DE102007033180B4 - Circuit breaker for supply lines in motor vehicles - Google Patents

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Abstract

Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen mit
– einem ersten Anschlusselement (2),
– einem zweiten Anschlusselement (4), wobei
– in einem leitenden Zustand des Stromunterbrechers ein Strompfad zwischen dem ersten Anschlusselement (2) und dem zweiten Anschlusselement (4) verläuft, und
– einer die Anschlusselemente (2, 4) elektrisch voneinander trennenden Trenneinheit (8), welche zum Trennen des Strompfades das zweite Anschlusselement (4) relativ zu dem ersten Anschlusselement (2) von diesem weg entlang einer Bahn (X) in Trennrichtung bewegt,
dadurch gekennzeichnet,
– dass entlang der Bahn (X) zumindest zwei Trennbleche (6) angeordnet sind,
– wobei die Trennbleche (6) Öffnungen aufweisen derart, dass das zweite Anschlusselement (4) beim Trennen durch die Öffnungen der Trennbleche (6) bewegt wird, so dass sich ein sich zwischen den Anschlusselementen (2, 4) beim Trennen des Strompfades bildender Lichtbogen auf die Trennbleche (6) aufteilt.Circuit breaker for electrical supply lines, in particular power lines or battery cables, of motor vehicles
A first connection element (2),
- A second connection element (4), wherein
- In a conductive state of the circuit breaker, a current path between the first connection element (2) and the second connection element (4) extends, and
- one of the connection elements (2, 4) electrically separating separation unit (8) which moves to separate the current path, the second connection element (4) relative to the first connection element (2) away from the latter along a path (X) in the separation direction,
characterized,
That at least two separating plates (6) are arranged along the path (X),
- Wherein the baffles (6) have openings such that the second connection element (4) is moved during separation through the openings of the separating plates (6), so that itself between the connection elements (2, 4) during the separation of the current path forming arc on the dividers (6) divides.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Anmeldung betrifft ein Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen mit einem ersten Anschlusselement, einem zweiten Anschlusselement, wobei in einem leitenden Zustand des Stromunterbrechers ein Strompfad zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement verläuft, und einer die Anschlusselemente elektrisch voneinander trennenden Trenneinheit, welche zum Trennen des Strompfades das zweite Anschlusselement relativ zu dem ersten Anschlusselement von diesem weg entlang einer Bahn in Trennrichtung bewegt. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum Unterbrechen eines Strompfades in Versorgungsleitungen in Kraftfahrzeugen.The Application relates to a circuit breaker for electrical supply lines, in particular power lines or battery cables, of motor vehicles with a first connection element, a second connection element, wherein in a conductive state of the circuit breaker, a current path between the first connection element and the second connection element runs, and one of the connection elements electrically separated from each other Separating unit, which for separating the current path, the second connection element relative to the first connection element away from it along a Web moved in separation direction. In addition, the application concerns a method for interrupting a current path in supply lines in Motor vehicles.

Stromunterbrecher für Kraftfahrzeuge sind in der Praxis bekannt. In heutigen Kraftfahrzeugen werden aus Sicherheitsgründen Maßnahmen ergriffen, um in einem eventuellen Crashfall das Bordnetz von der Autobatterie zu trennen. Dies ist insbesondere dann notwendig, falls ein Kurzschluss im Bordnetz detektiert wird, der zu hohen Strömen in Fahrzeugen führt.Circuit Breaker for motor vehicles are known in practice. In today's motor vehicles are out security activities taken in order, in a possible crash, the electrical system of the Separate car battery. This is especially necessary if a short circuit is detected in the vehicle electrical system, which leads to high currents in vehicles.

Aus der DE 44 30 284 B3 ist beispielsweise eine Sicherheitseinrichtung für eine unfallbedingte Trennung einer elektrischen Energiequelle vom Bordnetz bekannt.From the DE 44 30 284 B3 For example, a safety device for an accidental disconnection of an electrical energy source from the electrical system is known.

Bei der beschriebenen Vorrichtung ist an der Batteriepolklemme eine Anschlusseinrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe das Batteriekabel von dem Batteriepol mechanisch und elektrisch getrennt werden kann. Hierzu wird mit Hilfe einer pyrotechnischen Treibladung ein Anschlusselement von der Batteriepolklemme im Crashfall getrennt.at the device described is at the Batteriepolklemme a Connection device provided with the help of the battery cable can be separated mechanically and electrically from the battery post. For this purpose, with the help of a pyrotechnic propellant charge a connection element disconnected from the battery terminal in the event of a crash.

Aus der DE 198 09 149 A1 ist ebenfalls eine Sicherung bekannt, die im Falle eines Überschreitens einer vorbestimmten Stromstärke elektrische Kontakte voneinander trennt. Die Trennung erfolgt im Wesentlichen bei einem Überschreiten einer Grenztemperatur. Als Trenneinheit ist gemäß dieser Offenlegungsschrift ein Federelement beschrieben.From the DE 198 09 149 A1 is also known a fuse which separates electrical contacts in the event of exceeding a predetermined current strength. The separation takes place essentially when a limit temperature is exceeded. As a separation unit is described according to this disclosure, a spring element.

Die bisher bekannten Stromunterbrecher eignen sich allesamt für die Stromunterbrechung in Bordnetzen mit 12 bzw. 24 V. In diesen Bordnetzen sind die Spannungen verhältnismäßig gering. Bei einem Unfall können jedoch Kurzschlussströme von bis zu 2000 A auftreten. Eine sichere Trennung ist jedoch aufgrund der geringen Spannungen von 12 bzw. 24 V mit bekannten Stromunterbrechern möglich. Durch die größer werdende Bedeutung von Elektroantrieben im Automobilbau, beispielsweise für Hybridfahrzeuge, als auch für Elektrofahrzeuge, werden verstärkt Batteriekabel und Batterien zum Einsatz kommen, bei denen die Versorgungsspannung weit über 24 V liegt und Ströme von mehreren 100 A fließen.The Previously known circuit breaker are all suitable for the power interruption in on-board networks with 12 or 24 V. In these on-board networks are the voltages relatively low. In an accident can however, short-circuit currents of up to 2000 A occur. However, a safe separation is due the low voltages of 12 or 24 V with known circuit breakers possible. Due to the growing Significance of electric drives in the automotive industry, for example for hybrid vehicles, as well as for Electric vehicles are being strengthened Battery cables and batteries are used, in which the supply voltage is well over 24 V lies and streams flow of several 100 amps.

Beim Einsatz der bekannten Stromunterbrecher in den genannten Hochvoltanwendungen, insbesondere für Hybridfahrzeuge als auch für Elektrofahrzeuge, kann ein sicheres Trennen der Anschlusselemente voneinander aufgrund einer Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den Anschlusselementen im Trennungsfall nicht mehr gewährleistet werden. Durch die hohen Stromstärken in den Leitungen und insbesondere durch die anliegenden hohen Spannungen bilden sich beim Unterbrechen der Leitungen zwischen den Leitungsenden Lichtbögen aus, über die weiterhin ein Stromfluss messbar ist. Grund für die Bildung von Lichtbögen ist, dass bei einer Trennung Leitungsinduktivitäten bewirken, dass im ersten Moment der Trennung ein Strom weiter fließt, wodurch sich ein eigentlich isolierendes Gas stark erhitzt und ionisiert wird. Dies ist im Fall eines Kurzschlusses im Kraftfahrzeug, beispielsweise im Crashfall, nicht akzeptabel, da eine sichere Stromabschaltung notwendig ist, um weitere Schäden am Kraftfahrzeug zu vermeiden.At the Use of the known circuit breakers in said high-voltage applications, especially for Hybrid vehicles as well for Electric vehicles, can safely disconnect the connection elements from each other due to a formation of an arc between the connection elements in the case of separation no longer guaranteed become. Due to the high currents in the lines and in particular by the applied high voltages form when the cables are interrupted between the cable ends electric arc out, over which is still a current flow measurable. Reason for education of arcs is that cause in a separation line inductances that in the first Moment of separation, a current continues to flow, which is actually a insulating gas is strongly heated and ionized. This is the case a short circuit in the motor vehicle, for example in the event of a crash, not acceptable because a safe power cut is necessary, for more damage to avoid on the motor vehicle.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stromunterbrechung zur Verfügung zu stellen, welche bei erhöhten Spannungen und Strömen im Bordnetz eine sichere Stromunterbrechung gewährleistet.Therefore The invention is based on the object, a power interruption to disposal to put, which increased at Tensions and currents ensures a secure power interruption in the electrical system.

Die zuvor aufgezeigte und aus dem Stand der Technik hergeleitete Aufgabe wird gemäß eines Gegenstandes dadurch gelöst, dass entlang der Bahn zumindest zwei Trennbleche angeordnet sind, derart, dass das zweite Anschlusselement beim Trennen an den Trennblechen vorbei bewegt wird, so dass sich ein sich zwischen den Anschlusselementen beim Trennen des Strompfades bildender Lichtbogen auf die Trennbleche aufteilt.The previously indicated and derived from the prior art task becomes according to an object solved by that at least two separating plates are arranged along the path, in this case that the second connection element when separating on the dividing plates is moved past, allowing itself to be between the connecting elements when separating the current path forming arc on the dividers divides.

Es ist erkannt worden, dass ein Lichtbogen, welcher sich zwischen den zu trennenden Anschlusselementen ausbildet, dadurch automatisch gelöscht werden kann, dass dieser auf eine Mehrzahl von Trennblechen aufgeteilt wird. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass zu trennende Anschlusselement beim Trennvorgang an den Trennblechen vorbeizuführen. Die Anordnung von Trennblechen und Anschlusselement muss derart sein, dass der sich zwischen den Anschlusselementen ausbildende Lichtbogen auf die Trennbleche in Teillichtbögen aufgeteilt wird. Die sich zwischen den Trennblechen bildenden Teillichtbögen erlöschen automatisch. Jeder dieser Teillichtbögen weist einen Anoden- und einen Kathodenbrennfleck auf. Im Allgemeinen erlischt ein Lichtbogen, wenn die zur Verfügung stehende Speisespannung geringer ist als die erforderliche so genannte Brennspannung. Die Brennspannung gibt die minimale benötigte Spannung zur Aufrechterhaltung eines Lichtbogens in Abhängigkeit eines Stromes und des Abstandes zweier Anschlusselemente an. Die Speisespannung ist beispielsweise die von einer Hochvoltbatterie gelieferte Spannung.It has been recognized that an arc which forms between the terminal members to be cut can be automatically canceled by dividing it into a plurality of partition plates. For this reason, it is proposed that to be separated connecting element to pass during the separation process to the dividing plates. The arrangement of dividing plates and connecting element must be such that the arc forming between the connecting elements is divided between the dividing plates in partial arcs. The partial arcs forming between the separating plates extinguish automatically. Each of these partial arcs has an anode and a cathode spot. In general, an arc extinguishes if the available supply voltage is less than the required so ge called burning voltage. The burning voltage indicates the minimum voltage required to maintain an arc as a function of a current and the distance between two connecting elements. The supply voltage is, for example, the voltage supplied by a high-voltage battery.

Es ist erkannt worden, dass ein Einfügen von Trennblechen zu einem erhöhten Leistungsverbrauch des Lichtbogens führt. Durch Einfügen der Trennbleche teilt sich ein Lichtbogen in Teillichtbögen zwischen den Trennblechen auf. Dadurch bewirken die Trennbleche eine Wegverlängerung und eine bessere Kühlung der Lichtbögen im Vergleich zu einem einzigen Lichtbogen. Insbesondere entziehen die Trennbleche den Teillichtbögen signifikant mehr Wärme und damit mehr Energie. Infolgedessen ist eine erhöhte Brennspannung aufgrund des erhöhten Energieverbrauchs der Teillichtbögen notwendig. Da jedoch die Speisespannung unverändert bleibt, kommt es zu einem besseren Löschverhalten. Die Teillichtbögen verlöschen insbesondere schneller, als ein einzelner Lichtbogen.It It has been recognized that inserting dividers into one increased Power consumption of the arc leads. By inserting the dividers Shares an arc in partial arcs between the dividers on. As a result, the dividers cause a path extension and better cooling the arcs compared to a single arc. In particular, the withdraw Partitions the partial arcs significantly more heat and more energy. As a result, there is an increased burning voltage due to the increased energy consumption the partial arcs necessary. However, since the supply voltage remains unchanged, it comes to a better extinguishing behavior. The partial arcs go out especially faster, than a single arc.

Es ist beispielsweise beobachtet worden, dass sich ein Lichtbogen beim Trennen des zweiten Anschlusselementes von dem ersten Anschlusselement auf Teillichtbögen jeweils zwischen den Trennblechen, an denen das zweite Anschlusselement vorbei bewegt wird, aufteilt. Die benötigte Brennspannung eines einzelnen Teillichtbogens zwischen zwei Trennblechen hängt zum einen von dem Strom und zum anderen von dem Abstand dieser beiden Bleche zueinander ab. Die Anzahl der Bleche sollte so gewählt werden, dass der gesamte Brennspannungsbedarf die zur Verfügung stehende Speisespannung übersteigt, so dass die Teillichtbögen aufgrund eines zu hohen Brennspannungsbedarfs verlöschen.It For example, it has been observed that an arc occurs during Separating the second connection element from the first connection element on partial arcs in each case between the dividing plates, on which the second connecting element is moved over, divides. The required burning voltage of a single Partial arc between two dividers depends on the one of the current and on the other by the distance between these two sheets to each other from. The number of sheets should be chosen so that the entire Burning voltage requirement exceeds the available supply voltage, so that the partial arcs extinguish due to a too high burning voltage requirement.

Es ist beispielsweise beobachtet worden, dass bei einem Strom von 34 A und einer Spannung von 520 V 15 Trennbleche mit einem Abstand von 10 mm zueinander ausreichen, um die Teillichtbögen schnell zu verlöschen. Die benötigte Brennspannung eines Teillichtbogens zwischen zwei benachbarten Trennblechen würde in diesem Beispiel 42 V betragen, wobei nur eine maximale Spannung zwischen zwei Trennblechen aufgrund der limitierten Speisespannung von ca. 33 V zur Verfügung stehen würde. Ein Verlöschen der Teillichtbögen wäre die Folge. So bald ein Teillichtbogen verlöscht ist, ist auch der Stromfluss unterbrochen. Bei diesem Beispiel ist erkennbar, dass im Aufbau noch Reserven vorhanden sind. Darüber hinaus wird durch die Verwendung mehrerer Trennbleche erreicht, dass die Anschlusstücke nicht zu sehr verbrennen. Andere Dimensionierung, insbesondere mit einem kleineren Bauraumbedarf, sind möglich und richten sich nach vorgegebenen Parametern, wie beispielsweise der Spannung der Hochvoltbatterie.It For example, it has been observed that at a current of 34 A and a voltage of 520 V 15 dividers at a distance of 10 mm to each other, around the partial arcs quickly to extinguish. The needed Firing voltage of a partial arc between two adjacent dividing plates would in 42 V in this example, with only a maximum voltage between two dividers due to the limited supply voltage of about 33 V available would stand. One go out the partial arcs that would be Episode. As soon as a partial arc is extinguished, so is the current flow interrupted. In this example, it can be seen that under construction Reserves are still available. In addition, by using multiple Dividers ensure that the fittings do not burn too much. Other dimensions, in particular with a smaller space requirement, are possible and depend on predetermined parameters, such as the voltage of the high-voltage battery.

Durch den vorgeschlagenen Stromunterbrecher ist es möglich, ein Bordnetz von Hochleistungsbatterien zu trennen, so dass ein entstehender Lichtbogen schnell verlöscht. Der gezeigte Stromunterbrecher gewährleistet eine sichere Löschung des Lichtbogens durch Verteilung der Lichtbogenspannung auf eine Mehrzahl von Trennblechen, bei denen die sich ausbildenden Lichtbögen automatisch erlöschen.By the proposed circuit breaker, it is possible to have a wiring system of high-performance batteries to separate, so that an emerging arc quickly extinguished. Of the shown circuit breaker ensures a secure deletion of the arc by distributing the arc voltage to a Plurality of dividers in which the arcing forms automatically go out.

Der sich zwischen den Anschlusselementen ausbildende Lichtbogen kann besonders gut auf die Trennbleche aufgeteilt werden, wenn diese gegenüber den Anschlusselementen elektrisch isoliert sind. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trennbleche gegeneinander elektrisch isoliert sein können. In den genannten Fällen bilden sich die Lichtbögen zwischen den Trennblechen aufgrund elektrostatischer Phänomene und ein permanenter Austausch von Ladungsträgern zwischen den Trennblechen wird verhindert, so dass die sich ausbildenden Lichtbögen automatisch erlöschen. Ein Verlöschen der Lichtbögen wäre jedoch auch möglich, wenn die Trennbleche auf einem Potential liegen würden.Of the can between the connecting elements forming arc Especially good to be divided on the dividers, if this across from the connection elements are electrically isolated. It is also proposed the separating plates can be electrically insulated from one another. In the cases mentioned the arcs form between the dividers due to electrostatic phenomena and a permanent exchange of charge carriers between the dividing plates is prevented, so that the arcs forming automatically go out. A go out the arcs would be, however also possible, if the dividers would be at a potential.

Um zu gewährleisten, dass alle Lichtbögen zwischen den Trennblechen in etwa gleichzeitig erlöschen, wird vorgeschlagen, dass die Trennbleche äquidistant angeordnet sind. Es ist darauf zu achten, dass der Abstand der Trennbleche nicht zu gering gewählt wird, da der Lichtbogen dann nicht in die Trennbleche einwandern kann. Jedoch darf der Abstand auch nicht zu groß gewählt werden, da die Teillichtbögen dann an den Trennblechen hochwandern können und sich oberhalb der Bleche wieder schließen würden. Der Abstand kann sich ebenso wie die Anzahl der Trennbleche an vorgegebene Parameter angepasst werden.Around to ensure, that all arcs between extinguishing the dividing plates at about the same time, it is proposed that the dividers are equidistant are arranged. It is important to ensure that the distance between the dividers not too small is because the arc then do not migrate into the baffles can. However, the distance may not be too large, since the partial arcs then can walk up the dividing plates and above the Close sheets again. Of the Distance can be as well as the number of dividers to specified Parameters are adjusted.

Wie bereits zuvor beschrieben worden ist, verteilt sich die Lichtbogenspannung zwischen den Anschlusselementen auf einzelne Lichtbögen zwischen den Trennblechen. Um zu gewährleisten, dass die sich zwischen den Trennblechen ausbildenden Lichtbögen automatisch erlöschen, wird vorgeschlagen, dass die Anzahl der Trennbleche derart gewählt ist, dass die Bogenspannung der Lichtbögen zumindest größer ist, als die zur Verfügung stehende Spannung. Diese Spannung ist beispielsweise die Spannung der Hochvoltbatterie. Diese Spannung teilt sich auf die Trennbleche auf. Die sich daraus ergebene Bogenspannung eines einzelnen Teillichtbogens ist geringer als die benötigte Brennspannung zwischen zwei benachbarten Trennblechen.As already described above, the arc voltage is distributed between the connecting elements on individual arcs between the dividing plates. To ensure, that the arcs forming between the dividers automatically go out It is proposed that the number of dividing plates is chosen such that that the arc voltage of the arcs is at least greater, as the available standing tension. This voltage is for example the voltage the high-voltage battery. This voltage is divided between the dividers on. The resulting arc tension of a single partial arc is less than the required one Firing voltage between two adjacent dividing plates.

Ein sicheres Löschen des Lichtbogens zwischen den Anschlusselementen wird dadurch erreicht, dass eine Anzahl n der Trennbleche mit n >= 2 angeordnet ist, wobei sich ein 1/n-ter Teil der Spannung im Lichtbogen zwischen den Anschlusselementen auf jeweils einen Lichtbogen zwischen einander benachbarten Trennblechen aufteilt.A safe extinguishing of the arc between the connecting elements is achieved by arranging a number n of the separating plates with n> = 2, wherein a 1 / nth part of the voltage in the arc between the Anschlußelemen in each case an arc between adjacent dividing plates divides.

Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Trennbleche magnetisiert sind. Dies kann dadurch geschehen, dass die Trennbleche aus Permanentmagneten gebildet sind. Ferner ist es möglich, dass die Trennbleche magnetisierbar sind und mit Hilfe von Permanentmagneten oder von Elektromagneten magnetisiert werden. Im Falle der Magnetisierung der Trennbleche wird ein Einwandern der Lichtbögen in die Trennbleche begünstigt. Durch eine zusätzliche Bewegung aufgrund einer Ablenkung der Ladungsträger durch das magnetische Feldbenötigt der Lichtbogen darüber hinaus mehr Leistung. Da diese Leistung nicht bereitgestellt werden kann, verlischt der Lichtbogen schneller.Especially good results are achieved when the baffles magnetized are. This can be done by the dividing plates of permanent magnets are formed. It is also possible that the separating plates are magnetizable and by means of permanent magnets or magnetized by electromagnets. In the case of magnetization the dividing plates, an infiltration of the arcs is favored in the baffles. By an additional Movement due to a deflection of the carriers by the magnetic field requires Arc over it more power. Because this power is not provided can, the arc disappears faster.

Es ist besonders bevorzugt, wenn die Trennbleche quer zur Bahnangeordnet sind. In diesem Falle kann das Anschlusselement während der Trennbewegung an den Trennblechen vorbei bewegt werden. Insbesondere eine Anordnung senkrecht zur Bahn hat sich als vorteilhaft herausgestellt.It is particularly preferred when the baffles are arranged transversely to the web are. In this case, the connection element during the Separation be moved past the dividers over. Especially an arrangement perpendicular to the web has been found to be advantageous.

Eine besonders enge Führung des zweiten Anschlusselementes an den Trennblechen wird dadurch erreicht, dass die Trennbleche Öffnungen aufweisen, dass das zweite Anschlusselement in den Öffnungen angeordnet ist und durch die Öffnungen bewegbar ist. Hierbei können die Öffnungen dem Querschnitt des Anschlusselementes angepasst sein und insbesondere Bohrungen sein.A especially close leadership of the second connection element on the dividing plates is characterized achieved that the dividers openings have the second connection element in the openings is arranged and movable through the openings is. Here you can the openings be adapted to the cross section of the connecting element and in particular Be holes.

Zum Trennen der Anschlusselemente voneinander hat sich der Einsatz pyrotechnischer Trennmittel bewährt. Diese gewährleisten eine sichere Trennung im Crashfall. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die Trenneinheit pyrotechnisch Trennmittel aufweist, die derart angeordnet sind, dass bei einem Zünden der pyrotechnischen Trennmittel das zweite Anschlusselement von dem ersten Anschlusselement weg bewegt wird. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass das erste Anschlusselement als Aufnahme geformt ist und das zweite Anschlusselement als ein mit der Aufnahme korrespondierender Stecker geformt ist. Insbesondere kann das zweite Anschlusselement in einem Presssitz in der Aufnahme des ersten Anschlusselementes angeordnet sein. Beim Zünden des pyrotechnischen Trennmittels wird das zweite Anschlusselement aus dem ersten Anschlusselement herausgeschleudert und entlang der Bahn bewegt. Es ist auch möglich, dass das pyrotechnische Trennmittel an einem anderen Ort angeordnet ist, und dass das Anschlusselement beispielsweise über eine Umlenkung herausgeschleudert wird. Bei dieser Bewegung wird das zweite Anschlusselement an den Trennblechen vorbei bewegt.To the Separating the connecting elements from each other, the use of pyrotechnic Release agent proven. These ensure a safe separation in the event of a crash. For this reason, it is proposed the separation unit has pyrotechnic release agents which are such are arranged such that when igniting the pyrotechnic release agent the second connection element away from the first connection element is moved. It is possible, for example, that the first connection element is shaped as a receptacle and the second connection element as a is formed with the recording corresponding plug. Especially can the second connection element in a press fit in the receptacle be arranged of the first connection element. When igniting the pyrotechnic release agent is the second connection element from the ejected first connection element and along the path emotional. It is also possible that the pyrotechnic release agent is located at a different location, and that the connection element, for example, thrown out over a deflection becomes. In this movement, the second connection element to the Dividers moved past.

Eine sichere Trennung im Crashfall wird dadurch gewährleistet, dass die Trenneinheit in Wirkverbindung mit einem Crashsensor ist und dass der Crashsensor bei einem sensierten Crash die Trennmittel auslöst. Beispielsweise ist es möglich, die Trenneinheit in Wirkverbindung mit einem Airbag-Steuergerät zu setzen. Löst das Airbag-Steuergerät aus, so wird die Trenneinheit aktiviert und das pyrotechnische Trennmittel gezündet.A safe separation in the event of a crash is ensured by the fact that the separation unit is in operative connection with a crash sensor and that the crash sensor in a sensed crash triggers the release agent. For example, it is possible to use the separation unit to be put in operative connection with an airbag control unit. Triggers the airbag control unit, so the separation unit is activated and the pyrotechnic release agent ignited.

Um auch für zukünftige Hybridantriebe als auch Elektromotoren einsatzfähig zu sein, wird vorgeschlagen, dass der Stromunterbrecher im Crashfall eine Stromtragfähigkeit von mindestens 1000 A, vorzugsweise 3000 A hat. Bei einem Crashfall können insbesondere hohe Kurzschlussströme auftreten.Around also for future Hybrid drives as well as electric motors to be operational, it is proposed that the circuit breaker in the event of a crash current carrying capacity of at least 1000 A, preferably 3000 A. In case of a crash can in particular high short-circuit currents occur.

Wie bereits zuvor erwähnt, wird vorgeschlagen, dass die elektrische Versorgungsleitung eine Kraftfahrzeugbatterie mit einem Elektromotor verbindet. Zwischen der Kraftfahrzeugbatterie und dem Elektromotor ist ein Spannungsumrichter angeordnet, der die Gleichspannung in die benötigte Wechselspannung wandelt. Insbesondere beim Einsatz von Elektromotoren werden hohe Leistungen von der Batterie abgerufen. Diese hohen Leistungen verursachen hohe Ströme und hohe Spannungen, aufgrund derer ein Trennen der Anschlusselemente zu einem Lichtbogen führt. Dieser Lichtbogen wird mit der gezeigten Anordnung von Trennblechen entlang eines Weges eines zweiten Anschlusselementes gelöscht.As mentioned earlier, It is proposed that the electrical supply line is a motor vehicle battery connects with an electric motor. Between the motor vehicle battery and the electric motor, a voltage converter is arranged, the the DC voltage in the needed AC voltage converts. Especially when using electric motors high power is obtained from the battery. These high achievements cause high currents and high voltages, due to which a separation of the connection elements leads to an arc. This arc is used with the shown arrangement of dividers deleted along a path of a second connection element.

Bei der Verwendung in Elektrofahrzeugen werden Spannungen von mehreren 100 V benötigt. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass beim Trennen der Anschlusselemente eine Potentialdifferenz von zumindest 100 V, bevorzugt 500 V zwischen den Anschlusselementen besteht. Das Trennen erfolgt in vielen Fällen im Fall eines Crashes, wenn ein Kurzschluss der B+ Leistung sensiert wird. In diesem Falle liegt das zweite Anschlusselement auf Masse-Potential und eine Potentialdifferenz von über 100 V beim Trennen kann auftreten.at use in electric vehicles will be voltages of several 100V needed. Out For this reason, it is proposed that when separating the connection elements a potential difference of at least 100 V, preferably 500 V between the Connection elements consists. The separation takes place in many cases Case of a crash when a short circuit senses the B + power becomes. In this case, the second connection element is at ground potential and a Potential difference of over 100 V when disconnecting may occur.

Das zweite Anschlusselement kann gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels eine Schaltstange sein. Diese Schaltstange kann bevorzugt in Bohrungen der Trennbleche eingeführt werden und in eine Aufnahme des ersten Anschlusselementes gesteckt werden. Die Schaltstange wird beim Auslösen der Trennmittel durch die Öffnungen der Trennbleche bewegt, wodurch sich der Lichtbogen zwischen den Anschlusselementen auf die Trennbleche aufteilt.The second connection element can according to a advantageous embodiment to be a shift rod. This shift rod may preferably in holes the dividers introduced be and inserted into a receptacle of the first connection element become. The shift rod is triggered by the release means through the openings the separating plates moves, causing the arc between the Splits connecting elements on the dividers.

Eine gute Aufteilung des Lichtbogens auf die Trennbleche wird dadurch ermöglicht, dass die Trennbleche parallel zueinander angeordnet sind.A Good distribution of the arc on the dividers is characterized allows that the separating plates are arranged parallel to each other.

Ein weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zum Unterbrechen von elektrischen Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen mit den Schritten elektrisches Trennen eines Strompfades zwischen einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement, wobei zum Trennen des Strompfades das zweite Anschlusselement relativ zu dem ersten Anschlusselement von diesem weg entlang einer Bahn in Trennrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlusselement beim Trennen entlang der Bahn an zumindest zwei Trennblechen vorbei bewegt wird, so dass ein sich zwischen den Anschlusselementen beim Trennen des Strompfades bildender Lichtbogen auf die Trennbleche aufgeteilt wird.One Another object is a method for interrupting electrical Supply lines, in particular power lines or battery cables, of motor vehicles with the steps of electrically disconnecting one Current paths between a first terminal and a second Terminal element, wherein for disconnecting the current path, the second connection element relative to the first connection element away from it along a path is moved in the separating direction, characterized in that the second Connecting element when separating along the path to at least two Dividing plates is moved past, leaving a gap between the connecting elements when separating the current path forming arc on the dividers is split.

Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert.following the object is explained in more detail with reference to drawings showing an exemplary embodiments.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1a einen Stromunterbrecher im geschlossenen Zustand; 1a a circuit breaker in the closed state;

1b einen Stromunterbrecher im Zustand unmittelbar nach dem Trennen; 1b a circuit breaker in the state immediately after disconnection;

1c einen Stromunterbrecher im Zustand der vollständigen Trennung. 1c a circuit breaker in the state of complete separation.

In der 1 ist ein Stromunterbrecher gezeigt. Der Stromunterbrecher ist aus einem ersten Anschlusselement 2 und einem zweiten Anschlusselement 4 gebildet. Der Stromunterbrecher kann unmittelbar an einer Batteriepolklemme 10 angeordnet sein oder an einer anderen Stelle im Bordnetz. Der Stromunterbrecher kann in einem Gehäuse gekapselt sein. In der gezeigten Ausführungsform ist der Stromunterbrecher derart gebildet, dass das erste Anschlusselement 2 als Aufnahme geformt ist und das zweite Anschlusselement 4 als Schaltstange geformt ist. Das zweite Anschlusselement 4 ist an seinem Ende derart geformt, dass es in einem Presssitz in eine Aufnahme des ersten Anschlusselementes 2 sitzt. In der in 1a gezeigten Darstellung ist das erste Anschlusselement 2 teilweise aufgeschnitten, um die pyrotechnische Trenneinheit 8 zu zeigen. Diese ist im Ende der Aufnahme angeordnet.In the 1 a circuit breaker is shown. The circuit breaker is made of a first connection element 2 and a second connection element 4 educated. The circuit breaker can be connected directly to a battery terminal 10 be arranged or at another point in the electrical system. The circuit breaker may be encapsulated in a housing. In the embodiment shown, the circuit breaker is formed such that the first connection element 2 is formed as a receptacle and the second connection element 4 is shaped as a shift rod. The second connection element 4 is formed at its end so that it in a press fit into a receptacle of the first connection element 2 sitting. In the in 1a The illustration shown is the first connection element 2 partially cut open to the pyrotechnic separation unit 8th to show. This is arranged in the end of the recording.

Ferner ist in 1a eine Mehrzahl von Trennblechen 6ac dargestellt. Die Trennbleche 6 sind parallel zueinander angeordnet und weisen Öffnungen auf. In den Öffnungen der Trennbleche 6 ist das zweite Anschlusselement 4 angeordnet.Furthermore, in 1a a plurality of dividers 6ac shown. The dividers 6 are arranged parallel to each other and have openings. In the openings of the dividers 6 is the second connection element 4 arranged.

Ferner ist in 1a eine Richtung X dargestellt, die die Bahn andeuten soll, entlang der das zweite Anschlusselement 4 beim Auslösen der pyrotechnischen Trenneinheit 9 bewegt wird. Der gezeigte Stromunterbrecher ist derart ausgelegt, dass er eine Stromtragfähigkeit von über 100 A bei einer Spannung von mehr als 100 V hat.Furthermore, in 1a a direction X is shown, which is intended to indicate the path, along which the second connection element 4 when triggering the pyrotechnic separation unit 9 is moved. The circuit breaker shown is designed so that it has a current carrying capacity of over 100 A at a voltage of more than 100V.

Im Crashfall wird von einem Airbag-Steuergerät (nicht dargestellt) über eine Zündleitung (nicht dargestellt) ein Zündimpuls an die pyrotechnische Trenneinheit 8 des Trennmittels übermittelt. Die pyrotechnische Trenneinheit 8 zündet daraufhin, was einen erhöhten Gasdruck innerhalb des ersten Anschlusselementes bewirkt. Aufgrund des erhöhten Gasdrucks wird das zweite Anschlusselement 4 in Richtung X aus dem ersten Anschlusselement 2 herausgeschleudert. In der 1b gezeigten Darstellung, die schematisch den Stromunterbrecher unmittelbar nach dem Auslösen der pyrotechnischen Trenneinheit 8 zeigt, ist das zweite Anschlusselement 4 in der Nähe des ersten Anschlusselementes 2, mechanisch jedoch von diesem getrennt. Aufgrund des hohen Stroms und der hohen Spannung, die der Stromunterbrecher trägt, bildet sich ein Lichtbogen 12 zwischen dem ersten Anschlusselement 2 und dem zweiten Anschlusselement 4 aus. Dieser Lichtbogen 12 bewirkt, dass trotz mechanischer Trennung weiterhin ein Stromfluss zwischen den Anschlusselementen 2, 4 messbar ist. Aus diesem Grunde muss für eine sichere Trennung der Lichtbogen 12 gelöscht werden. Dies wäre beispielsweise dadurch möglich, das zweite Anschlusselemente 4 ausreichend weit weg von dem ersten Anschlusselement 2 zu bewegen. In diesem Fall würde der Brennspannungsbedarf aufgrund des hohen Abstands die zu Verfügung stehende Speisespannung übersteigen. Da in Kraftfahrzeugen der zur Verfügung stehende Raum für ein Stromunterbrecher jedoch gering ist, muss eine Löschung des Lichtbogens innerhalb einer kurzen Wegstrecke gewährleistet werden. Darüber hinaus muss ein Stromfluss hinreichend schnell unterbrochen werden. Aus diesen Gründen wird das zweite Anschlusselement 4 in Richtung X durch die Trennbleche 6 hindurch bewegt.In the event of a crash (not shown) by an airbag control unit via an ignition (not shown) an ignition pulse to the pyrotechnic separation unit 8th of the release agent. The pyrotechnic separation unit 8th then ignites, which causes an increased gas pressure within the first connection element. Due to the increased gas pressure, the second connection element 4 in the direction X from the first connection element 2 thrown out. In the 1b shown schematically showing the circuit breaker immediately after the release of the pyrotechnic separation unit 8th shows is the second connection element 4 near the first connection element 2 but mechanically separated from it. Due to the high current and the high voltage, which carries the circuit breaker, an arc is formed 12 between the first connection element 2 and the second connection element 4 out. This arc 12 causes, despite mechanical separation continues to flow between the connecting elements 2 . 4 is measurable. For this reason, for a safe separation of the arc 12 to be deleted. This would be possible, for example, the second connection elements 4 sufficiently far away from the first connection element 2 to move. In this case, the burning voltage requirement would exceed the available supply voltage due to the high distance. However, since the available space for a circuit breaker in motor vehicles is low, extinguishing of the arc must be ensured within a short distance. In addition, a current flow must be interrupted sufficiently quickly. For these reasons, the second connection element 4 in direction X through the dividers 6 moved through.

In der 1c ist der Stromunterbrecher kurz vor Abschluss des Trennvorgangs dargestellt. Das zweite Anschlusselement 4 ist in der gezeigten Darstellung bereits durch alle Trennbleche 6 hindurch bewegt worden. Während sich das Anschlusselement 4 durch die Trennbleche 6 bewegt, wird der Lichtbogen 12 auf einzelne Lichtbögen 14 aufgeteilt. Sobald das Anschlusselement 4 das Trennblech 6a passiert, teilt sich der Lichtbogen 12 in einen Lichtbogen 14a zwischen Anschlusselement 2 und Trennblech 6a und einen Lichtbogen zwischen dem Trennblech 6a und dem Anschlusselement 4 auf.In the 1c the circuit breaker is shown shortly before completion of the separation process. The second connection element 4 is in the illustration shown already through all the dividers 6 been moved through. While the connection element 4 through the dividers 6 moves, the arc becomes 12 on single arcs 14 divided up. Once the connection element 4 the separating plate 6a happens, the arc splits 12 in an arc 14a between connection element 2 and separating plate 6a and an arc between the divider 6a and the connection element 4 on.

Wird das Anschlusselement 4 weiter bewegt, so wird dieses auch an dem Trennblech 6b vorbei bewegt. Hierdurch wird der Lichtbogen 12 aufgeteilt in die Lichtbögen 14a, 14b und einen Lichtbogen zwischen dem Trennblech 6b und dem Anschlusselement 4.Will the connection element 4 moved further, so this is also on the baffle 6b moved over. This will cause the arc 12 split into the arcs 14a . 14b and an arc between the dividing plate 6b and the connection element 4 ,

Das Anschlusselement 4 wird weiter durch das Trennblech 6c hindurch bewegt, woraufhin sich der verbleibende Lichtbogen 12 zusätzlich auf den Lichtbogen 14c und den Lichtbogen 14d aufteilt.The connection element 4 will continue through the divider 6c moved through, whereupon the remaining arc 12 in addition to the arc 14c and the arc 14d divides.

Durch Einfügen der Trennbleche 6 und damit das Aufteilen des Lichtbogens 12 auf die einzelnen Lichtbögen 14 wird erreicht, dass die Lichtbögen 14 deutlich mehr Leistung verbrauchen, als ein einzelner Lichtbogen 12. Insbesondere wird der höhere Leistungsverbrauch durch eine Wegverlängerung und eine bessere Kühlung erreicht. Die Trennbleche 6 entziehen den Lichtbögen Energie in Form von Wärme. Der Brennspannungsbedarf steigt. Wenn die benötigte Brennspannung die zur Verfügung stehende Spannung übersteigt, erlöschen die Lichtbögen 14 selbständig. Sobald einer der Lichtbögen 14 erloschen ist, ist der Trennvorgang erfolgreich abgeschlossen, da daraufhin das Anschlusselement 4 elektrisch von dem Anschlusselement 2 getrennt ist. Eine schnellere Verlöschung der Lichtbögen 14 kann darüber hinaus durch eine magnetische Anblasung erreicht werden.By inserting the dividers 6 and thus the splitting of the arc 12 on the individual arcs 14 is achieved that the arcs 14 consume significantly more power than a single arc 12 , In particular, the higher power consumption is achieved by way extension and better cooling. The dividers 6 extract energy from the arcs in the form of heat. The burning voltage requirement increases. If the required burning voltage exceeds the available voltage, the arcs will go out 14 independent. Once one of the arcs 14 is extinguished, the separation process is completed successfully, because then the connection element 4 electrically from the connection element 2 is disconnected. A faster erosion of the arcs 14 can also be achieved by a magnetic blowing.

Durch den gezeigten Stromunterbrecher ist es möglich, auf kleinstmöglichen Bauraum Batteriekabel von Batterien zu trennen. Insbesondere in Anwendungen, bei denen hohe Ströme und hohe Spannungen verwendet werden. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen bietet der gezeigte Stromunterbrecher eine erhöhte Sicherheit bei detektierten Kurzschlüssen.By The circuit breaker shown, it is possible on the smallest possible Space to separate battery cables from batteries. In particular in Applications where high currents and high voltages are used. Especially with electric vehicles the circuit breaker shown offers increased safety when detected Shorts.

Claims (16)

Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen mit – einem ersten Anschlusselement (2), – einem zweiten Anschlusselement (4), wobei – in einem leitenden Zustand des Stromunterbrechers ein Strompfad zwischen dem ersten Anschlusselement (2) und dem zweiten Anschlusselement (4) verläuft, und – einer die Anschlusselemente (2, 4) elektrisch voneinander trennenden Trenneinheit (8), welche zum Trennen des Strompfades das zweite Anschlusselement (4) relativ zu dem ersten Anschlusselement (2) von diesem weg entlang einer Bahn (X) in Trennrichtung bewegt, dadurch gekennzeichnet, – dass entlang der Bahn (X) zumindest zwei Trennbleche (6) angeordnet sind, – wobei die Trennbleche (6) Öffnungen aufweisen derart, dass das zweite Anschlusselement (4) beim Trennen durch die Öffnungen der Trennbleche (6) bewegt wird, so dass sich ein sich zwischen den Anschlusselementen (2, 4) beim Trennen des Strompfades bildender Lichtbogen auf die Trennbleche (6) aufteilt.Circuit breaker for electrical supply lines, in particular power lines or battery cables, of motor vehicles with - a first connection element ( 2 ), - a second connecting element ( 4 ), wherein - in a conductive state of the circuit breaker, a current path between the first connection element ( 2 ) and the second connection element ( 4 ), and - one of the connection elements ( 2 . 4 ) electrically separating separation unit ( 8th ), which for separating the current path, the second connection element ( 4 ) relative to the first connection element ( 2 ) is moved along this path along a path (X) in the separating direction, characterized in that - at least two separating plates (X) are arranged along the path (X) ( 6 ) are arranged, - wherein the separating plates ( 6 ) Have openings such that the second connection element ( 4 ) when separating through the openings of the separating plates ( 6 ) is moved so that between the connecting elements ( 2 . 4 ) when separating the current path forming arc on the separating plates ( 6 ). Stromunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbleche (6) gegenüber den Anschlusselementen (2, 4) elektrisch isoliert sind.Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the separating plates ( 6 ) with respect to the connection elements ( 2 . 4 ) are electrically isolated. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbleche (6) gegeneinander elektrisch isoliert sind.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the separating plates ( 6 ) are electrically isolated from each other. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbleche (6) äquidistant angeordnet sind.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the separating plates ( 6 ) are arranged equidistantly. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Trennbleche (6) derart gewählt ist, dass die Bogenspannung der Lichtbögen zumindest größer ist, als die zur Verfügung stehende Spannung.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the number of separating plates ( 6 ) is selected such that the arc voltage of the arcs is at least greater than the available voltage. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl n der Trennbleche (6) mit n >= 2 angeordnet sind, wobei sich ein (1/n)-ter Teil der Spannung im Lichtbogen zwischen den Anschlusselementen (2, 4) auf jeweils einen Lichtbogen zwischen zwei einander benachbarten Trennblechen (6) aufteilt.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that a number n of the separating plates ( 6 ) with n> = 2, wherein one (1 / n) -th part of the voltage in the arc between the connection elements ( 2 . 4 ) on each arc between two adjacent dividing plates ( 6 ). Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbleche (6) magnetisiert sind.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the separating plates ( 6 ) are magnetized. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbleche (6) quer zur Bahn (X) angeordnet sind.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the separating plates ( 6 ) are arranged transversely to the web (X). Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlusselement (4) in den Öffnungen angeordnet ist.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the second connection element ( 4 ) is arranged in the openings. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen Bohrungen sind.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the openings Holes are. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit (8) pyrotechnische Trennmittel aufweist, die derart angeordnet sind, dass bei einem Zünden der pyrotechnischen Trennmittel das zweite Anschlusselement (4) von dem ersten Anschlusselement (2) weg bewegt wird.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the separation unit ( 8th ) has pyrotechnic release means which are arranged such that upon ignition of the pyrotechnic release agent, the second connection element ( 4 ) of the first connection element ( 2 ) is moved away. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit (8) in Wirkverbindung mit einem Crashsensor ist und der Crashsensor bei einem sensierten Crash die Trennmittel auslöst.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the separation unit ( 8th ) is in operative connection with a crash sensor and the crash sensor triggers the release agent in the event of a sensed crash. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Versorgungsleitung eine Kraftfahrzeugbatterie mit einem Elektromotor verbindet.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical supply line is a motor vehicle battery connects with an electric motor. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Trennen der Anschlusselemente (2, 4) eine Potentialdifferenz von zumindest 100 V, bevorzugt 500 V zwischen den Anschlusselementen (2, 4) besteht.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that when disconnecting the connecting elements ( 2 . 4 ) a potential difference of at least 100 V, preferably 500 V between the connection elements ( 2 . 4 ) consists. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlusselement (4) eine Schaltstange ist.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the second connection element ( 4 ) is a shift rod. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennbleche (6) parallel zueinander angeordnet sind.Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the separating plates ( 6 ) are arranged parallel to each other.
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