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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung mit einem ersten Kontakt, einem zweiten Kontakt und einer Schließeinrichtung zum Bewegen des ersten Kontakts relativ zu dem zweiten Kontakt, wobei sich die Kontakte in einer Geschlossenstellung berühren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Schütz mit einer derartigen Kontaktanordnung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Schütz.
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Bei unsachgemäßer Ansteuerung und bei extern erzeugten Kurzschlussströmen können die Kontakte eines Schützes miteinander verschweißen. Man spricht daran von einem „verklebten” Schütz. Ein erneutes Öffnen des Schützes ist damit nicht mehr möglich. Er kann seine Funktion als Sicherheitsabschaltelement nicht mehr erfüllen.
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Generell wurde bislang durch den Einsatz von schmelz- und erosionsfesten Elektrodenmaterialien versucht, die Ursache des Verschweißens zu vermeiden. Derartige Materialien sind jedoch teuer in der Herstellung und in der Verarbeitung.
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Aus der Patentschrift
DE 10 2008 024 940 B3 ist ein Relais mit einem Magnetsystem bekannt, mit welchem ein Anker in eine erste oder eine zweite Position bewegbar ist, sowie mindestens einem Arbeitskontakt und mindestens einem Umschaltkontakt, welcher mittels Federkraft vom Arbeitskontakt trennbar ist. Mittels der im Magnetsystem gespeicherten Energie kann eine Druckkraft zum Aufbrechen einer Verschweißung auf dem Umschaltkontakt ausgeübt werden. Dabei greift das Betätigungselement zur Übertragung einer Druckkraft beabstandet am Umschaltkontakt ein, sodass die Druckkraft durch das Magnetsystem nur dann auf den Umschaltkontakt aufgeprägt wird, wenn dieser nicht durch Federkraft alleine auf den Ruhekontakt zurückgleitet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit einfachen Mitteln ein Verkleben der Kontakte einer Kontaktanordnung zu lösen. Es soll eine entsprechende Kontaktanordnung bzw. ein entsprechendes Schütz insbesondere für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kontaktanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach eine Kontaktanordnung mit einem ersten Kontakt, einem zweiten Kontakt und einer Schließeinrichtung zum Bewegen des ersten Kontakts relativ zu dem zweiten Kontakt bereitgestellt, wobei sich die Kontakte in einer Geschlossenstellung berühren. Die Schließeinrichtung ist von einer Steuereinrichtung angesteuert, mit der die Schließeinrichtung zyklisch bestrombar ist, wodurch auf den ersten Kontakt eine entsprechende Kraft zyklisch ausübbar ist.
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In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, auf die Schließeinrichtung einen Wechselstrom zu geben, der in eine entsprechende veränderliche mechanische Kraft umgesetzt wird. Diese veränderliche mechanische Kraft bewirkt ein Rütteln des ersten Kontakts. Durch ein derartiges Rütteln lassen sich durchaus einfachere Verklebungen automatisiert lösen.
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Vorzugsweise ist den Kontakten eine Sensoreinrichtung zugeordnet, mit der ein Verschweißen der Kontakte detektierbar ist. Damit lässt sich der Zustand der verschweißten Kontakte automatisch erkennen, und es können ebenfalls automatisch entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Letzteres lässt sich dadurch realisieren, dass ein Ausgangssignal der Sensoreinrichtung zum automatischen Aktivieren der Steuereinrichtung genutzt wird.
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Wie oben bereits angedeutet wurde, kann eine derartige Kontakteinrichtung vorteilhafterweise in einem Schütz eingesetzt werden. Derartige Schütze sind als Sicherheitsabschaltelemente in einem Kraftfahrzeug nutzbar. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug ein Batterie-Management-System aufweist, mit dem ein Überstrom detektierbar ist, wobei im Falle eines Überstroms die Steuereinheit zur zyklischen Bestromung aktiviert wird. Ein länger anhaltender Überstrom ist nämlich ein Indiz dafür, dass das Sicherheitsabschaltelement seine Funktion nicht erfüllt oder nicht erfüllen kann.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Kontaktanordnung wiedergibt.
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Die Figur zeigt einen Schütz 1 mit einem Gehäuse 2. In dem Gehäuse 2 befinden sich zumindest teilweise ein erster Kontakt 3, ein zweiter Kontakt 4 und ein dritter Kontakt 5. Der erste Kontakt 3 ist von dem dritten Kontakt 5 physisch getrennt. Der zweite Kontakt 4 dient als Brückenkontakt und ermöglicht einen Kurzschluss des ersten Kontakts 3 und des dritten Kontakts 5. Für diesen Kurzschluss ist der zweite Kontakt 4 an den ersten Kontakt 3 und den dritten Kontakt 5 bewegt. In dieser Geschlossenstellung des zweiten Kontakts 4 besteht somit eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 3 und dem dritten Kontakt 5, sodass ein Stromfluss 6 gemäß den in der Figur eingezeichneten Pfeilen von dem ersten Kontakt 3 zu dem dritten Kontakt 5 oder umgekehrt möglich ist.
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In dem Schütz 1 ist also der zweite Kontakt 4 entsprechend dem Doppelpfeil 7 bewegbar. Zum Öffnen des Schützes 1 wird der zweite Kontakt 4 von dem ersten Kontakt 3 und dem dritten Kontakt 5 durch eine Schließeinrichtung 8 wegbewegt. Zum Schließen des Schützes 1 bewegt die Schließeinrichtung 8 den zweiten Kontakt 4 entsprechend auf den ersten Kontakt 3 und den dritten Kontakt 5 zu.
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Das Öffnen von Schützen unter Last, also während noch ein elektrischer Strom fließt, sowie das Schließen eines Schützes unter anliegender Spannung führt in der Regel zu einer Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten. Derartige Lichtbögen schädigen die Oberflächen der Elektrodenkontakte, da sie an ihren Fußpunkten eine Temperatur weit oberhalb der Schmelztemperatur des Elektrodenmaterials haben, die Oberfläche also aufgeschmolzen und somit negativ verändert wird. Besonders ungünstig ist es, wenn bei einem schließenden Schütz die so aufgeschmolzenen Kontaktflächen aufeinander gepresst werden und dann erkalten. Dies führt zu einem Verschweißen der Kontakte. Der Schütz lässt sich nicht mehr öffnen.
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Aus Laborprüfungen ist bekannt, dass die Verschweißung oft nur einige Mikrometer groß ist und dementsprechend mechanisch sehr instabil ist. Oft reicht schon das wiederholte An- und Abschalten des Schließmechanismus aus, um die Verschweißung „frei zu rütteln”.
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Erfindungsgemäß wird daher ein Mechanismus vorgeschlagen, welcher entweder in der Schützelektronik oder beispielsweise in der BMS-Ansteuerung (Batterie-Management-System) untergebracht ist und bei erkanntem Überstrom ein zyklisches Bestromen des Schließmechanismus veranlasst.
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Im vorliegenden Beispiel ist daher eine Steuereinrichtung 9 an die Schließeinrichtung 8 angeschlossen. Die Steuereinrichtung 9 bestromt die Schließeinrichtung 8 zyklisch, sodass eine entsprechende zyklische Kraft auf den zweiten Kontakt 4 von der Schließeinrichtung 8 ausgeübt wird.
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Die Steuereinrichtung 9 wird beispielsweise von einem externen Signal 10 aktiviert. Dieses externe Signal 10 kann beispielsweise von einer Einheit stammen, die den Überstrom feststellt. Gegebenenfalls kann auch eine Sensoreinheit vorhanden sein, die ein Verkleben der Schützkontakte unmittelbar detektiert. Das Ausgangssignal dieser Sensoreinrichtung kann der Steuereinrichtung 9 ebenfalls als externes Signal 10 zugeführt werden.
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Aufgrund der zyklischen Bestromung wird eine wechselnde Kraft auf den Schweißpunkt zwischen den Kontakten ausgeübt. Diese wechselnde Kraft schwächt den Schweißpunkt, und – sofern er schwach genug ist – lässt die wechselnde Kraft den Schweißpunkt brechen. Die Kontakte des Schützes sind dann nicht mehr verschweißt, und der Schütz arbeitet wie gewünscht.
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In vorteilhafter Weise wird durch die Erfindung also die Wahrscheinlichkeit, einen verschweißten Schütz durch Vibration wieder zu lösen, deutlich erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schütz
- 2
- Gehäuse
- 3
- erster Kontakt
- 4
- zweiter Kontakt
- 5
- dritter Kontakt
- 6
- Stromfuss
- 7
- Doppelpfeil
- 8
- Schließeinrichtung
- 9
- Steuereinrichtung
- 10
- externes Signal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008024940 B3 [0004]
