CN103492705B - 起动电流限制系统、限制起动电流的方法以及起动电流限制系统的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起动电流限制系统，该起动电流限制系统用于电气式保护电流强度控制装置12以免发生过电流，这样设置具有能够连接在汽车电池极9上的第一电接头4、能够连接在起动机10上的第二电接头6和连接在第一接头4和第二接头6之间的、由具有电流强度控制装置12的支路和具有电阻14的支路构成的并联电路的起动电流限制系统，即，在汽车热起动开始时通过电阻14传导起动机电流并且在热起动开始之后通过电流强度控制装置12和电阻14传导起动机电流。

Description

起动电流限制系统、限制起动电流的方法以及起动电流限制系 统的应用

技术领域

本发明涉及一种起动电流限制系统以及这种起动电流限制系统的操作方法和起动电流限制系统的应用。

背景技术

在关于汽车的燃油消耗上的节省潜能的讨论中，经常提到起动/停止自动控制技术。在该技术中，在较长时间持续怠速状态过程中自动关闭汽车的内燃机。如果使用者希望继续行驶，他仅需要踏下油门踏板，发动机会自动重新起动。

在这种所谓热起动的过程中，必须以非常高的功率驱动内燃机的电起动机，简单地称为起动机或起动电动机。如果在汽车中仅装配唯一的电池，例如铅酸电池或锂离子电池，那么由于起动机的高功率需求在电池极上出现电压干扰。这种电压干扰对此可以导致不再能够为辅助用电设备提供足够的功率并且无法正常工作。

在热起动中以固定电枢发动起动机。因为起动机通常是串励电动机，所以在电枢绕组上出现短路现象。这导致可能达到若干个100A的非常高的起动电流。然而，这时在电池极上的电池电压通常会骤降。例如在文献DIN 40839中对此进行了描述，该文献示出了在起动曲线中的汽车电源电压的电压曲线。

为了避免在辅助用电设备(例如，导航系统、汽车收音机、通讯系统、空气调节设备和类似设备)中出现功能损害，在现有技术中已经限制热起动的起动电流。特别是已经通过所谓的备用电池使这些辅助用电设备运转。这种技术例如已经由文献DE 10 2007 062 955 A1已知。然而在这种情况下需要使备用电池和主电池都运行。此外，备用电池增加了整个汽车的重量。

发明内容

在此基础上，本发明的目的在于，提供一种起动电流限制装置，该装置以低的建造费用提供最大的便利。

该目的通过本发明的起动电流限制系统以及根据本发明的方法和应用得以实现。

已知仅使用一个电流强度控制装置是不够的。事实上在仅使用一个优选具有半导体开关的电流强度控制装置时，在热起动情况下可能出现半导体开关的所谓的“通过合金实现短路”现象。这是由于在热起动情况下，当起动电流全部流经半导体开关时，就会使该半导体开关超载。特别是在起动机电流超过500A时传统的半导体开关就会“通过合金实现短路”。为了避免这个情况，需要使用一种非常昂贵的大功率半导体开关，出于成本原因应该避免使用这种大功率半导体开关。

为了实现同时以少量元件进行控制并且能够使用多个电流强度控制装置的起动电流限制装置，形成第一接头以连接在汽车电池极上。

可以能够接通地形成第二接头以连接在起动机上，特别是汽车的起动电动机。

这时这样限制起动电流，即，在第一接头和第二接头之间设置由具有电流强度控制装置的支路和具有电阻的支路构成的并联电路。借助于该并联电路可以在热起动开始时通过电阻传导起动机电流。在这种情况下优选传导起动电流仅仅通过电阻。该电阻用作限流器。因为正如开头所述在起动情况下短接电枢绕组，所以在没有电阻的情况下就会发生电池极的短路并且造成电池电压的骤降。热起动开始之后，即当电枢绕组开始旋转时，可以额外地通过电流强度控制装置传导起动机电流，即，短暂的起动阶段之后可以至少暂时接通在开始时断开的电流强度控制装置。

借助于电流强度控制装置可以控制和调节起动电流。因为在起动过程开始之后才接通电流强度控制装置，所以防止通过合金而产生短路，因为在接下来的起动过程中不会再到达在起动过程开始时所达到的电流峰值。

电阻优选是低阻抗的电阻，该电阻足够大以将起动电流限制在特别是低于1000A，优选低于800A，特别优选低于500A。起动电流的大小通常取决于电枢绕组和励磁线圈的内电阻和电阻的大小。

根据一个有利的实施例设有，在热起动开始时断开电流强度控制装置和/或在冷起动开始时至少部分时间地接通电流强度控制装置。至少在热起动开始时需要断开电流强度控制装置，因此电流从电池仅仅通过电阻流至起动机。由此避免起动电流变得过大并且损害辅助用电设备的功能。因为通过电阻限制了起动电流，所以在电池极上不会出现电压干扰并且辅助用电设备可以继续获得其所需的功率。

另一方面，在冷起动的情况下，即，在没有接通辅助用电设备时，起动电流也流经电流强度控制装置。因为电阻和电流强度控制装置并联，所以在这里不会出现对电流强度控制装置的损坏，例如半导体通过合金产生短路，因为起动电流的一部分流经电阻因此不会使电流强度控制装置的电流承载能力负担过重。

热起动通常使用在起动-停止技术中。热起动是一种起动，在不久之前发动机已经运转的情况下然后进行起动。尤其当发动机已经关闭少于10分钟、特别是少于5分钟、优选少于1分钟时，则可能进行热起动。

相反，冷起动是发动机的起动，在冷起动中发动机之前没有运转。特别是在自从上次发动机运转超过15分钟的时间间隔的情况下可以称为冷起动。

根据一个有利的实施例设有，热起动开始之后，特别是经过至少10ms、优选至少30ms、特别优选至少40ms之后至少暂时接通电流强度控制装置。在热起动的情况下可以预期到高的电枢电流。一旦起动机进行运转，即，紧接在起动过程开始之后，就会越过所预期的电流峰值。然后可以连接、即接通电流强度控制装置，因此，电流流经电阻和电流强度控制装置，因为他们两个是并联的。

可以最迟在50ms秒之后接通电流强度控制装置。经过非常短的时间之后不仅对电流强度控制装置中的半导体不再存在风险而且对辅助用电设备的高效能性也没有危险。

概念“至少暂时接通”可以理解为电流强度控制装置没有持续地接通。特别是像下面要说明的一样，可以以脉冲宽度调制(PWM)的方式运行电流强度控制装置。在这种情况下可以以脉冲的方式接通和断开电路。根据脉冲宽度可以限制经由电流强度控制装置传输的能量。

根据一个有利的实施例设有，电流强度控制装置具有至少一个半导体，优选一个大功率半导体。对于电流强度控制装置，一个或多个半导体开关，特别是晶体管或闸流管是合适的。半导体开关可以相互并联。

热起动开始之后，可以以线性模式使电流强度控制装置运行。在这种模式下，可以线性地调整通过半导体的电流。热起动开始之后，也可以以脉冲的方式使电流强度控制装置运行。在脉冲的模式下电流强度控制装置以不同的脉冲宽度断开和接通。根据脉冲宽度可以调整经由电流强度控制装置输送的能量。

根据一个有利的实施例设有，具有电阻的支路仅仅具有无源元件。由此表明在电阻的支路中可以免除主动控制装置。这将导致大大降低生产和操作起动电流限制系统的成本。除此之外，可以配备具有非常大的电流承载能力的电阻从而也可以用于大的起动电流。最后，在连续运行模式下能够使用电阻并且几乎不会发生磨损现象。

优选电阻由电阻材料构成。特别是当如下所示需要通过电阻进行电压测量时，可以例如由锰镍铜合金构成电阻材料。在这种情况下，电阻可以形成为分流器。该电阻也可以形成为电缆，该电缆可以与电流强度控制装置电气式并联。根据电缆横截面和电缆长度的选择可以调节电阻。通过对电阻的调节可以限制在起动情况下流过的电流。

根据一个有利的实施例设有，具有电阻的支路与具有低于500mH的、优选低于100mH、特别优选低于50mH电感量的电流强度控制装置并联。具有电阻的支路并联电流强度控制装置的这种设置，特别是它们在空间上的相互设置对于并联电路的电感量来说是非常重要的。同样可以以脉冲的模式使电流强度控制装置运行，由此在电阻和电流强度控制装置之间的并联电路中产生振动过程。并联电路的电流回路的电感量越高，该振动过程越大。

出于该原因设有，以尽可能小的电感量将电阻和电流强度控制装置相连接，即，由电阻和电流强度控制装置所构成的振荡回路应该具有尽可能小的电感量。在脉冲模式下在振荡回路中产生电压U，其大小为其中，L表示电路的电感量以及I表示通过并联电路的电流。在脉冲模式下在最短的时间之内出现高的电流强度变动，因此可能产生非常高的电压。为了将电压保持地尽可能低，电路的电感L必须是低的。

根据一个有利的实施例设有，电阻具有大于100A、优选大于250A、优选大于500A的电流承受能力。通过敷设用于高电流承载能力的电阻，可以在热起动过程开始时使非常高的电流流经该电阻，而不会破坏电阻。通过使非常高的电流流经电阻，而首先关闭并且断开电流强度控制装置避免了对电流强度控制装置的损坏。一段时间之后，即，当起动机已经起动，可以接通电流强度控制装置，因为已经越过电流峰值而仅还有较小的电流流过。

根据一个有利的、本发明的实施例设有，主动式分离装置、优选烟火分离装置或者半导体开关与并联电路串联式地设置在多个接头之间或者设置在第一接头和汽车电池极之间。不同于被动式的保险丝，主动式分离装置由外部的触发信号激活。特别是烟火分离装置或者大功率半导体对此特别合适，因为该装置非常快而且非常可靠地进行触发。借助于该分离装置可以在碰撞情况下使起动机-电池-导线从电池上分离，从而能够在该导线区域中禁止火花形成。

如前所述以及根据一个有利的实施例设有，该分离装置根据触发信号将与电池极的电气连接分离。由此确保触发信号能够使起动机-电池-导线从电池极上分离。这导致更高的安全性，特别是在碰撞情况下。

根据一个有利的实施例设有，触发信号能够由安全气囊控制器接收。在碰撞情况下安全气囊控制器可以发出触发信号，该安全气囊控制器可以激活分离装置，特别是能够引燃烟火分离装置。

仅在短路情况下在起动机-电池-导线的区域中进行符合需要的分离也是可以的。例如根据测量电阻上的电压的电压测量装置发出触发信号也是可以的。该电阻可以是分路器。如果该电阻是分路器，那么可以非常精确地测量该电阻上的电压。因为流经该电阻的仅仅是从电池流到起动机的电流，所以可以通过该电阻监测在起动机电缆的区域中的短路，因为短路时经过该电阻的电流高并且电压降也相应地高。如果电压超过极限值，那么可以推断出短路。

根据一个有利的实施例，该触发信号也可以额外地取决于起动信号，优选端子50信号。在起动情况下，特别是在热起动情况下同时也在冷起动情况下，特别是在起动瞬间非常高的电流流经电阻。这导致非常大的电压降，该电压降通常超过导致发出触发信号的极限值。然而，在起动信号存在的情况下允许达到这么高的电流。因此，起动信号可以以NAND(与非)关系与电压的极限值相关联。也就是说，当存在起动信号时，即使超过电压极限值，也绝不能够触发触发信号。另外，当不存在起动信号时，一旦电压超过极限值，则触发触发信号。

根据一个有利的实施例设有，接头、电阻和电流强度控制装置以及优选分离装置至少部分地装在共同的壳体中。接头可以在壳体的外部出发并且将电流通路引入壳体中。分离装置同样可以设置在壳体中。也可以将分离装置设置在接头上并且至少部分地在壳体的外部。通常具有半导体部件的电流强度控制装置一般装在壳体中。

当壳体设置在汽车电池的极柱凹槽上或中时，在汽车中达到了结构空间的优化。特别是壳体或者接头可以直接连接电池接线柱，因此起动电流限制系统可以直接设置在电池上。

根据一个有利的实施例设有，至少其中一个接头这样具有凸起部，优选具有罐帽或钵帽，即，该凸起部对应于烟火分离装置的凹槽。在这种情况下接头可以是烟火分离装置的部件。可以这样成型接头，即，该接头可以相对于烟火分离装置移动，特别是可以弯曲。由此，该接头可以从烟火分离装置或者烟火分离装置的凹槽中冲开，然后使接头弯曲并且断开电流通路。

根据一个有利的实施例设有，烟火分离装置的凹槽与电池接线柱一件式形成。这实现了成本特别低廉并且特别节省位置的装配，因为烟火分离装置的凹槽可以直接设置在电池接线柱上。在烟火分离装置的凹槽中可以设置一个点火器然后将接头的凸起部压入凹槽中。由此在尽可能少的材料消耗量的情况下实现特别可靠的分离。

根据一个有利的实施例设有，将两个接头通至相互平行设置的、通过空隙相互电气绝缘的扁平部件中，特别是金属片或者金属条中。因此，可以将两个接头设置在金属片上或者由金属片构成。接头的金属片例如可以弯曲成直角并且支臂可以具有凸起部，该凸起部对应于烟火分离装置的凹槽。

优选以绝缘体填充两个扁平部件之间的空隙。由此使扁平部件相互绝缘。电阻可以电气式跨接该空隙，从而该电阻建立了扁平部件之间以及接头之间的电气连接。同样可以将电流强度控制装置与电阻平行地跨接这些扁平部件。该扁平部件特别适用于电流强度控制装置的接头，因为尤其是半导体开关可以特别轻松地装配并且固定在该扁平部件上。特别是多个半导体开关可以相互平行地在空隙的上面与两个接头相互接触。

对此设有，首先电流强度控制装置在热起动过程开始时将汽车电池极和起动机之间的连接断开。尤其断开开关，特别是电流强度控制装置中的半导体开关，从而电流不能流经该电流强度控制装置。然而设有，接头经由电阻相互电气连接。该电阻常设在这些接头之间，从而可以在热起动过程开始时使电流仅流经电阻。一段时间之后，特别是30至50ms之后，起动机起动并且已经经过电流峰值，因此可以接通电流强度控制装置。然后电流并行地流经电阻和电流强度控制装置的开关。

通过所示的方法可以以特别简单的方式保护电流强度控制装置以免发生过电流，并且即使在热起动情况下同时也保障辅助设备，特别是对辅助用电设备的供电。

此外还设有，分离装置在触发条件下分离第一接头或起动机，特别是在触发条件下将起动电流限制系统也从电池上分离。由此确保在碰撞情况下具有较高的安全性。

还设有，在电阻上测量到电压降，并且特别是当测量到电压降的极限值时，该电压降可以用作触发条件。此外，也可以监测起动信号并且仅在没有起动信号、但是电压降超过极限值时满足触发条件。另一方面，当有起动信号时，电压降超过极限值不会导致触发条件。

再一方面是如前所述，在汽车的电池-起动机导线中使用起动电流限制系统。

附图说明

下面根据说明多个实施例的图示详细阐述本发明的主体。在附图中：

图1示出了根据一个实施例的起动电流限制装置的等效电路图；

图2示出了具有分离装置的起动电流限制装置的示意图；

图3示出了具有分离装置的起动电流限制装置的另一个示意图；

图4示出了根据一个实施例的起动电流限制装置的分解图；

图5示出了在组装好的状态下的起动电流限制装置；

图6示出了分离装置的细节视图；

图7a示出了根据一个实施例在制造过程中的两个连接部件的视图；

图7b示出了根据一个实施例的装配有电流强度控制装置和电阻的连接部件；

图8a示出了根据一个实施例在制造过程中的两个连接部件的视图；

图8b示出了根据一个实施例的装配有电流强度控制装置和电阻的连接部件；

图8c示出了根据一个实施例的在连接部件上的电阻的另一个可能的设置；

图9a示出了根据一个实施例的在连接部件上的电阻的接头的额外的可行性方案；

图9b示出了根据一个实施例的在连接部件上的电阻的接头的额外的可行性方案；

图10示出了具有电阻、起动电流控制装置和评定装置的连接部件的视图；

图11示出了根据图7a的穿过连接部件和电阻的剖面示意图以示出电流方向和B场力线；

图12示出了根据图8a的穿过连接部件和电阻的剖面示意图以示出电流方向和B场力线；

具体实施方式

图1示出了具有起动电流限制装置2a和分离装置2b的起动电流限制系统2的等效电路图。此外还示出了起动电流限制装置2a具有第一接点4以及第二接点6。第一接点4对应于电池8。第二接点6对应于电起动电动机10。

因此图1示出了电起动机电路。起动机电流在起动情况下从汽车电池8、特别是从电池8的正极经过起动电流限制系统2流至起动机10。

在起动情况下，即在热起动时和冷起动时，起动机10都需要高的电功率。这导致在所示电路中从电池8到起动机10的电流非常高。特别是在热起动情况下，当已经接通辅助用电设备时，必须避免电池8的电池极上的电压发生骤降。这可能导致辅助用电设备的功能受损。为了避免电压骤降提供了起动电流限制装置2a。

起动电流限制装置2a由电流强度控制装置12和电阻14构成。

优选由多个半导体器件、特别是多个半导体开关、特别是多个作为开关操作的晶体管的并联电路构成电流强度控制装置12。

电阻14优选是低阻抗的电阻，该电阻可以适合作为分流器并且适用于测量用途。

在接点4和6之间由电流强度控制装置12和电阻14构成的并联电路形成振荡回路13。在振荡回路13中通过感应产生的电压一方面取决于振荡回路13内部的电流波动，另一方面取决于振荡电路13的电感量L。电压U遵循公式其中，L表示振荡回路13的电感量L，di/dt表示电流的梯度。

特别是在通过电流强度控制装置12的脉冲式电流控制下出现过大的电流波动，该电流波动在振荡回路13中感应出高的电压，必须避免该电压。因此如下面所示，必须尽可能小地形成振荡回路13的电感量。

起动电流限制系统2此外还具有分离装置2b，该分离装置优选形成为烟火分离装置。然而该分离装置也可以形成为保险丝或者半导体开关。分离装置2b用于将电池8完全地从起动电流限制装置2a以及从起动机10分离。分离装置2b优选形成为用于烟火的或者形成为半导体开关并且通过触发信号29控制。触发信号29可以来自安全气囊控制器。也可以根据通过电阻14的电压触发触发信号。

控制电路28例如可以测量通过电阻14的电压降。例如可以通过外部接头30检查是否有起动机信号，特别是端子50信号。只有在有起动信号的情况下才允许电流流经电阻14，因为只有这样才必须为起动机10提供电流。如果不能够在接头30上监测到起动信号，那么可以据此认为没有起动过程。如果在这种情况下电流流经电阻14并且从而借助控制电路28监测到电压降，那么将触发信号29发送到分离装置2b上。分离装置2b分开电池8和起动机10之间的电气连接，因此不可能再有电流流过。

图2示出了分离装置2b在起动机电路内部的可能的设置。图2示意性地示出了汽车电池8。在汽车电池8的正极上可以连接电池接线柱9。分离装置2b可以直接设置在电池接线柱9上，例如也可以和电池接线柱9一件式构成。

在这种情况下，如下面所述，分离装置2b由第一个烟火部件和第二个移动的部件构成。正如所看到的，可以直接在电池接线柱9上由分离装置2b将连接电池8和起动机10的起动机导线16断开。因此，在分离的情况下整个起动机导线16没有电压和电流。

起动电流限制装置2a不仅可以直接设置在分离装置2b和电池接线柱9上，而且也可以如图3所示设置在起动机导线16中的任意其他位置。

图3示出了分离装置2b在起动机导线16中的另一个可能的设置。可以看出，分离装置2b没有直接设置在电池接线柱9上，而是设置在电池接线柱9和起动电流限制装置2a之间的起动机导线16中。那么在分离情况下仅在分离装置2b和起动机10之间的起动机导线16是没有电流和电压。在电池接线柱9和分离装置2b之间的区域中的起动机导线16保持与电池的接触。只要该区域位于汽车的非关键性区域则是没有问题的。

图4示出了具有起动电流限制装置2a和分离装置2b的起动电流限制系统2的一个可能设计的分解图。可以看出，分离装置2b和电池接线柱9一件式构成。正如所看到的，分离装置2b可以与烟火点火器34装配在一起。该点火器34设置在分离装置2b中的喷射管路36中。接点4可以作为锅帽或钵帽38成型在喷射管路36的另一侧上并且导入喷射管路36中。

在触发条件的情况下，点火信号经由导线29传输到点火器34上。然后，点火器34引爆并且在喷射管路36中出现过压。由于这种过压，与连接部件26成直角形成的、具有钵帽38的接点4的压板从喷射管路中压出并且弯曲。由此实现了电池极9从接点4上的电气分离。

此外可以看出，接点4通至到第一连接部件26中。第一连接部件26和第二连接部件24(这里未示出)装在起动电流限制装置2a的壳体中。此外还可以看出，第二连接部件24位于接点6中。正像接头30一样，接点6从壳体19凸出。该接点6用于起动机导线16和起动电流限制装置2a的电气接触。起动机导线16可以熔接、焊接或用螺丝拧紧在接点6上。

可以用一个壳体18将起动电流限制系统2整个包裹，如图5所示。此外在图5中可以看出，电支点20从壳体18中导出。该电支点20用于将汽车电路连接在电池接线柱9上从而连接在电池8上。该支点20没有通过分离装置2b相对于电池接线柱9得到保护，因此即使在分离装置2b触发情况下支点20也和电池接线柱9保持电气接触。也就是说，在分离装置2b触发时，在起动机导线16短路的情况下汽车其余部分可以与电池8保持接触并且在这里可以实现单独的保护。

图6详细地示出了分离装置2b的构造。图6示出了在局部截断状态下的、具有分离装置2b的电池接线柱9。

可以看出，烟火点火器34设置在喷射管路36中。该喷射管路36在另一侧通过接点4的钵帽38得到锁闭。优选喷射管路至少在点火器34的区域中通过壳体40得到密封。该壳体40可以围绕着喷射管路36地进行铸造。

此外可以看出，支点20从壳体40中导出并且没有通过分离装置2b相对于电池接线柱9得到保护。

最后可以看出，通过触发电导线29可以点燃点火装置32。如上所述，点火装置32或者可以通过安全气囊控制器的信号激活或者通过评定装置28的信号激活。

在点火器点燃的情况下，接头4的钵帽38在X方向上从喷射管路36压出。切断电池接线柱9和接头6之间的电气连接。

图7至10示出了在起动电流限制装置2a的制造工艺过程中产生的半成品部件。

首先如图7a所示，将两个扁平部件、优选铜板作为冲压-冲弯件相互并排地设置。在构成第一连接部件26和第二连接部件24的扁平部件之间可以用绝缘体25填充空隙。可以这样弯曲第一连接部件26，即，接点4与第一连接部件26的走向成角度地、优选成直角地延伸。在冲压-冲弯过程中可以使钵帽38成型在第一接点4上。

接点6可以成型在第二连接部件24的末端上。

此外可以看出，在连接部件24、26的表面A上，除了接点4、6以及接触区域27a、27b以外还优选以丝网印刷法引入绝缘体15a。该绝缘体15a用于连接部件24、26相对于电阻14的绝缘。

表面A是扁平部件的、靠近电阻14的表面。

图7a示出了第一连接部件26，该第一连接部件在其第一末端上具有接点4以及在该第一连接部件的第二末端上具有接触区域27b，该接点4具有钵帽38。此外图7a示出了第二连接部件24，该第二连接部件在其第一末端上具有接点6以及在第二连接部件的第二末端上具有接触区域27a。

优选可以借助丝网印刷法将焊膏施加到接触区域27a、b上。

然后可以在安装在连接部件24、26上的绝缘体15a中设置电流强度控制装置12的连通性。对此可以在不同的位置上将接触区域铣削、钻孔或者蚀刻到绝缘体15a中。

然后如图7b所示，首先将电阻14平放到连接部件24、26以及绝缘体15a上。该电阻14在所示实例中是U形的，并且电阻14的长支臂平行于各个连接部件24、26延伸并且短支臂垂直于各个连接部件延伸。此外可以看出，电阻14平放在连接部件24、26的绝缘体15a上。电阻14形成为扁平部件。电阻14的支臂撑开平行于表面A延伸的一个面。

还可以看出，电阻14平放在接触区域27a、27b中的连接部件24、26上。借助焊接工艺，例如在双回流焊炉中，可以将电阻14和接触区域27焊接在一起。由此在接触区域27的范围中在电阻14和连接部件24、26之间产生电气连接。

图11示出了通过由连接部件24、26和电阻14所构成的结构的剖面图。在图11中可以看出，电阻14通过用绝缘体15a填充的空隙15与连接部件24、26相间隔分离地平放在连接部件24、26上。此外，在连接部件24、26中以及电阻14中示出了电流流动方向。

可以看出，电阻14中的电流流动方向和各个连接部件24、26中的电流流动方向相反。连接部件26中的电流流动方向例如指向图纸平面内并且在连接部件26的区域中的电阻14中电流流动方向从图纸平面指向外。这在连接部件24的区域中刚好相反，在这里电阻14区域中的电流流动方向指向图纸平面内并且在连接部件24的区域中从该平面指向外。

如图7b所示，这是由于电流从连接部件26的一个末端上的接点4流至连接部件26的另一个末端上的接触区域27b。然后电流从接触区域27b经由电阻14以相反的方向首先流至短支臂并且从短支臂流至接触区域27a。从接触区域27a开始，电流从连接部件24的其中一个末端流至设置在连接部件24的另一个末端上的接点6。

由于相反的电流流动方向，在空隙15的区域中产生同向的B磁场17、21并且在通过绝缘体25填充的空隙中产生反向的B磁场17、21。可以看出，B磁场17a由于电阻14中的电流是逆时针的，而B磁场21a是顺时针的。B磁场17b由于电阻14中的电流是顺时针的而B磁场21b是逆时针的。因此B磁场17、21的B磁场线在空隙15的区域中是同向的、优选平行的并且在绝缘体25的区域中B磁场17a、21b和17b、21a是反向的、优选反平行的。

因为电阻14中电流可以暂时稍小于连接部件24、26中的电流，这是因为，一部分电流可以经由电流强度控制装置12从连接部件26流至连接部件24，B磁场强度并不总是相同的。尽管电阻14中的电流流动方向和连接部件24、26中的电流流动方向相反，但是小的空隙15(优选小于1mm)仍然导致振荡回路13具有小的电感量，优选小于500mH。

图8a示出了第一连接部件26，该第一连接部件在其第一末端上具有接点4并且在该末端上同样具有接触区域27b，该接点具有钵帽38。此外图8a示出了第二连接部件24，该第二连接部件在其第一末端上具有接点6并且同样在这个末端上具有接触区域27a。

如图7a所示，同样安装绝缘体15a并且构成接触区域27。

如图8b所示，将电阻14平放到连接部件24、26以及绝缘体15a上。电阻14在本实例中是U形的，并且电阻14的长支臂平行于各个连接部件24、26延伸并且短支臂垂直于各个连接部件延伸。电阻的开口指向接点4、6的方向。这与根据图7b的实例刚好相反。在那里电阻型材的开口指向远离接点4、6的方向。在图7b和8b中可以看出，电阻14的型材在三个侧面上包围电流强度控制装置12。

图12示出了根据图8b的通过由连接部件24、26和电阻14构成的结构的剖面图。在图12中可以看出，电阻14通过用绝缘体15a填充的空隙15与连接部件24、26相间隔分离地平放在连接部件24、26上。正如根据图11所示，电阻14的表面B朝向连接部件24、26的表面A的方向。图12示出了在连接部件24、26中以及电阻14中的电流流动方向。

可以看出，电阻14中的电流流动方向和各个连接部件24、26中的电流流动方向相同。连接部件26中的电流流动方向例如从图纸平面指向外并且在连接部件26的区域中的电阻14中电流流动方向同样从图纸平面指向外。这在连接部件24的区域中刚好相反，在这里电阻14区域中的电流流动方向指向图纸平面内并且在连接部件24的区域中同样指向该图纸平面内。

如图8b所示，这是由于电流从连接部件26的一个末端上的接点4流至连接部件26的相同末端上的接触区域27b。此外电流沿着连接部件26流入电流强度控制装置12。电流从接触区域27b同样经由电阻14以与连接部件26中相同的方向首先流至短支臂并且从短支臂流至接触区域27a。从接触区域27a开始，电流从电阻流至接点6。在连接部件24中电流从电流强度控制装置12同样流向接点6并且同样以相同的方向。

由于相同的电流流动方向，在空隙15的区域中产生反向的B磁场17、21并且在通过绝缘体25填充的空隙中产生同向的B磁场17、21。可以看出，B磁场17a由于电阻14中的电流是逆时针的并且B磁场21a是逆时针的。B磁场17b由于电阻14中的电流是顺时针的并且B磁场21b是顺时针的。因此B磁场17、21的B磁场线在绝缘体25的空隙的区域中优选是平行的并且在空隙15的区域中B磁场17a、21b和17b、21a是反向的、优选反平行的。

图8c示出了一个类似于图8b的结构，但是可以看出，电流强度控制装置12和连接部件24、26装在壳体19中并且电阻14通过接触区域27相接触地设置在壳体19的外部。

图9a示出了一个类似于图8b的结构，但是在这里电阻14设置在连接部件24、26的、背离电流强度控制装置12的表面A’上。

图9b示出了一个类似于图8b的结构，但是在这里电阻14并没有由U形的金属板形成，反而形成为设置在接触区域27之间的电缆。

图10示出了在继续改进的阶段中的起动电流限制装置2a的结构。可以看出，控制电路28设置在电阻14的上面。控制电路28一方面可以用于评定电阻14上的电压并且通过接头30产生触发信号29，以触发分离装置2b。

此外可以通过接头30在控制电路28中接收控制信号，借助该控制信号可以触发起动电流限制装置2a的电流强度控制装置12中的半导体开关。特别是可以进行半导体开关的脉冲操作。借助于脉冲宽度调制的起动电流可以调节从电池8传输到起动机10的电能，从而可以成功控制起动机10的起动过程。

另一方面可以通过控制电路28完全断开电流强度控制装置12，因此特别是在起动过程开始时、优选在开始的10、20、30、40或50ms中电流仅流经电阻14。然后半导体开关才可以接通电流强度控制装置12，其中半导体开关以脉冲的方式、特别是以脉冲宽度调制的方法断开和接通，从而电流也可以部分地流经电流强度控制装置12。

借助于所示出的装置可以在碰撞情况下使起动机导线以及起动机断开，即没有电流以及电压。此外可以限制起动电流并且同时保护起动电流限制装置的半导体以免发生过电流。此外还可以将起动电流限制系统中的感应电压保持地尽可能地低，最后可以实现热对称性以及良好的散热能力。

Claims (27)

1.一种起动电流限制系统，所述起动电流限制系统具有

-能够连接在汽车电池极上的第一电接头、

-能够连接在起动机上的第二电接头和

-连接在第一接头和第二接头之间的、由具有电流强度控制装置的支路和具有电阻的支路构成的并联电路，

这样设置所述起动电流限制系统，即，在汽车热起动开始时通过电阻传导起动机电流并且在热起动开始之后通过电流强度控制装置和电阻传导起动机电流，以及

-分离装置与所述并联电路串联式地设置并且设置在所述接头之间，

其特征在于，所述分离装置是大功率半导体，所述电流强度控制装置具有至少一个半导体，对此热起动开始之后，能够以线性模式或者脉冲模式操作所述半导体，以调整流经所述半导体的电流。

2.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，在热起动开始时断开所述电流强度控制装置和/或在冷起动开始时至少暂时地接通电流强度控制装置。

3.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，热起动开始之后，经过至少10ms之后至少暂时接通电流强度控制装置。

4.根据权利要求3所述的起动电流限制系统，其特征在于，热起动开始之后，经过至少30ms之后至少暂时接通电流强度控制装置。

5.根据权利要求4所述的起动电流限制系统，其特征在于，热起动开始之后，经过至少40ms之后至少暂时接通电流强度控制装置。

6.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述电流强度控制装置具有至少一个大功率半导体。

7.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，具有电阻的支路仅仅具有无源元件并且所述电阻由电阻材料构成或形成为电缆。

8.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，具有电阻的支路与具有低于500mH的电感量的电流强度控制装置并联。

9.根据权利要求8所述的起动电流限制系统，其特征在于，具有电阻的支路与具有低于100mH的电流强度控制装置并联。

10.根据权利要求9所述的起动电流限制系统，其特征在于，具有电阻的支路与具有低于50mH电感量的电流强度控制装置并联。

11.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述电阻具有大于100A的电流承受能力。

12.根据权利要求11所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述电阻具有大于250A的电流承受能力。

13.根据权利要求12所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述电阻具有大于500A的电流承受能力。

14.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述分离装置根据触发信号断开与汽车电池极的电气连接。

15.根据权利要求14所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述触发信号能够由安全气囊控制器接收或者所述触发信号取决于测量电阻上的电压的电压测量装置，所述电阻形成为分路器。

16.根据权利要求14所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述触发信号取决于起动信号。

17.根据权利要求16所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述触发信号取决于端子50信号。

18.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述接头、电阻和电流强度控制装置以及分离装置至少部分地装在共同的壳体中。

19.根据权利要求18所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述壳体设置在汽车电池的极柱凹槽上。

20.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，至少其中一个连接部件这样形成凸起部，即，所述凸起部对应于所述分离装置的凹槽。

21.根据权利要求20所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述凸起部是钵帽。

22.根据权利要求20所述的起动电流限制系统，其特征在于，所述分离装置的凹槽与电池接线柱一件式形成。

23.根据权利要求1所述的起动电流限制系统，其特征在于，将两个接头通至相互平行设置的、通过空隙相互电气绝缘的金属板中，其中电阻和/或电流强度控制装置越过所述空隙与金属板相互电气接触。

24.根据权利要求1所述的起动电流限制系统在汽车的电池-起动机导线中的应用。

25.一种起动电流限制系统的操作方法，所述方法包括

-在热起动过程开始时，通过电流强度控制装置断开能够连接在汽车电池极上的第一电接头和能够连接在起动机上的第二电接头之间的连接，

-在热起动过程开始时，连接经过电阻的接头，并且

-热起动开始以后，通过电流强度控制装置额外地、至少暂时地连接接头，其特征在于，

-通过触发信号触发大功率半导体以将电流强度控制装置从汽车电池上断开，

-所述电流强度控制装置具有至少一个半导体，对此热起动开始之后，以线性模式或者脉冲模式操作所述半导体，以调整流经所述半导体的电流。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，在触发条件下通过分离装置将第一接头从电池极上电分离。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，监控所述电阻上的电压降作为至少一个第一触发条件并且额外地监控起动信号作为另一个触发条件。