DE102010055918A1

DE102010055918A1 - Sicherungseinrichtung für eine Hochvoltleitung eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug mit einer solchen

Info

Publication number: DE102010055918A1
Application number: DE201010055918
Authority: DE
Inventors: Werenfrid Dipl.-Ing. 70734 Döpper
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Es soll eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sicherungseinrichtung für eine Hochvoltleitung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Eine erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung (1) beinhaltet ein elektrisch leitfähiges Schmelzelement (5), welches bei Auftreten einer definierten Überleistung schmilzt und somit einen Stromfluss in der Hochvoltleitung unterbricht. Das Schmelzelement ist als flexible Leitung ausgeführt. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Schmelzelement (5) eine Litze ist, welche aus einer Vielzahl von Einzeldrähten besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für eine Hochvoltleitung eines Kraftfahrzeugs. Die Sicherungseinrichtung umfasst ein elektrisch leitfähiges Schmelzelement, welches bei Auftreten einer definierten Überlastung schmilzt und somit einen elektrischen Stromfluss in der Hochvoltleitung unterbricht. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Sicherungseinrichtung.
Schmelzsicherungen sind Stand der Technik. Beispielsweise beschreibt das Dokument DE 11 2004 002 301 T5 eine elektrische Schutzeinrichtung, bei welcher ein Schmelzelement als massive, unbewegliche und mäanderförmige elektrische Leitung ausgeführt ist.
Eine mäanderförmige Schmelzsicherung ist außerdem aus der Druckschrift GB 2 034 133 A bekannt.
Also werden im Stand der Technik massive, eigensteife und flach ausgeführte Leitungen als Schmelzsicherungen eingesetzt. Werden derartige Schmelzelemente thermischen Belastungen ausgesetzt, so können sie beschädigt werden, ohne dass zu hohe Leistungen aufgetreten sind. Insbesondere in Kraftfahrzeugen, wo die Sicherungen bekanntlich extremen Temperaturen von –40° bis ca. 200°C im Betrieb ausgesetzt werden, führt eine derartige Belastung zu einer Ausdehnung und anschließenden Schrumpfung der massiven und eigensteifen Schmelzsicherungen herkömmlicher Bauart.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sicherungseinrichtung für eine Hochvoltleitung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sicherungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wie auch durch ein Kraftfahrzeug, welches die Merkmale gemäß Patentanspruch 6 aufweist. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Eine erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung für eine Hochvoltleitung eines Kraftfahrzeugs umfasst ein elektrisch leitfähiges Schmelzelement. Dieses Schmelzelement dient zum Unterbrechen eines Stromflusses in der Hochvoltleitung bei Auftreten einer definierten Überleistung in der Hochvoltleitung. Mit anderen Worten durchbrennt das Schmelzelement dann, wenn die Stromstärke des durch die Hochvoltleitung fließenden Stroms einen definierten Wert überschreitet, und zwar für eine definierte Zeitdauer. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schmelzelement als flexible bzw. biegbare Leitung bereitgestellt ist.
Anders als im Stand der Technik wird somit eine flexible Leitung als Schmelzelement eingesetzt. In vorteilhafter Weise wird somit eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sicherungseinrichtung geschaffen, welche selbst extremen Temperaturen von –40°C bis 200°C standhält.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn das Schmelzelement eine Litze ist, welche aus einer Vielzahl von Einzeldrähten – insbesondere aus Kupfer – besteht. Gerade dann kann auf technisch einfache und kostengünstige Weise eine flexible Leitung geschaffen werden, die leicht zu biegen ist. Die Verwendung von Litzen verhilft aufgrund ihrer arteigenen Flexibilität zu noch mehr Sicherheit gegen die auftretenden Belastungen.
Bevorzugt ist das Schmelzelement mäanderförmig, insbesondere mit mindestens zwei Mäanderschlingen, verlegt. Das bogenförmige bzw. mäanderförmige Verlegen des Schmelzelements führt zu einer Vermeidung von thermischen Spannungen, die als Wechselspannungen zu einer Vorschädigung des Schmelzelements führen.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung aufweist.
Bei dem Kraftfahrzeug ist bevorzugt vorgesehen, dass die Hochvoltleitung – in diese ist die Sicherungseinrichtung integriert – eine Fahrzeugbatterie mit einem Elektromotor elektrisch verbindet. Dieser Elektromotor dient insbesondere zum Antreiben des Kraftfahrzeugs.
Das Kraftfahrzeug kann ein Hybrid-Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Dabei veranschaulicht die einzige Figur in schematischer Darstellung eine Sicherungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Eine Sicherungseinrichtung 1, wie sie in der Figur in schematischer Darstellung dargestellt ist, wird in eine elektrische Hochvoltleitung (bis 300 V) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, integriert. Die elektrische Hochvoltleitung verbindet dabei eine Fahrzeug-Hochvoltbatterie mit einem elektrischen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug sein.
Die Sicherungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine Stiftform aufweist und länglich ausgebildet ist. Das Gehäuse 2 ist aus einem elektrisch isolierenden Material bereitgestellt, etwa aus Keramik oder Glas oder dergleichen. Das Gehäuse 2 weist zwei Stirnseiten 3, 4 auf, welche die jeweiligen freien Enden definieren. An den Stirnseiten 3, 4 sind elektrische Anschlüsse bereitgestellt, welche zum Anschließen von Hochvoltleitungen ausgebildet sind. Einerseits kann die Sicherungseinrichtung 1 über eine Hochvoltleitung mit der Fahrzeug-Hochvoltbatterie elektrisch gekoppelt werden; andererseits kann sie mit dem Elektromotor elektrisch gekoppelt werden.
Im Gehäuse 2 befindet sich ein Schmelzelement 5, welches eine flexible bzw. biegbare elektrische Leitung ist. Das Schmelzelement 5 ist eine Litze, welche aus einer Vielzahl von Einzeldrähten gewickelt ist. Diese Einzeldrähte sind beispielsweise aus Kupfer ausgebildet. Sie können aber auch aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material gebildet sein.
Das Schmelzelement 5 erstreckt sich im Gehäuse 2 zwischen den Stirnseiten 3, 4, nämlich zwischen den genannten elektrischen Anschlüssen. Das Schmelzelement 5 ist im Gehäuse 2 mäanderförmig bzw. wellenförmig verlegt. Dabei weist diese Mäanderform im Ausführungsbeispiel zwei Mäanderschlingen auf. Die Anzahl der Mäanderschlingen kann auch größer als zwei sein.
Eine derartige Ausgestaltung der Sicherungseinrichtung 1 sorgt unter Anderem für die Steigerung der Lebensdauer der Sicherungseinrichtung 1 im Vergleich zum Stand der Technik. Es können somit Kosten gespart werden. Der wesentliche Vorteil der Sicherungseinrichtung 1 besteht jedoch darin, dass diese selbst extremen Temperaturen von –40°C bis etwa 200°C im Betrieb des Kraftfahrzeugs standhält. Das Schmelzelement 5 kann nämlich beliebig ausgedehnt werden, ohne dass es zu einer Zerstörung des Schmelzelements 5 kommt. In unterschiedlichen Temperaturbereichen kann das Schmelzelement 5 hohen thermischen Belastungen ausgesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Sicherungseinrichtung
2: Gehäuse
3: Stirnseite
4: Stirnseite
5: Schmelzelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 112004002301 T5 [0002]
GB 2034133 A [0003]

Claims

Sicherungseinrichtung (1) für eine Hochvoltleitung eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrisch leitfähigen Schmelzelement (5), mittels welchem ein elektrischer Stromfluss in der Hochvoltleitung bei Auftreten einer definierten Überleistung verhinderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzelement (5) als flexible Leitung ausgebildet ist.
Sicherungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzelement (5) eine Litze ist, welche aus einer Vielzahl von Einzeldrähten besteht.
Sicherungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzelement (5) mäanderförmig, insbesondere mit mindestens zwei Mäanderschlingen, ausgeführt ist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzelement (5) aus Kupfer ausgebildet ist.
Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildetes, stiftartiges Gehäuse (2), in welchem sich das Schmelzelement (5) zwischen einer ersten Stirnseite (3) und einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (4) erstreckt.
Kraftfahrzeug mit einer Sicherungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltleitung eine Fahrzeugbatterie und einen Elektromotor elektrisch miteinander verbindet.