CN108473060A - Dc过电流保护装置 - Google Patents

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Abstract

DC过电流保护装置(100)，其包括：受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)；过电流检测单元(1)，该过电流检测单元在高电流路径(4)中与所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)电串联连接；和用于控制所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)的控制触点(11、11A‑11F)，所述控制触点设置成能彼此电连接的。过电流检测单元(1)设计为，当值等于或大于预先确定的电流值的过电流在高电流路径(4)中流动时，各控制触点(11、11A‑11F)由于由过电流引起的电磁力这样彼此电连接，使得将点火电流(15)传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)上，从而将所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)控制到切断状态(16)中。

Description

DC过电流保护装置
技术领域
本发明涉及一种DC过电流保护装置，其包括：受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件、过电流检测单元和用于控制所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件的控制触点。
背景技术
存在很多应用，在所述应用中必须将直流电(也称为DC电流)限制在最大值，以便保护各部件在过载或短路情况下免受过电流的影响。一个例子是在电动车或混合动力车中的高压车载网络。在该例子中，通常将两个接触器和一个保险装置安装在一个高压蓄存器中。接触器在正常运行中以及在较小的过载电流的情况下将高压蓄存器与车辆中的其他部件断开。保险装置在高的过载和短路电流情况下承担所述断开。传统保险装置的缺点在于，该传统保险装置根据热原理工作并且因此需要长的与电流有关的时间来断开电流流动。因此，该传统保险装置在电流不太高的情况下可能无法足够快地保护车辆中的各部件免受过载的影响。
因此，已经存在这样的方案，在该方案中除了传统的切断元件(接触器、保险装置)之外还使用烟火式切断元件。烟火式切断元件的点火元件(也作为点火器已知)用电流信号点火，并且引起高电流路径断开。点火信号由监控电子装置产生，该监控电子装置测量要监控的高电流，并且一旦在高压网络中的电流超过最大允许值时就产生点火信号。
对烟火式切断元件的该操控型式具有以下缺点：电流测量电路可能受干扰，并且该干扰可能引起错误触发或相反地在过电流的情况下未引起触发。具有点火电子装置的电流测量电路可能具有复杂的构造并且具有高的故障率。电流测量电路总是需要能量来工作，并且因此提高了电流消耗，当该电流测量电路未完全停用时。
发明内容
本发明的任务在于，减少或避免现有技术的上述缺点。尤其是，应该提供一种DC过电流保护装置，该DC过电流保护装置为了避免错误触发对干扰、尤其是电磁干扰是不敏感的，不引起持久的电流消耗，具有低的故障率并且对过电流快速作出反应。
按照本发明，上述任务用独立权利要求的特征解决。有利的实施方式是从属权利要求的技术方案。
按照本发明的DC过电流保护装置包括：受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件；过电流检测单元，该过电流检测单元在高电流路径中与所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件电串联连接；和用于控制所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件的控制触点，所述控制触点设置成能彼此电连接的。过电流检测单元设计为，当值等于或大于预先确定的电流值的过电流在高电流路径中流动时，各控制触点由于由该过电流引起的电磁力这样彼此电连接，使得将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件上，从而将所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件控制到切断状态中。
在本发明的一种实施方式中，所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件是烟火式切断元件。以下，将正常电流理解为值在大约1000安培(以下缩写为A)至大约1500A的范围内的电流。大于或等于大约1500A且小于大约3000A的电流可以用接触器可逆地接通。将高电流路径理解为如下的电路径，该电路径引导值大于或等于大约1500A至小于大约3000A的高电流。在一种实施方式中，这样的电流可以在车辆、尤其是电动车、混合动力车或燃料电池车的高压车载网络中出现，该高压车载网络引导在大约400伏特至大约800伏特之间的电压。高于大约3000A可能存在过电流，从而在一种实施方式中高电流路径中的预先确定的电流值大约为3000A、尤其是3000A。
由过电流引起的电磁力例如可以是洛伦兹力。电磁力还被理解为这样的力，该力在高电流路径中的每个接触部上电流流动的情况下导致，给定的接触部的至少部分相对置且触碰的高电流接触元件由于电流流动而相互排斥。当电流在这两个接触元件之中的一个接触元件中沿横向于该接触元件的接触面方向流动，并且在这两个接触元件中的另一个接触元件中沿横向于所述另一个接触元件的接触面的另一方向流动时，该排斥力出现。流动通过接触部的电流的部分或完全彼此相反指向的、但至少方向改变的分电流在给定的接触部的高电流接触元件的接触面上产生排斥力。DC触点中的这种效应也称为电磁悬浮(Levitation)。
按照本发明的装置对干扰、尤其是对电磁干扰是不敏感的，所述干扰可能妨碍电流测量，但不具有足够的能量来在足够的持续时间上产生具有足够绝对值的电磁力，所述绝对值和持续时间足以使控制触点彼此电连接。由此，防止所述不可逆式高电流切断元件由于这样的电磁干扰而错误触发。
在高电流低于过电流的情况下彼此断开的、亦即打开的控制触点由于由过电流引起的电磁力而彼此电连接、亦即短路，或与用于产生点火电流的能量源连接，以便将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件上。因此，仅当存在过电流时，才从高电流路径中取得用于触发点火电流传输所需的电能。因此，按照本发明的装置不具有持久的电流消耗。参照以下附图说明的用于产生由过电流引起的电磁力以使各控制触点彼此电连接的实施方式可以在不使用电子构件的情况下实现，从而该装置的故障率非常低且相比于传统的装置降低。由于用于使用过电流以将点火电流传输到所述不可逆式高电流切断元件上的按照本发明的装置的简单的构造，该装置非常快且比传统装置快地作出反应。
在本发明的一种实施方式中，过电流检测单元包括保持元件，该保持元件设置在过电流检测单元的壁区段与能相对于该壁区段运动的永磁体之间，该永磁体利用保持元件的保持力朝向壁区段保持并且在该永磁体上紧固有第一控制触点。高电流路径围绕永磁体盘绕并且过电流检测单元构成为，当过电流在高电流路径中流动时，永磁体克服保持元件的保持力这样运动，使得第一控制触点触碰相对于壁区段位置固定的第二控制触点。由此使第一控制触点与第二控制触点短路，从而通过连接到第二控制触点上的能量源将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件上。
用于使控制触点短路的构造非常简单，并且仅包括高电流路径的线圈、永磁体和保持元件。因此，按照本发明的该DC过电流保护装置是非常抗故障安全的、可靠的并且在过电流情况下快速触发。仅在出现过电流时才从高电流路径中取得能量，因此本装置消耗电流很少。过电流检测单元在该实施方式中是完全可逆的、亦即该过电流检测单元可以在出现过电流之后在不进行改变的情况下再次使用，并且因此是可靠的且很少维护的。
仅用于产生点火电流的能量源的自放电必须不时地得到补偿。电容器、双层电容器、蓄电池、给要保护以防过电流的车载网络供电的高压蓄电池自身或相似物可以用作能量源。必要时，可以实现充电电路，该充电电路周期性地或在下降到对于维持能量源的运行所需的最小能量值时对能量源进行再充电，以补偿自放电。
在该实施方式中，控制触点由过电流检测单元包含。但是，这样的实施方式也是可设想的，在所述实施方式中永磁体从过电流检测单元的壳体中导出，并且第一控制触点和/或第二控制触点设置在过电流检测单元之外。
线圈可以实施为，高电流路径包括电感器，该电感器包括至少一个线环。
在本发明的另一实施方式中，过电流检测单元包括保持元件，该保持元件设置在过电流检测单元的壁区段与传导高电流的能相对于该壁区段运动的弓架之间，第一控制触点紧固在该弓架上。该弓架利用保持元件的保持力朝向壁区段如此地保持，使得高电流路径中的电流流动被引导通过弓架并且弓架形成高电流路径的一部分。过电流检测单元构成为，当过电流在高电流路径中流动时，弓架克服保持元件的保持力这样运动，使得第一控制触点触碰相对于壁区段位置固定的第二控制触点，由此使第一控制触点与第二控制触点短路。由于所述短路，通过连接到第二控制触点上的能量源将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件上。
第一控制触点可以通过以绝缘层形式的绝缘元件而与弓架分开。绝缘元件可以由塑料或其他非传导性材料制成。第一控制触点可以安装在弓架的一侧上，所述一侧与保持元件紧固所在的弓架那侧相反。
因为弓架形成高电流路径的一部分，所以用于使控制触点短路的构造可以比在上述实施方式中更简单，并且可能仅要求将两个触点位置嵌入到高电流路径中以形成弓架以及要求将保持元件安装到该弓架上。在该实施方式中，控制触点由过电流检测单元包含。在其他实施方式中，第一控制触点和/或第二控制触点可以安装在过电流检测单元之外。
在本发明的一种特别的实施方式中，过电流检测单元包括保持元件，该保持元件设置在过电流检测单元的壁区段与传导高电流的能相对于该壁区段运动的弓架之间。该弓架利用保持元件的保持力朝向壁区段如此地保持，使得高电流路径中的电流流动被引导通过弓架并且弓架形成高电流路径的一部分。沿高电流路径的电流流动方向，第一控制触点在高电流路径的由弓架形成的部分上游并且第二控制触点在高电流路径的由弓架形成的部分下游分别连接到高电流路径上。过电流检测单元构成为，当过电流在高电流路径中流动时，弓架克服保持元件的保持力这样远离高电流路径的不是由弓架形成的部分运动，使得在弓架与高电流路径的不是由弓架形成的部分之间的至少一个高电流触点位置上产生电弧，该电弧具有电阻，该电阻导致在第一控制触点和第二控制触点上降下的电压。该电压和该电阻引起，将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件上。
在该实施方式中，将电弧用作用于产生点火电流的能量源，当弓架在过电流情况下与高电流路径的不是由弓架形成的部分分开时产生该电弧。电弧可以在弓架的每个端部上出现。替代地，弓架的端部可以能转动地且导电地与高电流路径的不是由弓架形成的部分连接。因此，与之前描述的实施方式不同，不是使控制触点短路，而是使控制触点经由通过电弧形成的电阻彼此电连接。连接到高电流路径的不是由弓架形成的部分上的控制触点可以设置为，使得弓架连接到各控制触点之间。因此，各控制触点或所述两个控制触点中的一个控制触点可以设置在过电流检测单元之内或之外。
在本发明的具有弓架的所描述的各实施方式中，保持元件可以构成为固定的保持器，该保持器在由过电流生成的电磁力超过预先确定的值时断开。以这种方式，保持元件可以以简单且成本有利的方式被提供。
在按照本发明的DC过电流保护装置的另一实施方式中，过电流检测单元包括保持元件，该保持元件设置在过电流检测单元的壁区段与传导高电流的能相对于该壁区段运动的弓架之间。该弓架利用保持元件的保持力朝向壁区段如此地保持，并且永磁体如此地紧固在弓架上并导入线圈中，使得当电压源的控制电压未施加在线圈上时，避免高电流路径中的电流流动通过弓架并且弓架未形成高电流路径的一部分。当电压源的控制电压施加在线圈上并且小于预先确定电流的电流在高电流路径中流动时，弓架克服保持元件的保持力这样运动，使得高电流路径中的电流流动被引导通过弓架并且弓架形成高电流路径的一部分。沿高电流路径的电流流动方向，第一控制触点在高电流路径的由弓架形成的部分上游并且第二控制触点在高电流路径的由弓架形成的部分下游分别连接到高电流路径上。连接到电压源上的接触器这样连接到第一控制触点和第二控制触点中的至少一个控制触点与所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件之间，使得当电压源的控制电压未施加在线圈和接触器上并且弓架未形成高电流路径的一部分时，施加在第一控制触点和第二控制触点上的空载电压不会引起将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件上。过电流检测单元在这里构成为，当过电流在高电流路径中流动时，尽管电压源的控制电压施加在线圈上和接触器上，弓架仍沿保持元件的保持力方向这样远离高电流路径的不是由弓架形成的部分运动，使得在弓架与高电流路径的不是由弓架形成的部分之间的至少一个高电流触点位置上产生电弧。该电弧具有电阻，该电阻导致在第一控制触点和第二控制触点上降下的电压。该电压和该电阻引起，将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件上。
在该实施方式中，过电流检测单元形成高电流接触器，其中，通过接触器防止，在高电流接触器打开时施加在弓架上的空载电压导致将点火电流传输到所述不可逆式高电流切断元件上。因此，仅当用于高电流路径中的电流流动的高电流接触器闭合并且过电流这样出现，使得在弓架与高电流路径的不由弓架形成的部分之间产生电弧，该电弧足以使不可逆式高电流切断元件切断高电流路径中的电流流动时，该切断元件才触发。在电流低于过电流的情况下或在电流流动停止的情况下，过电流检测单元可以可逆地断开或闭合高电流路径。
有利地，在按照本发明的全部上述DC过电流保护装置中保持元件可以构成为弹簧。
在一种有利的实施方式中，按照本发明的DC过电流保护装置可以集成在壳体中和/或集成为构件。
按照本发明的DC过电流保护装置还可以集成在用于车辆、优选用于电动车或混合动力车的高压车载网络中。
附图说明
后续借助附图更详细地阐明本发明的实施例。为了更好的可描述性，在各附图中放弃了按标准的或按比例的图示。在各附图中，只要未另作说明，相同的附图标记就表示具有相同意义的相同部件。
在图中：
图1示出第一实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置的示意性布置系统，该DC过电流保护装置具有：受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件、与该切断元件串联连接的过电流检测单元、由过电流检测单元包含的控制触点和连接在控制触点与切断元件之间的能量源，
图2示出按照图1中所示出的示意性布置系统的第二实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置的构造，该DC过电流保护装置具有可逆式过电流检测单元，
图3A示出按照图1中所示出的示意性布置系统的第三实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置在正常的高电流情况下的构造，该DC过电流保护装置具有不可逆式过电流检测单元，
图3B示出按照图1中所示出的示意性布置系统的图3A中所示出的按照本发明的DC过电流保护装置在过电流的情况下的构造，
图4示出第四实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置在过电流的情况下的构造，该DC过电流保护装置具有连接到各控制触点之间的弓架，和
图5示出第五实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置在过电流的情况下的构造，该DC过电流保护装置具有连接到各控制触点之间的弓架和在低于过电流情况下可逆断开的过电流检测单元。
具体实施方式
图1示出按照本发明的DC过电流保护装置100的示意性布置系统，该DC过电流保护装置具有受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件2，该不可逆式高电流切断元件在高电流路径4中与过电流检测单元1电串联连接。所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件2实施为烟火式切断元件并且与第一点火电流传输导线13电连接。能量源3、例如电容器、双层电容器、蓄电池或用于要过电流保护的高压车载网络的高压蓄电池经由点火电流传输导线13与烟火式切断元件连接。在高电流路径4中出现过电流的情况下通过使由过电流检测单元1包含的控制触点11短路，可以将能量源3这样连接到烟火式切断元件2上，使得点火电流从能量源3传输到烟火式切断元件上，以便将烟火式切断元件2控制到切断状态中。一旦进入切断状态，高电流路径4中的电流流动就由烟火式切断元件2禁止。
将烟火式切断元件2控制到切断状态中是不可逆式，从而烟火式切断元件2在切断之后必须更换，以便DC过电流保护装置继续工作。DC过电流保护装置的功能在于，在高电流路径4中导通在大约1500A与低于大约3000A之间的正常的高电流并且从大约3000A的过电流起在高电流路径4中禁止电流流动。过电流检测单元1按照本发明设计为，当过电流在高电流路径4中流动时，控制触点11由于由过电流引起的电磁力而这样短路，使得从能量源3传输点火电流到受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件2上，从而将该切断元件2控制到切断状态中。
图2示出另一实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置100的构造，该DC过电流保护装置具有完全可逆式过电流检测单元1，该过电流检测单元在高电流路径4中出现过电流之后可以在不进行改变的情况下再次使用。过电流检测单元1包括以电感器形式的线圈，该电感器在最简单的情况下(如图2中所示)由高电流路径4的导体线环12形成。导体线环12围绕永磁体8敷设，该永磁体在一个端部上经由以保持弹簧形式的保持元件5与过电流检测单元1的壳体的壁区段连接。永磁体8利用保持元件5的保持力朝向壁区段保持(参见图2中的箭头Ff)，并在与所述一个端部相对置的另一端部上具有第一控制触点11A，该第一控制触点在高电流路径4中低于过电流的正常高电流的情况下与相对于壁区段位置固定设置的第二控制触点11B相对置，并且经由第一控制导线13A与烟火式切断元件2电连接。
在电流流动通过高电流路径4时由导体线环12形成的磁场作用在永磁体8上并且可以使永磁体8运动。一旦高电流路径4中的电流达到或超过过电流的值、亦即从正常的高电流变为过电流，就存在导致由导体线环12形成磁场的过电流，该磁场是足够高的，使得永磁体8克服保持元件5的保持力这样运动(参见图2中的箭头Fi)，从而能运动的第一控制触点11A触碰位置固定的第二控制触点11B，由此使第一控制触点11A和第二控制触点11B短路。由于第一控制触点11A和第二控制触点11B短路，经由第二控制导线13B连接到第二触点11B上的能量源3这样经由第二点火电流传输导线13C连接到烟火式切断元件2上，使得将点火电流传输到烟火式切断元件2上，以切断烟火式切断元件2，这引起高电流路径4中的电流流动中断。
图3A示出按照图1中所示出的示意性布置系统的另一实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置100在低于过电流的正常高电流情况下的构造，该DC过电流保护装置具有不可逆式过电流检测单元1。过电流检测单元1包括保持元件5A，该保持元件设置在过电流检测单元1的壳体的壁区段与传导高电流的能相对于壁区段运动的导路弓架6之间，第一控制触点11A紧固在该导路弓架上。第一控制触点11A与弓架6通过绝缘层7电绝缘地分开。弓架6利用保持元件5A的保持力朝向壁区段如此地保持(参见图3A中的箭头Ff)，使得高电流路径4中的电流流动在低于过电流的正常高电流的情况下被引导通过弓架6，从而弓架6形成高电流路径4的一部分。
弓架6的端部形成与高电流路径4的不是由弓架6形成的部分的区段4A、4B的高电流触点。弓架6被以保持弹簧形式的保持元件5A压紧到高电流触点上，从而在具有比过电流的值更小的值的电流通过高电流路径4时该电流被引导通过作为高电流路径4一部分的弓架6。对应于图2中所示出的DC过电流保护装置，在图3A中所示出的DC过电流保护装置中，第一控制触点11A在高电流路径4中的正常高电流的情况下也与相对于壁区段位置固定设置的第二控制触点11B间隔开距离地相对置，其中，第一控制触点11A经由第一控制导线13A与烟火式切断元件2电连接。经由第二控制导线13B连接到第二触点11B上的能量源3经由第二点火电流传输导线13C连接到烟火式切断元件2上。在有电流的情况下，在高电流路径4中的每个高电流触点上出现电磁力，该电磁力试图将高电流触点彼此拉开(参见图3A中的箭头Fi)。
图3B示出图3A中所示出的按照本发明的DC过电流保护装置100在过电流的情况下的构造。当过电流在高电流路径4中流动时，弓架6克服保持元件的保持力(参见图3B中的箭头Fi)这样运动，使得第一控制触点11A触碰位置固定的第二控制触点11B，由此使第一控制触点11A和第二控制触点11B短路，从而能量源3将对于切断烟火式切断元件2所需的点火电流15传输到烟火式切断元件2上，这导致高电流路径4的断开16。
当高电流路径4中的电流超过用于过电流的预先确定的值时，在高电流路径4的区段4A、4B上的高电流触点彼此拉开，并且弓架6克服保持元件5A的保持力运动并且使第一控制触点11A和第二控制触点11B短路。在高电流触点彼此拉开时，在每个高电流触点上产生电弧14。有利地，电弧14具有高电阻，该高电阻引起在高电流路径4中流动的电流降低。由此，简化了在高电流路径4中电流/电流流动通过烟火式切断元件2的断开/禁止。电弧14用作用于简化通过烟火式切断元件2切断的电阻尤其是在高电流路径4中的非常高的短路电流的情况下是有利的。不过，电弧14、必要时与火花形成结合在一起持续地损坏过电流检测单元1，从而在出现过电流之后过电流检测单元1在不修复高电流路径4的和弓架6的损坏区段4A、4B的情况下不能按照功能继续使用。
在图3A和图3B中所示出的DC过电流保护装置100中，代替以保持弹簧形式的保持元件5A，可以使用固定的保持器，该保持器在电磁力超过用于过电流的预先确定的值时断开。
图4示出另一实施方式中的按照本发明的DC过电流保护装置100在过电流的情况下的构造，该DC过电流保护装置具有连接在控制触点11C、11D之间的弓架6。高电流触点由弓架6的端部和高电流路径4的区段4A、4B形成。过电流检测单元1包括保持元件5B，该保持元件设置在过电流检测单元1的壳体的壁区段与传导高电流的能相对于壁区段运动的弓架6之间。弓架6利用保持元件5B的保持力(参见图4中的箭头Ff)朝向壁区段如此地保持，使得高电流路径4中的电流流动以低于过电流的电流被引导通过弓架6，并且弓架6形成高电流路径4的一部分。就此而言，图4中所示出的过电流检测单元1的构造对应于图3A、3B中所示出的过电流检测单元1的构造。
与图3A、3B中所示出的过电流检测单元1不同，沿高电流路径4的电流流动方向(参见在高电流路径4之内的从过电流检测单元1指向烟火式切断元件2的箭头)，第一控制触点11C在高电流路径4的由弓架形成的部分上游连接到高电流路径4的区段4A上。沿高电流路径4的电流流动方向，第二控制触点11D在高电流路径4的由弓架6形成的部分下游连接到高电流路径4的区段4B上。
当过电流在高电流路径4中流动时，弓架6克服保持元件5B的保持力这样远离高电流路径4的不是由弓架形成的包括区段4A、4B的部分运动(参见图4中的箭头Fi)，使得在弓架6与高电流路径4的区段4A、4B之间的各高电流触点位置上分别产生一个电弧14，该电弧具有电阻，该电阻导致在第一控制触点11C和第二控制触点11D上降下的电压。该电压和电弧14的电阻引起点火电流15，该点火电流被传输到烟火式切断元件2上，以执行高电流路径4的断开16。
与图3A、3B中所示出的DC过电流保护装置100不同，在图4中所示出的DC过电流保护装置100中没有连接到第二控制导线13B和第二点火电流传输导线13C上的能量源3。取而代之地，弓架6这样连接到第一控制触点11C和第二控制触点11D之间，使得在过电流的情况下在弓架6的端部上和高电流路径4的区段4A、4B上出现的电弧14引起电压和电阻，所述电压和电阻足以产生对于断开高电流路径4所需的点火电流15并且将该点火电流传输到烟火式切断元件2上。与图3A、3B中所示出的DC过电流保护装置不同，在图4中所示出的实施方式中没有能相对于彼此运动的控制触点，所述控制触点在过电流情况下短路，以使能量源3能够将点火电流传输到烟火式切断元件2上。取而代之地，第一控制触点11C和第二控制触点11D直接地(其中，在另一实施方式中替代地间接的连接是可能的)经由第三控制导线13D和第四控制导线13E而与烟火式切断元件2电连接并且相对于彼此位置固定地这样连接到高电流路径4上，使得在弓架6的端部上的高电流触点上的电弧14或者说由电弧14产生的电压形成用于点燃烟火式切断元件2的能量源。
在电流低于过电流情况下的正常运行中，各高电流触点闭合，并且在这些高电流触点上的电压降小且不足以点燃烟火式切断元件2。然而，当在过电流情况下在弓架6的至少一个端部上产生电弧14时，在该弓架6上出现电压降，该电压降是高的，因为电弧具有高电阻。该电压足以点燃烟火式切断元件2并且触发高电流路径的断开16。
图5示出按照本发明的DC过电流保护装置100的另一实施方式的在过电流的情况下的构造，该DC过电流保护装置具有连接到第一控制触点11E与第二控制触点11F之间的弓架6和在低于过电流时可逆断开的过电流检测单元1。过电流检测单元1具有保持元件5C，该保持元件设置在过电流检测单元1的壳体的壁区段与传导高电流的能相对于壁区段运动的弓架6之间。弓架利用保持元件5C的保持力朝向壁区段如此地保持，并且永磁体18如此地紧固在弓架6上并导入线圈22中，使得当电压源20的控制电压未施加在线圈22上时，避免高电流路径4的电流流动通过弓架6并且弓架6未形成高电流路径4的一部分。当电压源20的控制电压施加在线圈22上并且小于过电流的电流在高电流路径4中流动时，弓架6这样克服保持元件5C的保持力运动，使得高电流路径4的电流流动被引导通过弓架6并且弓架6形成高电流路径4的一部分。
高电流触点由弓架6的端部和高电流路径4的区段4A、4B形成。对应于图4中所示出的过电流检测单元1，沿高电流路径4的电流流动方向，第一控制触点11E在高电流路径4的由弓架形成的部分上游连接到高电流路径4的区段4A上。沿高电流路径4的电流流动方向，第二控制触点11F在高电流路径4的由弓架6形成的部分下游连接到高电流路径4的区段4B上。与图4中所示出的DC过电流保护装置不同，在图5中所示出的按照本发明的装置中，第一控制触点11E和第二控制触点11F不是由过电流检测单元1包含，而是在过电流检测单元1之外连接到高电流路径4的区段4A、4B上。
第一控制触点11E经由第三控制导线13D连接到烟火式切断元件2上。接触器21经由第五控制导线13F和第六控制导线13G连接到第二控制触点11F与烟火式切断元件2之间，该接触器自身又连接到电压源20上。用于电压源20和/或过电流检测单元1的能量例如可以从车辆、尤其是电动车、混合动力车或燃料电池车的电压为12伏或48伏的车载网络中取得。当电压源20的控制电压未施加在线圈22上和接触器21上并且弓架6未形成高电流路径4的一部分时，由接触器21确保：在第一控制触点11E和第二控制触点11F上降下的电压(也称为空载电压)不会引起将点火电流15传输到烟火式切断元件2上。
当过电流在高电流路径4中流动时，尽管电压源20的控制电压施加在线圈22和接触器21上，弓架6仍沿保持元件5C的保持力的方向这样远离高电流路径的不是由弓架形成的部分运动，从而在弓架6的端部与高电流路径4的不是由弓架6形成的部分的区段4A、4B之间的高电流触点位置上分别产生一个电弧14，该电弧具有电阻，该电阻导致在第一控制触点11E和第二控制触点11F上降下的电压。该电压和电弧14的电阻引起将点火电流15传输到烟火式切断元件2上，从而由烟火式切断元件2实现高电流路径4的断开。
过电流检测单元1的弓架6、高电流路径4的区段4A、4B、保持元件5C、永磁体18和线圈22在图5中所示出的实施方式中形成高电流接触器。高电流接触器在未施加电压源20的控制电压的情况下打开，从而高电流路径4中的电流流动中断。该状态可能存在于具有关断的点火装置的停放好的车辆中。在高电流接触器的打开状态下，高电流接触器构成高电阻，从而必须确保：在该电阻上降下的或者说施加在高电流接触器上的电压不导致烟火式切断元件2的点火。为了该目的，必须能够接通比高电流接触器小的电流的接触器21设置在包括第三控制导线13D、第五控制导线13F和第六控制导线13G的点火电路中。有利地，接触器21由与高电流接触器相同的电压源20供应控制电压。在该布置系统中，一方面，仅当控制电压施加在高电流接触器上并且高电流接触器因此实际上处于闭合状态，从而电流可以流动通过高电流路径4时，点火电流才将在点火电路中流动，并且另一方面，流动通过高电流路径4的电流在高电流接触器中如此高，使得在弓架6的端部上的高电流触点彼此拉开，从而产生电弧14，该电弧导致电压，该电压将对于断开高电流路径4所需的点火电流提供给烟火式切断元件2。
因此，按照本发明的DC过电流保护装置100的在图5中所示出的实施方式不仅可以在电流低于过电流的情况下断开由过电流检测单元1的高电流接触器控制的高电流路径4，而且可以在过电流情况下通过烟火式切断元件2的点火造成高电流路径4的断开。
全部所描述的实施方式允许将按照本发明的DC过电流保护装置集成在壳体或者说构件中。按照本发明的DC过电流保护装置的全部实施方式还使用电磁力来点燃/触发/切断烟火式切断元件2。
相对于利用基于电流测量的切断装置来切断烟火式切断元件，利用本发明得到以下优点：按照本发明的DC过电流保护装置对干扰、尤其是对电磁干扰是不敏感的，所述干扰可能妨碍电流测量，然而不具有足够的能量，以在足够的持续时间上产生具有足够绝对值的电磁力，所述绝对值和持续时间足以执行克服保持元件如弹簧的运动。以这种方式，防止烟火式切断元件在这样的电磁干扰情况下错误触发。按照本发明的DC过电流保护装置不需要持久的电流来运行，并且因此表明没有持久的电流消耗。仅按照本发明的在图1、图2、图3A和图3b中所示出的实施方式的必要时存在的能量源3的自放电应该在长的时间间隔中进行补偿。电容器、双层电容器、蓄电池、要保护的高压车载网络的高压蓄电池或类似物可以用作能量源3。必要时可以将充电电路实现到按照本发明的DC过电流保护装置中，该充电电路周期性地或在下降到用于运行能量源的最小能量值时对电压源20进行再充电，以补偿自放电。因为在利用电磁力来使控制触点11、11A-11F彼此电连接时未使用电子构件，所以按照本发明的装置的故障率非常低。此外，按照本发明的装置非常快地对过电流作出反应，尤其是在参照图4和图5所描述的实施方式中。
本发明的参照所示出的实施方式所描述的特征(例如如图5中所示第一控制触点11E设置在过电流检测单元1之外)，也可以存在于本发明的其他的实施方式(例如如在图4中所示第二控制触点11D设置在过电流检测单元1之内时)中，除非另作说明或由于技术原因而自身禁止。

Claims (10)

1.DC过电流保护装置(100)，其包括：受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)；过电流检测单元(1)，该过电流检测单元在高电流路径(4)中与所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)电串联连接；和用于控制所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)的控制触点(11、11A-11F)，所述控制触点设置成能彼此电连接的；其中，
过电流检测单元(1)设计为，当值等于或大于预先确定的电流值的过电流在高电流路径(4)中流动时，各控制触点(11、11A-11F)由于由该过电流引起的电磁力这样彼此电连接，使得将点火电流(15)传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)上，从而将所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)控制到切断状态(16)中。
2.按照权利要求1所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述过电流检测单元(1)包括保持元件(5)，该保持元件设置在过电流检测单元(1)的壁区段与能相对于该壁区段运动的永磁体(4)之间，该永磁体利用保持元件(5)的保持力朝向壁区段保持并且在该永磁体上紧固有第一控制触点(11A)，其中，
高电流路径(4)围绕永磁体(8)盘绕，并且
过电流检测单元(1)构成为，当过电流在高电流路径(4)中流动时，永磁体(8)克服保持元件(5)的保持力这样运动，使得第一控制触点(11A)触碰相对于壁区段位置固定的第二控制触点(11B)，由此使第一控制触点(11A)与第二控制触点(11B)短路，从而通过连接到第二控制触点(11B)上的能量源(3)将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)上。
3.按照权利要求2所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述高电流路径(4)包括电感器，该电感器包括至少一个线环(12)。
4.按照权利要求1所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述过电流检测单元(1)包括保持元件(5A)，该保持元件设置在过电流检测单元(1)的壁区段与传导高电流的能相对于该壁区段运动的弓架(6)之间，第一控制触点(11A)紧固在该弓架上，其中，
弓架(6)利用保持元件(5A)的保持力朝向壁区段如此地保持，使得高电流路径(4)中的电流流动被引导通过弓架(6)并且弓架(6)形成高电流路径(4)的一部分，并且
过电流检测单元(1)构成为，当过电流在高电流路径(4)中流动时，弓架(6)克服保持元件(5A)的保持力这样运动，使得第一控制触点(11A)触碰相对于壁区段位置固定的第二控制触点(11B)，由此使第一控制触点(11A)与第二控制触点(11B)短路，从而通过连接到第二控制触点(11B)上的能量源(3)将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)上。
5.按照权利要求1所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述过电流检测单元(1)包括保持元件(5B)，该保持元件设置在过电流检测单元(1)的壁区段与传导高电流的能相对于该壁区段运动的弓架(6)之间，其中，
弓架(6)利用保持元件(5B)的保持力朝向壁区段如此地保持，使得高电流路径(4)中的电流流动被引导通过弓架(6)并且弓架(6)形成高电流路径(4)的一部分，
沿高电流路径(4)的电流流动方向，第一控制触点(11C)在高电流路径(4)的由弓架(6)形成的部分上游并且第二控制触点(11D)在高电流路径(4)的由弓架(6)形成的部分下游分别连接到高电流路径(4)上，并且
过电流检测单元(1)构成为，当过电流在高电流路径(4)中流动时，弓架(6)克服保持元件(5B)的保持力这样远离高电流路径(4)的不是由弓架形成的部分运动，使得在弓架(6)与高电流路径(4)的不是由弓架形成的部分之间的至少一个高电流触点位置上产生电弧，该电弧具有电阻，该电阻导致在第一控制触点和第二控制触点(11C、11D)上降下的电压，其中，该电压和该电阻引起，将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)上。
6.按照权利要求4或权利要求5所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述保持元件(5A、5B)构成为固定的保持器，该保持器在由过电流生成的电磁力超过预先确定的值时断开。
7.按照权利要求1所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述过电流检测单元(1)包括保持元件(5C)，该保持元件设置在过电流检测单元(1)的壁区段与传导高电流的能相对于壁区段运动的弓架(6)之间，其中，
弓架(6)利用保持元件(5C)的保持力朝向壁区段如此地保持，并且永磁体(18)如此地紧固在弓架(6)上并导入线圈(22)中，使得当电压源(20)的控制电压未施加在线圈(22)上时，避免高电流路径(4)中的电流流动通过弓架(6)并且弓架(6)未形成高电流路径(4)的一部分，而当电压源(20)的控制电压施加在线圈(22)上并且小于预先确定电流的电流在高电流路径(4)中流动时，弓架(6)克服保持元件(5C)的保持力这样运动，使得高电流路径(4)中的电流流动被引导通过弓架(6)并且弓架(6)形成高电流路径(4)的一部分，
沿高电流路径(4)的电流流动方向，第一控制触点(11E)在高电流路径(4)的由弓架(6)形成的部分上游并且第二控制触点(11F)在高电流路径(4)的由弓架(6)形成的部分下游分别连接到高电流路径(4)上，
连接到电压源(20)上的接触器(21)这样连接到第一控制触点和第二控制触点(11E、11F)中的至少一个控制触点与所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)之间，使得当电压源(20)的控制电压未施加在线圈(22)上和接触器(21)上并且弓架(6)未形成高电流路径(4)的一部分时，施加在第一控制触点和第二控制触点(11E、11F)上的空载电压不引起将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)上，并且
过电流检测单元(1)构成为，当过电流在高电流路径(4)中流动时，尽管电压源(20)的控制电压施加在线圈(22)上和接触器(21)上，弓架(6)仍沿保持元件(5C)的保持力方向这样远离高电流路径(4)的不是由弓架形成的部分运动，使得在弓架(6)与高电流路径(4)的不是由弓架形成的部分之间的至少一个高电流触点位置上产生电弧，该电弧具有电阻，该电阻导致在第一控制触点和第二控制触点(11E、11F)上降下的电压，其中，该电压和该电阻引起，将点火电流传输到所述受点火电流控制的不可逆式高电流切断元件(2)上。
8.按照权利要求2至权利要求5和权利要求7中任一项所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述保持元件(5、5A、5B、5C)构成为弹簧。
9.按照上述权利要求中任一项所述的DC过电流保护装置(100)，其中，所述DC过电流保护装置(100)集成在壳体中。
10.按照上述权利要求中任一项所述的DC过电流保护装置(100)，其中，按照权利要求1至9所述的DC过电流保护装置(100)集成在用于车辆、优选用于电动车或混合动力车的高压车载网络中。
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