CN108116232B - 电气保险装置、电气保险装置的运行方法和电气牵引网络 - Google Patents

电气保险装置、电气保险装置的运行方法和电气牵引网络 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电气保险装置(1)、其运行方法和电气牵引网络，包括：电高温技术点火器(3)，借助电高温技术点火器可移动的分离元件(4)，以及具有分离部分(6)的母线(5)，其中，相对于电高温技术点火器和母线的分离部分布置可移动的分离元件，使得可移动的分离元件能够在电高温技术点火器触发之后移动，由此能够将母线在分离部分中断开，其中，电气保险装置具有至少一个触发部件(8a,8b)，其被构造为，当在母线的至少一个部分(11a,11b)上传导的电流或者其时间变化超过边界值时，基于经由母线的至少一个部分传导的电流或者其时间变化，提供触发电高温技术点火器所需的点火电流。本发明还涉及所属的方法以及电气牵引网络。

Description

电气保险装置、电气保险装置的运行方法和电气牵引网络
技术领域
本发明涉及一种电气保险装置、电气保险装置的运行方法以及电气牵引网络。
背景技术
用于汽车的高压电池除了包含电池单元之外，还包含连接单元(英语“BatteryJunction Box(电池接线盒)”)，其使得电池内部的高压能够主动地连接到车辆牵引网络或者从其分离。由此能够实现仅在行驶期间高压处于车辆牵引网络上，相反在汽车停止时没有电压存在。通常，连接单元具有两个机电接触器，经由其可以连接或者切断正极路径和负极路径。
在电池运行期间(例如在行驶时或者在电池充电时)，通过限制最大允许电流，来防止电池单元和机电接触器过载，其中，考虑当前的边界条件，例如电池单元的温度。如果超过了最大电流，则在预先定义的可信度测试时间之后将接触器断开。由此防止电池单元损坏。
此外，原则上要注意不超过接触器的载流容量。在载流容量以上，由于电流流动而产生的热输入使得接触器的接触器触点焊接在一起。为了避免这，必须在达到载流容量之前将接触器断开。
然而，在发生短路的情况下，电流如此之快地超过接触器的载流容量，使得必须考虑接触器触点的焊接。因此，通常设置附加的熔断保险装置，其在这种情况下负责使电路分离，由此不仅保护电池单元、而且保护高压车载网络免于过载。
在设计保险装置时，必须考虑由于在车辆运行期间出现的明显的电流峰值而导致的保险装置的老化。因为保险装置的触发阈值随着老化的增加而减小，因此需要使用足够大的保险装置，以使得在老化状态下在正常运行电流范围内的电流峰值下也不触发。然而，这些大的保险装置在新的状态下相反具有较高的触发阈值，使得必须对应地选择连接的高压车载网络的大的线缆横截面。
在车辆的牵引网络中，高压电池不仅对电动机供电，而且在需要时还对其它部件、例如空调压缩机、加热器、充电设备和/或DC/DC转换器供电。因为其功率消耗明显比电动机的功率消耗小，因此已知电动机通过主导线与高压电池连接，而其它部件经由辅助导线与高压电池连接，其中，其通过相应地与流动的电流匹配的熔断保险装置保护。
为了保护汽车中的12V车载网络电池，还已知高温元件(所谓的“Pyro-Fuse”)。这种高温元件例如由Autoliv公司作为“Pyro Safety Switch(PSS)”销售。“Pyro SafetySwitch(高温安全开关)”非常靠近12V车载网络电池，并且在发生事故的情况下使12V车载网络电池与12V发生器和/或12V车载网络之间的连接线路分离。作为用于触发该分离的信号，例如使用气囊控制设备(英语：Airbag Control Unit-ACU)的信号。一旦该信号取状态“活动”，则ACU在“Pyro Safety Switch”的控制输入端处产生>10V的电压。与“Pyro SafetySwitch”的内电阻对应，由此产生>1.75A的电流，由此最晚在0.5ms之后爆炸装药在“PyroSafety Switch”的点火器中爆炸，并且使活塞形状的分离元件移动。最晚在另外0.1ms之后，具有特别为此构造的触头的活塞形状的分离元件与母线的分离部分接触并且将其断开。母线随后断开，并且电流不再能够经由其流动。
此外，从DE 10 2010 002 102 A1中已知一种用于电动车辆的逆变器装置。在此，车辆控制器的控制单元采集开关断开信号，该开关断开信号在电动车辆之间的碰撞导致碰撞检测器运行时由碰撞检测器输出。随后，高压电池单元的逆变器主电路连接开关被置于断开状态。以这种方式中断从高压电池对DC母线部分的直流供电。此外，充电到主电路电容器中的电荷通过强制放电电路部分放电。
从DE 10 2012 214 835 A1中已知一种用于汽车电池系统的高温技术开关和电池，其中，该开关包括串联连接在开关电流路径中的分流器、串联连接在开关电流路径中的开关元件和可电激活的高温技术点火器，其中，电子电路的控制输出与点火器连接，并且电路的控制输入与分流器连接。还描述了一种高温技术开关的控制方法，具有步骤：以电气实际参量控制电子电路的至少一个控制输入，将实际参量与可预先给定的边界值进行比较，如果实际参量超过边界值，则激活点火器，以及通过激活的点火器激活开关元件，使得使供电电流分离，其中，利用充电存储器对电子电路进行缓冲。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种电气保险装置和电气保险装置的运行方法，其中，电气保险装置的构造被简化。另一个技术问题是提供一种改进的电气牵引网络。
根据本发明，上述技术问题通过具有本发明的特征的电气保险装置、具有本发明的特征的方法以及具有本发明的特征的电气牵引网络来解决。得到本发明的有利构造。
特别是实现了一种电气保险装置，包括：电高温技术点火器，借助电高温技术点火器可移动的分离元件，以及具有分离部分的母线，其中，相对于电高温技术点火器和母线的分离部分布置可移动的分离元件，使得可移动的分离元件能够在电高温技术点火器触发之后移动，由此能够将母线在分离部分中断开，其中，电气保险装置具有至少一个触发部件，其被构造为，当在母线的至少一个部分上传导的电流或者其时间变化超过边界值时，基于经由母线的至少一个部分传导的电流或者其时间变化，提供触发电高温技术点火器所需的点火电流。
还提供一种电气保险装置的运行方法，包括以下步骤：为电高温技术点火器提供点火电流，触发电高温技术点火器，借助所触发的电高温技术点火器移动可移动的分离元件，借助可移动的分离元件将母线的分离部分断开，其中，当在母线的至少一个部分上传导的电流或者其时间变化超过边界值时，借助至少一个触发部件基于经由母线的至少一个部分传导的电流或者其时间变化，提供触发电高温技术点火器所需的点火电流。
还提供一种汽车中的电气牵引网络，包括高压电压源、优选高压电池、电动机和其它高压部件，其中，电动机经由主导线与高压电压源连接，而其它高压部件经由辅助导线与高压电压源连接。在此，在主导线和/或辅助导线中分别布置有先前描述的电气保险装置，即对主导线和/或辅助导线的保护彼此独立地进行。在此，也可以设置为，例如仅借助电气保险装置保护主导线，但是辅助导线还具有熔断保险装置，以及相反。但是优选不仅主导线、而且辅助导线具有电气保险装置。优点是，于是可以将主导线和辅助导线彼此独立地分离，从而例如在拆除了辅助导线时能够继续驱动电动机。在此，还可以设置为，多个其它部件分别与自己的辅助导线相关联，从而仅必须相应地有目的地断开检测到故障的部件的辅助导线。
在一个替换实施方式中，主导线和辅助导线由共同的电气保险装置保护，其中，电气保险装置具有两个触发部件，其中，第一触发部件与母线的第一部分相关联，并且第二触发部件与母线的第二部分相关联，其中，第一部分和第二部分不流过相同的电流。在此，第二部分与辅助导线相关联。该实施方式需要很少的部件，但是导致在出现故障时总是断开整个牵引网络。
本发明的基本思想是，基于在母线的至少一个部分上传导的电流或者其时间变化，提供用于电高温技术点火器的点火电流。为此，电气保险装置具有至少一个触发部件，借助其可以提供这种点火电流。
本发明的优点是，可以仅使用无源部件，从而可以省去附加的控制电子设备。这使得节省开销和成本。此外，保险装置能够非常紧凑地实现，从而仅需要小的结构空间。
在一个实施方式中，电气保险装置被构造为高温元件，至少一个触发部件集成到高温元件中，这使得能够实现特别紧凑的结构形式。
在一个实施方式中设置为，至少一个触发部件包括感应线圈，其中，确定感应线圈的电感，使得感应线圈能够经由与母线的至少一个部分的感性耦合提供所需的点火电流。优点是，当经由母线流动的电流或者其时间变化超过边界值时，感应线圈直接提供点火电流。于是与预先给定的边界值对应地设计感应线圈的电感。如果母线的部分上的电流的时间变化处于边界值以下，则借助感应线圈感生的电流也处于所需的点火电流以下。为了在与标称或运行电流叠加例如由电动驱动装置或者空调压缩机的脉冲逆变器中的高频开关过程引起的干扰的情况下也确保这，可能需要在电感下游连接滤波器，其避免误触发。
当超过边界值时，所感生的电流达到所需的点火电流并且触发点火器。另一个优点是，在该实施方式中，在没有附加的开销的情况下已经存在电隔离。
在另一个实施方式中还设置为，至少一个触发部件还具有能够向感应线圈中移动的铁心，经由铁心能够改变电感。这使得能够调整电感，并且经由其还能够有目的地调整要用来提供点火器所需的点火电流的、经由母线上的部分的电流的时间变化的边界值。由此存在如下可能性：相对于边界值可变地制造电气保险装置，然后在例如安装到汽车中之前、时或者之后才确定具体的边界值。此外，也可以事后改变边界值，以便例如能够对汽车的变化、例如安装另一个电池等作出反应。然后，可以以简单的方式调整边界值。
在另一个实施方式中，铁心例如借助双金属材料自动依据温度、例如电池壳体内部的温度移动，从而进行电气保险装置的触发阈值与变化的环境条件的自匹配。这例如在电池温度到非常低的值的返回过程之后、例如在冬天在车辆的运行阶段之后在车辆的停车阶段期间的短路情况下是有利的。由于在低温下电池放电功率极其有限，在这些条件下的短路情况下也仅产生在正常温度下的正常运行电流范围内、由此远在不随着温度调整的触发阈值以下的电池电流。该确切地说相对低的电流在进行到电池深度放电之前将不触发保险装置。通过随着温度调整保险装置触发阈值，能够避免这种情形以及由此导致的电池的不可逆的损坏。
在另一个实施方式中设置为，至少一个触发部件包括耦合元件，其中，确定与耦合元件对应的电容，使得耦合元件能够经由与母线的部分的容性耦合提供所需的点火电流。耦合元件和母线的部分在此形成电容器的电容器板。如果在母线的部分上流动的电流在短路之后突然上升，则在母线的该部分中电荷浓度增大。这产生对应的镜像电荷，其必须流向耦合元件。然后，使用这些镜像电荷的电流流动作为点火电流。设计由耦合元件和母线的部分形成的电容，使得在超过边界值时，流向耦合元件的镜像电荷在母线的该部分上产生对应的电流流动。该电流流动在此足以提供所需的点火电流并且启动点火器。电容在此同样能够可变地设计。例如可以调整耦合元件和至少一个部分之间的距离，经由其可以改变电容。与关于铁心的实施对应，也可以例如借助双金属材料依据温度自动改变距离。
在另一个实施方式中设置为，至少一个触发部件包括正温度系数元件，其中，确定正温度系数元件的大小并且将其布置在母线的部分中或者上，使得由流过正温度系数元件的电流产生的、降落在正温度系数元件上的电压能够提供所需的点火电压。这些正温度系数元件具有正温度系数(英语：Positive Temperature Coefficient-PTC)。如果在母线的部分上流动的电流上升超过边界值，则正温度系数元件被强烈地加热并且其电阻强烈地增大。由此能够在正温度系数元件上量取足以在点火器上产生所需的点火电流的电压。
不仅在借助耦合元件的容性耦合的情况下，而且在正温度系数元件的情况下，都可以设置例如光电耦合器形式的用于进行电隔离的部件。
在另一个实施方式中，设置至少两个触发部件，其中，第一触发部件与母线的第一部分相关联，并且第二触发部件与母线的第二部分相关联，其中，第一部分和第二部分不流过相同的电流。借助这种电气保险装置，于是可以利用一个保险装置不仅对牵引网络的主导线、而且对辅助导线进行保护。在此，母线于是具有到辅助导线的分支，第二部分于是可以固定在其上。
优选电气保险装置和用于保护高压电池(400V)的方法在汽车、特别是具有混合动力或者电动驱动装置的汽车中使用。但是，所述电气保险装置和所述方法原则上也可以用于保护具有其它电压等级(例如48V或者850V)的其它车辆电池和其它装置。
根据本发明的方法具有与电气保险装置的对应特征相同的优点。
附图说明
下面，参考附图根据优选实施例对本发明进行详细说明。在此：
图1示出了现有技术中的具有电动驱动装置的汽车中的连接单元的示意性图示；
图2示出了现有技术中的高温元件的示意性图示；
图3示出了用于说明本发明的电路装置中的具有感应线圈的高温元件的示意性图示；
图4示出了具有感性耦合的电气保险装置的实施方式的示意性图示；
图5示出了具有感性耦合的电气保险装置的另一个实施方式的示意性图示；
图6示出了具有容性耦合的电气保险装置的另一个实施方式的示意性图示；
图7示出了发生短路时的电流的时间曲线的示意性图示；
图8示出了具有借助双层电容器的容性耦合的电气保险装置的另一个实施方式的示意性图示；
图9示出了具有正温度系数元件的电气保险装置的另一个实施方式的示意性图示。
具体实施方式
在图1中示出了汽车50中的连接单元51的示意性图示。连接单元51具有两个机电接触器52,53、电流传感器56、熔断保险装置54a,b和控制器55。在电池运行期间(例如在行驶时或者在电池充电时)，通过限制最大允许电流，来防止高压电池12的电池单元57和接触器52,53过载，其中，考虑当前的边界条件，例如电池单元57的温度。为此，控制器55经由电流传感器56采集电池单元57向用电器、例如汽车的电动机59a和空调压缩机59b、加热器59c、充电设备59d或DC/DC转换器59e提供的电流。如果超过了最大电流，则在预先定义的可信度测试时间之后借助控制器55将接触器52,53断开。由此防止电池单元57损坏。此外，熔断保险装置54a和54b不仅保护电池单元57、而且保护高压车载网络免于过载。在此，电动机59a经由主导线58a并且其它高压部件59b-e经由辅助导线58b与高压电池12连接，其中，熔断保险装置54a保护主导线58a，并且熔断保险装置54b保护辅助导线58b。在此，熔断保险装置54a例如被设计为处于400A，并且熔断保险装置54b被设计为处于40A。
在设计保险装置时，必须一起考虑由于明显的电流峰值引起的保险装置的老化。因为保险装置的触发阈值随着老化的增加而减小，因此需要使用足够大的保险装置，以使得在老化状态下在正常运行电流范围内的电流峰值下也不触发。然而，这些大的保险装置在新的状态下相反具有较高的触发阈值，使得必须对应地选择连接的高压车载网络的大的线缆横截面。
为了避免这，要使用根据本发明的电气保险装置来代替熔断保险装置54a,b。电路于是能够独立于车辆运行时间和部件寿命地准确地在定义的边界值情况下中断。可以对应地调整并且有目的地确定高压车载网络中的导线横截面。
在图2中示出了现有技术中的高温元件26(例如Autoliv公司的“Pyro SafetySwitch”)的示意性图示。高温元件26具有电高温技术点火器3、借助电高温技术点火器3可移动的分离元件4和具有分离部分6的母线5。可移动的分离元件4布置在电高温技术点火器3和母线5的分离部分6之间，使得可移动的分离元件4在触发电高温技术点火器3之后移动，由此分离部分6中的母线5借助为此设置的触头7断开。在下面的示例中，触发所需的点火电流处于>1.75A的范围内(对应于Autoliv公司的高温元件所需的点火电流)。然而，根据使用的点火器3，也可能需要其它点火电流。
在图3中示出了用于说明本发明的电路装置2。如同图2中的高温元件26在此与高压导线13a和13b感性耦合。高压导线13a在此对应于根据图1的主导线58a，并且高压导线13b在此对应于根据图1的辅助导线58b。该耦合借助触发部件8a,8b来实现，当在高压导线13a和/或13b上传导的电流9a和/或9b与在短路情况下预计的电流梯度对应地改变时，向触发部件提供触发高温元件26的电高温技术点火器3所需的点火电流。
触发部件8a,8b的感性耦合在此借助感应线圈10a和10b来实现。在此设置为，确定感应线圈10a和10b的电感L2a和L2b，使得感应线圈10a和/或10b经由与高压导线13a和13b的感性耦合提供所需的点火电流。
当感应线圈10a和10b被定位在高压导线13a和13b与其寄生电感L1,a和L1,b的位置附近时，在点火器3上形成感生电压UPyro，其与电感L2,a和L1,a或L2,b和L1,b的比以及经由高压导线13a和/或13b传导的电流9a或9b的改变成比例。在合适地选择电感L2,a和L2,b以及两个电感L1,a和L2,a以及L1,b和L2,b彼此之间的距离的情况下，可以实现，在出现短路时，感生电压UPyro足够大，使得在点火器3的点火回路中产生所需的>1.75A的点火电流IPyro，由此将其触发。
在假设例如汽车的高压车载网络的用于到强功率驱动装置的主路径(电流9a)的总电感LHVB,1为20μH，用于到弱功率辅助组件的辅助路径(电流9b)的辅助导线路径的总电感LHVB,2为5μH，并且电路装置2的电阻RHVB为100mΩ(包括高压电池12)的情况下，得到如下时间常数：
τHVB,1＝L HVB,1/R HVB＝20*10-6H/100*10-3Ω＝0.2ms
以及
τHVB,2＝L HVB,2/R HVB＝5*10-6H/100*10-3Ω＝0.05ms。
这意味着，在出现短路之后0.2ms或0.05ms，将达到稳定短路电流的63％(1阶系统的时间常数的Def.)。在假设高压电池12的电池电压UBatt＝400V的情况下，对于稳定短路电流，得到如下值：
IKS＝400V/100mΩ＝4000A，
之后根据短路情况下的时间电流变化，得到
ΔIKS,1/Δt＝0.66*4000A/0.2ms＝13.2*106A/s
或
ΔIKS,2/Δt＝0.66*4000A/0.05ms＝52.8*106A/s。在假设高压导线13a每单位长度的电感为1nH/cm，高压导线13b每单位长度的电感为0.5nH/cm，并且电感L2,a和L2,b的长度为1cm的情况下，该电流变化在电感L1,a中感生电压
UHV,a＝-L1,a*ΔIKS/Δt＝-1nH*13.2*106A/s＝-13.2*10-3Vs/A*A/s＝-13.2mV
并且在电感L1,b中感生电压
UHV,b＝-L1,b*ΔIKS/Δt＝-0.5nH*52.8*106A/s＝-26.4*10-3Vs/A*A/s＝-26.4mV。
在进一步假设两个电感L1,a和L2,a以及L1,b和L2,b之间的耦合因数为1的情况下，由此在电感L2中产生电压
UPyro＝(L2,a/L1,a)*UHV,a (1a)
或
UPyro＝(L2,b/L1,b)*UHV,b。 (1b)
在进一步假设点火器3的内电阻为5Ω的情况下(这种点火器通常具有0.2Ω至4.5Ω的内电阻)，为了超过1.75A的触发电流IPyro，在电感L2,a和L2,b中需要如下的感生电压
UPyro>5Ω*1.75A＝8.75V。为此所需的电感L2,a和L2,b由等式(1a)和(1b)得到，为
L2,a＝(UPyro/UHV,a)*L1,a＝(8.75V/13.2mV)*1nH＝0.66μH
或
L2,b＝(UPyro/UHV,b)*L1,b＝(8.75V/26.4mV)*0.5nH＝0.17μH
并且由此处于使得能够在一目了然的结构空间内实现电感的范围内。因此能够将电感L2,a和L2,b例如直接集成在高温元件26中。
在图4中示出了电气保险装置1的这种紧凑的实施方式。在此，感应线圈10a和10b直接集成到了高温元件26中，从而实现了具有小的尺寸的电气保险装置1的紧凑的实施方式。为此，感应线圈10a和10b布置在母线5的部分11a和11b上大约1cm的长度上并且与其感性耦合。在此，母线5具有接片5a，母线5经由其与高压电池12连接。母线5还具有接片5b和5c，其中，高压导线13b连接到接片5b，并且高压导线13a连接到接片5c。在此，虽然总电流、而不仅仅是到高压导线13a中的电流流经部分11a，但是因为其比高压导线13b中的电流明显更大，这可以忽略。但是，原则上感应线圈10a也可以布置在接片5c上。这于是也适用于稍后说明的实施方式。与上面描述的求导对应，感应线圈10a和10b的电感的大小例如确定为0.66μH或0.17μH，并且感应线圈10a和10b经由馈线14-1a,14-2a或14-1b,14-2b与点火器3连接。部分11a和11b的电感这里对应于上面进行的假设为1nH或0.5nH。
在图5中示出了电气保险装置1的另一个实施方式的示意性图示。该实施方式在很大程度上与在图4中示出的实施方式相同。在此，相同的附图标记表示相同的概念或者特征。附加地设置为，触发部件8a,8b还具有可以向感应线圈10a和10b中移动的铁心15a和15b，经由其可以改变电感。可移动的铁心15a和15b使得例如在制造电气保险装置1之后也能够改变电感，由此能够灵活地设置用于流经部分11a,11b的电流的改变的边界值，并且能够与当前的边界条件进行匹配。
在图6中示出了电气保险装置1的另一个实施方式的示意性图示。电气保险装置1在很大程度上与已经描述的实施方式相同，相同的附图标记又表示相同的特征或者概念。然而，在该实施方式中设置为，触发部件8a,8b包括耦合元件16a和16b。这些耦合元件16a和16b被构造为电容器板，并且分别与母线5的部分11a和11b一起形成电容器，其中，部分11a和11b在此可以视为电容器的虚拟电容器板。确定这些电容器的电容，使得当部分11a或11b中的至少一个上的电流变化或电流超过边界值时，耦合元件16a和16b经由与母线5a和5b的部分11a和11b的容性耦合提供点火器3所需的点火电流。
耦合元件16a和16b可以以相对于与母线5a和5b的部分11a和11b的距离17a和17b可移动的方式构造。由此能够调整所形成的电容器的电容，其中，电容以一阶近似与距离17a和17b直接成反比。
在一阶近似中，电容器的电容(在给定宽度下)与部分11a和11b的长度成比例，其中，耦合元件16a和16b与部分11a,11b并联地布置。具有电容C12,a和C12,b的电容器在经由部分11a和11b引导的电路和引导至点火器3的电路之间产生耦合。对于在电容器板上流动的电流，适用：
ia＝C12,a*du/dt (2a)
或
ib＝C12,b*du/dt (2b)
其中，du/dt为电压的时间变化。
在电容例如为100pF并且电压变化为0.1μs内400V的情况下，得到400mA的电流。
在考虑到高温元件26的最大允许外部尺寸的情况下，对于容性耦合，提供1cm的部分11a,11b的可使用部分。在使用铜作为母线5的导体材料的情况下，对于1cm的长度和50mm2的横截面A，得到电阻
R＝rCu*A＝0.01789Ωmm2/m*1cm/50mm 2＝3.56μΩ
在假设高压电池12的内电阻Ri为70mΩ，高压电池的电感Lbatt为9.5μH以及高压车载网络的电感Lharness,a为2.5μH或Lharness,b为1.25μH的情况下，得到时间常数
Ta＝(Lbatt+Lharness,a)/Ri＝12μH/70mΩ＝171.43μs，
或
Tb＝(Lbatt+Lharness,b)/Ri＝10.75μH/70mΩ＝153.57μs，
短路电流以其上升到其稳定最终值5714A的66％(图7)。这意味着，紧接在出现短路之后，电流变化为
diKS,a/dt＝0.66*5714A/171.43μs＝21.99*106A/s
或
diKS,b/dt＝0.66*5714A/153.57μs＝23.55*106A/s，
在母线的电阻为3.56mΩ(参见上文)的情况下，这得到如下的电压变化
dua/dt＝R*diKS,a/dt＝3.56μΩ*21.99*106A/s＝78.28V/s
或
dub/dt＝R*diKS,b/dt＝3.56μΩ*23.55*106A/s＝83.83V/s。
在此应当注意，所假设的值与在关于图3的电感的计算中所假设的值稍有不同。Lharness在此特别地是高压导线13a或13b每单位长度的电感。
由等式2a和2b，对于电容器得到
C12a,b＝i/(dua,b/dt)，
由此产生23.36mF或20.88mF的电容的值，以便在电压变化为78.28V/s或83.83V/s的情况下，产生1.75A的触发高温元件26所需的点火电流。
经由具有23.36mF或20.88mF的这种值的电容的容性耦合可以在可接受的结构空间内例如借助双层电容器来实现。
在图8中示意性地示出了具有双层电容器18a和18b的电气保险装置1的实施方式。双层电容器18a和18b分别具有两个电极19-1a,b以及19-2a,b，以及分别具有分别带有电可通过的分离体22a,b的电解质21a,b，从而在施加电压时，形成两个双层20-1a,20-2a以及20-1b,202b，其中，每一层正、负离子23a,b以镜像的布置形成。至少一个双层电容器18a和18b分别布置在母线5的部分11a和11b上，其中，电极19-1a和19-1b与部分11a,11b电连接，而电极19-2a和19-2b经由馈线14-1a和14-2a或14-1b和14-2b与点火器3连接。
借助其它电容器类型也可以实现足够大的电容。例如也可以使用超级电容器。根据大功率超级电容器原理的实现在此在没有电解质的情况下就足够了。这些超级电容器例如由爱沙尼亚的Skeleton公司或者佛罗里达大学的纳米科学技术中心制造或研发。由佛罗里达大学研发的超级电容器的原理在此基于具有仅几纳米厚的绝缘护套的细金属丝。
在图9中示出了电气保险装置1的另一个实施方式的示意性图示。主要结构又与已经描述的实施方式几乎相同，然而触发部件8a,8b在该实施方式中具有正温度系数元件24a和24b(英语：Positive Temperatur Coefficient,PTC)。正温度系数元件24a和24b串联连接在母线5中。因为正温度系数元件24a和24b上的电压降的直接量取相对于感性和容性耦合没有固有的电势隔离，因此在该实施方式中例如还借助光电耦合器25a和25b(仅示意性地示出)提供用于进行电隔离的部件。
光电耦合器25a和25b分别具有光电晶体管并且分别具有发光二极管。光电晶体管被设计为，在满量程的状态下为点火器3提供所需的点火电流。发光二极管还被设计为，提供用于控制光电晶体管的基极的光电流。在部分11a,11b上的运行电流正常的情况下，光电晶体管相反不是满量程的，由其提供的电流不超过触发点火器3所需的点火电流。相反，如果在短路并且部分11a,11b上的电流流动对应地大的情况下由于产生的热正温度系数元件24a和24b的电阻增大，则正温度系数元件24a和24b上的电压降也足够强地增大，使得对应地强烈地控制光电耦合器25a和25b的发光二极管，并且光电晶体管上的光电流足以为点火器3提供所需的点火电流。
在此，也可以将触发部件8a,8b混合，使得例如第一触发部件8a具有电感10a，而第二触发部件8b具有正温度系数元件24b。
所描述的实施方式仅仅是示例性的并且用于说明本发明。根据当前的边界条件(已有的结构空间、标称电压和电流等)可以设置为使用其它参数值(电感、电容等)。
附图标记列表
1 电气保险装置
2 电路装置
3 点火器
4 分离元件
5 母线
6 分离部分
7 触头
8a,8b 触发部件
9,9a,9b 电流
10a,10b 感应线圈
11a,11b 部分
12 高压电池
13a,13b 高压导线
14-1a,14-1b 馈线
14-2a,14-2b 馈线
15a,15b 铁心
16a,16b 耦合元件
17a,17b 距离
18a,18b 双层电容器
19-1a,19-1b 电极
19-2a,19-2b 电极
20-1a,20-1b 双层
20-2a,20-2b 双层
21a,21b 电解质
22a,22b 分离体
23a,23b 离子
24a,24b 正温度系数元件
25a,25b 光电耦合器
26 高温元件
50 汽车
51 连接单元
52 接触器
53 接触器
54a,54b 熔断保险装置
55 控制器
56 电流传感器
57 电池单元
58a 主导线
58b 辅助导线
59a 电动机
59b 空调压缩机
59c 供应器
59d 充电设备
59e DC/DC转换器

Claims (8)

1.一种电气保险装置(1)，包括：
电高温技术点火器(3)，
借助电高温技术点火器(3)可移动的分离元件(4)，以及
具有分离部分(6)的母线(5)，
其中，相对于电高温技术点火器(3)和母线(5)的分离部分(6)布置可移动的分离元件(4)，使得可移动的分离元件(4)能够在电高温技术点火器(3)触发之后移动，由此能够将母线(5)在分离部分(6)中断开，
其特征在于，
包括感应线圈(10a,10b)的至少一个触发部件(8a,8b)，其中所述感应线圈(10a,10b)与母线(5)的至少一个部分(11a,11b)感性耦合，所述触发部件被构造为，当在母线(5)的至少一个部分(11a,11b)上传导的电流或者其时间变化超过边界值时，基于经由母线(5)的至少一个部分(11a,11b)传导的电流或者其时间变化，提供触发电高温技术点火器(3)所需的点火电流。
2.根据权利要求1所述的电气保险装置，其特征在于，电气保险装置(1)被构造为高温元件(26)，至少一个触发部件(8a,8b)集成在高温元件(26)中。
3.根据权利要求2所述的电气保险装置(1)，其特征在于，至少一个触发部件(8a,8b)还具有能够向感应线圈(10a,10b)中移动的铁心(15a,15b)，经由铁心能够改变电感。
4.根据权利要求1或2所述的电气保险装置(1)，其特征在于，至少一个触发部件(8a,8b)包括耦合元件(16a,16b)，其中，确定与耦合元件(16a,16b)对应的电容，使得耦合元件(16a,16b)能够经由与母线(5)的至少一个部分(11a,11b)的容性耦合提供所需的点火电流。
5.根据权利要求1或2所述的电气保险装置(1)，其特征在于，至少一个触发部件(8a,8b)包括正温度系数元件(24a,24b)，其中，确定正温度系数元件(24a,24b)的大小并且将其布置在母线(5)中或者上，使得由流过正温度系数元件的电流产生的、降落在正温度系数元件(24a,24b)上的电压能够提供所需的点火电压。
6.根据权利要求1或2所述的电气保险装置(1)，其特征在于，设置至少两个触发部件(8a,8b)，其中，第一触发部件(8a)与母线(5)的第一部分11(a)相关联，并且第二触发部件(8b)与母线(5)的第二部分11(b)相关联，其中，第一部分(11a)和第二部分(11b)不流过相同的电流。
7.一种电气保险装置(1)的运行方法，包括以下步骤：
为电高温技术点火器(3)提供点火电流，
触发电高温技术点火器(3)，
借助所触发的电高温技术点火器(3)移动可移动的分离元件(4)，
借助可移动的分离元件(4)将母线(5)的分离部分(6)断开，
其特征在于，
至少一个触发部件(8a,8b)包括感应线圈(10a,10b)，其中所述感应线圈(10a,10b)与母线(5)的至少一个部分(11a,11b)感性耦合，当在母线(5)的至少一个部分(11a,11b)上传导的电流或者其时间变化超过边界值时，借助至少一个触发部件(8a,8b)基于在母线(5)的至少一个部分(11a,11b)上传导的电流或者其时间变化，提供触发电高温技术点火器(3)所需的点火电流。
8.一种汽车中的电气牵引网络，包括高压电压源、电动机(59a)和其它高压部件，其中，电动机(59a)经由主导线(58a)与高压电压源连接，而其它高压部件经由辅助导线(58b)与高压电压源连接，
其特征在于，
在主导线(58a)和/或辅助导线(58b)中分别布置有根据权利要求1所述的电气保险装置(1)，或者主导线(58a)和辅助导线(58b)与共同的根据权利要求1所述的电气保险装置(1)相关联，其中，第一触发部件(8a)与主导线(58a)相关联，并且第二触发部件(8b)与辅助导线(58b)相关联。
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