DE10001631A1 - Conductor contact breaker, having semiconductor switch which provides electrically switchable connection between first and second conductor - Google Patents
Conductor contact breaker, having semiconductor switch which provides electrically switchable connection between first and second conductorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Leitungsunterbrecher, der dazu dient, die elektrische Verbindung zwischen zwei Leitern bei Bedarf zu unterbrechen. Solche Geräte werden insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt, um beispielsweise bei einem Unfall die Verbindung zur Fahrzeugbatterie zu unterbrechen, damit die elektrischen Kreise des Fahrzeugs stromlos sind und eine Explosionsgefahr ver ringert wird. Zu diesem Zweck sind pyrotechnische Leitungsunterbrecher mit einer pyrotechnischen Sprengladung bekannt, die im Bedarfsfall gezündet wird und dadurch die elektrische Verbindung zur Fahrzeugbatterie unterbricht.The invention relates to a line interrupter, which serves the electrical Interrupt connection between two conductors if necessary. Such devices are used in particular in automotive engineering, for example to interrupt the connection to the vehicle battery in the event of an accident, so that the electrical circuits of the vehicle are de-energized and there is a risk of explosion is wrestled. For this purpose, pyrotechnic line interrupters with a known pyrotechnic explosive charge, which is ignited if necessary and thereby interrupting the electrical connection to the vehicle battery.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Leitungsunterbrecher zu schaffen, der kostengünstiger ist als herkömmliche Leitungsunterbrecher und dennoch eine hohe Zuverlässigkeit hat.The object of the invention is to provide a line breaker which is less expensive than conventional line breakers and still one has high reliability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Leitungsunterbrecher mit einem ersten Leiter, einem zweiten Leiter, der mit dem ersten Leiter mechanisch verbunden ist, von diesem jedoch elektrisch isoliert ist, und einem Halbleiterschalter, der eine elektrisch schaltbare elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter bereitstellt. Auf diese Weise ist ein Leitungsunterbrecher geschaffen, der ohne aufwendige und teure Bauteile wie eine pyrotechnische Sprengladung auskommt. Zum einen ist der verwendete Halbleiterschalter kostengünstig; zum anderen kann er mit geringem Aufwand geschützt vor den Umgebungsbedingungen angeordnet werden, so daß eine hohe Zuverlässigkeit erreicht wird.This object is achieved according to the invention by a line breaker with a first conductor, a second conductor, with the first conductor is mechanically connected, but is electrically insulated from it, and one Semiconductor switch, which is an electrically switchable electrical connection between provides the first and second leaders. That way is a Line breaker created without such complex and expensive components a pyrotechnic charge gets along. On the one hand is the one used Semiconductor switch inexpensive; on the other hand, it can be done with little effort be protected from environmental conditions, so that a high reliability is achieved.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der erste Leiter einen Aufnahmeabschnitt aufweist, der taschenförmig ausgebildet ist, und daß der zweite Leiter einen Halteabschnitt aufweist, der in dem Aufnahmeabschnitt angeordnet ist. Bei dieser ineinandergeschachtelten Anordnung von erstem Leiter und zweitem Leiter ergibt sich eine hohe mechanische Festigkeit.It is preferably provided that the first conductor has a receiving section has, which is pocket-shaped, and that the second conductor Has holding portion which is arranged in the receiving portion. At this nested arrangement of first conductor and second conductor results high mechanical strength.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist ein Isolierkörper vorgesehen, der mit einer Aufnahme für den Halteabschnitt des zweiten Leiters versehen ist und innerhalb des Aufnahmeabschnittes des ersten Leiters angeordnet ist. Der Isolierkörper, der beispielsweise aus Kunststoff besteht, gewährleistet zum einen die elektrische Isolation zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter, während er zum anderen die mechanisch stabile Verbindung zwischen den beiden Leitern gewährleistet.According to the preferred embodiment, an insulating body is provided which is provided with a receptacle for the holding section of the second conductor and is arranged within the receiving section of the first conductor. The Insulating body, which consists of plastic, for example, ensures the electrical insulation between the first and second conductors while he secondly, the mechanically stable connection between the two conductors guaranteed.
Vorzugsweise sind der Isolierkörper und der Aufnahmeabschnitt des ersten Leiters mit einer Aussparung versehen, in der der Halbleiterschalter angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Halbleiterschalter quasi versenkt angeordnet werden, so daß er nicht über die Außenfläche des Aufnahme abschnittes hinausragt und daher nicht beschädigt werden kann.The insulating body and the receiving section are preferably the first Conductor provided with a recess in which the semiconductor switch is arranged is. With this configuration, the semiconductor switch can be virtually sunk be arranged so that it does not have the outer surface of the recording section protrudes and therefore cannot be damaged.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Aussparung mit einer Vergußmasse ausgefüllt ist. Durch die Vergußmasse ist der Halbleiterschalter optimal vor Umwelteinflüssen geschützt, so daß die Funktionssicherheit des Leitungs unterbrechers über lange Zeiträume gewährleistet ist. It is preferably provided that the recess with a potting compound is filled out. Due to the potting compound, the semiconductor switch is optimal Protected from environmental influences, so that the functional reliability of the line interrupter is guaranteed over long periods of time.
Vorzugsweise steht der Halbleiterschalter in thermischem Kontakt mit dem Halteabschnitt des zweiten Leiters. Der zweite Leiter, der im Hinblick auf die von ihm zu übertragenden Ströme einen vergleichsweise großen Querschnitt hat, gewährleistet die Abfuhr der beim Betrieb im Halbleiterschalter entstehenden Wärme, so daß die Betriebstemperatur des Halbleiterschalters innerhalb der zulässigen Grenzen gehalten wird.The semiconductor switch is preferably in thermal contact with the Holding section of the second conductor. The second leader, who is in charge of currents to be transmitted have a comparatively large cross-section, ensures the removal of those arising during operation in the semiconductor switch Heat so that the operating temperature of the semiconductor switch within the permissible limits is kept.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß am Rand der Aussparung des Aufnahmeabschnittes des ersten Leiters mehrere Absätze ausgebildet sind und daß der Halbleiterschalter mit dem ersten Leiter durch Bonddrähte verbunden ist, die zu den Absätzen führen. Die Absätze ermöglichen es, die Bonddrähte so zu führen, daß sie in gleicher Weise wie der Halbleiterschalter nicht über die Außenkontur des Leitungsunterbrechers hinausragen. Somit können die Bonddrähte vollständig von der Vergußmasse, die in der Aussparung angeordnet ist, umgeben werden, so daß sie vor Beschädigungen geschützt sind.According to the preferred embodiment it is provided that at the edge of the Recess of the receiving section of the first conductor several paragraphs are formed and that the semiconductor switch with the first conductor Bond wires is connected, which lead to the paragraphs. Enable the paragraphs it to guide the bond wires so that they in the same way as the Semiconductor switch does not have the outer contour of the line breaker protrude. Thus, the bond wires can completely from the potting compound is arranged in the recess, so that they are in front Damages are protected.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist ein Anschlußstecker vorgesehen, der einen Verriegelungsabschnitt aufweist, der sich durch den Aufnahmeabschnitt und den Halteabschnitt erstreckt. Der Anschlußstecker hat eine Doppelfunktion: Zum einen ermöglicht er ein einfaches Anschließen einer Steuerleitung, mit der der Halbleiterschalter angesteuert werden kann. Zum anderen dient er aufgrund seiner Anordnung als mechanische Verriegelung, die insbesondere bei zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter wirkenden Zug- oder Druckkräften den festen Halt der Bauteile untereinander gewährleistet.According to the preferred embodiment, a connector is provided, which has a locking section which extends through the receiving section and extends the holding portion. The connector has a double function: On the one hand, it enables easy connection of a control line with which the semiconductor switch can be controlled. On the other hand, it serves due its arrangement as a mechanical interlock, particularly when between the first and the second conductor acting tensile or compressive forces the fixed The components are held together.
Es kann vorgesehen sein, daß der Aufnahmeabschnitt und der Halteabschnitt in Montagerichtung konisch zulaufen. Die konische Form erleichtert die Montage und einen Toleranzausgleich zwischen dem Aufnahmeabschnitt, dem Halte abschnitt und dem Isolierkörper. It can be provided that the receiving section and the holding section in Taper the mounting direction. The conical shape makes assembly easier and tolerance compensation between the receiving section, the holding section and the insulating body.
Vorzugsweise sind der Aufnahmeabschnitt und der Halteabschnitt mit mechanischen Arretierungen versehen. Die mechanischen Arretierungen, die beispielsweise durch Prägungen am Aufnahmeabschnitt oder Nasen am Halteabschnitt gebildet sein können, gewährleisten in gleicher Weise wie der Verriegelungsabschnitt des Anschlußsteckers eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Leiter, dem Isolierkörper und dem zweiten Leiter, so daß der mechanische Zusammenhalt dieser Bauteile gewährleistet ist.The receiving section and the holding section are preferably included mechanical locks. The mechanical locks that for example by embossing on the receiving section or lugs on Holding section can be formed, ensure in the same way as the Locking section of the connector has a positive connection between the first conductor, the insulating body and the second conductor, so that the mechanical cohesion of these components is guaranteed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen.Advantageous embodiments of the invention result from the sub claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:The invention is described below on the basis of a preferred embodiment described, which is illustrated in the accompanying drawings. In these show:
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemäßen Leitungs unterbrecher; Figure 1 is a perspective view of a line breaker according to the invention.
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Leitungsunterbrechers von Fig. 1 ent lang der Ebene II-II von Fig. 1; und Fig. 2 is a cross-sectional view of the circuit breaker of Fig. 1 along the plane II-II of Fig. 1; and
Fig. 3 in einem Längsschnitt den Leitungsunterbrecher von Fig. 1. Fig. 3 a longitudinal section through the line breaker of Fig. 1,.
Der erfindungsgemäße Leitungsunterbrecher kann insbesondere zum Anschließen einer Fahrzeugbatterie verwendet werden. Er weist einen ersten Leiter 10 auf, der mit einem Crimpabschnitt 12 versehen ist, mit dem ein zum Fahrzeugstromkreis führendes Kabel verbunden werden kann. Der Leitungsunterbrecher weist weiterhin einen zweiten Leiter 14 auf, der mit einer Batterieklemme verbunden werden kann, die auf einen Pol einer Fahrzeugbatterie aufgesetzt werden kann. Beide Leiter bestehen aus einem elektrisch leitenden Blechstreifen. The line interrupter according to the invention can be used in particular for connecting a vehicle battery. It has a first conductor 10 which is provided with a crimp section 12 to which a cable leading to the vehicle circuit can be connected. The line breaker also has a second conductor 14 which can be connected to a battery terminal which can be placed on a pole of a vehicle battery. Both conductors consist of an electrically conductive sheet metal strip.
Der erste Leiter 10 ist mit einem Aufnahmeabschnitt 16 versehen, der zur Aufnahme eines Halteabschnittes 18 des zweiten Leiters 14 dient. Der Aufnahmeabschnitt 16 ist einstückig mit dem ersten Leiter 10 durch geeignetes Biegen von zwei Laschen gebildet, so daß ein taschenförmiger Hohlkörper geformt ist, der den Halteabschnitt 18 des zweiten Leiters 14 umschließt.The first conductor 10 is provided with a receiving section 16 , which serves to receive a holding section 18 of the second conductor 14 . The receiving section 16 is formed in one piece with the first conductor 10 by suitable bending of two tabs, so that a pocket-shaped hollow body is formed which surrounds the holding section 18 of the second conductor 14 .
Zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter ist im Inneren des Aufnahmeabschnittes 16 ein Isolierkörper 20 angeordnet, der auf seiner Außenseite an die Innenkontur des Aufnahmeabschnittes 16 und in seinem Inneren mit einer an den Halteabschnitt des zweiten Leiters angepaßten Aufnahme für diesen versehen ist.Between the first and the second conductor of the receiving portion 16 is disposed an insulating body 20 inside which is provided on its outer side to the inner contour of the receiving portion 16 and in its interior with a fitted to the holding section of the second conductor receiving for this.
Der Aufnahmeabschnitt umschließt der Isolierkörper und dieser wiederum den Halteabschnitt so fest, daß bereits der wirkende Reibschluß einen gewissen mechanischen Halt zwischen dem Aufnahmeabschnitt 16 des ersten Leiters 10, dem Isolierkörper 20 und dem Halteabschnitt 18 des zweiten Leiters 14 gewährleisten. Um diesen mechanischen Halt zu verbessern, sind zusätzlich mechanische Arretierungen vorgesehen, die zum einen von Prägungen 22 am Aufnahmeabschnitt 16 und zum anderen von Nasen bzw. Zähnen 24 am Halteabschnitt 18 des zweiten Leiters 14 gebildet sind. Die Prägungen und Zähne gewährleisten eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Aufnahmeabschnitt, dem Isolierkörper und dem Halteabschnitt.The receiving section encloses the insulating body and this in turn surrounds the holding section so firmly that the effective frictional engagement already ensures a certain mechanical hold between the receiving section 16 of the first conductor 10 , the insulating body 20 and the holding section 18 of the second conductor 14 . In order to improve this mechanical hold, mechanical detents are additionally provided, which are formed on the one hand by embossments 22 on the receiving section 16 and on the other hand by lugs or teeth 24 on the holding section 18 of the second conductor 14 . The embossments and teeth ensure a positive connection between the receiving section, the insulating body and the holding section.
Der Aufnahmeabschnitt 16 und der Isolierkörper 20 sind mit einer Aussparung 26 versehen, in der ein Halbleiterschalter 28 angeordnet ist. Der Halbleiterschalter ist mit dem Halteabschnitt 18 des zweiten Leiters 14 sowohl in elektrisch leitender Verbindung als auch in gut wärmeleitender Verbindung angebracht. Mit dem Aufnahmeabschnitt 16 des ersten Leiters 10 ist der Halbleiterschalter 28 durch Bonddrähte 30 elektrisch leitend verbunden.The receiving section 16 and the insulating body 20 are provided with a recess 26 in which a semiconductor switch 28 is arranged. The semiconductor switch is attached to the holding section 18 of the second conductor 14 both in an electrically conductive connection and in a good heat-conducting connection. The semiconductor switch 28 is electrically conductively connected to the receiving section 16 of the first conductor 10 by means of bond wires 30 .
Am Rand der Aussparung 26 sind Absätze 32 ausgebildet, die zum Anschließen der Bonddrähte 30 dienen. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, können auf diese Weise die Bonddrähte 30 so angeschlossen werden, daß sie nicht über die Außenkontur des Aufnahmeabschnittes 16 hinausragen.At the edge of the recess 26 shoulders 32 are formed, which are used to connect the bond wires 30 . As can be seen in FIG. 3, the bonding wires 30 can be connected in such a way that they do not protrude beyond the outer contour of the receiving section 16 .
Um zu verhindern, daß die Bonddrähte abreißen, muß die mechanische Verbindung zwischen dem ersten Leiter, dem Isolierkörper und dem zweiten Leiter bei allen im Betrieb auftretenden Belastungen gewährleisten, daß es zu keiner Relativverschiebung zwischen den Bauteilen kommen kann.In order to prevent the bond wires from tearing off, the mechanical Connection between the first conductor, the insulating body and the second Conductors at all loads occurring during operation ensure that it is too there can be no relative displacement between the components.
Der Leitungsunterbrecher ist ferner mit einem Anschlußstecker 34 versehen, der mit einem sich durch den Aufnahmeabschnitt 16, den Isolierkörper 20 und den Halteabschnitt 18 hindurch erstreckenden Verriegelungsabschnitt 36 versehen ist. Der Verriegelungsabschnitt 36 ist Teil der Steckerkörpers und gewährleistet ebenfalls eine formschlüssige mechanische Verbindung zwischen dem Aufnahmeabschnitt 16, dem Isolierkörper 20 und dem Halteabschnitt 18. Der Anschlußstecker weist einen Anschlußstift 38 auf, der ebenfalls über einen Bonddraht mit einem Steuereingang des Halbleiterschalters verbunden ist.The line interrupter is also provided with a connector plug 34 which is provided with a locking section 36 which extends through the receiving section 16 , the insulating body 20 and the holding section 18 . The locking section 36 is part of the plug body and also ensures a positive mechanical connection between the receiving section 16 , the insulating body 20 and the holding section 18 . The connector has a pin 38 which is also connected to a control input of the semiconductor switch via a bonding wire.
Der in der Aussparung verbleibende Raum ist mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse ausgefüllt, die dazu dient, den Halbleiterschalter und die besonders empfindlichen Bonddrähte mechanisch zu schützen. Die Vergußmasse kann einfach in die Aussparung 26 in einer solchen Menge eingefüllt werden, daß sie die Aussparung bis zu deren oberen Rand ausfüllt. Dabei sind keinerlei Vorkehrungen notwendig, um ein Abfließen der Vergußmasse in Bereiche zu verhindern, in die sie nicht gelangen soll, da der Rand der Aussparung als automatische Begrenzung dient.The space remaining in the recess is filled with an electrically insulating casting compound, which serves to mechanically protect the semiconductor switch and the particularly sensitive bond wires. The potting compound can simply be filled into the recess 26 in such an amount that it fills the recess up to its upper edge. No precautions are necessary in order to prevent the casting compound from flowing off into areas into which it should not get, since the edge of the recess serves as an automatic limitation.
Der beschriebene Leitungsunterbrecher kann im Betrieb in besonders einfacher Weise über den Anschlußstecker gesteuert werden. Im normalen Betriebszustand ermöglicht der Halbleiterschalter eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter, so daß die Stromkreise des Fahrzeugs in der erforderlichen Weise versorgt werden können. Der Halbleiterschalter ist dabei so auszulegen, daß die maximal durch den Leitungsunterbrecher fließenden Leistungen problemlos übertragen werden können. Durch das Anlegen eines geeigneten Potentials an den Steuereingang des Halbleiterschalters kann die elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter mit minimalem Aufwand bei Bedarf unterbrochen werden.The line breaker described can be particularly simple in operation Be controlled via the connector. In normal operating condition the semiconductor switch enables an electrical connection between the first and second conductors, so that the circuits of the vehicle in the necessary way can be supplied. The semiconductor switch is like this interpret that the maximum flowing through the circuit breaker Services can be transferred easily. By creating one suitable potential at the control input of the semiconductor switch electrical connection between the first and the second conductor minimal effort can be interrupted if necessary.
Der Leitungsunterbrecher kann auch zum Schalten eines Verbrauchers verwendet werden, der mit einem der beiden Leiter verbunden ist. Wenn der Leitungs unterbrecher beispielsweise in einem Strompfad zu einem Anlasser für einen Verbrennungsmotor angeordnet ist, kann der Anlasser von dem Halbleiterschalter bei Bedarf direkt eingeschaltet werden. The line interrupter can also be used to switch a consumer connected to one of the two conductors. If the line breaker, for example, in a current path to a starter for one Internal combustion engine is arranged, the starter from the semiconductor switch can be switched on directly if necessary.
1010th
erster Leiter
first leader
1212th
Crimpabschnitt
Crimp section
1414
zweiter Leiter
second leader
1616
Aufnahmeabschnitt
Receiving section
1818th
Halteabschnitt
Holding section
2020th
Isolierkörper
Insulating body
2222
Prägung
Embossing
2424th
Zahn
tooth
2626
Aussparung
Recess
2828
Halbleiterschalter
Semiconductor switch
3030th
Bonddraht
Bond wire
3232
Absatz
paragraph
3434
Anschlußstecker
Connector
3636
Verriegelungsabschnitt
Locking section
3838
Anschlußstift
Connector pin
4040
Vergußmasse
Sealing compound
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Legal Events
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |