DE102012214881A1 - Electrical fuse for use in battery e.g. lithium-ion battery in e.g. electromotive drivable motor vehicle, has magnet for deflecting light arc generated between separate melting device elements based on separation of current path - Google Patents

Electrical fuse for use in battery e.g. lithium-ion battery in e.g. electromotive drivable motor vehicle, has magnet for deflecting light arc generated between separate melting device elements based on separation of current path Download PDF

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Abstract

The electrical fuse (1) has melting device (40) provided in current path (30), so that electrical overload is automatically separable by melting and/or evaporation in current path. A magnet (50) is provided for deflecting a light arc generated between separate melting device elements (42) based on separation of the current path. Independent claims are included for the following: (1) battery; and (2) motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung zur Unterbrechung eines Strompfades, eine Batterie, welche die elektrische Sicherung aufweist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer, die elektrische Sicherung aufweisenden, Batterie. The present invention relates to an electrical fuse for interrupting a current path, a battery having the electrical fuse, and a motor vehicle having a, the electrical fuse having, battery.

Weltweit besteht ein erheblicher Bedarf an Batterien für breite Anwendungsbereiche, beispielsweise für Fahrzeuge, stationäre Anlagen, Mobilfunktelefone, tragbare Computer, Videokameras oder MP3-Player.There is a significant worldwide demand for batteries for a wide range of applications, such as vehicles, stationary equipment, mobile phones, portable computers, video cameras or MP3 players.

Prädestiniert für ein breites Einsatzgebiet von Applikationen ist die Lithium-Ionen-Technologie. Sie zeichnet sich unter anderem durch hohe Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.Predestined for a wide range of applications is lithium-ion technology. It is characterized among other things by high energy density and extremely low self-discharge.

Stand der TechnikState of the art

Lithium-Ionen-Zellen besitzen mindestens eine positive und eine negative Elektrode (Kathode beziehungsweise Anode), die Lithium-Ionen (Li+) reversibel ein-(Interkalation) oder wieder auslagern (Deinterkalation) können. Damit die Interkalation von Lithium-Ionen beziehungsweise die Deinterkalation von Lithium-Ionen stattfindet, ist die Anwesenheit einer Elektrolytkomponente (ein sogenanntes Lithium-Leitsalz) notwendig. Praktisch bei allen derzeitigen Lithium-Ionen-Zellen, sowohl im Consumer-Bereich (zum Beispiel Mobil-Telefon, MP3-Player oder Powertools) als auch im automotiven Bereich (HEV, hybrid electric vehicle; PHEV, plug-in hybrid electric vehicle; EV, electro vehicle; Micro-Hybrid), wird als Lithium-Leitsalz das Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) eingesetzt. Dieses LiPF6 ist gegenüber Feuchtigkeit äußerst reaktiv, und es erfolgt in mehreren Stufen Hydrolyse bis hin zu Fluorwasserstoff (HF). Lithium-ion cells have at least one positive and one negative electrode (cathode or anode), the lithium-ion (Li + ) reversible on (intercalation) or outsource (deintercalation) can. In order for the intercalation of lithium ions or the deintercalation of lithium ions takes place, the presence of an electrolyte component (a so-called lithium-conducting salt) is necessary. Practical for all current lithium-ion cells, both in the consumer sector (eg mobile phone, MP3 player or power tools) and in the automotive sector (HEV, hybrid electric vehicle, PHEV, plug-in hybrid electric vehicle, EV , electro-vehicle, micro-hybrid), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used as the lithium conducting salt. This LiPF 6 is highly reactive to moisture and undergoes hydrolysis up to hydrogen fluoride (HF) in several stages.

Insbesondere in Elektro- bzw. Hybridfahrzeugen besteht die Notwendigkeit, die zum Antrieb des Fahrzeuges vorgesehene Batterie vor Kurzschlüssen und Überströmen zu schützen. Dies lässt sich am sichersten durch eine vollständige elektrische Trennung der Batterie vom Bordnetz realisieren. Allerdings können insbesondere in Havariefällen derart hohe Ströme bzw. Spannungen auftreten, dass sich ein Lichtbogen beim Trennen der Sicherung ausbildet. Der Grund für die Lichtbogenausbildung ist, dass bei einer Trennung eines Leiters Leitungsinduktivitäten entstehen, so dass im Moment der Trennung des Strompfades ein Strom weiter fließt, wodurch zum Beispiel elektrisch isolierend wirkende Umgebungsluft stark erhitzt wird und dadurch ionisiert wird, so dass die Ionen den Lichtbogen bewirken. Dieser Lichtbogen kann eine Explosion der Sicherung und/oder einen Brand der Sicherung bzw. umliegender Bauteile bewirken.In particular, in electric or hybrid vehicles, there is a need to protect the intended for driving the vehicle battery from short circuits and overcurrents. This can be most safely realized by a complete electrical separation of the battery from the electrical system. However, such high currents or voltages can occur, in particular in case of an accident, that an arc is formed when the fuse is disconnected. The reason for the arc formation is that in a separation of a conductor line inductances arise, so that at the moment of the separation of the current path, a current continues to flow, for example, electrically insulating ambient air is strongly heated and thereby ionized, so that the ions the arc cause. This arc can cause an explosion of the fuse and / or a fire of the fuse or surrounding components.

Im Automobilbereich werden oftmals Schmelzsicherungen verwendet, bei denen, auf Grund der widerstandsbedingten Erwärmung des stromführenden Materials, dieses schmilzt und somit den Strompfad unterbricht. In the automotive sector fuses are often used in which, due to the resistance-related heating of the current-carrying material, this melts and thus interrupts the current path.

Beispielhaft dafür sei die DE 197 05 242 A1 erwähnt, bei der zusätzlich noch Sand in der Sicherung aufgenommen ist, der bei Ausbildung eines Lichtbogens und Aufschmelzung des Sicherungsmaterials Energie beim Schmelzprozess verbraucht, so dass der Lichtbogen zumindest gestört wird. Nachteilig an Sicherungen, die Sand aufweisen, ist, dass diese ein relativ hohes Gewicht haben sowie einen relativ großen Bauraum beanspruchen. An example of this is the DE 197 05 242 A1 mentions, in addition, sand is added to the fuse, which consumes energy in the melting process when forming an arc and melting of the fuse material, so that the arc is at least disturbed. A disadvantage of fuses that have sand, is that they have a relatively high weight and require a relatively large amount of space.

Weitere Ausführungsformen zur Löschung eines Lichtbogens an Sicherungselementen sind aus der DE 10 2007 033 180 A1 sowie aus der AT 086791 E bekannt. Other embodiments for extinguishing an arc of fuse elements are known from DE 10 2007 033 180 A1 as well as from the AT 086791 E known.

So werden zur Unterbrechung von Lichtbögen zum Beispiel Trennbleche angeordnet. Alternativ können in der Nähe der Lichtbogenentstehung Spulen angeordnet werden, die bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugen, durch welches der Lichtbogen abgelenkt wird. For example, separating plates are arranged to interrupt arcs. Alternatively, coils can be arranged in the vicinity of the arc generation, which generate a magnetic field when energized, through which the arc is deflected.

Außerdem sind Ansätze bekannt, elektrisch isolierende Materialien anzuordnen, um den Lichtbogen zu unterbrechen, wie es zum Beispiel der US 7,924,137 B2 entnehmbar ist. In addition, approaches are known to arrange electrically insulating materials to interrupt the arc, as for example the US 7,924,137 B2 is removable.

Weiterhin ist es bekannt, zur Beeinflussung von Lichtbögen Magnete zu verwenden, die, auf Grund der Ausbildung des magnetischen Feldes, den Lichtbogen ablenken können, wie es zum Beispiel aus der DE 101 17 346 A1 bekannt ist, in der ein Dauermagnet in einer Blasschleife zur Beeinflussung eines Lichtbogens in einem Schutzschalter verwendet wird. Furthermore, it is known to use for influencing arcs magnets, which, due to the formation of the magnetic field, can deflect the arc, as for example from DE 101 17 346 A1 is known, in which a permanent magnet is used in a blowing loop for influencing an arc in a circuit breaker.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine elektrische Sicherung zur Unterbrechung eines Strompfades zur Verfügung gestellt, die eine im Strompfad angeordnete Schmelzeinrichtung umfasst, mit welcher bei elektrischer Überlast durch Schmelzung und/oder Verdampfung automatisch der Strompfad trennbar ist. Weiterhin weist die elektrische Sicherung wenigstens einen Magnet zur Ablenkung eines Lichtbogens auf, der zwischen, auf Grund der Trennung des Strompfades, voneinander getrennten Schmelzeinrichtungselementen entsteht.According to the invention, an electrical fuse for interrupting a current path is provided which comprises a melting device arranged in the current path with which the current path can be automatically separated by electrical overload by melting and / or evaporation. Furthermore, the electrical fuse has at least one magnet for deflecting an arc, which arises between, due to the separation of the current path, separate melting device elements.

Die Sicherung ist somit zur automatischen Trennung des Strompfades eingerichtet. Das heißt, dass sie dafür eingerichtet ist, bei Erreichung einer bestimmten Überlast den Strompfad automatisch zu trennen. The fuse is thus set up to automatically disconnect the current path. This means that it is set up to achieve one certain overload to automatically disconnect the current path.

Die Schmelzeinrichtung umfasst dazu wenigstens ein bei Überlast schmelzendes und/oder verdampfendes Bauteil, welches bei elektrischer Überlast schmilzt und dadurch den Strompfad trennt.For this purpose, the melting device comprises at least one component which melts and / or evaporates when overloaded, which component melts in the event of electrical overload and thereby disconnects the current path.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein Lichtbogen, der sich bei Schmelzung der Schmelzeinrichtung ausbildet, von dem so genannten Blasmagnet abgelenkt wird, so dass der Lichtbogen abreißt. Die mechanisch voneinander getrennten Enden des Strompfades sind somit auch vollständig elektrisch voneinander getrennt. The advantage of the invention is, in particular, that an arc, which forms when the melting device melts, is deflected by the so-called blowing magnet, so that the arc breaks off. The mechanically separated ends of the current path are thus also completely electrically separated from each other.

Dadurch wird eine Sicherung zur Verfügung gestellt, die in einfacher, kostengünstiger und gewichts- sowie volumensparender Bauweise die sichere Trennung eines Strompfades bei Überlast gewährleistet. As a result, a fuse is provided, which ensures the safe separation of a current path in case of overload in a simple, cost-effective and weight and volume-saving design.

Die Trennung auf Grund von Überlast erfolgt vorzugsweise bis zu einer Spannung von 450V und/oder einer Stromstärke von 200A bis 10.000A.The separation due to overload is preferably up to a voltage of 450V and / or a current of 200A to 10,000A.

Das Material der Schmelzeinrichtung ist vorzugsweise Kupfer oder Aluminium bzw. eine geeignete Legierung, die eines der beiden Materialien aufweist. The material of the melting device is preferably copper or aluminum or a suitable alloy comprising one of the two materials.

Der Magnet ist bevorzugt in seiner Nord-Süd-Ausrichtung im Wesentlichen parallel zur, in der Schmelzeinrichtung bestehenden, Stromflussrichtung angeordnet.The magnet is preferably arranged in its north-south orientation substantially parallel to the, in the melting device existing, current flow direction.

Demzufolge ist der Magnet in seiner Nord-Süd-Ausrichtung auch parallel zu einem Lichtbogen, der sich zwischen den beiden Kontaktenden einer aufgeschmolzenen Schmelzeinrichtung ausbildet, angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere Magnete in der gleichen Ausrichtung angeordnet. As a result, the magnet in its north-south orientation is also arranged parallel to an arc that forms between the two contact ends of a fused melting device. Preferably, a plurality of magnets are arranged in the same orientation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Magnet in oder an einem Grundkörper aus einem im Wesentlichen elektrisch nicht-leitfähigen Material angeordnet ist und die Schmelzeinrichtung elektrisch leitfähig mit in Stromflussrichtung vor und hinter der Schmelzeinrichtung angeordneten Kontaktelementen verbunden ist.In a further advantageous embodiment, it is provided that the magnet is arranged in or on a base body of a substantially electrically non-conductive material and the melting device is electrically conductively connected in front of and behind the melting device arranged in the direction of current flow contact elements.

Die Kontaktelemente können z.B. Stromschienen sein, die die Schmelzeinrichtung kontaktieren. Die Schmelzeinrichtung kann in einem keramischen Grundkörper aufgenommen sein, wobei der Magnet in dem Grundkörper eingebettet sein kann. Vorzugsweise ist das Material des Grundkörpers nicht elektrisch leitfähig.The contact elements may e.g. Busbars that contact the melting device. The melting device can be accommodated in a ceramic base body, wherein the magnet can be embedded in the base body. Preferably, the material of the base body is not electrically conductive.

In oder an der Sicherung kann eine Kammer ausgebildet sein, in der sich ein Gas befindet, wobei die Sicherung derart eingerichtet ist, dass das Gas bei Trennung der Schmelzeinrichtung automatisch freisetzbar ist.In or on the fuse may be formed a chamber in which a gas is located, wherein the fuse is set up such that the gas is automatically releasable upon separation of the melting device.

Die Kammer kann dabei in oder am Grundkörper der Sicherung ausgebildet sein.The chamber may be formed in or on the main body of the fuse.

Das Gas kann z.B. ein kühlendes Gas sein, welches durch die Senkung der Umgebungstemperatur der Ausbildung eines Lichtbogens entgegenwirkt. Alternativ oder hinzukommend kann es die Eigenschaft haben, eine Ionisierung der Umgebungsluft chemisch zu verhindern bzw. zu verringern und dadurch einer Lichtbogenausbildung entgegenzuwirken. Das Gas kann z.B. Wasserstoff sein. Vorzugsweise ist der Gasdruck in der Kammer höher als ein normaler Umgebungsdruck, so dass das Gas bei Öffnung der Kammer automatisch entweicht.The gas may e.g. be a cooling gas, which counteracts by lowering the ambient temperature of the formation of an arc. Alternatively or additionally, it may have the property of chemically preventing or reducing an ionization of the ambient air and thereby counteract arcing. The gas may e.g. Be hydrogen. Preferably, the gas pressure in the chamber is higher than a normal ambient pressure, so that the gas escapes automatically when opening the chamber.

Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Wand der Kammer durch einen Abschnitt der Schmelzeinrichtung realisiert ist, welcher bei Überlast getrennt wird, so dass bei Trennung des Strompfades die Kammer automatisch öffnet und das Gas freisetzbar ist.It can be provided that a wall of the chamber is realized by a portion of the melting device, which is disconnected in case of overload, so that upon separation of the current path, the chamber automatically opens and the gas is releasable.

Der Magnet ist ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet.The magnet is a permanent magnet or an electromagnet.

Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Batterie zur Verfügung gestellt, die wenigstens eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, sowie eine erfindungsgemäße elektrische Sicherung umfasst, wobei die elektrische Sicherung elektrisch leitfähig mit der Batteriezelle verbunden ist. Furthermore, according to the invention, a battery is provided which comprises at least one battery cell, in particular a lithium-ion battery cell, as well as an electrical fuse according to the invention, wherein the electrical fuse is electrically conductively connected to the battery cell.

Vorzugsweise umfasst die Batterie mehrere Batteriezellen, an die die elektrische Sicherung angeschlossen ist. Durch die Sicherung können die Batteriezellen vor Kurzschlussströmen sowie Überströmen geschützt werden.Preferably, the battery comprises a plurality of battery cells to which the electrical fuse is connected. By securing the battery cells can be protected against short-circuit currents and overcurrents.

Ergänzt wird die vorliegende Erfindung durch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Batterie aufweist, wobei die Batterie mit einem Antriebsystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist. The present invention is supplemented by a motor vehicle, in particular an electric motor driven motor vehicle, which has at least one battery according to the invention, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.

Zeichnungendrawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing and the description below. It shows:

1 eine erfindungsgemäße elektrische Sicherung, die einen Grundkörper aufweist, an dem seitlich zwei Kontaktelemente mechanisch angeschlossen sind. 1 an electrical fuse according to the invention, which has a base body on which laterally two contact elements are mechanically connected.

Es ist in der einzigen 1 eine erfindungsgemäße elektrische Sicherung 1 dargestellt, die einen Grundkörper 10 aufweist, an dem seitlich zwei Kontaktelemente 20 mechanisch angeschlossen sind. Der Grundkörper 10 besteht vorzugsweise aus einem nicht leitfähigen Material, wie zum Beispiel aus Keramik. Im Grundkörper 10 oder am Grundkörper 10 ist eine Schmelzeinrichtung 40 angeordnet, die elektrisch leitfähig mit den beiden Kontaktelementen 20 verbunden ist. Es wird somit ein Strompfad 30 über die Kontaktelemente 20 sowie die Schmelzeinrichtung 40 realisiert. Zum Anschluss der elektrischen Sicherung weisen die Kontaktelemente 20 Befestigungseinrichtungen 21, hier zum Beispiel in Form von Bohrungen, auf. Über diese Befestigungseinrichtungen 21 kann elektrischer Strom in Stromflussrichtung 31 von der elektrischen Sicherung 1 geleitet werden. Am Grundkörper 10 angeordnet sind zwei Magnete 50, deren Ausrichtung vom Nordpol 51 zum Südpol 52, im Wesentlichen parallel zum Strompfad 30, ist. Wird die elektrische Sicherung mit einem elektrischen Strom mit extrem hoher Spannung und/oder hoher Stromstärke belastet, erwärmt sich widerstandsbedingt die Schmelzeinrichtung 40. Zur Begrenzung der Belastbarkeit hinsichtlich Spannung und Stromstärke kann die Schmelzeinrichtung 40, wie in 1 dargestellt, Bereiche mit Querschnittsminderung 41 aufweisen, die dementsprechend bei hoher Last zuerst schmelzen und die Schmelzeinrichtung 40 in wenigstens zwei Schmelzeinrichtungselemente 42 trennen. It is in the only one 1 an electrical fuse according to the invention 1 representing a basic body 10 has, on the side two contact elements 20 mechanically connected. The main body 10 is preferably made of a non-conductive material, such as ceramic. In the main body 10 or at the base body 10 is a melting device 40 arranged, the electrically conductive with the two contact elements 20 connected is. It is thus a current path 30 over the contact elements 20 and the melting device 40 realized. To connect the electrical fuse, the contact elements 20 fastening devices 21 , here for example in the form of holes. About these fastening devices 21 can electrical current in the direction of current flow 31 from the electrical fuse 1 be directed. At the base body 10 arranged are two magnets 50 whose orientation is from the North Pole 51 to the south pole 52 , essentially parallel to the current path 30 , is. If the electrical fuse is loaded with an electric current with extremely high voltage and / or high current, the melting device heats up due to the resistance 40 , To limit the load capacity with respect to voltage and current, the melting device 40 , as in 1 shown, areas with cross-sectional reduction 41 Accordingly, the first melting at high load and the melting device 40 in at least two melting device elements 42 separate.

Das heißt, dass zum Beispiel der zentrale Bereich der Schmelzeinrichtung 40 bei Überlast aufgeschmolzen ist und die beiden Schmelzeinrichtungselemente 42 voneinander getrennt sind. In dieser Situation bildet sich oftmals ein Lichtbogen zwischen den beiden Schmelzeinrichtungselementen 42 aus. Durch die Anordnung der Magnete 50 bzw. durch deren Magnetfelder wird der zwischen den Schmelzeinrichtungselementen 42 bestehende Lichtbogen derart abgelenkt, dass er abreißt. Dadurch wird in einfacher und kostengünstiger Weise die Brand- und/oder Explosionsgefahr, die durch einen Lichtbogen hervorgerufen wird, gemindert. This means that, for example, the central area of the melting device 40 is melted at overload and the two melting device elements 42 are separated from each other. In this situation, an arc often forms between the two fuser elements 42 out. By the arrangement of the magnets 50 or by their magnetic fields is the between the fuser elements 42 deflected existing arc so that it breaks off. As a result, the risk of fire and / or explosion, which is caused by an arc, reduced in a simple and cost-effective manner.

In weiterer Ausgestaltung kann die elektrische Sicherung 1 im Grundkörper 10 eine Kammer 60 aufweisen, die einseitig durch die Schmelzeinrichtung 40 begrenzt ist, und zwar vorzugsweise durch einen Bereich, von dem anzunehmen ist, dass er bei Überlast als Erster schmilzt. Dadurch wird in der Kammer 60 vorzugsweise komprimiertes Gas freigesetzt, welches ebenfalls der Ausbildung eines Lichtbogens entgegenwirken kann. In a further embodiment, the electrical fuse 1 in the main body 10 a chamber 60 have, which on one side by the melting device 40 is limited, preferably by an area that is likely to melt first in case of overload. This will be in the chamber 60 preferably released compressed gas, which can also counteract the formation of an arc.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19705242 A1 [0007] DE 19705242 A1 [0007]
  • DE 102007033180 A1 [0008] DE 102007033180 A1 [0008]
  • AT 086791 E [0008] AT 086791 E [0008]
  • US 7924137 B2 [0010] US 7924137 B2 [0010]
  • DE 10117346 A1 [0011] DE 10117346 A1 [0011]

Claims (8)

Elektrische Sicherung (1) zur Unterbrechung eines Strompfades (30), umfassend eine im Strompfad (30) angeordnete Schmelzeinrichtung (40), mit welcher bei elektrischer Überlast durch Schmelzung und/oder Verdampfung automatisch der Strompfad (30) trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung wenigstens einen Magnet (50) zur Ablenkung eines Lichtbogens aufweist, der zwischen, auf Grund der Trennung des Strompfades (30), voneinander getrennten Schmelzeinrichtungselementen (42) entsteht.Electrical fuse ( 1 ) for interrupting a current path ( 30 ), comprising one in the current path ( 30 ) arranged melting device ( 40 ), with which, in the event of electrical overload due to melting and / or vaporization, the current path ( 30 ) is separable, characterized in that the fuse at least one magnet ( 50 ) for deflecting an arc which, between, due to the separation of the current path ( 30 ), separate melting device elements ( 42 ) arises. Elektrische Sicherung (1) nach Anspruch 1, wobei der Magnet (50) in seiner Nord-Süd-Ausrichtung im Wesentlichen parallel zur in der Schmelzeinrichtung (40) bestehenden Stromflussrichtung (31) angeordnet ist.Electrical fuse ( 1 ) according to claim 1, wherein the magnet ( 50 ) in its north-south orientation substantially parallel to the in the melting device ( 40 ) existing current flow direction ( 31 ) is arranged. Elektrische Sicherung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnet (50) in oder an einem Grundkörper (10) aus einem im Wesentlichen elektrisch nicht-leitfähigen Material angeordnet ist, und die Schmelzeinrichtung (40) elektrisch leitfähig mit, in Stromflussrichtung (31) vor und hinter der Schmelzeinrichtung (40) angeordneten, Kontaktelementen (20) verbunden ist.Electrical fuse ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the magnet ( 50 ) in or on a base body ( 10 ) is arranged from a substantially electrically non-conductive material, and the melting device ( 40 ) electrically conductive with, in the direction of current flow ( 31 ) in front of and behind the melting device ( 40 ), contact elements ( 20 ) connected is. Elektrische Sicherung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in oder an der Sicherung (1) eine Kammer (60) ausgebildet ist, in der sich ein Gas befindet, wobei die Sicherung (1) derart eingerichtet ist, dass das Gas bei Trennung der Schmelzeinrichtung (40) automatisch freisetzbar ist.Electrical fuse ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein in or on the fuse ( 1 ) a chamber ( 60 ) is formed, in which there is a gas, wherein the fuse ( 1 ) is arranged such that the gas when separating the melting device ( 40 ) is automatically releasable. Elektrische Sicherung (1) nach Anspruch 4, bei der eine Wand der Kammer (60) durch einen Abschnitt der Schmelzeinrichtung (40) realisiert ist, welcher bei Überlast getrennt wird, so dass bei Trennung des Strompfades (30) die Kammer (60) automatisch öffnet und das Gas freisetzbar ist. Electrical fuse ( 1 ) according to claim 4, wherein a wall of the chamber ( 60 ) through a section of the melting device ( 40 ) is realized, which is disconnected in case of overload, so that when the current path ( 30 ) the chamber ( 60 ) opens automatically and the gas is releasable. Elektrische Sicherung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Magnet (50) i) ein Permanentmagnet, oder ii) ein Elektromagnet ist.Electrical fuse ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the magnet ( 50 i) a permanent magnet, or ii) an electromagnet. Batterie, umfassend wenigstens eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, sowie eine elektrische Sicherung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die elektrisch leitfähig mit der Batteriezelle verbunden ist. Battery comprising at least one battery cell, in particular a lithium-ion battery cell, and an electrical fuse ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, which is electrically conductively connected to the battery cell. Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Batterie gemäß Anspruch 7, wobei die Batterie mit einem Antriebsystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.Motor vehicle, in particular an electric motor driven motor vehicle, comprising at least one battery according to claim 7, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016153875A1 (en) * 2015-03-23 2016-09-29 Cooper Technologies Company High voltage compact fuse assembly with magnetic arc deflection
US9552951B2 (en) 2015-03-06 2017-01-24 Cooper Technologies Company High voltage compact fusible disconnect switch device with magnetic arc deflection assembly
US10636607B2 (en) 2017-12-27 2020-04-28 Eaton Intelligent Power Limited High voltage compact fused disconnect switch device with bi-directional magnetic arc deflection assembly
CN111403249A (en) * 2020-04-03 2020-07-10 建达电气有限公司 Fuse with spare module
US10854414B2 (en) 2016-05-11 2020-12-01 Eaton Intelligent Power Limited High voltage electrical disconnect device with magnetic arc deflection assembly
US11967817B2 (en) 2019-07-19 2024-04-23 Milwaukee Electric Tool Corporation Resettable electronic fuse for high-power devices

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE86791T1 (en) 1987-01-10 1993-03-15 Merlin Gerin Ltd AC POWER CIRCUIT AND FUSE THEREOF.
DE19705242A1 (en) 1997-02-12 1998-08-13 Wilhelm Pudenz Gmbh Elektrotec High voltage vehicle fuse used e.g. for floor guided vehicles
DE10117346A1 (en) 2001-04-06 2002-11-07 Siemens Ag Electrical overload protection switch has arc extinguishing unit with magnetic field control
DE102007033180A1 (en) 2007-07-13 2009-01-15 Auto-Kabel Management Gmbh Current breaker for motor vehicle electrical supply wires, especially power wires or battery cables, has first and second connector elements and a disconnecting unit
US7924137B2 (en) 2007-09-10 2011-04-12 Cooper Technologies Company Battery fuse assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE86791T1 (en) 1987-01-10 1993-03-15 Merlin Gerin Ltd AC POWER CIRCUIT AND FUSE THEREOF.
DE19705242A1 (en) 1997-02-12 1998-08-13 Wilhelm Pudenz Gmbh Elektrotec High voltage vehicle fuse used e.g. for floor guided vehicles
DE10117346A1 (en) 2001-04-06 2002-11-07 Siemens Ag Electrical overload protection switch has arc extinguishing unit with magnetic field control
DE102007033180A1 (en) 2007-07-13 2009-01-15 Auto-Kabel Management Gmbh Current breaker for motor vehicle electrical supply wires, especially power wires or battery cables, has first and second connector elements and a disconnecting unit
US7924137B2 (en) 2007-09-10 2011-04-12 Cooper Technologies Company Battery fuse assembly

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9552951B2 (en) 2015-03-06 2017-01-24 Cooper Technologies Company High voltage compact fusible disconnect switch device with magnetic arc deflection assembly
US9881761B2 (en) 2015-03-06 2018-01-30 Cooper Technologies Company High voltage compact fusible disconnect switch device with magnetic arc deflection assembly
US10224169B2 (en) 2015-03-06 2019-03-05 Eaton Intelligent Power Limited High voltage compact fusible disconnect switch device with magnetic arc deflection assembly
US10381186B2 (en) 2015-03-06 2019-08-13 Eaton Intelligent Power Limited High voltage compact fusible disconnect switch device with magnetic arc deflection assembly
WO2016153875A1 (en) * 2015-03-23 2016-09-29 Cooper Technologies Company High voltage compact fuse assembly with magnetic arc deflection
US9601297B2 (en) 2015-03-23 2017-03-21 Cooper Technologies Company High voltage compact fuse assembly with magnetic arc deflection
CN107430966A (en) * 2015-03-23 2017-12-01 库珀技术公司 High voltage compact fuse assembly with the deflection of magnetic arc
US10854414B2 (en) 2016-05-11 2020-12-01 Eaton Intelligent Power Limited High voltage electrical disconnect device with magnetic arc deflection assembly
US10636607B2 (en) 2017-12-27 2020-04-28 Eaton Intelligent Power Limited High voltage compact fused disconnect switch device with bi-directional magnetic arc deflection assembly
US11967817B2 (en) 2019-07-19 2024-04-23 Milwaukee Electric Tool Corporation Resettable electronic fuse for high-power devices
CN111403249A (en) * 2020-04-03 2020-07-10 建达电气有限公司 Fuse with spare module
CN111403249B (en) * 2020-04-03 2022-02-01 建达电气有限公司 Fuse with spare module

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