählbare Positionen Kontaktpaare mit unterschiedlichen

Widerstandwerten zu verschalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektrischer Drehschalter (100) mit einem Schaltergehäuse (110) mit zumindest zwei Anschlusskontakten (111A, 111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D), wobei in dem Schaltergehäuse (110) eine Schalttrommel (120) mit zumindest zwei Schaltkontakten (121A, 121B, 121C, 121D) angeordnet ist, und die zumindest zwei an der Schalttrommel (120) angeordneten Schaltkontakte (121A, 121B, 121C, 121D) durch Verdrehen der Schalttrommel (120) relativ zum Schaltergehäuse (110) um eine Drehachse mit den zumindest zwei Anschlusskontakten (111A, 111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D) des Schaltergehäuses (110) unter Ausbildung zumindest eines Kontaktpaares in elektrischen Kontakt bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Anschlusskontakte (111A, 111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D) und/oder die zumindest zwei Schaltkontakte (121A, 121B, 121C, 121D) unterschiedliche Widerstandswerte

aufweisen.

Drehschalter (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlusskontakt (111A) einen ersten Widerstandswert und der zumindest zweite Anschlusskontakt (111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D) einen zweiten Widerstandwert aufweisen, wobei der erste

Widerstandwert unterschiedlich vom zweiten Widerstandswert ist.

Drehschalter (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalterkontakt (121A) einen ersten Widerstandswert und der zumindest zweite Schalterkontakt (121B, 121C, 121D) einen zweiten Widerstandwert aufweisen, wobei der erste Widerstandwert unterschiedlich

vom zweiten Widerstandswert ist.

Drehschalter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Kontaktoberflächen der zumindest zwei Schaltkontakte (121A, 121B, 121C, 121D) und/oder der zumindest zwei Anschlusskontakte (111A, 111B, 111C, 111D, 112A, 112B, 112C, 112D) jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen oder ellipsenförmigen Querschnitt

aufweisen.

5. Drehschalter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltergehäuse (110) mit einem Überschlagschutz versehen ist, insbesondere mit Inertgas befüllt ist.

6. Drehschalter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehung der Schalttrommel (120) um die Drehachse in Relation zum Schaltergehäuse (110) über einen Elektromotor und/oder über ein Maltesergetriebe realisiert ist.

7. Verwendung eines Drehschalters (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von wiederaufladbaren Sekundärbatterien,

insbesondere von Kraftfahrzeugen.

2020 03 11 HA