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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leitungselements mit einer elektrischen Komponente, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Bei elektrischen Komponenten, insbesondere bei Energiequellen, ist es allgemein bekannt und üblich, die elektrische Komponente über einen Stecker mit einem Leitungselement zu verbinden, sodass die Verbindung bei Bedarf entsprechend gelöst werden kann. Zusätzlich ist es bekannt, dass die Verbindung über eine Sicherung abgesichert wird. Der allgemeine Stand der Technik kennt hierzu Aufbauten, bei denen beispielsweise im Bereich einer Energiequelle eine Sicherung in einer Mulde mit integrierter Klappe angeordnet ist, und bei welcher in elektrischer Verbindung mit der Sicherung ein Steckplatz für einen mit einem Leitungselement verbundenen Stecker vorgesehen ist. Im Idealfall ist der Aufbau so ausgebildet, dass die Klappe in der Art mit dem Stecker zusammenwirkt, dass diese nur geöffnet werden kann, wenn der Stecker abgezogen ist und die elektrische Verbindung somit unterbrochen ist. Dies stellt einen erheblichen Sicherheitsgewinn dar, da die Sicherung nur bei getrennter Verbindung zugänglich ist.
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Nun ist es jedoch so, dass verschiedene Energiequellen, insbesondere Batterien bzw. Hochleistungsbatterien, mit unterschiedlichen Anwendungen kontaktiert werden sollen. So ist es beispielsweise möglich, eine Hochvoltbatterie über ein Leitungselement und einen Stecker mit einer Anwendung für große Stromstärken zu verbinden, beispielsweise einem Schnellladegerät. Alternativ dazu ist es auch möglich, die elektrische Komponente in Form der Hochvoltbatterie mit einer Anwendung mit geringeren Stromstärken zu verbinden, beispielsweise einem Standardladegerät. Der Aufbau der Hochvoltbatterie sollte dabei so ausgebildet sein, dass beide Anschlussmöglichkeiten gegeben sind, sodass je nach Bedarf die eine oder die andere Anschlussvariante gewählt werden kann. Nun ist es so, dass insbesondere in Abhängigkeit der Stromstärke der Leitungsquerschnitt sowohl in dem Leitungselement als auch in den Steckern entsprechend ausgewählt werden muss. Auch die Sicherung muss entsprechend dimensioniert werden, sodass diese groß genug ist, um den erlaubten Dauerstrom zu ertragen und gleichzeitig so klein, dass sie beim Verlassen des erlaubten Bereichs sehr schnell auslöst und beispielsweise das Leitungselement vor Überhitzung schützt. Da bei einem Leitungselement mit geringem Leitungsquerschnitt und einer Sicherung für hohe Stromstärken keine sinnvolle bzw. ausreichende Sicherung des Leitungselements gegeben ist, kann es bei dieser eigentlich nicht erwünschten bzw. erlaubten Konstellation zu einer Überhitzung des Kabels und damit einem Brand kommen. Dies stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, da ein versehentliches Verwechseln von Sicherungen und/oder Kabeln beispielsweise bei der Montage eines Systems nie gänzlich ausgeschlossen werden kann.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Leitungselements mit einer elektrischen Komponente anzugeben, welche eine sichere Verbindung gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass ein Aufnahmeelement für unterschiedliche parallele Sicherungen vorgesehen ist, wobei die Position der Sicherungen in dem Aufnahmeelement so gewählt ist, dass lediglich eine der Sicherungen gleichzeitig in dem Aufnahmeelement positionierbar ist. Eine solche Anordnung der Sicherungen, sodass lediglich eine der Sicherungen gleichzeitig in dem Aufnahmeelement positioniert werden kann, stellt sicher, dass lediglich eine der Sicherungen installiert ist, und dass nicht durch das versehentliche Installieren von zwei Sicherungen gleichzeitig ein viel zu hoher durchströmbarer Leitungsquerschnitt in dem Bereich der Sicherungen entsteht, welcher letztlich zu einer Überlastung des Leitungselements führen könnte.
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In einer besonders günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass das Aufnahmeelement parallele Anschlüsse für zwei Sicherungen aufweist, wobei diese um weniger als die Hälfte der Summe der Durchmesser der beiden Sicherungen voneinander beabstandet sind. Eine solche Anordnung von parallelen Anschlüssen in einem Abstand, welcher kleiner als die Hälfte der Summe der Durchmesser der verbaubaren Sicherungen ist, gewährleistet, dass die Sicherungen, für den Fall, dass versucht wird beide einzubauen, sich insoweit überlappen würden, dass es mechanisch ausgeschlossen ist, dass beide Sicherungen in elektrischem Kontakt mit den Anschlüssen des Aufnahmeelements stehen. Hierdurch wird sichergestellt, dass lediglich eine der Sicherungen eingebaut sein kann und somit auch keine Überabsicherung des Leitungselements auftreten kann.
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In einer günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner vorgesehen, dass das Aufnahmeelement in einer in der elektrischen Komponente befindlichen Mulde angeordnet ist, wobei die Mulde über eine Klappe verschließbar ist. Die Klappe stellt dabei sicher, dass die Sicherungen bzw. ihre Anschlüsse nicht berührt werden können, sodass hiervon keine Gefahr ausgeht. In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee ist es dabei vorgesehen, dass für unterschiedliche Sicherungen unterschiedliche Klappen vorhanden sind, welche jeweils im Bereich der nicht verbauten Sicherung eine Sperrklinke aufweisen. Die unterschiedlichen Klappe sind also für die unterschiedlichen Sicherungen so ausgelegt, dass diese lediglich aufgesetzt und verschlossen werden können, wenn die mit der entsprechenden Klappe korrespondierende Sicherung in dem Aufnahmeelement eingesetzt ist. Im Falle einer falschen Montage würde die Sperrklinke gegen die eingesetzte Sicherung schlagen und somit eine Montage der Klappe verhindern. Hierdurch wird sichergestellt, dass nur die jeweils richtige Klappe mit der richtigen Sicherung verwendet werden kann.
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In einer weiteren außerordentlich vorteilhaften Ausgestaltung hiervon ist es dann ferner vorgesehen, dass unterschiedliche Stecker vorhanden sind, wobei die Stecker so mit den unterschiedlichen Klappen zusammenwirken, dass jeweils nur eine Kombination aus Klappe und Stecker zu einem elektrischen Kontakt zwischen der elektrischen Komponente und dem Stecker führt. Die Stecker sind also auf die jeweiligen Klappen so abgestimmt, dass diese nur jeweils mit einer der Klappen so zusammenwirken, dass diese eingesteckt werden können. Ist die andere Klappe montiert, lässt sich der Stecker nicht einstecken. Hierdurch ist sichergestellt, dass die gesamte Kette über die Sicherung, die dazu passende Klappe und den damit zusammenwirkenden Stecker nur in genau der richtigen Art und Weise installiert werden kann, sodass keine der Komponenten in dieser Kette für die jeweils andere Leistung ausgelegt ist. Hierdurch ist immer ein sicherer und zuverlässiger Aufbau gewährleistet, welcher ausschließt, dass es durch eventuelle Montagefehler zu Sicherheitsbeeinträchtigungen kommt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand eines Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Aufnahmeelement für unterschiedliche parallele Sicherungen;
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2 eine prinzipmäßige Seitenansicht des Aufbaus gemäß 1 mit integrierten Sicherungen;
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3 eine prinzipmäßige Seitenansicht mit integrierter Sicherung, integrierter Klappe und Stecker;
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4 eine Draufsicht auf den Aufbau gemäß 3;
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5 eine prinzipmäßige Seitenansicht mit integrierter Sicherung, integrierter Klappe und Stecker; und
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6 eine Draufsicht auf den Aufbau gemäß 5.
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In der Darstellung der 1 ist ein Gehäuse 1 einer Energiequelle 100, beispielsweise einer Hochvoltbatterie, welche als Traktionsbatterie in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug eingesetzt wird, zu erkennen. In dem Gehäuse 1 befindet sich eine Mulde 2, welche ein Aufnahmeelement 3 für unterschiedliche parallele Sicherungen 7, 8 aufweist. Dieses Aufnahmeelement 3 umfasst dabei zwei parallele Anschlüsse bzw. Stromschienen 4, zwischen welchen unterschiedliche Sicherungen 7, 8 eingesetzt werden können. In den Stromschienen 4 sind dabei Anschlusspunkte 5 angeordnet, welche in der Art voneinander beabstandet angeordnet sind, dass in jede der parallelen die Anschlusselemente 5 der jeweiligen Stromschiene 4 verbindenden Achsen eine Sicherung 7, 8 in unterschiedlicher Baugröße eingesetzt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird dabei oben eine größere Sicherung eingesetzt als unten.
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Außerdem ist in der Darstellung der 1 gestrichelt die Position 6 eines später noch näher erläuterten Steckers 15, 16 eingezeichnet.
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Strichpunktiert ist zwischen den jeweiligen Anschlüssen 5 die Mittelachse der jeweiligen Sicherung 7, 8 in der Darstellung der 1 eingezeichnet. Die Sicherungen 7, 8 weisen nun typischerweise einen entsprechenden Durchmesser auf, wobei der Abstand zwischen den Anschlüssen und damit letztlich der Abstand X zwischen den beiden strichpunktiert eingezeichneten Mittelachsen kleiner ist als die Hälfte der Summe der Durchmesser der beiden Sicherungen 7, 8. Dies führt dazu, dass, wie es in 2 dargestellt ist, beide Sicherungen 7, 8 nicht gleichzeitig eingesetzt werden können, da diese sich überlappen würden und der gleichzeitige Einbau beider Sicherungen somit mechanisch verhindert wird. In dem Aufnahmeelement 3 kann also jeweils nur eine der Sicherungen 7 oder 8 eingesetzt werden. Die größer dargestellte Sicherung 7 soll dabei zum Verbinden der elektrischen Komponente 100 mit einem Leitungselement 9 mit einem entsprechend großen Leitungsquerschnitt dienen, wie es in der Darstellung der 3 zu erkennen ist. Die kleine Sicherung 8 soll entsprechend zur Verbindung der elektrischen Komponente 100 mit einem Leitungselement 9 mit kleinem Leitungsquerschnitt ausgebildet sein. Dies ist in 5 dargestellt.
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In der Darstellung der 3 ist die eingebaute größere Sicherung 7 zu erkennen. Eine Klappe 10 zum Verschließen der Mulde 2 weist dabei in dem Bereich, in dem die kleinere Sicherung 8 angeordnet wäre, eine Sperrrippe 11 auf, sodass die hier gezeigte Klappe 10 lediglich dann zum Verschließen der Mulde 2 eingesetzt werden kann, wenn lediglich die große Sicherung 7 in dem Aufnahmeelement 3 eingesetzt ist. Analog dazu ist in der Darstellung der 5 der umgekehrte Fall zu erkennen, bei dem die kleinere Sicherung 8 in dem Aufnahmeelement 3 in der Mulde 2 eingesetzt ist. Die kleinere Sicherung 8 wirkt dann mit einer anderen Klappe 12 in der Art zusammen, dass diese Klappe 12 ihre Sperrklinke 11 in dem Bereich aufweist, in dem ansonsten die größere Sicherung 7 angeordnet wäre. Die Klappe 12 kann also nur dann zum Verschließen der Mulde 2 eingesetzt werden, wenn die kleinere Sicherung 7 in die Mulde 2 bzw. das Aufnahmeelement 3 eingesetzt ist.
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Zusätzlich zu der Sperrklinke 11 weisen die beiden unterschiedlichen Klappen 10, 12 jeweils in unterschiedlicher Position einen Vorsprung 13 auf, welcher mit einem Überstand 14 an dem jeweiligen Stecker 15, 16 so zusammenwirkt, dass in dem in den 3 und 4 dargestellten Fall, dass die größere Sicherung 7 in dem Aufnahmeelement 3 montiert ist, lediglich ein Stecker 15 für eine größere Stromstärke eingesetzt werden kann, welcher entsprechend mit dem Leitungselement 9 mit dem größeren Leitungsquerschnitt verbunden ist. Im Falle der umgekehrt angeordneten Codierung des Vorsprungs 13 an der Klappe 12, wie er in der Darstellung der 5 und 6 zu erkennen ist, ist an einem Stecker 16 für kleinere Stromstärken, welcher dementsprechend mit einem Leitungselement 9' mit geringerem Leitungsquerschnitt verbunden ist, der Überstand 14 so angeordnet, dass ein Zusammenwirken lediglich mit der Ausführungsform der Klappe 12 möglich ist, während bei einer Ausführungsform mit der Klappe 10 der Stecker 16 nicht montiert werden könnte. Dieser Aufbau stellt sicher, dass mit der Klappe 10 lediglich der Stecker 15 und mit der Klappe 12 lediglich der Stecker 16 zusammenwirkt. Damit ist sichergestellt, dass einerseits die Klappe 10 nur mit der eingesetzten großen Sicherung 7 und nicht mit der eingesetzten kleinen Sicherung 8 verbaut werden kann und dass gleichzeitig sichergestellt ist, dass die Klappe 10 lediglich über den Stecker 15 eine Verbindung zwischen dem Leitungselement 9 und der elektrischen Komponente 100 erlaubt. In dem in 5 dargestellten Fall mit der Klappe 12 ist es genau umgekehrt.
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Zusätzlich führt der Überstand 14 an den beiden Steckern 15, 16, und zwar unabhängig von seiner Position, dazu, dass die Klappe 10, 12 durch den Stecker 15, 16 entsprechend blockiert wird. Sie kann nur entfernt werden, wenn der Stecker 15, 16 abgezogen ist und der elektrische Kontakt unterbunden ist. Nur in diesem Fall kann die Klappe 10 bzw. 12 geöffnet und die Sicherung 7, 8 entsprechend ausgetauscht oder ersetzt werden.
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Dieser Aufbau ist insgesamt sehr sicher und erlaubt keinerlei Fehler bei der Montage, weil jeweils das nachfolgende Element nicht montiert werden könnte, wenn es nicht zu der bisher erfolgten Montage passt. Hierdurch kann sicher und zuverlässig ausgeschlossen werden, dass insbesondere eine große Sicherung 7 mit einem Leitungselement 9 mit geringem Leitungsquerschnitt verbaut wird, was letztlich zu einer Überlastung des Leitungselements 9' und beispielsweise einem Kabelbrand führen könnte.
