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Stand der Technik
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In elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, beispielsweise Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen, dient in der Regel als Hauptenergiequelle ein Akkumulator, der meist auf Lithium-Basis hergestellt ist. Bei solchen Akkumulatoren sind in der Regel bis zu einhundert Akkumulatorzellen in Reihe geschaltet, wodurch elektrische Spannungen von ca. 400 Volt und Ströme von mehreren hundert Ampere erzeugt werden können, die beispielsweise bei voller Beschleunigung des Kraftfahrzeugs oder bei Abbremsung desselben fließen.
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Ein Akkumulator ist über Schütze an das Fahrzeugnetz angebunden. Die Schütze sind herkömmlich relativ groß und schwer ausgebildet, um den großen elektrischen Strömen standhalten und diese Ströme schalten zu können.
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Die Schütze werden beim Starten und Abstellen eines Kraftfahrzeugs geschaltet, was üblicherweise mit einem relativ lauten Schaltgeräusch verbunden ist, das je nach Montage der Schütze durch vibrierende Bauteile noch verstärkt werden kann. Da elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge insbesondere im Stand nahezu geräuschlos betrieben werden, fallen die unerwünschten Schaltgeräusche einem Nutzer eines solchen Kraftfahrzeugs besonders auf. Durch die lauten Schaltgeräusche kann die Konzentration eines Nutzers eines solchen Kraftfahrzeugs gestört werden, was mit einer Reduzierung des mit dem Kraftfahrzeug verbundenen Fahrkomforts einhergeht.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schützanordnung mit wenigstens zwei Schützen, wobei jedes Schütz zumindest eine zwischen einer Schließstellung und einer maximalen Offenstellung hin und her bewegbar angeordnete Kontaktbrücke aufweist, wobei die beiden Schütze derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, dass sich die Kontaktbrücken während gleichzeitiger Bewegungen in ihre maximalen Offenstellungen aufeinander zu und während gleichzeitiger Bewegungen in ihre Schließstellungen voneinander weg bewegen, oder umgekehrt, gekennzeichnet durch wenigstens eine Dämpfungseinrichtung, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass mit ihr die Kontaktbrücken beim Erreichen ihrer Schließstellungen und/oder ihrer maximalen Offenstellungen gedämpft abbremsbar sind.
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Durch die Dämpfungseinrichtung und die damit erzeugbare gedämpfte Abbremsung der Kontaktbrücken beim Erreichen ihrer Schließstellungen bzw. Offenstellungen werden die beim Schalten der Schütze auftretenden Schaltgeräusche deutlich verringert, wodurch der mit einem mit einer entsprechenden Schützanordnung ausgestatteten Fahrzeug verbundene Fahrkomfort verbessert wird. Insbesondere wird der ein entsprechendes Kraftfahrzeug nutzende Fahrer nicht durch Schaltgeräusche der Schütze beunruhigt, wie es bei herkömmlichen Schützenanordnungen der Fall ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an jeder Kontaktbrücke wenigstens ein Dämpfungsglied angeordnet, wobei die Dämpfungseinrichtung zumindest ein elastisch ausgebildetes Dämpfungselement aufweist, welches derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es mit den Dämpfungsgliedern zum gedämpften Abbremsen der Kontaktbrücken zusammenwirkt, wenn die Kontaktbrücken ihre Schließstellungen und/oder ihre maximalen Offenstellungen erreichen. Das Dämpfungsglied ist vorzugsweise aus einem elastischen Material gebildet. Alternativ kann das Dämpfungsglied einen nicht elastischen Grundkörper aufweisen, an dessen mit den Dämpfungsgliedern zusammenwirkenden Seiten Dämpfungsmaterialien angeordnet sind. An jeder Kontaktbrücke können auch zwei oder mehrere Dämpfungsglieder angeordnet sein. Die Dämpfungseinrichtung kann auch zwei oder mehrere Dämpfungselemente aufweisen. Bevorzugt ist jedem Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung jeweils ein an jeder Kontaktbrücke angeordnetes Dämpfungsglied zugeordnet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dämpfungselement zwischen den Kontaktbrücken angeordnet. Dies stellt eine konstruktiv einfache und kostengünstige Realisierung der Dämpfungseinrichtung dar. Zudem kann erreicht werden, dass sich die durch die Kontaktbrücken auf das Dämpfungselement einwirkenden Kräfte gegenseitig aufheben. Hierdurch kann insbesondere eine Übertragung von Kräften auf weitere Bauteile des Kraftfahrzeugs vermieden werden, welche zu unerwünschten Schwingungen der Bauteile führen könnten.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Schütze und die Dämpfungseinrichtung in einem gemeinsamen, schallabsorbierenden Gehäuse angeordnet sind. Hierdurch können die mit dem Schalten der Schütze verbundenen Schaltgeräusche weitergehender reduziert werden. Dies stellt zudem eine sehr kompakte Ausgestaltung der Schützanordnung dar. Insbesondere muss nicht für jedes Schütz ein separates Gehäuse vorgesehen und montiert werden, was den konstruktiven Aufbau der Schützanordnung insgesamt vereinfacht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Schütze an einer gemeinsamen Halteeinheit angeordnet. Durch die zum Schalten der Schütze gegenläufigen Bewegungen der Kontaktbrücken der Schütze heben sich die von den Schützen auf die gemeinsame Halteeinheit übertragenen Kräfte vorzugsweise gegenseitig auf, was ebenfalls mit einer Reduzierung der mit den Schützen verbundenen Schaltgeräusche einhergeht.
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Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren ein Verfahren zum Reduzieren von mit einer wenigstens zwei Schütze mit jeweils zumindest einer Kontaktbrücke aufweisenden Schützanordnung verbundenen Schaltgeräuschen, wobei jede Kontaktbrücke eines Schützes zum Schalten dieses Schützes zwischen einer Schließstellung und einer maximalen Offenstellung hin und her bewegt wird, wobei sich die Kontaktbrücken während gleichzeitiger Bewegungen in ihre maximalen Offenstellungen aufeinander dazu und während gleichzeitiger Bewegungen in ihre Schließstellungen voneinander weg bewegen, oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücken beim Erreichen ihrer Schließstellungen und/oder ihrer maximalen Offenstellungen gedämpft abgebremst werden.
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Mit diesem Verfahren sind die oben mit Bezug auf die Schützanordnung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen
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1: ein Schaltbild eines an ein elektrisches Fahrzeugnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossenen Akkumulators,
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2: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Schützanordnung,
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3: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Schützanordnung, und
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4: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Schützanordnung.
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1 zeigt ein Schaltbild eines an ein elektrisches Fahrzeugnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossenen Akkumulators 2. Der Akkumulator 2 ist über die Hauptschütze 3 und 4 an die Anschlusspunkte 5 und 6 angebunden, welche weiter zum Hochvolt-Fahrzeugnetz des Kraftfahrzeugs führen. Parallel zu dem Hauptschütz 3 ist auf der Akkumulatorpluspolseite ein Vorladeschütz 7 in Reihe mit dem Vorladewiderstand 8 geschaltet.
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Beim Einschalten des Kraftfahrzeugs schließt erst der Schütz 4 auf der Akkumulatorminusseite. Danach schließt das Vorladeschütz 7. Somit werden elektrische Verbraucher und Inverter (und etwaig darin enthaltene Kapazitäten) am Hochvolt-Netz zuerst über den Vorladewiderstand 8 auf Spannung gebracht. Erst nach einer gewissen Zeitverzögerung schließt das Schütz 3 und das Vorladeschütz 7 öffnet wieder, wonach das Kraftfahrzeug betriebsbereit ist. Diese Schaltsequenz führt dazu, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs eine akustische Rückmeldung erhält, dass das Kraftfahrzeug betriebsbereit ist. Beim Abschalten des Kraftfahrzeugs öffnen die Schütze 3 und 4 gleichzeitig.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Schützanordnung 1. Die Schützanordnung 1 umfasst zwei Schütze 3 und 4, wobei jedes Schütz 3 bzw. 4 zumindest eine zwischen einer Schließstellung und einer maximalen Offenstellung hin und her bewegbar angeordnete Kontaktbrücke 9 bzw. 10 aufweist. Die beiden Schütze 3 und 4 sind derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass sich die Kontaktbrücken 9 und 10 während gleichzeitiger Bewegungen in ihren maximalen Offenstellungen voneinander weg und/oder während gleichzeitiger Bewegungen in ihre Schließstellungen aufeinander zu bewegen. In 2 sind die Kontaktbrücken 9 und 10 in ihren maximalen Offenstellungen gezeigt.
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Jede Kontaktbrücke 9 bzw. 10 ist mit einem Zuganker 11 bzw. 12 verbunden, die mit nicht gezeigten Aktuatoren zum Bewegen der Kontaktbrücken 9 bzw. 10 verbunden sind.
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Die Schütze 3 und 4 sind an einer als Grundplatte ausgebildeten gemeinsamen Halteeinheit 13 angeordnet. Durch die gegenläufige Bewegung der Kontaktbrücken 9 und 10 beim Öffnen bzw. Schließen der Schütze 3 und 4 werden nahezu keine Schwingungen auf die Halteeinheit 13 übertragen.
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Die Schütze 3 und 4 sind in einem gemeinsamen, schallabsorbierenden Gehäuse 14 angeordnet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Schützanordnung 1 mit zwei Schützen 3 und 4. Jedes Schütz 3 bzw. 4 weist eine zwischen einer Schließstellung und einer maximalen Offenstellung hin und her bewegbar angeordnete Kontaktbrücke 9 bzw. 10 auf. Die beiden Schütze 3 und 4 sind derart ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass sich die Kontaktbrücken 9 und 10 während gleichzeitiger Bewegungen in ihre maximalen Offenstellungen aufeinander zu und während gleichzeitiger Bewegungen in ihre Schließstellungen voneinander weg bewegen.
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Die Schützanordnung 1 umfasst ein schallabsorbierendes gemeinsames Gehäuse 14, an dem Hauptkontakte 15 angeordnet sind, über die ein Akkumulator 2 mit einem Hochvolt-Fahrzeugnetz des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Die Zuganker 11 und 12 wirken jeweils mit einer elektrischen Spule 16 bzw. 17 zusammen, um die Kontaktbrücken 9 bzw. 10 bewegen zu können. An jeder Kontaktbrücke 9 bzw. 10 ist ein durch die Zuganker 11 bzw. 12 ausgebildetes Dämpfungsglied 21 bzw. 22 angeordnet.
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Die Schützanordnung 1 weist eine Dämpfungseinrichtung 18 auf, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass mit ihr die Kontaktbrücken 9 und 10 beim Erreichen ihrer maximalen Offenstellungen gedämpft abbremsbar sind. Die Dämpfungseinrichtung 18 weist ein elastisch ausgebildetes Dämpfungselement 19 auf, welches derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es mit den Dämpfungsgliedern 21 und 22 zum gedämpften Abbremsen der Kontaktbrücken 9 und 10 zusammenwirkt, wenn die Kontaktbrücken 9 und 10 ihre maximalen Offenstellungen erreichen. Das Dämpfungselement 19 ist zwischen den Kontaktbrücken 9 und 10 angeordnet. Die Kontaktbrücken 9 und 10 befinden sich in 3 in ihren Schließstellungen. In diesen Schließstellungen sind die Kontaktbrücken 9 und 10 durch Druckfedern 20 mit Kraft in Richtung ihrer maximalen Offenstellungen beaufschlagt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Schützanordnung 1. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass sich die Kontaktbrücken 9 und 10 während gleichzeitiger Bewegungen in ihre maximalen Offenstellungen voneinander weg und während gleichzeitiger Bewegung in ihre Schließstellungen aufeinander zu bewegen. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Dämpfungsglieder 21 und 22, welche mit den Kontaktbrücken 9 und 10 verbunden sind, nicht durch die Zuganker 11 und 12 sondern als separate Bauteile ausgebildet sind. Ferner wirken die Druckfedern 20 mit den Zugankern 11 und 12 derart zusammen, dass die Kontaktbrücken 9 und 10 in ihren gezeigten Schließstellung in Richtung der Schließstellungen über die Druckfedern 20 mit Kraft beaufschlagt sind.
