CN113767444B - 电保险装置、操作电保险装置的方法和牵引电网 - Google Patents
电保险装置、操作电保险装置的方法和牵引电网 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种电保险装置(1)，包括:电的爆燃式点火器(2)、能借助所述电的爆燃式点火器(2)运动的分离元件(3)和具有分离区段(5)的电流母线(4)，以及至少一个布置在所述电流母线(4)或者高压线路(20)上的感应式的耦合器件(6)，其中，所述分离元件(3)布置为，使得所述分离元件(3)能够在所述电的爆燃式点火器(2)触发之后发生运动并且由此在所述分离区段(5)中切断电流母线(4)；还包括用于控制电路(8)，所述控制电路用于控制提供用于触发电的爆燃式点火器(2)的点火电流(15)，其中，所述控制电路(8)包括至少一个用于通断所提供的点火电流(15)的半导体开关(9)、至少一个与所述半导体开关(9)的控制输入端(13)连接的电容器(10)和二极管(12)，其中，所述二极管(12)在一侧与至少一个感应式的耦合器件(10)连接并且在另一侧与电容器(10)和所述半导体开关(9)的控制输入端(13)连接。此外，本发明涉及一种方法和一种牵引电网(51)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电保险装置和一种用于运行电保险装置的方法。此外，本发明涉及一种牵引电网。
背景技术
用于机动车的高压电池除了电池单池之外包含连接单元(英语"BatteryJunction Box"，电池接线盒)，所述连接单元使得电池内部的高压能够主动地连接到车辆牵引电网上或者与该车辆牵引电网分离。由此能够实现，在车辆牵引电网上仅在行驶期间存在高压，而在驻车时不存在电压。连接单元通常具有两个机电的接触器，通过所述接触器可以接通和关断正路径和负路径。
在电池运行期间(例如在行驶时或者在电池充电时)，通过限制最大允许的电流防止电池单池和机电的接触器过载，其中，考虑当前的边界条件、例如电池单池的温度。如果超过最大的电流，则在预定义的可信度检测时间之后断开接触器。由此防止电池单池损坏。
此外，原则上应当注意的是，不可超过接触器的载电能力。在载电能力以上，由于电流产生的热量输入产生接触器的接触器触头焊接。为了避免这一点，必须在达到载电能力之前断开接触器。
然而在短路的情况中，电流快速地超过接触器的载电能力，使得必须考虑到接触器触头会发生焊接。因此通常设置附加的熔断保险装置，所述熔断保险装置在该情况中负责断开电流回路并且由此既保护电池单池也保护高压车载电源以防过载。
在保险设计保险装置时必须考虑由于车辆运行期间出现的明显电流峰值而导致的保险装置的老化。由于保险装置的触发阈值随着老化程度的增加而降低，因此需要使用足够大的保险装置，使得即使在老化的状态中在正常的运行电流范围内出现电流峰值时也不会触发所述保险装置。然而这些大的保险装置在新的状态中具有更高的触发阈值，因此所连接的高压车载电源的电缆横截面必须相应地选择得较大。
为了保护机动车中的12V车载电源电池还已知热电元件(所谓的“热熔丝(Pyro-Fuse)”)。例如Autoliv公司销售这种作为“热安全开关(Pyro Safety Switch,PSS)”的热电元件。该“热安全开关”位于12V车载电源电池附近，并且在发生事故的情况下断开12V车载电源电池与12V发电机和/或12V车载电源之间的连接线路。例如使用气囊控制设备(英语Airbag Control Unit-ACU，气囊控制单元)的信号作为触发该断开的信号。一旦该信号进入“激活”状态，则ACU在“热安全开关”的控制输入端产生大于10V的电压。与“热安全开关”的内阻对应地由此得出大于1.75A的电流，由此最晚在0.5ms之后，“热安全开关”的点火器中的爆炸装药爆炸并且使活塞状的分离元件运动。最晚再过0.1ms后，带有专门为此设计的凸鼻的活塞状的分离元件接触电流母线的分离区段并且切断所述电流母线(或称为汇流排、导电轨)。电流母线接着被切断并且电流无法再流过所述电流母线。
由专利文献DE 10 2012 214 835 A1已知一种用于机动车电池系统的爆燃式开关和电池，其中，所述开关包括串联地安装到开关电流路径中的分流器、串联地安装到开关电流路径中的开关元件和能激活的爆燃式点火器，其中，电子电路的控制输出端连与点火器连接，并且电路的控制输入端与分流器连接。此外描述了一种用于控制爆燃式开关的方法，该方法具有下述步骤:通过电的实际量控制电子电路的至少一个控制输入端，将实际量与能预设的极限值进行比较，如果实际量超过极限值，则激活点火器，并且通过激活的点火器激活开关元件，从而使供给电流被断开，其中，所述电子电路通过电荷存储装置缓冲。
由专利文献EP 3 327 745 A1已知电保险装置、用于运行电保险装置的方法和电气牵引电网。电保险装置包括电的爆燃式点火器、能够通过电的爆燃式点火器运动的分离元件和具有分离区段的电流母线，其中，能运动的分离元件这样相对于电的爆燃式点火器和母线的分离区段布置，使得能运动的分离元件在触发电的爆燃式点火器后发生运动，并且由此能够在分离区段中切断电流母线，其中，电保险装置具有至少一个触发器件，该触发器件设计为，如果在电流母线的至少一个区段上传导的电流或者所述电流随时间的变化超过极限值，则基于在电流母线的至少一个区段上传导的电流或者所述电流随时间的变化提供用于触发电的爆燃式点火器所需的点火电流。触发器件可以包括布置在电流母线上的感应线圈。
专利文献CN 203 300 911U描述了一种用于显示电流回路的异常状态的控制电路。专利文献US2018/0 331 571A1描述了用于触发保险装置的感应式的电流测量装置。由专利文献DE 195 03 809A1已知一种用于车辆的SMA保险装置(SMA代表形状记忆合金，Shape-memory-alloy)。在此，以SMA保险装置替代起爆管可能是有利的。
由专利文献US 3 958 206 A已知一种电的爆燃式保险装置，其提供电流传感器和用于提供点火电流的电池。通过电池实现了爆燃式保险装置的快速的触发。
由专利文献DE 10 2017 203 851 A1已知一种用于牵引电网的电保险装置。该保险装置在此包括电的爆燃式点火器、能借助所述电的爆燃式点火器运动的分离元件和具有分离区段的电流母线。能运动的分离元件在此相对于电的爆燃式点火器和电流母线的分离区段这样布置，使得能运动的分离元件在电的爆燃式点火器触发之后发生运动并且由此能够在分离区段中切断电流母线。为了触发电的爆燃式点火器，检测导引通过电流母线的至少一个区段的电流或者所述电流随时间的变化并且在超过极限值时通过点火电流进行触发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电的保险装置和一种用于运行电的保险装置的方法，在所述电的保险装置和所述方法中，电的爆燃式点火器能够更可靠地被触发。另一个技术问题在于提供改善的牵引电网。
按照本发明，所述技术问题通过电的保险装置、方法和牵引电网解决。尤其是提供一种电的保险装置，所述保险装置包括电的爆燃式点火器、能够借助所述电的爆燃式点火器进行运动的分离元件和具有分离区段的电流母线和至少一个布置在电流母线或者高压线路上的感应式的耦合器件，其中，所述能运动的分离元件相对于电的爆燃式点火器和电流母线的分离区段这样布置，使得所述能运动的分离元件在电的爆燃式点火器触发之后发生运动并且由此能够在分离区段中切断电流母线。电的保险装置还包括用于控制被提供用于触发电的爆燃式点火器的点火电流的控制电路，其中，所述控制电路包括至少一个用于通断所提供的点火电流的半导体开关、至少一个与所述半导体开关的控制输入端连接的电容器和二极管，其中，所述二极管在一侧与至少一个感应式的耦合器件连接并且在另一侧与电容器和半导体开关的控制输入端连接。
此外尤其是提供一种用于运行电保险装置的方法，所述方法包括以下步骤：为电的爆燃式点火器提供点火电流，触发所述电的爆燃式点火器，通过触发电的爆燃式点火器使得能运动的分离元件运动，通过能移动的分离元件切断电流母线的分离区段，其中，借助控制电路的半导体开关控制提供用于触发电的爆燃式点火器的点火电流，其中，所述半导体开关借助半导体开关的控制输入端处的控制电路的电容器控制，并且其中，所述电容器借助至少一个布置在电流母线或者高压线路上的感应式的耦合器件经由二极管充电。
此外，提供一种用于机动车的牵引电网，所述牵引电网包括高压电压源和至少一个高压部件，其中，所述至少一个高压部件通过至少一条线路与高压电压源连接，其中，在所述至少一条线路中布置有根据前述实施方式的电保险装置。
通过电保险装置和所述方法使得即使在流过电流母线的最大电流较低、例如所述最大电流在低温中的短路情况下由高压电池造成时也能够通过分离元件可靠地断开电连接。此外，控制电路非常简单地构造并且很大程度上是被动地工作的，也就是说，对于所描述的电保险装置和方法不需要复杂的控制电路或者在电流母线或者高压线路上的复杂的电流测量。
通过控制电路使得至少一个感应式的耦合器件能够在其尺寸方面设计得更小，因为仅半导体开关需要被控制并且因此为此所需的电感装置的尺寸能够设计得更小。由此能够节省材料成本和构造空间。
如果大的电流流经电流母线或者高压线路，则通过至少一个感应式的耦合器件感应出感应电流，所述感应电流通过二极管为电容器充电。电容器在电容方面设计为，使得所述电容器在通过感应电流充电后能够在半导体开关的控制输入端提供控制电压或者控制电流，从而使半导体开关切换为导通，该导通使所提供的点火电流通过半导体开关流向点火器。点火器通过点火电流点火并且分离元件通过分离元件的运动中断电流母线的分离区段。
由于半导体开关的输入端通常设计为高阻的，因此开关过程中的功率可以忽略不计。因此至少一个感应式的耦合器件能够在其尺寸方面设计得更小，因为仅半导体开关需要被控制并且为此所需的电感装置的尺寸能够设计得更小。由此能够节省材料成本和构造空间。
通过控制电路的二极管确保了，在由至少一个感应式的耦合器件和电容器构成的振荡回路中不出现振荡并且半导体开关在切换至导通之后不会变回阻断状态。
所提供的点火电流例如借助机动车的12V车载电池提供。控制电路为此具有电连接部。然而也可以建议，以其它方式提供所提供的点火电流。
半导体开关尤其可以设计为晶体管、例如金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。
电保险装置和用于保护高压电池(400V等)的方法优选用于机动车、尤其是具有混合动力-或者电力驱动装置的机动车。所述电保险装置和所述方法原则上也可用于保护具有其他电压等级(例如48V或者850V)的其它车辆电池和其它装置。
尤其规定，至少一个感应式的耦合器件的电感被选择为使得在电流母线上超过预设的电流阈值的情况下，由于电流快速上升到该电流阈值并且产生的电流变化在感应式的耦合器件中感应出电压，并且由此将半导体开关的控制输入端切换至导通从而导引通过所提供的点火电流。
在改进的实施方式中规定，根据由高压电压源提供并流经电流母线的最小电流和/或至该最小电流的升高(Anstieg或称为上升、上冲)来选择至少一个感应式的耦合器件的电感。这尤其是在发生故障时流过的最小电流或升高至该最小电流，例如在低温中在短路时从机动车的高压电池流过的电流或者升高至该电流。由于在故障情况下流经电流母线的电流很大程度上取决于高压电池的运行温度，因此必须确保流过至少一个感应式的耦合器件的感应电流即使在低温、例如-25℃的温度中也足够大，从而给电容器充分充电并可靠地接通点火电流。这由此实现，即根据最小电流或者至该最小电流的升高来选择至少一个感应式的耦合器件。该最小电流则与流经电流母线的使电保险装置触发或者应当触发电保险装置的电流对应。如果例如在高压电池中正常的运行电流为300A，则在故障情况下(例如由短路造成)在室温中的电流可能升高至6000至7000A的值。但是，如果在例如-25℃中电池功率降低，则该值会降至250A至450A。相应地，根据在-25℃中的电流或者升高至该电流来选择电感，从而使电保险装置既在低温中也在高于该低温的温度中可靠地工作。
在一种实施方式中规定，电保险装置包括与电容器并联的电阻。该电阻设计为，使得电容器在正常运行中、即没有增大的电流流过电流母线并且也没有记录到大的电流变化时持续地放电。这对于下述情况是必要的，即为了防止在正常运行中、例如通过高频电流脉冲在至少一个感应式的耦合器件上感应出的电流对电容器持续地充电并且由此产生对点火器的误触发。然而，电阻必须选择得足够大，以便防止在故障情况中由于电容器通过电阻放电而引起电容器上建立的控制电压的迅速下降，从而使控制电压在半导体开关的阈值以上足够长时间地施加在半导体开关的控制输入端上，并且点火电流足够长时间地施加在点火器上，以使得点火器被点燃。例如在开头提到的AutoLiv公司的“热安全开关”中，必须将大于1.75A的点火电流施加到点火器上至少0.5毫秒。
在另一实施方式中规定，至少一个感应式的耦合器件包括至少一个空心线圈。由于已经提到的半导体开关的大的输入电阻，使得能够使用布置在电流母线上的空心线圈来为电容器充分充电，并且由此将半导体开关切换为导通。空心线圈尤其是成本低廉的并且具有低的质量或者重量。
在一种实施方式中规定，感应式的耦合器件包括至少一个铁氧体环形芯件。所述铁氧体环形芯件布置在电流母线周围。铁氧体环形芯件是有利的，因为具有铁氧体环形芯件的感应式的耦合器件在电感相同时例如具有比空心线圈更小的尺寸。因此能够减小构造空间。
在另一实施方式中规定，电保险装置设计为热电元件(Pyroelement或称为爆燃元件)，至少一个感应式的耦合器件和控制电路集成在所述热电元件中。在此语境下，术语“集成”尤其是指，以此方式制造的热电元件设计为单独的、紧凑的、尤其是一体式的模块或者壳体。由于控制电路简单地构造，因此该控制电路能够特别简单地与感应式的耦合器件、电的爆燃式点火器和分离元件共同集成到紧凑的壳体中。由此能够减小构造空间。通过这种紧凑地设计的热电元件也简化了电保险装置的安装、维护和更换。
在一种实施方式中规定，电保险装置包括布置在电流母线上的其它感应式的耦合器件和其它电容器，其中，所述其它感应式的耦合器件和其它电容器被这样选择并且这样彼此连接并且与半导体开关连接，使得可以通过在所述其它感应式的耦合器件上感应出的电流给所述其它电容器充电，并且可以通过充电的其它电容器提供触发电的爆燃式点火器所需要的点火电流。由此能够取消用于提供点火电流的外部电压源，并且电保险装置可以完全自主地运行。尤其是不需要用于提供点火电流的电保险的其它的电的输入线路。在正常运行中，其它电容器借助其它感应式的耦合器件通过在其中感应出的电流充电并且尤其是保持在充电的状态中。可以设置其它电结构元件、例如其它二极管，所述其它电结构元件防止其它电容器由于流过电流母线的脉冲式的电流放电。
在所述方法的一种实施方式中相应地规定，借助布置在电流母线上的其它感应式的耦合器件和其它电容器实现点火电流的提供，其中，所述其它感应式的耦合器件和其它电容器被这样选择并且这样彼此连接并且与半导体开关连接，使得通过在所述其它感应式的耦合器件上感应出的电流给所述其它电容器充电，并且通过充电的其它电容器提供触发电的爆燃式点火器所需要的点火电流。
附图说明
用于设计所述方法的其它特征由对电保险装置的设计方案的描述中得出。所述方法的设计方案的优点在此与电保险装置的设计方案的优点对应。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行更详尽的阐述。在附图中：
图1示出了电保险装置的一种实施方式的示意图；
图2示出了包括空心线圈的感应式的耦合器件的实施方式的示意图；
图3示出了在使用带有空心线圈的感应式的耦合器件来说明本发明时控制电压和点火电流的时间变化曲线的示意图；
图4示出了包括铁氧体环形芯件的线圈的感应式的耦合器件的实施方式的示意图；
图5示出了在使用带有铁氧体环形芯件的感应式的耦合器件来说明本发明时控制电压和点火电流的时间变化曲线的示意图；
图6示出了机动车中的牵引电网的实施方式的示意图；
图7示出了电保险装置的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出了电保险装置1的一种实施方式的示意图。电保险装置1包括电的爆燃式点火器2、能够借助所述电的爆燃式点火器2运动的分离元件3、具有分离区段5的电流母线4、布置在电流母线4上的感应式的耦合器件6和控制电路8。
备选也可以规定，所述感应式的耦合器件6布置在高压线路20上。电保险装置1为此例如包括开孔或者通道状的穿孔(未示出)，高压线路20能够与电流母线4的接触不相关地区段性地导引通过所述开孔或者通道状的穿孔。感应式的耦合器件6则布置在该开孔或者通道状的穿孔上。
电保险装置1例如被连接到高压线路20中、例如通过相应的连接触头在电流母线4上连接到高压电压源(未示出)和高压部件(未示出)之间。
控制电路8包括用于通断所提供的点火电流15的半导体开关9、电容器10、与电容器10并联的电阻11和二极管12。二极管12在阳极侧与感应式的耦合器件6连接并且在阴极侧与电容器10和半导体开关9的控制输入端13连接。
半导体开关9例如设计为MOSFET。控制输入端则是MOFSFET的栅极触头并且点火电流15通过MOSFET的源极和漏极传导。
控制电路8还包括电压接头14，点火电流15例如能够通过所述电压接头由机动车的12V车载电池从外部提供。
如果流过电流母线4的电流例如由于与所述电流母线连接的高压线路20上发生短路而升高至很大的值(几千A)，则通过感应式耦合器件6感应出感应电流，所述感应电流通过二极管12给电容器10充电。电容器10可以在充电之后在半导体开关9的控制输入端13上提供控制电压或者控制电流，从而所述半导体开关9被切换至导通并且将所提供的点火电流15施加到点火器2上。点火器2通过点火电流15点火并且分离元件3通过分离元件3的运动中断电流母线4的分离区段5。
电阻11设计为，使得在正常运行中、即当没有记录到升高的电流变化并且仅有正常的运行电流流过电流母线4时使电容器10持续地充电。这对于下述情况是必要的，即为了防止在正常运行中在至少一个感应式的耦合器件6上感应出的电流对电容器10持续地充电并且由此产生对点火器的误触发。然而另一方面，电阻11必须选择得足够大，以便防止在故障情况中由于电容器10通过电阻11放电而引起电容器上建立的控制电压的迅速下降，从而使控制电压在半导体开关的阈值以上足够长时间地施加在半导体开关9的控制输入端13上，并且点火电流15足够长时间地施加在点火器2上，以使得点火器被点燃。
通过控制电路8的二极管12确保了，在由至少一个感应式的耦合器件6和电容器10构成的振荡回路中不出现振荡并且半导体开关9在切换至导通之后不会变回阻断状态。
可以规定，电保险装置设计为热电元件，至少一个感应式的耦合器件6和控制电路8集成在所述电热元件中。由此能够构成紧凑的、尤其是一体式的模块，所述模块能够以简单的方式布置在高压线路20中，而不必布置和接触多个单独部件。
图2示出了具有空心线圈16的感应式的耦合器件6的实施方式的示意图。空心线圈16在示例性的应用情况中具有40μH的(次级)电感和15毫米的宽度17。在直径18为30毫米时，空心线圈16覆盖电流母线4或者高压线路20的足够长的部段。电流母线4或者高压线路20通常具有10nH/cm的单位长度的电感，由此相对于空心线圈16产生电流母线4或者高压线路20的30nH的(初级)电感。这使得能够充分地给电容器充电(参见图1)并且使得能够借助在电流变化、例如通常在短路之后在电流母线4或者高压线路20上出现电流变化时(即在-25℃时电流变化至250-450A)通过感应充电的电容器接通控制电路的半导体开关。空心线圈16通过触头22与控制电路的二极管并且与地电势连接。
图3示出了在针对空心线圈的不同(次级)电感使用具有空心线圈的感应式耦合器件时控制电压30和点火电流15的时间变化曲线31的示意图以说明本发明。在此以连接在电流母线上的高压电池的-25℃的运行温度为出发点。在示例性的概览中，以电流母线4或者高压线路20(参见图2)的(初级)电感为30nH并且耦合系数k＝0.26为出发点。在该示例性的研究中，电容器10具有0.2μF的电容量并且电阻的值为1MΩ。在图3中可以看到，随着控制电压30升高，与相应的控制电压30对应的点火电流15升高。以典型的电的爆燃式点火器(例如AutoLiv公司的“热安全开关”)为出发点，点火器在点火电流15大于1.75A时被触发，所述点火电流必须被施加大于0.5毫秒的时间。从所示的曲线可以读出，约2.6V的控制电压30对此就足够了。该控制电压在所述示例中通过空心线圈的40μH的(次级)电感实现。在该情况下，点火电流15升高至必要的1.75A以上的值。通过所选择的参数，即使在高压电池在低温(-25℃)中出现故障时也可以基于流过电流母线4或者高压线路20的电流升高至250-450A来触发电保险装置。
图4示出了具有铁氧体环形芯件19(Ferrit-Ringkern)的感应式的耦合器件6的实施方式的示意图。铁氧体环形芯件19具有1.3cm的直径和1cm的长度21。铁氧体环形芯件19和围绕其卷绕的线圈共同具有6μH的(次级)电感。由于电流母线4或者高压线路20通常具有10nH/cm的单位长度的电感，由此相对于铁氧体环形芯件19产生电流母线4或者高压线路20的10nH的(初级)电感。与空心线圈相比更大的耦合系数0.71使得电容器充分充电，并且借助在电流升高为例如通常在短路后流过高压线路20的电流(约250-450A)时通过感应充电的电容器接通控制电路的半导体开关。铁氧体环形芯件19通过触头22与控制电路的二极管并且与地电势连接。
图5示出了在针对铁氧体环形芯件的例如6μH的(次级)电感使用具有铁氧体环形芯件19的感应式耦合器件(参见图4)时控制电压30和点火电流15的时间变化曲线31的示意图以说明本发明。在此以连接在电流母线上的高压电池的-25℃的运行温度为出发点。在示例性的概览中，在示例性概览中，以电流母线4或者高压线路20(参见图4)的(初级)电感为10nH并且耦合系数k＝0.71为出发点。在该示例性的研究中，电容器10具有0.2μF的电容量并且电阻的值为1MΩ。作为半导体开关例如可以使用Infineon股份公司的型号为IRFHS8242 25V Single N-Channel HEXFET PowerMosFet的半导体开关。在图5中可以看到，在该参数下，通过电流母线4上的电流在小于0.2毫秒的时间内升高至350A的值能够在半导体开关的控制输入端提供约2.8V的控制电压30。点火电流15由此升高至大于3.3A的值。以典型的电的爆燃式点火器(例如AutoLiv公司的“热安全开关”)为出发点，点火器在点火电流15大于1.75A时被触发，所述点火电流必须被施加大于0.5毫秒的时间。通过针对铁氧体环形芯件选择的参数，即使在高压电池在低温(-25℃)中出现故障时也可以基于流过电流母线4或者高压线路20(参见图4)的电流在小于0.2毫秒的时间内升高至350A来触发电保险装置。
所示实施方式仅应当理解为示例。尤其是在关于在高压线路20上升高的、应当使电的爆燃式点火器被触发的(故障)电流的其他规定中，参数、尤其是电容器的尺寸和电感以及必要时电容器的电容量和电阻应当不同地选择或者与相应的应用场景适配。
图6示出了机动车50中的牵引电网51的实施方式的示意图。牵引电网51包括高压电压源52、连接单元53和高压部件54。所述高压部件54是换流器55和电机56。
连接单元53具有两个机电的接触器(或者说继电器)57、58、电流传感器59和控制装置60。
在电池运行期间(例如在行驶时或者在电池充电时)，通过限制最大允许的电流防止高压电池52的电池单池61和接触器57、58过载，其中，考虑当前的边界条件、例如电池单池61的温度。控制装置60为此通过电流传感器59检测在电池单池62和耗电器件、即尤其是机动车的电机56和换流器55之间的电流。如果超过最大的电流，则在预定义的可信度检测时间之后借助控制装置60断开接触器57、58。由此防止电池单池61损坏。
按照本发明的保险装置1此外既保护电池单池61也保护牵引电网51免于过载。换流器55和电机56在此通过高压线路20与高压电池52连接，其中，电保险装置1保护所述高压线路20。
牵引电网51中的电流回路由此能够在故障情况中、即例如由于损坏或者事故在高压线路20上出现短路时准确地在达到电流的规定的阈值时被切断。
图7示出了电保险装置1的另一种实施方式的示意图。电保险装置1原则上如图1所示的实施方式那样构造。因此相同的附图标记代表相同的术语或者特征。
然而附加地规定，电保险装置1具有布置在电流母线4上的其它感应式的耦合器件23。控制电路8还附加地具有其它电容器24、与所述其它电容器24并联的其它电阻25和其它二极管26。所述其它感应式的耦合器件23和其它电容器24在此这样选择并且这样相互连接并且与半导体开关9连接，使得所述其它电容器24能够通过在所述其它感应式的耦合器件23上感应出的电流经由其它二极管26充电并且能够通过充电的其它电容器24提供触发电的爆燃式点火器2所需的点火电流15。尤其可以由于设有其它电容器24而取消外部的电压源。当必须在电的爆燃式点火器2上施加至少0.5毫秒的点火电流15例如大于1.75A时，在除下述特性之外其余特性与图1所示的实施方式相同的情况下，其它感应式的耦合器件23的电感必须约为1500μH并且其它电容器24的电容量必须处于25μF的范围中，以便在电流在故障情况中在电流母线4上升高至250-450A时提供触发电的爆燃式点火器15所需的点火电流15。
附图标记列表
1 电保险装置
2 电的爆燃式点火器
3 能运动的分离元件
4 电流母线
5 分离区段
6 感应式的耦合器件
8 控制电路
9 半导体开关
10 冷凝器
11 电阻
12 二极管
13 控制输入端
14 电压接头
15 电火电流
16 空心线圈
17 宽度
18 直径
19 铁氧体环形芯件
20 高压线路
21 长度
22 触头
23 其它感应式的耦合器件
24 其它电容器
25 其它电阻
26 其它二极管
30 控制电压
31 时间变化曲线
50 机动车
51 牵引电网
52 高压电压源
53 连接单元
54 高压部件
55 换流器
56 电机
57 机电的接触器
58 机电的接触器
59 电流传感器
60 控制装置
61 电池单池
Claims (10)
1.一种电保险装置(1)，所述电保险装置包括:
电的爆燃式点火器(2)，
能借助所述电的爆燃式点火器(2)运动的分离元件(3)，和
具有分离区段(5)的电流母线(4)，以及
至少一个布置在所述电流母线(4)或者高压线路(20)上的感应式的耦合器件(6)，
其中，所述能运动的分离元件(3)相对于电的爆燃式点火器(2)和所述电流母线(4)的分离区段(5)布置为，使得所述能运动的分离元件(3)能够在所述电的爆燃式点火器(2)触发之后发生运动并且由此在所述分离区段(5)中切断电流母线(4)，
其特征在于控制电路(8)，所述控制电路用于控制被提供用于触发电的爆燃式点火器(2)的点火电流(15)，其中，所述控制电路(8)包括至少一个用于通断所提供的点火电流(15)的半导体开关(9)、至少一个与所述半导体开关(9)的控制输入端(13)连接的电容器(10)和二极管(12)，其中，所述二极管(12)在一侧与至少一个感应式的耦合器件(6)连接并且在另一侧与电容器(10)和所述半导体开关(9)的控制输入端(13)连接。
2.根据权利要求1所述的电保险装置(1)，其特征在于与所述电容器(10)并联的电阻(11)。
3.根据前述权利要求之一所述的电保险装置(1)，其特征在于，根据由高压电压源(52)提供并且流经所述电流母线(4)的最小电流和/或至该最小电流的升高来选择所述至少一个感应式的耦合器件(6)的电感。
4.根据权利要求1所述的电保险装置(1)，其特征在于，所述至少一个感应式的耦合器件(6)包括至少一个空心线圈(16)。
5.根据权利要求1所述的电保险装置(1)，其特征在于，所述感应式的耦合器件(6)包括至少一个铁氧体环形芯件(19)。
6.根据权利要求1所述的电保险装置(1)，其特征在于，所述电保险装置(1)设计为热电元件，所述至少一个感应式的耦合器件(6)和控制电路(8)集成在所述热电元件中。
7.根据权利要求1所述的电保险装置(1)，其特征在于布置在所述电流母线(4)上的其它感应式的耦合器件(23)和其它电容器(24)，其中，所述其它感应式的耦合器件(23)和其它电容器(24)与所述半导体开关(9)连接并且被选择为并且彼此连接为，使得可以通过在所述其它感应式的耦合器件(23)上感应出的电流给所述其它电容器(24)充电，并且可以通过充电的其它电容器(24)提供触发电的爆燃式点火器(2)所需要的点火电流。
8.一种用于运行电保险装置(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
为电的爆燃式点火器(2)提供点火电流(15)，
触发所述电的爆燃式点火器(2)，
通过触发所述电的爆燃式点火器(2)使得能运动的分离元件(3)运动，
通过所述能运动的分离元件(3)切断电流母线(4)的分离区段(5)，
其特征在于，借助控制电路(8)的半导体开关(9)控制被提供用于触发电的爆燃式点火器(2)的点火电流(15)，其中，所述半导体开关(9)借助所述半导体开关(9)的控制输入端(13)处的控制电路(8)的电容器(10)控制，并且其中，所述电容器(10)借助至少一个布置在所述电流母线(4)或者高压线路(20)上的感应式的耦合器件(6)经由二极管(12)充电。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，借助布置在电流母线(4)上的其它感应式的耦合器件(23)和其它电容器(24)实现所述点火电流(15)的提供，其中，所述其它感应式的耦合器件(23)和其它电容器(24)被这样选择并且这样彼此连接并且与所述半导体开关(9)连接，使得通过在所述其它感应式的耦合器件(23)上感应出的电流给所述其它电容器(24)充电，并且通过充电的其它电容器(24)提供触发电的爆燃式点火器(2)所需要的点火电流(15)。
10.一种用于机动车(50)的牵引电网(51)，所述牵引电网包括高压电压源(52)和至少一个高压部件(54)，其中，所述至少一个高压部件(54)通过至少一条高压线路(20)与高压电压源(52)连接，其特征在于，在所述至少一条高压线路(20)中布置有根据权利要求1至7之一所述的电保险装置(1)。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |