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Der Gegenstand betrifft eine elektrische Schmelzsicherung, umfassend ein erstes Anschlussteil, ein zweites Anschlussteil, und einen Schmelzleiter, wobei der Schmelzleiter eine elektrische Verbindung zumindest zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil bildet. Darüber hinaus betrifft der Gegenstand ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schmelzsicherung sowie eine Hochvoltelektroinstallation als auch ein Elektrofahrzeug umfassend eine solche elektrische Schmelzsicherung.
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Im Stand der Technik sind Schmelzsicherungen bekannt, bei denen der Schmelzleiter mit Sand umgeben ist, um ein Unterbrechen der elektrischen Verbindung unter Vermeidung von Lichtbögen zu ermöglichen. Sand hat Lichtbogen löschende Eigenschaften. Wenn der Schmelzleiter schmilzt, dringt der Sand in den geschmolzenen Bereich des Schmelzleiters ein und löscht einen dort eventuell entstehenden Lichtbogen. Nachteilig ist jedoch, dass der Sand bei Vibrationen, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen entstehen, einen starken Verschleiß des Schmelzleiters durch Abrasion bewirkt. Der Schmelzleiter kann von dem Sand durchgerieben werden und die elektrische Verbindung unterbrechen. Dies führt zu einer zu kurzen Lebensdauer solcher Schmelzsicherungen, beispielsweise in Fahrzeugen.
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Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schmelzsicherung mit einer verlängerten Lebensdauer zur Verfügung zu stellen, welche ein Unterbrechen der elektrischen Verbindung unter Vermeidung von Lichtbögen ermöglicht.
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Diese und andere Aufgaben werden gegenständlich unter anderem durch eine elektrische Schmelzsicherung nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Betreiben der elektrischen Schmelzsicherung nach Anspruch 13 und ein Verfahren zur Herstellung der elektrischen Schmelzsicherung nach Anspruch 14 gelöst.
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Die gegenständliche elektrische Schmelzsicherung umfasst vorzugsweise ein erstes Anschlussteil, ein zweites Anschlussteil, und einen Schmelzleiter, wobei der Schmelzleiter eine elektrische Verbindung zumindest zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil bildet. Der Schmelzleiter der elektrischen Schmelzsicherung ist zumindest teilweise von einem Lichtbogen löschenden Fluid umgegeben.
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Die elektrische Schmelzsicherung ist insbesondere eine elektrische Schmelzsicherung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug.
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Das erste und das zweite Anschlussteil können zum mechanischen und/oder elektrischen Anschluss an elektrische Leitungen geformt sein. Insbesondere können die Anschlussteile Kabelschuhe zur Verbindung mit Kabeln aufweisen. Zum Beispiel sind die Anschlussteile mit einem Bordnetz eines Fahrzeugs elektrisch und mechanisch verbindbar.
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Der Schmelzleiter ist beispielsweise zumindest teilweise aus Elektrolytkupfer, Silber, Feinsilber Kupfer, versilbertem Kupfer oder Silber-Kupfer-Legierungen gebildet. Der Schmelzleiter kann dotiert oder mit einer Beschichtung versehen sein. Der Schmelzleiter ist vorzugsweise als Bandleiter oder Draht gebildet. Der Schmelzleiter ist vorzugsweise dünn. Der Durchmesser des Schmelzleiters ist beispielsweise zwischen 1 μm bis 5 mm, bevorzugt zwischen 10 μm bis 1 mm.
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Der Schmelzleiter ist beispielsweise räumlich zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil angeordnet. Der Schmelzleiter kann mit dem ersten und dem zweiten Anschlussteil mechanisch verbunden sein, insbesondere stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig. Zum Beispiel ist der Schmelzleiter mit dem ersten und dem zweiten Anschlussteil verschweißt, verlötet, vernietet und/oder verschraubt. Der Schmelzleiter kann auch einstückig mit dem ersten und/oder dem zweiten Anschlussteil gebildet sein.
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Die Anschlussteile sind über den Schmelzleiter elektrisch miteinander verbunden, so dass über die Anschlussteile und den Schmelzleiter ein elektrischer Strom zwischen einem Verbraucher und einer elektrischen Energiequelle fließen kann. Zum Beispiel ist der Verbraucher ein Elektromotor, ein Antriebsbordnetz, ein Bordnetz und/oder eine oder mehrere Geräte in einem Bordnetz, und die elektrische Energiequelle ist zum Beispiel eine Elektrobatterie. Dies ist insbesondere bei einem Einsatz der elektrischen Schmelzsicherung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug, in einem Kraftfahrzeug und/oder in einem Hybridfahrzeug, denkbar.
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Die elektrische Schmelzsicherung kann mehr als einen Schmelzleiter umfassen. Dies ist unter anderem vorteilhaft, um den Nennstrom, die Ausschaltzeit, und/oder das Auslöseverhalten der elektrischen Schmelzsicherung anzupassen.
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Bei heutigen Hochvoltanwendungen, beispielsweise in 24 V oder 48 V Gleichspännungsnetzen, als auch in Antriebsbordnetzen von Elektrofahrzeugen, beispielsweise in Antriebsbordnetzen mit mehr als 100 V, ist das Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil durch eine Schmelzsicherung problematisch, da sich beim Unterbrechen der elektrischen Verbindung Lichtbögen ausbilden können und die elektrische Verbindung somit nicht vollständig unterbrochen ist.
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Der elektrische Schmelzleiter ist vorzugsweise unmittelbar von dem Lichtbogen löschenden Fluid umgeben. Zum Beispiel benetzt das Fluid den Schmelzleiter zumindest teilweise. Das Fluid ist insbesondere geeignet, um einen beim Durchschmelzen des Schmelzleiters entstehenden Lichtbogen zu löschen und/oder das Entstehen eines Lichtbogens zu unterdrücken. Dies ist unter anderem vorteilhaft, um das Ausschaltverhalten der elektrischen Schmelzsicherung zu erhöhen und die elektrische Verbindung vollständig zu unterbrechen und die Ausschaltzeit zu minimieren.
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Das Ausschaltverhalten beschreibt unter anderem den maximalen Stromdurchfluss, den die elektrische Schmelzsicherung bei einer vorgegebenen Spannung im Auslösefall sicher Ausschalten kann.
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Das Fluid bewirkt im Vergleich zu Sand oder einem anderen körnigen Füllmaterial einen zumindest verringerten Verschleiß des Schmelzleiters durch Abrasion. Bevorzugt bewirkt das Fluid überhaupt keinen Verschleiß des Schmelzleiters durch Abrasion. Unter Abrasion versteht man unter anderem einen Verschleißmechanismus, der auftritt, wenn die Oberfläche eines Werkstoffes durch harte Partikel, beispielsweise aufgrund von fahrzeugtypischen Vibrationen, beansprucht wird.
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Die Verwendung des Fluids ist somit unter anderem vorteilhaft, um den Verschleiß des Schmelzleiters insbesondere in Fahrzeugen zu vermindern und die Lebensdauer der elektrischen Schmelzsicherung zu verlängern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Schmelzleiter im Falle eines Überschreitens eines Nennstroms der elektrischen Schmelzsicherung durchschmelzbar. Zum Beispiel kann der Schmelzleiter durch die im Falle eines Stromdurchflusses, der höher ist als der Nennstrom der elektrischen Schmelzsicherung, entstehende Wärme (z. B. Joulsche Wärme) durchschmelzen. Zum Beispiel kann der Widerstand des Schmelzleiters derart gewählt sein, dass der Schmelzleiter bei einer (definierten) Überschreitung des Nennstroms für eine (definierte) Zeit durchschmilzt. Zum Beispiel kann der Schmelzleiter bei einem Überschreiten des Nennstroms um das Zehnfache innerhalb von 500 ms, bevorzugt innerhalb von 100 ms, besonders bevorzugt innerhalb von 50 ms durchschmelzen. Bei einer geringeren Überschreitung des Nennstroms kann der Schmelzleiter langsamer durchschmelzen. Die Zeit vom Überschreiten des Nennstroms bis zum Durchschmelzen des Schmelzleiters ist beispielsweise die Ausschaltzeit. Der Widerstand des Schmelzleiters kann unter anderem durch den Durchmesser, die Geometrie und/oder das Material des Schmelzleiters sowie durch eine Beschichtung und/oder Dotierung beeinflusst werden. Das Ausschaltverhalten und/oder die Ausschaltzeit der Schmelzsicherung sind durch den Widerstand des Schmelzleiters beeinflußbar.
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Das Fluid kann kühlende Eigenschaften haben, derart, dass das Fluid den Schmelzleiter kühlt. Das Fluid kann somit die Ausschaltzeit verlängern. Das Ausschaltverhalten und/oder die Ausschaltzeit der Schmelzsicherung sind durch das Fluid beeinflußbar. Zum Beispiel kann der Durchmesser des Schmelzleiters verringert werden, wenn die Fluidmenge entsprechend erhöht wird. Durch die verbesserte Kühlung des Schmelzleiters durch die erhöhte Fluidmenge kann das Ausschaltverhalten und/oder die Ausschaltzeit der elektrischen Schmelzsicherung in diesem Beispiel unverändert sein.
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Die elektrische Schmelzsicherung kann eine superflinke, flinke, mittelträge, träge oder superträge Ausschaltzeit haben.
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Der Nennstrom der elektrischen Schmelzsicherung kann größer oder gleich 5 A, bevorzugt größer oder gleich 10 A, besonders bevorzugt größer oder gleich 50 A oder 100 A sein. Dies ist unter anderem vorteilhaft, um Ströme von Elektroantrieben, beispielsweise im Antriebsbordnetz eines Elektrofahrzeugs, und Starterströme von Verbrennungsmotoren zu tragen.
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Das Durchschmelzen des Schmelzleiters bewirkt das Unterbrechen der durch den Schmelzleiter gebildeten elektrischen Verbindung zwischen den Anschlussteilen. Das Durchschmelzen bewirkt auch das Trennen einer durch den Schmelzleiter gebildeten mechanischen Verbindung zwischen den Anschlussteilen. Zum Beispiel bildet sich an der Trennstelle ein Spalt in dem Schmelzleiter und/oder zwischen den Anschlussteilen. Der Spalt kann beispielsweise entlang einer Sollschmelzstelle des Schmelzleiters verlaufen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Fluid in einen geschmolzenen Bereich des Schmelzleiters einströmbar. Zum Beispiel umgibt das Fluid den Schmelzleiter zumindest an einer Sollschmelzstelle. Wenn der Schmelzleiter an der Sollschmelzstelle schmilzt, kann das den Schmelzleiter an der Sollschmelzstelle umgebende Fluid in den geschmolzenen Bereich einströmen. Im Gegensatz zu Sand, einem anderen körnigen Füllmaterial oder einem Festkörper, kann das Fluid den geschmolzenen Bereich des Schmelzleiters beispielsweise vollständig, d. h. frei von Zwischenräumen, ausfüllen. Dies ist unter anderem vorteilhaft, um einen entstehenden Lichtbogen zu löschen und/oder das Entstehen eines Lichtbogens zu unterdrücken.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Fluid flüssig, pastös oder gelartig. Ein flüssig, pastöses oder gelartiges Fluid hat beispielsweise eine Viskosität zwischen 0,2 und 1·10^6 mPas. Bevorzugt ist das Fluid pastös oder gelartig mit einer Viskosität zwischen 10 und 1·10^6 mPas, besonders bevorzugt zwischen 1000 und 1·10^6 mPas. Zum Beispiel ist das Fluid ein Silikon, bevorzugt ein Silikonöl, Silikonkautschuk, Silikonelastomer oder ein Silikongel.
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Das verwendete Fluid ist beispielsweise in einem Temperaturbereich von –20°C bis +80°C, besonders bevorzugt von –40° bis +150° flüssig, pastös oder gelartig. Insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen muss das Fluid auch bei niedrigen Temperaturen noch flüssig, pastös oder gelartig sein. Es darf nicht dazu kommen, dass das Fluid bei –40°C seinen Aggregatzustand in fest ändert, da ansonsten das Unterbrechen der elektrischen Verbindung nicht mehr sichergestellt ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Fluid schwerentflammbar, selbstverlöschend und/oder elektrisch isolierend. Zum Beispiel hat das Fluid eine Zündtemperatur größer oder gleich +300°C, bevorzugt größer oder gleich +400°C, und/oder einen Flammpunkt größer oder gleich +600°C, bevorzugt größer oder gleich n +700°C, und/oder einen Sauerstoffindex (Limiting Oxygen Index, LOI) größer oder gleich 21%, bevorzugt größer oder gleich 28%.
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Wie oben ausgeführt, kann das Fluid ein Silikon sein, beispielsweise ein Silikonöl, Silikonkautschuk oder ein Silikongel. Das Silikon kann elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen. Das Silikon kann auch schwerentflammbar und selbstverlöschend sein. Das Flammverhalten des Silikons kann außerdem durch Zusätze, wie Al(OH3) oder TiO2, noch verbessert werden. Beim Verbrennen von Silikon entstehen nur geringe Rauchmengen und Siliciumdioxid. Der Rauch enthält im Wesentlichen Kohlendioxid und Wasser, jedoch keine toxischen Gase.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Fluid beim Löschen eines Lichtbogens zumindest teilweise in einen festen, elektrisch isolierenden Stoff umgewandelt. Zum Beispiel kann die beim Verbrennen des Fluids entstehende Asche ein elektrischer Isolator sein. Siliciumdioxid, das beim Verbrennen von Silikon entsteht, ist beispielsweise ein elektrisch isolierender Stoff.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Fluid ein Silikon. Unter einem Silikon soll insbesondere ein Polymer (z. B. ein anorganisches Polymer) verstanden werden, bei dem Siliciumatome über Sauerstoffatome verknüpft sind. Dabei können Molekülketten und/oder -netze auftreten, wobei die freien Valenzelektronen des Siliciums durch Kohlenwasserstoffreste abgesättigt sind. Silikone sind im Wesentlichen Polysiloxane bzw. Polyorganosiloxane. Bevorzugt ist das Silikon ein Silikonöl, Silikonkautschuk, Silikonelastomer oder ein Silikongel.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die elektrische Schmelzsicherung ferner ein zumindest den Schmelzleiter zumindest teilweise umgebendes Gehäuse, wobei das Gehäuse zumindest teilweise mit dem Fluid gefüllt ist. Das Gehäuse kann das Fluid und den Schmelzleiter luftdicht abschließen.
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Das Gehäuse kann zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Glas oder Keramik gebildet sein. Zum Beispiel kann das Gehäuse einen hohlzylindrischen Glas- oder Keramikkörper umfassen und mit zwei Verschlusskappen (z. B. luftdicht) verschlossen sein.
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Die Verschlusskappen können mit den Anschlussteilen verbunden sein, beispielsweise sind die Anschlussteile durch die Verschlusskappen durchgeführt und/oder einstückig mit den Verschlusskappen gebildet. Die Verschlusskappen können einen das Gehäuse zumindest teilweise umgreifendem Kragen aufweisen. Die Verschlusskappen können aus einem elektrisch isolierenden Material und/oder einem elektrisch leitenden Material gebildet sein.
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In dem Gehäuse kann zumindest eine Öffnung vorgesehen sein. In dem Gehäuse kann beispielsweise eine Befüllungsöffnung vorgesehen sein, über die das Gehäuse mit dem Fluid einfach befüllbar ist. Außerdem kann in dem Gehäuse eine Entlüftungsöffnung vorgesehen sein, über die ein im Gehäuse eingeschlossenes Gas bei einem Überdruck entweichen kann. Dies ist unter anderem vorteilhaft, um ein Entweichen eines Gases, das beim Löschen des Lichtbogens entsteht, zu ermöglichen. Die Befüllungsöffnung und/oder die Entlüftungsöffnung sind beispielsweise als eine Öffnung (z. B. als ein Ventil) gebildet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Schmelzleiter zumindest eine Verjüngung und/oder zumindest eine Perforierung auf. Der Schmelzleiter kann auch mehrere Verjüngungen und/oder Perforierungen aufweisen. Eine Verjüngung und/oder Perforierung führt zum Beispiel zu einem erhöhten Widerstand des Schmelzleiters an dieser Stelle. An einer Verjüngung und/oder Perforierung ist die im Fall eines Stromdurchflusses entstehende Wärme (im Vergleich zum Rest des Schmelzleiters) erhöht, so dass sich dort beispielsweise eine Sollschmelzstelle befindet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die elektrische Schmelzsicherung eine Hochvoltschmelzsicherung. Unter einer Hochvoltschmelzsicherung soll insbesondere eine Schmelzsicherung mit einer Nennspannung größer oder gleich 20 V, bevorzugt größer oder gleich 50 V, besonders bevorzugt größer oder gleich 100 V oder 200 V verstanden werden. Die Nennspannung ist vorzugsweise eine Gleichspannung. Nach dem Unterbrechen der elektrischen Verbindung kann beispielsweise eine der Nennspannung entsprechende Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil abfallen. Gerade bei Hochvoltanwendungen ist das Entstehen von Lichtbögen ein Problem, so dass die elektrische Schmelzsicherung gerade zur elektrischen Absicherung in solchen Anwendungen vorteilhaft ist.
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Ein weiterer Aspekt ist eine Hochvoltelektroinstallation, welche eine elektrische Schmelzsicherung, wie sie zuvor beschrieben wurde, umfasst. Unter einer Hochvoltelektroinstallation soll unter andere eine Schaltungsanordnung verstanden werden, über die eine Spannung größer oder gleich 20 V, bevorzugt größer oder gleich 50 V, besonders bevorzugt größer oder gleich 100 V oder 200 V abfällt.
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Ein weiterer Aspekt ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, welches ein elektrisches Bordnetz und eine in dem Bordnetz angeordnete elektrische Schmelzsicherung, wie sie zuvor beschrieben wurde, umfasst. Ein Bordnetz ist beispielsweise ein 12 V, 24 V oder 48 V Gleichspannungsnetz eines Fahrzeugs. Das Bordnetz kann auch ein Antriebsbordnetz eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs sein. Die elektrische Schmelzsicherung kann beispielsweise ein oder mehrere Geräte in dem Bordnetz elektrisch absichern.
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Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schmelzsicherung, wie sie zuvor beschrieben wurde, welches das Durchschmelzen des elektrischen Schmelzleiters beim Überschreiten eines Nennstroms der elektrischen Schmelzsicherung und das Einströmen des Fluids in einen geschmolzenen Bereich des Schmelzleiters derart, dass ein Lichtbogen unterdrückt und/oder gelöscht wird, umfasst.
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Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schmelzsicherung, wie sie zuvor beschrieben wurde, welches das Befüllen der Schmelzsicherung mit einem Lichtbogen löschenden Fluid derart umfasst, dass der Schmelzleiter zumindest teilweise von dem Fluid umgeben ist. Zum Beispiel kann ein den Schmelzleiter zumindest teilweise umgebendes Gehäuse mit dem Fluid befüllt und anschließend verschlossen werden.
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Sand oder ein anderes körniges Füllmaterial kann beim Befüllen (luftgefüllte) Zwischenräume bilden, welche ein Löschen und Unterdrücken von Lichtbögen verhindern. Dies wird beim Befüllen mit einem Fluid vermieden. Die Verwendung des Fluids ist somit unter anderem vorteilhaft, um ein sicheres Unterbrechen der elektrischen Verbindung unter Vermeidung von Lichtbögen zu ermöglichen.
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Die Merkmale der Verfahren und Vorrichtungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematisch Ansicht einer elektrischen Schmelzsicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Schnittansicht der elektrischen Schmelzsicherung aus 1 im unausgelösten Zustand; und
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3: eine schematische Schnittansicht der elektrischen Schmelzsicherung aus 1 im ausgelösten Zustand.
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1 zeigt schematisch eine elektrische Schmelzsicherung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel im unausgelösten Zustand.
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Die elektrische Schmelzsicherung 10 umfasst ein erstes Anschlussteil 11 mit einem Anschraubpunkt 11a und ein zweites Anschlussteil 12 mit einem Anschraubpunkt 12a. Das erste und zweite Anschlussteil 11, 12 sind einstückig mit dem Schmelzleiter 13 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet. Das erste und zweite Anschlussteil 11, 12 und der Schmelzleiter 13 sind vorzugsweise aus Elektrolytkupfer, Silber, Feinsilber Kupfer, versilbertem Kupfer oder einer Silber-Kupfer-Legierung gebildet.
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Der Schmelzleiter 13 weist eine durch eine Perforierung und eine Verjüngung gebildete Sollschmelzstelle 14 auf. Die Sollschmelzstelle ist derart gebildet, dass der Schmelzleiter 13 durch die an der Sollschmelzstelle 14 bei einer Überschreitung des Nennstroms der elektrischen Schmelzsicherung 10 entstehende Wärme durchschmilzt. Der Schmelzleiter kann bei einem überschreiten des Nennstroms um das Zehnfache innerhalb von 500 ms, bevorzugt innerhalb von 100 ms, besonders bevorzugt innerhalb von 50 ms durchschmelzen.
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Der Schmelzleiter 13 ist von einem hohlzylindrischen Gehäuse 15 umgeben. Das Gehäuse 15 ist aus einem elektrischen isolierenden Material, vorzugsweise Glas oder Keramik gebildet. Das Gehäuse 15 ist mit den Verschlusskappen 17 und 18 verschlossen. Zum Beispiel sind die Verschlusskappen 17 und 18 mit dem Gehäuse verklebt.
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Die Verschlusskappen sind beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Material gebildet. Durch die Verschlusskappen 17 und 18 sind die Anschlussteile 11 und 12 geführt. Die Verschlusskappe 17 ist mit dem Anschlussteil 11 einstückig gebildet, und die Verschlusskappe 18 ist mit dem Anschlussteil 12 verschweißt.
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Das Gehäuse 15 ist mit einem Silikon 16 befüllt. Das Silikon 16 umgibt den Schmelzleiter 13 unmittelbar.
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Zum Befüllen des Gehäuses 15 werden beispielsweise zunächst der Schmelzleiter 13 und das Anschlussteil 12 in das Gehäuse eingeführt und die einstückig mit dem Anschlussteil 11 ausgebildete Verschlusskappe 17 mit dem Gehäuse 15 verklebt. Anschließend wird in das einseitig verschlossene Gehäuse 15 das Silikon 16 gefüllt. Danach wird die Verschlusskappe 18 beispielsweise auf das Anschlussteil 12 aufgeschoben, mit dem Anschlussteil 12 verschweißt und mit dem Gehäuse 15 verklebt.
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Das Silikon 16 ist ein Lichtbogen löschendes Fluid. Das Silikon 16 ist vorzugsweise ein Silikongel oder ein Silikonkautschuk mit einem Flammpunkt von ca. +750°C, einer Zündtemperatur von ca. +450°C und einem Sauerstoffindex weit über 21%. Das Silikon 16 weist bei einer thermischen Belastung, z. B. durch einen Lichtbogen, eine ausgesprochene Schwerbrennbarkeit und selbstverlöschende Eigenschaften auf. Beim Verbrennen des Silikons 16 entstehen nur geringe Rauchmengen, Kohlendioxid, Wasser, jedoch keine toxischen Gase. Als Asche bleibt Siliciumdioxid zurück. Außerdem ist das Silikon 16 ein gutes elektrisch isolierendes Material.
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2 zeigt schematisch eine Schnittansicht der elektrischen Schmelzsicherung 10 aus 1 im unausgelösten Zustand.
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Die elektrische Schmelzsicherung 10 ist beispielsweise in einem Antriebsbordnetz eines Elektrofahrzeugs integriert. Zum Beispiel ist das Anschlussteil 11 mit einem Pol einer Fahrzeugbatterie und das Anschlussteil 12 mit einem Gerät in einem Bordnetz eines Elektrofahrzeugs verbunden, so dass über die Anschlussteile und den Schmelzleiter ein elektrischer Strom zwischen der Elektrofahrzeugbatterie und dem Gerät fließen kann. Der Nennstrom der elektrischen Schmelzsicherung 10 beträgt beispielsweise 10 A oder 20 A. Die Nennspannung der elektrischen Schmelzsicherung 10 beträgt beispielsweise 12 V, 24 V oder 48 V.
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Wenn der Strom über den Schmelzleiter 13 den Nennstrom der elektrischen Schmelzsicherung 10 überschreitet, löst die elektrische Schmelzsicherung aus und der Schmelzleiter 13 schmilzt an der Sollschmelzstelle 14 durch.
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3 zeigt schematisch eine Schnittansicht der elektrischen Schmelzsicherung 10 aus 1 im ausgelösten Zustand.
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Im Bereich der Sollschmelzstelle 14 ist der Schmelzleiter 13 durchgeschmolzen. Entlang der Sollschmelzstelle 14 hat sich ein Spalt gebildet. In den Spalt ist das den Schmelzleiter 13 unmittelbar umgebende Silikon 16 eingeströmt. Durch das Einströmen des Silikons 16 in den Spalt ist das Entstehen eines Lichtbogens unterdrückt worden. Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussteilen 11 und 12 ist somit vollständig unterbrochen.
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Die Verwendung der elektrischen Schmelzsicherung 10 in einem Bordnetz eines Fahrzeugs ist unter anderem vorteilhaft, da das Silikon 16 keinen Verschleiß des Schmelzleiters 13 durch Abrasion aufgrund von fahrzeugtypischen Vibrationen bewirkt und ein Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlussteilen 11 und 12 unter Vermeidung von Lichtbögen ermöglicht.
