DE102015114894A1 - Verfahren und Überbrückungseinheit zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie - Google Patents

Verfahren und Überbrückungseinheit zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie, insbesondere im Falle eines Kurzschlusses in einem von der Sekundärbatterie gespeisten äußeren Strompfad, wobei die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie mit einer Überbrückungseinheit elektrisch überbrückt werden, wobei die Überbrückungseinheit einen Kurzschlussschalter umfasst, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführt werden kann, und wobei die Überbrückungseinheit bei einem in der Leitstellung befindlichen Kurzschlussschalter einen Lastwiderstand RLast zwischen den elektrischen Anschlüssen der Sekundärbatterie aufweist, der unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie liegt. Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrischen Schaltkreis mit einer Sekundärbatterie und einer zur Realisierung des Verfahrens geeigneten Überbrückungseinheit sowie eine derartige Überbrückungseinheit. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Überbrückungseinheit und der erfindungsgemäße elektrische Schaltkreis haben den Vorteil, dass bei der gezielten Entladung der Sekundärbatterie über die Überbrückungseinheit die elektrische Belastung der Batterie in einem Bereich gehalten wird, in dem eine Überhitzung und eine hierdurch mögliche Entzündung der Sekundärbatterie vermieden wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie unter Verwendung einer Überbrückungseinheit zum Verbinden der Anschlüsse bzw. Pole der Sekundärbatterie sowie eine hierfür geeignete Überbrückungseinheit. Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrischen Schaltkreis mit einer derartigen Überbrückungseinheit. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Überbrückungseinheit und der erfindungsgemäße Schaltkreis weisen den Vorteil auf, dass bei einer Entladung der Sekundärbatterie über die Überbrückungseinheit keine Entzündung der Sekundärbatterie auftritt.
  • Bei Elektro- und Hybridfahrzeugen werden als Energiequellen Sekundärbatterien, insbesondere Lithium-Batterien beziehungsweise Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Ein häufiges Problem solcher Sekundärbatterien ist es, dass sie bei Kurzschluss zur Überhitzung neigen, so dass sie sich entzünden können und es zu einem Brand der Sekundärbatterie kommt. Dabei werden unumgänglich auch die Nachbarzellen entzündet, was auch hier in einem Batteriebrand resultiert, der bis zur Explosion der Zelle führen kann, unter Umständen sogar mit unerwünschter Schubentwicklung.
  • Um Kurzschlüsse in Sekundärbatterien, insbesondere bei Fahrzeugunfällen zu verhindern, werden in die Stromkreise sogenannte Trennschalter eingebaut, die bei einem Unfall oder je nach Bedarf den Stromkreis unterbrechen und somit einen Kurzschluss der Sekundärbatterie verhindern sollen. Da Sekundärbatterien für Elektro- und Hybridfahrzeuge in der Regel Batterieklemmspannungen zwischen 600V und 1300V aufweisen, sind solche Trennschalter nicht immer zuverlässige Einheiten zur Unterbrechung des Stromkreises, da es bei solch hohen Spannungen zu Lichtbögen innerhalb des Trennschalters kommen kann, die letzten Endes dazu führen, dass der Strom aus der Batterie im Kurzschlussfall eben doch nicht sicher unterbrochen werden kann. Dabei kann im Extremfall sogar der Trennschalter in Brand gesetzt werden oder explodieren.
  • Weiterhin kann es im Fall eines Unfalls eines Kraftfahrzeuges beispielsweise zu schadhaften Stellen im Kabelbaum kommen, die im Fall der Bildung von multiplen Lichtbögen im Kabelbaum und zwischen Kabelbaum und Chassis bzw. Masse jeden möglichen Lastwiderstand für die Batterie haben können. Entspricht der Lastwiderstand, der an die elektrischen Anschlüsse einer Batterie angelegt wird, im Wesentlichen dem Innenwiderstand der Batterie, entwickelt diese ihre optimale Leistung, wobei sie sich auch maximal erwärmt. Die Temperatur innerhalb der Batterie kann dabei bis zur Entzündungstemperatur der Batteriematerialien – d.h. der Gehäusematerialien und/oder der Elektrolyten – steigen, wodurch sich die Batterie entzünden und in Brand geraten kann. Moderne Sekundärbatterien, wie beispielsweise Lithium-Batterien beziehungsweise Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in Elektro- und Hybridfahrzeugen verbaut werden, aber auch Lithium-Polymer-Batterien, können so ausgebildet sein, dass sie beim Kurzschluss der elektrischen Anschlüsse der Batterie eigensicher sind. Dies kann dadurch erreicht werden, dass nach einem Kurzschluss zwar zunächst noch eine hohe, aber nur sehr kurze Stromspitze und anschließend ein niedrigerer Entladestrom auftritt, bis die Energie der Batterie erschöpft ist. Bei üblichen Sekundärbatterien für elektrisch angetriebene PKW liegen die Stromspitze zwischen etwa 10kA und 40kA und der Entladestrom nur noch im Bereich von etwa 1kA bis 7kA. Dieser um etwa eine Größenordnung niedrigere Entladestrom kann, abhängig vom Energieinhalt der Batterie, über längere Zeit (beispielsweise mehrere bzw. viele Minuten) aufrechterhalten werden, jedoch kommt es während der gesamten Entladezeit nicht zu einer Erwärmung der Batteriezellen bis zu deren Entzündung. Ein Abbrand der Batteriezellen und damit ein Abbrand der ganzen Batterie sowie eine damit einhergehende Gefährdung der Umgebung wird somit sicher vermieden.
  • Da die Zuverlässigkeit von Trennschaltern (Sicherungsschaltern) durch die mögliche Bildung von Lichtbögen nicht immer gewährleistet werden kann, besteht ein großer Bedarf an einer zusätzlichen Sicherungsmöglichkeit, die gewährleistet, dass sich Sekundärbatterien beim Kurzschluss im Kabelbaum bzw. im von der Batterie gespeisten Strompfad nicht entzünden können.
  • Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie bzw. eine zur Realisierung des Verfahrens geeignete Überbrückungseinheit sowie einen Schaltkreis mit einer derartigen Überbrückungseinheit zu schaffen, wobei insbesondere im Falle eines unerwünschten Kurzschlusses in dem von der Sekundärbatterie gespeisten äußeren Strompfad, beispielsweise bei einem Unfall eines Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs, die Sekundärbatterie gezielt kurzgeschlossen werden kann, ohne dass diese auf eine unzulässig hohe Temperatur erhitzt wird, so dass die damit einhergehende Gefahr des Entzündens und Abbrennens der Sekundärbatterien weitestgehend reduziert bzw. vollständig vermieden wird.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie bzw. einer hierfür geeigneten Überbrückungseinheit sowie einem elektrischen Schaltkreis mit einer derartigen Überbrückungseinheit mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 13 und 11.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie werden die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie mit einer Überbrückungseinheit elektrisch überbrückt, wobei die Überbrückungseinheit einen Lastwiderstand RLast aufweist, der unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie liegt. Dabei geht der Lastwiderstand RLast der Überbrückungseinheit vorzugsweise gegen 0, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 0 < RLast < Ri.
  • Ist der Lastwiderstand RLast kleiner als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie, so kann die Sekundärbatterie nicht die maximal mögliche Leistung abgeben und die Erwärmung der Batteriezellen hält sich deshalb in Grenzen. Auf diese Weise kommt es zu einer starken Verminderung der Gefahr der Entzündung der Sekundärbatterien, da ein Betrieb bei Leistungsanpassung, d.h. bei RLast = Ri vermieden wird.
  • Unter dem Begriff „gezieltes Kurzschließen“ wird ein gewollter Kurzschluss der Sekundärbatterie verstanden, der durch das Überbrücken der zwei Anschlüsse der Sekundärbatterie mit der Überbrückungseinheit durchgeführt wird. Vorzugsweise wird das gezielte Kurzschließen dann durchgeführt, wenn bereits ein Kurzschluss im von der Sekundärbatterie gespeisten äußeren Strompfad erfolgt ist.
  • Eine Sekundärbatterie ist ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis, der auch Akkumulator genannt wird.
  • Unter dem von der Sekundärbatterie gespeisten äußeren Strompfad versteht man den Strompfad den die Batterie unabhängig von dem Strompfad der Überbrückungseinheit speist.
  • Unter dem Lastwiderstand RLast versteht man allgemein den elektrischen Widerstand, mit dem die Sekundärbatterie belastet wird. Unter dem Lastwiderstand RLast der Überbrückungseinheit wird der Widerstand verstanden, den der Strompfad der Überbrückungseinheit zwischen den beiden Anschlüssen der Sekundärbatterie aufweist. Dabei ist die Überbrückungseinheit so definiert, dass sie an dem ersten Anschluss der Sekundärbatterie beginnt und an dem zweiten Anschluss der Sekundärbatterie endet, in anderen Worten verbindet die Überbrückungseinheit die beiden Anschlüsse der Sekundärbatterie und der Lastwiderstand RLast der Überbrückungseinheit ist damit der gesamte Widerstand dieser Einheit (ohne einen weiteren äußeren Lastwiderstand) zwischen den Anschlüssen der Batterie, d.h. insbesondere nicht nur der Widerstand eines einzelnen Bauteils der Überbrückungseinheit.
  • Unter dem Innenwiderstand Ri wird erfindungsgemäß der konstruktionsbedingte Verlustfaktor im Inneren der Batterie verstanden. An diesem fällt bei Belastung der Batterie mit einer äußeren elektrischen Last eine Spannung Ui ab und die Klemmenspannung der Batterie verringert sich entsprechend, obwohl die Quellenspannung U0 im Inneren der Batterie selbst konstant bleibt.
  • Die Größe des Innenwiderstands ist bei real ausgeführten Batterien nicht konstant, sondern ist abhängig vom Laststrom, vom Lade- bzw. Entladezustand der Batterie, d.h. von dem jeweiligen Zustand der Chemie jeder einzelnen Batteriezelle, von der Temperatur der einzelnen Batteriezellen, vom Alter der Batteriezellen, d.h. vom generellen Zustand der Batteriezellenchemie, von den verwendeten Materialen und Elektrolyten sowie deren Reinheit und Aufbereitung und vom Aufbau der Batteriezellen und deren internen Verschaltung.
  • Der Lastwiderstand RLast der Überbrückungseinheit liegt nach der Erfindung vorzugsweise mindestens 10 %, höchst vorzugsweise mindestens 90 %, unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie. Darüber hinaus ist der Lastwiderstand RLast vorzugsweise größer als 0.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass der Gesamtlastwiderstand RGesamtlast, der sich aus dem Lastwiderstand der Überbrückungseinheit und dem äußeren Lastwiderstand RL des von der Sekundärbatterie gespeisten äußeren Strompfads ergibt, geringer als der Innenwiderstand der Sekundärbatterie ist. Dabei (und auch ganz allgemein im Sinne dieser Erfindung) ist der von der Sekundärbatterie gespeiste Strompfad so definiert, dass er an dem ersten Anschluss der Sekundärbatterie beginnt und an dem zweiten Anschluss der Sekundärbatterie endet, in anderen Worten verbindet der von der Sekundärbatterie gespeiste Strompfad die beiden Anschlüsse der Sekundärbatterie. Der Lastwiderstand der Überbrückungseinheit ist dabei wiederum so definiert, wie vorstehend beschrieben.
  • Im Falle von Sekundärbatterien für rein elektrisch oder mittels eines Hybridantriebs angetriebene PKW kann der Innenwiderstand Ri von geeigneten Sekundärbatterien beispielsweise im Bereich von 3 mΩ liegen. Liegt der äußere Lastwiderstand RL, d.h. der Lastwiderstand aller an der Batterie (bzw. der Überbrückungseinheit) angeschlossenen Verbraucher (einschließlich der Leitungswiderstände), bei Unfällen mit Kabelbaumschäden ebenfalls in diesem Bereich, d.h. in einem Bereich, in dem Leistungsanpassung besteht, so kommt es zu einer starken Erwärmung und ggf. Entzündung der Sekundärbatterie. Der Lastwiderstand RLast der Überbrückungseinheit wird daher erfindungsgemäß bei einer Sekundärbatterie mit einem Innenwiderstand im Bereich von 3 mΩ kleiner als 3 mΩ, vorzugsweise kleiner als 2 mΩ und höchst bevorzugt im Bereich von größer als 0 mΩ und kleiner oder gleich 2 mΩ gewählt. Ein entsprechend geringer Lastwiderstand wird in der Regel durch alle elektrisch gut leitenden Materialien ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Überbrückungseinheit vorzugsweise einen Kurzschlussschalter auf. Der Kurzschlussschalter kann von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführt werden. Bei der Trennstellung weisen die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie keinen elektrischen Kontakt über die Überbrückungseinheit auf. In der Leitstellung hingegen weisen die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie einen elektrischen Kontakt über die Überbrückungseinheit auf. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, dass der Kurzschlussschalter im Falle des weiter oben genannten Kurzschlusses von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführt wird.
  • Der Kurzschlussschalter kann weiterhin einen Sensor, beispielsweise Draht- oder Glasfaser- oder PVDF-Sensor enthalten, der vorzugsweise so angeordnet ist, dass der Sensor bei einem Übergang des Kurzschlussschalters von der Trenn- in die Schaltstellung zerstört beziehungsweise zerquetscht beziehungsweise zerschnitten wird, ohne dass das den Kurzschlussvorgang beziehungsweise das Überbrücken der Anschlüsse der Sekundärbatterie stören würde. Ein solcher Sensor bietet die Möglichkeit zu detektieren, ob die Überbrückung tatsächlich stattgefunden hat.
  • Der Kurzschlussschalter enthält vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Kontakt, wobei jeweils einer der Kontakte mit einem der Anschlüsse der Sekundärbatterie verbunden ist.
  • Der Kurzschlussschalter enthält als Schaltelement vorzugsweise einen elektrisch leitenden Schaltkolben, eine elektrisch leitende Membran oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte.
  • Das Schaltelement wird beim Übergang von der Trenn- in die Schaltstellung des Kurzschlussschalters einer Bewegung unterzogen, wobei dabei zwei Kontakte des Kurzschlussschalters miteinander verbunden werden, wodurch die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie überbrückt werden.
  • Im Falle des elektrisch leitenden Schaltkolbens als Schaltelement ist es bevorzugt, dass in der Trennstellung der Schaltkolben mit einem ersten Kontakt des Kurzschlussschalters verbunden ist und bei einer Bewegung des Schaltkolbens entlang seiner Achse auf einen zweiten Kontakt des Verbindungschalters trifft und somit eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt des Kurzschlussschalters herstellt. Der Schaltkolben kann in seinem Material massiv ausgelegt sein, er kann jedoch auch innen hohl sein, so dass seine Masse deutlich kleiner wird und damit schneller als ohne Aushöhlung beschleunigt werden kann, wobei ein Kurzschluss schneller erreicht wird. Die Aushöhlung im Kolben kann durch ein leichteres Material zum Beispiel Polyethylen oder Polyoxymethylen, oder Styropor gefüllt sein, um das Leervolumen für den aktivierbaren Antrieb so klein wie möglich zu halten. Hierdurch wird Treibladungspulver eingespart und gleichzeitig kann der Schaltkolben durch den dennoch höheren Brennkammerdruck schneller und auf höhere Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Dies führt zu einem schneller erreichten Kurzschluss.
  • Im Falle einer elektrisch leitenden Membran als Schaltelement ist es bevorzugt, dass in der Trennstellung die elektrisch leitende Membran mit einem ersten Kontakt des Kurzschlussschalters verbunden ist. Zur Überführung des Kurzschlussschalters in die Schaltstellung wird die Membran vorzugsweise in eine Richtung bewegt beziehungsweise gedehnt, in der sich ein zweiter Kontakt des Kurzschlussschalters befindet. Ab einer bestimmten Dehnung beziehungsweise Bewegungsgröße der Membran wird diese mit dem zweiten Kontakt des Kurzschlussschalters verbunden. Auf diese Weise kann Strom durch den Kurzschlussschalter fließen.
  • Im Falle einer elektrisch leitenden Kontaktplatte als Schaltelement des Kurzschlussschalters ist in der Trennstellung die Kontaktplatte selbst vorzugsweise mit keinem der beiden Kontakte des Kurzschlussschalters verbunden. Zur Überführung des Kurzschlussschalters in die Leitstellung wird die Kontaktplatte gleichzeitig auf die elektrischen Kontakte bewegt und mit diesen verbunden. Auf diese Weise kann Strom zwischen den beiden Kontakten fließen.
  • Im Falle der Verwendung einer Kontaktplatte als Schaltelement kann beispielsweise die Kontaktplatte zwei Kontaktstifte aufweisen, und die beiden Kontakte können als Multikontakte (Multikontaktbuchsen) ausgestaltet sein, so dass in der Schaltstellung die Kontaktstifte der Kontaktplatte in die kontaktseitigen Multikontakte eingebracht werden. Umgekehrt kann auch die Kontaktplatte Multikontakte aufweisen, und die Kontakte selbst als Kontaktstifte ausgestaltet sein, die dann in der Schaltstellung in die plattenseitigen Multikontakte eingebracht bzw. eingefahren werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Überbrückungseinheit oder der von der Sekundärbatterie gespeiste äußere Strompfad als Sicherungselement im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad einen Trennschalter aufweist. Dabei ist es bevorzugt, dass die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie dann mit der Überbrückungseinheit elektrisch überbrückt werden, wenn der Trennschalter den Strom im Strompfad nicht abschaltet. Die Auslösung des Kurzschlussschalters von der Trennstellung in die Leitstellung überzugehen, kann beispielsweise durch eine Steuereinheit vorgenommen werden. Die Steuereinheit kann jegliche denkbare Steuereinheit sein, bspw. kann es eine Steuereinheit sein, wie sie beim Auslösen von Airbags verwendet wird. Die Steuereinheit löst dabei vorzugsweise auch einen Übergang des Trennschalters von der Leitstellung in die Trennstellung aus.
  • Der Kurzschlussschalter der Überbrückungseinheit kann auch dazu verwendet werden, einen Trennschalter zu unterstützen, indem dieser den Kurzschlusspfad der Überbrückungseinheit kurz schließt und somit kurzzeitig den Entladestrom der Batterie weitestgehend über den Kurzschlusspfad fließen lässt. Hierdurch können die Kontakte des Trennschalters geöffnet werden, ohne dass ein Lichtbogen entsteht. Kurz nach dem Öffnen des Trennschalters kann dann der durch die Überbrückungseinheit erreichte Kurzschluss der Batterieanschlüsse wieder ganz oder teilweise aufgehoben werden, um beispielsweise die Batterie zu schonen und nicht weiter aufzuheizen. Es genügt ebenfalls, den Kurzschlusspfad gleichzeitig oder innerhalb einer kleinen Zeitspanne von maximal ca. 1 bis 1,5 ms nach dem Öffnen des Trennschalters zu schließen, da sich in dieser kurzen Zeitspanne ein Lichtbogen nicht stabil ausbilden kann und sofort wieder gelöscht würde.
  • Auch kann man durch die Wahl eines geeigneten Kolben- bzw. Kontaktplattenmaterials mit einem höheren spezifischen elektrischen Widerstand nur soviel Strom übernehmen, dass der Reststrom über den Trennschalter im Augenblick des Öffnens dessen Kontakte kein Lichtbogen gezogen wird bzw. sich der dennoch bildende Lichtbogen nur schwach ausbildet und ausreichend gut im Trennschalter gelöscht werden kann.
  • Vorzugsweise wird die Bewegung des Schaltelements durch einen aktivierbaren Antrieb erfolgen.
  • Der aktivierbare Antrieb kann ein induktiver Antrieb, ein Wirbelstromantrieb, ein Pin-Puller-Antrieb oder ein Gasdruckantrieb sein, wobei bei einem Gasdruckantrieb der Gasdruck mittels eines gaserzeugenden Materials erzeugt wird, insbesondere durch die Verbrennung oder Oxidation eines flüssigen und/oder festen gaserzeugenden Materials, insbesondere eines aktivierbaren pyrotechnischen gaserzeugenden Materials. Solche aktivierbaren Antriebe haben den Vorteil, dass die Überbrückung mit dem angegebenen Lastwiderstand unterhalb des Innenwiderstandes innerhalb sehr kurzer Zeit erfolgen kann, und somit eine Erhitzung beziehungsweise ein Hitzeanstieg in der Sekundärbatterie verhindert wird.
  • Bei einem induktiven Antrieb kann dazu in geeignetem Abstand zum Schaltergehäuse eine Induktionsspule vorgesehen sein. Das Schaltelement kann in geeigneter Weise magnetisch ausgeführt sein. Das Schaltelement kann aber auch mit einer Induktionsspule ausgerüstet sein. Ebenfalls wäre es denkbar, das Schaltelement mit einer Induktionsspule auszurüsten und in geeigneter Entfernung zum Schaltelement einen elektromagnetischen Bezugspunkt vorzusehen, beispielsweise einen Permanentmagneten. In dieser Weise kann das Schaltelement also alternativ oder zusätzlich induktiv bewegt werden.
  • Ist der aktivierbare Antrieb als Wirbelstromantrieb ausgebildet, so weist dieser vorzugsweise eine Kraftspule auf, die für das gewünschte Schalten durch einen Stoßstrom von außen durchflossen wird. Hierzu ist das Schaltelement vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitenden Material, wodurch durch den Stoßstrom in der Kraftspule ein Strom induziert wird, der entsprechend der Lenzschen Regel dem Erregerstrom in der Kraftspule entgegengesetzt ist, wodurch das Schaltelement von der Kraftspule extrem schnell und mit hoher Kraft abgestoßen wird und dabei die im Gehäuse angeschlossenen Abschnitte der Verbindungselemente abreißen.
  • Wird die Bewegung des Schaltelements durch Gasdruck vorgenommen, so wird dieser vorzugsweise auf das Schaltelement übertragen und dabei bewegt. Ein solcher Gasdruck kann pyrotechnisch erzeugt werden oder durch geeignete Gasleitungen aufgebaut werden. Wird der Gasdruck pyrotechnisch erzeugt, so ist es zweckmäßig, eine im Inneren des Antriebsgehäuses befindliche Brennkammer mit eingebrachtem Treibladungspulver vorzusehen, das mittels eines Zünd- oder Anzündstücks aktivierbar ist. Als Treibladungen kommen jedoch neben Treibladungspulvern auch flüssige oder gasförmige Brennstoffe und Oxidatoren zum Einsatz, die beispielsweise in die Brennkammer eingespritzt werden können, die vorzugsweise in den Schalter integriert vorliegt. Solche Brennstoffe und Oxidatoren werden im Folgenden als gaserzeugende Materialien bezeichnet. Auch die pyrotechnischen gaserzeugenden Materialien, unabhängig davon, ob diese deflagrierend oder detonativ reagieren, sollen hierdurch umfasst sein. Nach der Aktivierung des Verbrennungs- beziehungsweise Oxidationsvorgangs erzeugen diese gaserzeugenden Materialien einen Gasdruck (beziehungsweise bei bereits gasförmigen Brennstoffen und/oder Oxidatoren einen gegenüber dem Ausgangszustand deutlich höheren Gasdruck), der den Antriebskolben und das damit verbundene Ausrückelement beaufschlagt und den Schalter aus der Leitstellung in die Trennstellung bewegt. Zur Zündung kann eine Zündkerze, ein Glühdraht oder ein Anzünder dienen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Brennkammer auch bereits entweder Brennstoff oder Oxidatoren (in flüssiger, fester oder gasförmiger Form) enthalten. Um eine pyrotechnische Erzeugung von Gasdruck und damit die pyrotechnische Auslösung des Schalters vorzusehen, muss nur eine pyrotechnische Mischung in eine Brennkammer eingefügt werden. Zum gewünschten Zeitpunkt kann diese dann durch ein Zünd- oder Anzündmittel gezündet werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Brennkammer auch mit einem Zünd- oder Anzündstück ausgerüstet werden. Bei einem geeignet gewählten Zünd- oder Anzündstück können bei dessen Zündung genügend Gas- und/oder Abgasprodukte erzeugt werden, so dass sich ein genügender Druck in der Brennkammer aufbaut. Dieser kann dann über eine Endplatte, die auch als Ausrückplatte bezeichnet wird, die als Treibspiegel wirkt, das Schaltelement ein ausreichend großes Stück bewegen, um mit dem Kontakt oder den Kontakten des Kurzschlussschalters verbunden zu sein. Wenn die pyrotechnische Auslösung des Schalters über eine Brennkammer vorgesehen wird, so kann die Wirkung der Brennkammer dadurch gesteigert werden, dass Füllkörper in die Brennkammer eingebracht werden. Solche Füllkörper können das nicht benötigte Leervolumen in der Brennkammer reduzieren, so dass eine bereits viel kleinere Gasmenge den zur Bewegung des Treibspiegels und damit des Schaltelements erforderlichen Druck aufbringt.
  • Unter einem Pin-Puller-Antrieb versteht man einen Antrieb, der das Schaltelement nicht drückend in die Leitstellung des Verbinundgsschalters bewegt, sondern durch Zug.
  • Ein elektrischer Schaltkreis nach der Erfindung weist eine Sekundärbatterie und eine Überbrückungseinheit auf, welche mit einem äußeren Strompfad mit einem elektrischen Verbraucher verbunden ist, wobei die Überbrückungseinheit einen Strompfad zur Überbrückung der elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie aufweist, in welchem ein gezielt auslösbarer Kurzschlussschalter vorgesehen ist, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführbar ist, und wobei der Strompfad der Überbrückungseinheit in der Leitstellung des Kurzschlussschalters einen Lastwiderstand RLast aufweist, der geringer ist als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie, wobei das gezielte Auslösen des Kurzschlussschalters vorzugsweise im Falle eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad erfolgt.
  • Der elektrische Verbraucher kann jegliche elektrische oder elektronische Vorrichtung oder Einheit sein, die von der oder einer anderen Sekundärbatterie betrieben werden kann.
  • Die Überbrückungseinheit kann zusätzlich einen von einer Leitstellung in eine Trennstellung überführbaren Trennschalter für das Auftrennen des äußeren Strompfades aufweisen, wobei der Trennschalter und der Kurzschlussschalter vorzugsweise als eine einzige Baueinheit in Form eines Kurzschluss-/Trennschalters ausgestaltet sind, und wobei der Trennschalter und der Kurzschlussschalter vorzugsweise so ausgestaltet oder ansteuerbar sind, dass das Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 5 ausgeführt wird.
  • Die erfindungsgemäße Überbrückungseinheit bzw. der erfindungsgemäße elektrische Schaltkreis können zusätzlich eine Steuereinheit zum Überführen des Kurzschlussschalters von der Trennstellung in die Leitstellung und/oder zum Überführen des Trennschalters von der Leitstellung in die Trennstellung umfassen. Die Steuereinheit kann jegliche denkbare Steuereinheit sein, bspw. kann es eine Steuereinheit sein, wie sie beim Auslösen von Airbags verwendet wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine als Kurzschluss-/Trennschalter ausgebildete Überbrückungseinheit, wobei
    • (a) der Kurzschluss-/Trennschalter aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung überführt werden kann,
    • (b) der Kurzschluss-/Trennschalter ein Gehäuse, einen ersten Kontakt, einen zweiten Kontakt, einen dritten Kontakt, ein im Gehäuse bewegbares Ausrückelement und mindestens ein Verbindungselement aufweist, das in der ersten Stellung des Schalters eine elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt und dem zweiten Kontakt herstellt,
    • (c) das Gehäuse einen das mindestens eine Verbindungselement umgebenden Innenraum aufweist, und
    • (d) mindestens eine Verbindungselement an einem Ende an der Grundseite des Gehäuses und an dem anderen Ende an dem Ausrückelement im Inneren des Gehäuses befestigt ist, und
    • (e) der Kurzschluss-/Trennschalter so ausgebildet ist, dass eine mechanische Bewegung des Ausrückelements den Schalter von der ersten Stellung in die zweite Stellung überführen kann, wobei das Ausrückelement mechanisch so auf das im Innenraum verlaufende mindestens eine Verbindungselement wirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt und dem zweiten Kontakt an mindestens einer Trennstelle des Verbindungselements unterbrochen wird, und dabei eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt entsteht, vorzugsweise dadurch, dass die Ausrückplatte elektrisch leitend ist und den ersten und den zweiten Kontakt verbindet.
  • Erfindungsgemäß kann der Kurzschluss-/Trennschalter so ausgebildet sein, dass er durch eine mechanische Bewegung des Ausrückelements zunächst die Batterieanschlüsse ganz oder teilweise kurzschließt und kurz danach mit dem Trennen des äußeren Stromkreises beginnt.
  • Weiterhin kann der Kurzschluss-/Trennschalter auch so ausgebildet sein, dass nach dem erfolgten Öffnen des äußeren Stromkreises der vollständige oder teilweise Kurzschlusspfad der Batterie wieder ganz oder teilweise geöffnet wird.
  • Die Überbrückungseinheit mit einem so beschaffenen Kurzschluss-/Trennschalter kann im Kurzschlusspfad einen bestimmten elektrischen (von Null verschiedenen) Widerstand aufweisen, der klein genug ist, um den bei geschlossenem Schalter im Kurzschlusspfad fließenden Strom so groß werden zu lassen, dass im äußeren Stromkreis der Strom so niedrig ist, dass beim Auftrennen des äußeren Stromkreises eine Lichtbogenausbildung verhindert bzw. ausreichend stark geschwächt wird und dennoch so hoch ist, dass er weiter die Batterieanschlüsse überbrücken kann, ohne dass die Batteriezellen zu stark durch den Kurzschlussstrom erhitzt werden würden.
  • Der erfindungsgemäße Kurzschluss-/Trennschalter kann auch zwei oder mehr Verbindungselemente zwischen der Grundseite und der Ausrückplatte aufweisen, die den zweiten und den dritten Kontakt entweder elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe verbinden.
  • Der erfindungsgemäße Kurzschluss-/Trennschalter (Schalter) wird vorzugsweise zum Unterbrechen eines ersten von einer Sekundärbatterie gespeisten Strompfades und zum Überbrücken der beiden Anschlüsse der Sekundärbatterie in einem zweiten Strompfad verwendet. Dabei ist der erste Anschluss der Sekundärbatterie vorzugsweise mit dem ersten und dem dritten Kontakt des Schalters und der zweite Anschluss der Sekundärbatterie vorzugsweise mit dem zweiten Kontakt des Schalters verbunden. In anderen Worten wird der erfindungsgemäße Schalter vorzugsweise in den erfindungsgemäßen Verfahren, den erfindungsgemäßen Verwendungen bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt.
  • Der erfindungsgemäße Schalter kann auch eine aktivierbare Einheit aufweisen, wie sie weiter oben beschrieben ist.
  • Alle in Verbindung mit dem zuerst genannten erfindungsgemäßen Verfahren zum Verhindern des Entzündens einer Sekundärbatterie aufgeführten Definitionen und bevorzugten Ausführungsformen und deren Bestandteile treffen vorzugsweise auch auf die weiteren erfindungsgemäßen Gegenstände, Ausführungsformen, Verfahren oder Vorrichtungen zu. Dies gilt auch umgekehrt.
  • Weitere Merkmale, aber auch Vorteile der Erfindung, ergeben sich aus den folgenden aufgeführten Zeichnungen und der dazugehörigen Beschreibung. In den Abbildungen und in den dazugehörigen Beschreibungen sind Merkmale der Erfindung in Kombination beschrieben. Diese Merkmale können allerdings auch in anderen Kombinationen von einem erfindungsgemäßen Gegenstand umfasst werden. Jedes offenbarte Merkmal ist also auch als in technisch sinnvollen Kombinationen mit anderen Merkmalen offenbart zu betrachten. Die Abbildungen sind teilweise leicht vereinfacht und schematisch dargestellt.
  • 1a: zeigt einen Kurzschlussschalter mit einem Schaltkolben als Schaltelement in der Trennstellung;
  • 1b: zeigt den Kurzschlussschalter der 1a in der Leitstellung;
  • 2a: zeigt einen Kurzschlussschalter mit einer elektrisch leitenden Membran in der Trennstellung;
  • 2b: zeigt den Kurzschlussschalter der 2a in der Leitstellung;
  • 3a: zeigt einen Kurzschlussschalter mit einer Kontaktplatte als Schaltelement in der Trennstellung;
  • 3b: zeigt den Kurzschlussschalter der 3a in der Leitstellung;
  • 4a: zeigt einen Kurzschlussschalter mit einer Kontaktplatte als Schaltelement mit einem Pin-Puller-Antrieb in der Trennstellung;
  • 4b: zeigt den Kurzschlussschalter der 4a in der Leitstellung;
  • 5a: zeigt einen Kurzschlussschalter mit einer Kontaktplatte als Schaltelement mit Kontaktstift in der Trennstellung;
  • 5b: zeigt den Kurzschlussschalter der 5a in der Leitstellung.;
  • 6a: zeigt einen Kurzschlussschalter mit einer Verbindungsplatte mit kontaktplattenseitigen Multikontakten in der Trennstellung;
  • 6b: zeigt den Kurzschlussschalter der 6a in der Leitstellung;
  • 7a: zeigt einen erfindungsgemäßen Kurzschluss-/Trennschalter in einer ersten Stellung, der die gleichzeitige Unterbrechung eines ersten Strompfads mit der Verbindung eines zweiten Strompfads ermöglicht, wobei die Trennung des ersten Strompfads durch die Unterbrechung von zwei seriell verbundenen Verbindungselementen ermöglicht wird;
  • 7b: zeigt den Schalter aus 7a in einer zweiten Stellung;
  • 8a: zeigt einen erfindungsgemäßen Kurzschluss-/Trennschalter in einer ersten Stellung, der die gleichzeitige Unterbrechung eines ersten Strompfads mit der Verbindung eines zweiten Strompfads ermöglicht, wobei die Trennung des ersten Strompfads durch die Unterbrechung von vier seriell verbundenen Verbindungselementen ermöglicht wird;
  • 8b: zeigt den Schalter aus 8a in einer zweiten Stellung;
  • 9a: zeigt einen erfindungsgemäßen Kurzschluss-/Trennschalter in einer ersten Stellung, der die gleichzeitige Unterbrechung eines ersten Strompfads mit der Verbindung eines zweiten Strompfads ermöglicht, wobei die Trennung des ersten Strompfads durch die Unterbrechung von zwei parallel geschalteten Verbindungselementen ermöglicht wird;
  • 9b: zeigt den Schalter aus 9a in einer zweiten Stellung; und
  • 10 zeigt ein Prinzipschaltbild für eine Vorrichtung zum Vermeiden des Entzündens einer Sekundärbatterie mit einem Kurzschluss-/Trennschalter nach der Erfindung.
  • Zum einfacheren Verständnis der Erfindung wird im Folgenden zunächst das ihr zu Grunde liegende Prinzip anhand 10 erläutert.
  • Das Prinzipschaltbild in 10 zeigt eine Sekundärbatterie 200, an deren Batteriepole eine Überbrückungseinheit 202 mit jeweils einem ersten Eingangsport 204 und einem zweiten Eingangsport 206 angeschlossen ist. Ein erster und zweiter Ausgangsport 208, 210 der Überbrückungseinheit 202 sind mit einem äußeren Stromkreis verbunden, welcher als äußerer Lastwiderstand RL dargestellt ist. Selbstverständlich kann der äußere Lastwiderstand RL durch einen beliebigen elektrischen Verbraucher oder auch durch beliebige Verschaltungen mehrerer elektrischer Verbraucher gebildet sein.
  • Bei der Sekundärbatterie 200 kann es sich beispielsweise um eine Antriebsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines PKW, handeln. Hierfür werden vorzugsweise kurzschlusssichere Lithium-Batterien, beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, verwendet, die einen Innenwiderstand im Bereich von wenigen Milliohm aufweisen.
  • Die Überbrückungseinheit 202 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl einen mit dem äußeren Lastwiderstand RL in Serie geschalteten Trennschalter 212 auf, welcher im dargestellten Ausgangszustand geschlossen ist, als auch einen Kurzschlussschalter 214. Der Kurzschlussschalter 214 liegt in einem Kurzschlusspfad, welcher den ersten und zweiten Eingangsport 204, 206 der Überbrückungseinheit 202 verbindet. In diesem Kurzschlusspfad ist zudem ein Lastwiderstand RLast vorgesehen, welcher beim Schließen des in seinem Ausgangszustand geöffneten Kurzschlussschalters 214 mit den Batteriepolen der Sekundärbatterie 200 verbunden wird. In praktischen Ausführungsformen wird man den Lastwiderstand RL vorzugsweise in eine entsprechende Vorrichtung oder Einheit integrieren, welche den Schalter 214 realisiert.
  • Wie nachstehend beschrieben, können der Kurzschlussschalter 214 und der Trennschalter 212 auch als Einheit ausgebildet sein, wobei das Öffnen des Trennschalters 212 und das Schließen des Kurzschlussschalters 214 im Wesentlichen gleichzeitig oder mit sehr kurzen zeitlichen Abständen erfolgen kann.
  • Die Schalter 212, 214 können so ausgebildet sein, dass sie aus ihrem Ausgangszustand in die jeweils andere Schaltstellung überführt werden, wenn der äußere Lastwiderstand RL einen bestimmten Wert unterschreitet bzw. der durch den äußeren Lastwiderstand RL fließende Laststrom einen vorgegebenen Wert überschreitet. Hierzu kann auch eine Steuereinheit 216 vorgesehen sein, welche die Schalter 212, 214 in geeigneter Weise, auch hinsichtlich eines zeitlichen Ablaufs der Schaltvorgänge, ansteuert. Die Steuereinheit 216 kann auch über einen oder mehrere Sensoren verfügen, welche auslösende Ereignisse erfassen, die zu Schaltvorgängen der Schalter 212, 214 führen sollen. Beispielsweise kann ein Sensor so ausgebildet sein, dass dieser die Stromstärke im äußeren Strompfad erfasst, so dass die Steuereinheit 216 bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes erforderliche Schaltvorgänge auslösen kann.
  • Selbstverständlich kann die Steuereinheit 216 auch außerhalb der Überbrückungseinheit 202 vorgesehen sein. Ebenso können die Sensoren auch außerhalb der Steuereinheit, insbesondere auch innerhalb von Schaltereinheiten realisiert sein, die den Trennschalter 212 bzw. den Kurzschlussschalter 214 realisieren. Die Steuereinheit 216 ist nicht zwingend erforderlich, wenn die Schalter 212, 214 so ausgebildet sind, dass diese jeweils eigenständig auf ein bestimmtes Ereignis reagieren, welches einen Schaltvorgang erforderlich macht.
  • Nach dem der Erfindung zu Grunde liegenden Prinzip weist eine Überbrückungseinheit zumindest den in 10 dargestellten Kurzschlussschalter 214 auf. Überschreitet der Strom im äußeren Stromkreis durch den äußeren Lastwiderstand RL einen vorgegebenen Wert, so wird der Kurzschlussschalter 214 in seine geschlossene Stellung überführt. Hierdurch wird der Lastwiderstand RLast der Überbrückungseinheit 202 mit den Batteriepolen verbunden bzw. parallel zum äußeren Lastwiderstand RL geschaltet.
  • Der Widerstandswert des Lastwiderstands RL ist dabei kleiner gewählt als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie 200. Damit ist sichergestellt, dass in jedem Fall auch die Parallelschaltung der beiden Widerstände RLast und RL einen Gesamtwiderstand RGesamtlast aufweist, der kleiner ist als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie 200. Damit wird eine Belastung der Sekundärbatterie 200 mit einer Last vermieden, die im Wesentlichen oder mit nur unzulässig kleinen Abweichungen dem Innenwiderstand entspricht. Ein Betrieb bei Leistungsanpassung wird daher vermieden, wodurch ein Entzünden der Batteriezellen und ein Abbrennen der Batteriezellen bzw. der gesamten der Batterie 202 vermieden wird.
  • Weist die Überbrückungseinheit 202, wie in 10 dargestellt, auch einen Trennschalter 212 auf, so kann zusätzlich zu einer Überbrückung der Batteriepole der Sekundärbatterie 200 mittels des Lastwiderstands RLast ein Trennen des äußeren Stromkreises mit dem äußeren Lastwiderstand RL von der Sekundärbatterie 200 erreicht werden.
  • Erfolgt das Betätigen des Kurzschlussschalters 214 und des Trennschalters 212 im Wesentlichen gleichzeitig oder mit zeitlich kurzen Abständen, so kann das Entstehen eines Lichtbogens zwischen den Kontakten des Trennschalters 212 verhindert werden. Erfolgt das Auftrennen der Kontakte des Trennschalters 212 zeitlich nach dem Kurzschließen der Batteriepole mittels des Kurzschlussschalters 214, so wird das Entstehen eines Lichtbogens von vornherein verhindert. Erfolgt das Betätigen des Trennschalters 212 kurz nach dem Betätigen des Kurzschlussschalters 214, so wird ein im Entstehen befindlicher Lichtbogen zwischen den Kontakten des Trennschalters 212 sofort wieder gelöscht. Das Kurzschließen muss hierfür innerhalb einer Zeitspanne von ca. 1 bis 1,5 ms erfolgen, um zu vermeiden, dass sich der Lichtbogen stabil ausbilden kann.
  • Weist die Überbrückungseinheit 202 sowohl einen Trennschalter 212 als auch einen Kurzschlussschalter 214 auf, so kann der Kurzschlussschalter nach dem erfolgten Auftrennen des äußeren Strompfades mittels des Trennschalters 212 auch wieder geöffnet werden. Auf diese Weise kann die Sekundärbatterie geschont werden und wird nicht fortwährend entladen. Insbesondere wird eine für die Batterie schädliche Tiefentladung vermieden.
  • Hierzu kann der Kurzschlussstrompfad zwischen den beiden Eingangsports der Überbrückungseinheit 202 erneut aufgetrennt werden. Dies kann entweder mittels eines Kurzschlussschalters 214 erfolgen, der erneut aus seiner geschlossenen Arbeitsstellung in seine geöffnete Stellung überführt werden kann oder mittels eines zweiten, in 10 nicht dargestellten weiteren Trennschalters, welcher mit dem Kurzschlussschalter 214 bzw. dem Lastwiderstand RLast in Serie geschaltet ist, d.h. im Kurzschlusspfad liegt. Dieser weitere Trennschalter kann ebenfalls über die Steuereinheit 216 so angesteuert werden, dass sich der gewünschte zeitliche Ablauf ergibt, also zunächst der Trennschalter 212 und der Kurzschlussschalter 214 im Wesentlichen gleichzeitig betätigt (bzw. zunächst der Kurzschlussschalter 214 und zeitlich verzögert der Trennschalter 212 betätigt) und anschließend der weitere Trennschalter im Kurzschlusspfad betätigt werden.
  • Im Folgenden werden eine Reihe von Ausführungsformen für Kurzschlussschalter 214 bzw. Trennschalter 212 oder Kombinationen hieraus anhand der 1 bis 9 näher erläutert. Dabei sind in den 1 bis 9 die Anschlusskontakte für die betreffenden Schalter, ebenso wie in 10, mit den Bezugszeichen A bis D bezeichnet, wobei die betreffenden Kontakte A, B und C, D bei der Ausführungsform in 10 mit den Eingangsports 204, 206 bzw. den Ausgangsports 210, 208 der Überbrückungseinheit 202 identisch sind.
  • 1a zeigt einen Kurzschlussschalter (im Folgenden wird der Kurzschlussschalter 214 in 10 auch als Kurzschlussschalter bezeichnet) mit einem Schaltkolben 1, der beispielsweise als stabiler Kontaktfinger ausgestaltet sein kann. Der Kurzschlussschalter weist einen elektrischen Kontakt 2 auf, der mit einem ersten Anschluss der Sekundärbatterie verbunden ist. Weiterhin weist der Kurzschlussschalter auch einen elektrischen Kontakt 11 auf, der mit dem zweiten Anschluss der Sekundärbatterie verbunden ist. Die elektrischen Kontakte 2 und 11 werden in einem festen Abstand von dem Gehäuse 3 gehalten, das die elektrischen Kontakte 2 und 11 fest verbindet. Der elektrische Kontakt 11 ist in dem Kurzschlussschalter mit dem elektrischen Schaltkolben 1 elektrisch verbunden. Der Schaltkolben 1 ist in Richtung seiner Erstreckungsachse bewegbar und wird hierbei so von dem elektrischen Kontakt 11 umgeben, dass dieser den Schaltkolben 1 führt. Der Schaltkolben 1 ist an seiner Spitze vorzugsweise konisch geformt, so dass er in einen vorzugsweise auch enger werdenden Bereichsausschnitt des elektrischen Kontakts 2 passgenau einfahren kann. Dadurch wird der Schaltkolben direkt in den elektrischen Kontakt 2 eingeschossen. Alternativ kann er jedoch auch dort in einen handelsüblichen Multikontakt einfahren. Der Kontakt 2 kann ebenfalls so ausgeführt werden, dass sich der Schaltkolben 1 während seines Flugs auch hier eingräbt und so einen guten Kontakt zu dem elektrischen Kontakt 2 herstellt. Durch die passgenaue Auslegung von elektrischem Kontakt 2 und elektrischem Kontakt 11 kann ein direktes Verschweißen des Schaltkolbens mit den beiden Kontakten 2 und 11 erreicht werden. Der Schaltkolben 1 hat an seinem dem elektrischen Kontakt 2 abgewandten Ende vorzugsweise eine kolbenseitige Verrastung/Wegbegrenzung, die vorzugsweise in Form einer Verdickung des Kolbens ausgeführt ist. Genauso weist der elektrische Kontakt 11 am Ende seiner Führung für den Schaltkolben 1 eine kolbenseitige Verrastung/Wegbegrenzung 6 auf, die vorzugsweise als Verengung des durch den elektrischen Kontakt 11 begrenzten Kolbenschacht ausgebildet ist. 1b zeigt den Kurzschlussschalter der 1a in seiner Leitstellung, bei der die kolbenseitige Verrastung 7 des Kolbens 1 an der Verrastung 6 angekommen und hierbei in den elektrischen Kontakt 11 fest eingepresst ist, wie mit Bezugszeichen 9 gezeigt. Bezugszeichen 10 zeigt wie der Schaltkolben 1 in der Aufnahmebohrung für den beschleunigten Kolben, vorzugsweise konisch zulaufend fest eingepresst ist. Der Kurzschlussschalter nach 1a und 1b weist einen aktvierbaren Antrieb 4, vorzugsweise in der Form eines Gasgenerators, auf, der in der Lage ist, bei Aktivierung den Schaltkolben von der Trenn- in die Schaltstellung zu bringen. Befindet sich der Kurzschlussschalter in der Schaltstellung (1b), so ist zwischen dem aktivierbaren Antrieb 4 und dem Schaltkolben 1 ein gasgefüllter Raum 8, der nach Auslösung des aktivierbaren Antriebs 4 entsteht.
  • Anstelle des in 1a und 1b gezeichneten Gasgenerators als aktivierbaren Antrieb 4 kann auch ein fertiges Kraftelement treten, wobei vor dem Schaltkolben 1 kein Gaspolster aufgebaut würde. In diesem Fall könnte der Schaltkolben 1 oder die Membran des Kraftelements dann den Schaltkolben 1 schieben und damit beschleunigen. Das Kraftelement kann auch durch eine ziehharmonikaähnlich gefaltete Membran abgeschlossen sein. Denkbar wäre hier auch die Beschleunigung des Schaltkolbens 1 durch Impulsübertragung, beispielsweise wenn zwischen der Kolbenausgleichsfläche eines Kraftelements und der Kolbenunterseite ein Abstand größer als 0 mm vorliegt. In diesem Fall würde der kleinere Schaltkolben beziehungsweise die Membran eines Kraftelements zunächst auf fast oder bis auf Endgeschwindigkeit beschleunigt werden und dann auf den Schaltkolben 1 auftreffen und so seinen bis dahin erreichten Impuls auf den Schaltkolben 1 übertragen. Bei optimaler Auslegung von Kraftelementkolben und Schaltkolben 1 würde damit die Schaltzeit weiter verkürzt werden. Der freie Abstand zwischen einem Kraftelement und dem Schaltkolben 1 liegt vorzugsweise hinsichtlich der gewollten kurzen Schaltzeit in einem Abstand zwischen 1 mm und 10 mm.
  • Der Kurzschlussschalter, wie er beispielsweise in den 1a und 1b gezeigt ist, kann weiterhin einen Sensor, beispielsweise Draht- oder Glasfaser- oder PVDF-Sensor enthalten, der vorzugsweise so angeordnet ist, dass der Sensor bei einem Übergang des Kurzschlussschalters von der Trenn- in die Schaltstellung zerstört bzw. zerquetscht bzw. zerschnitten wird, ohne dass das den Kurzschlussvorgang bzw. das Überbrücken der Anschlüsse der Sekundärbatterie stören würde. Bei einem Verbindungselement nach den 1a und 1b würde sich ein solcher Sensor beispielsweise in der Aufnahmebohrung 5 befinden. Ein solcher Sensor könnte auch durch eine Querbohrung im elektrischen Kontakt 2 geführt sein und durch den einfahrenden Schaltkolben 1 zerstört werden. Um die Schneidwirkung des einfahrenden Schaltkolbens 1 zu verstärken, kann die Vorderseite des Schaltkolbens 1 ringförmig schneidenartig ausgebildet sein. Um das Verschweißen bzw. Verpressen des Schaltkolbens 1 im elektrischen Kontakt 11 und um den Übergangswiderstand nach dem Einfahren bzw. Anpressen des Schaltkolbens 1 zu verbessern, kann der Schaltkolben 1 an dieser Stelle mit Stegen parallel zur Flugrichtung ausgeführt sein, die damit beim Kontakt an der kontaktseitigen Verrastung 6 mit dem elektrischen Kontakt 11 eine höhere Flächenpressung herbeiführen. Der gleiche Effekt kann erzielt werden, wenn die Innenfläche des elektrischen Kontakts 11 an oder in der Nähe der Bremsstelle 6 bzw. kontaktseitigen Verrastung 6 mit diesen Stegen versehen ist, wobei dann der Schaltkolben 1 vorzugsweise diese Stege nicht selbst benötigt. Zusätzlich kann die kontaktseitige Verrastung 6 im elektrischen Kontakt 11 und/oder der Schaltkolben 1 an dieser Stelle leicht konisch ausgeführt werden, um das Verpressen durch die Keilflächen zu erleichtern. Die Stege am Schaltkolben 1 an der als Pressstelle dienenden kontaktseitigen Verrastung 6 beziehungsweise im elektrischen Kontakt 11 sind zudem auch dafür dienlich, eine Doppelpassung durch die Pressstelle und der Aufnahmebohrung zu verhindern. Um die Pressung bzw. die Kontaktierung weiter zu verbessern, kann die Aufnahmebohrung 5 innen ebenfalls mit Stegen/Fräsungen parallel zur Flugrichtung des Schaltkolbens 1 ausgestattet sein, bzw. umgekehrt dort auch wieder nur der Schaltkolben 1 mit diesen Stegen parallel zur Flugrichtung ausgestattet sein.
  • 2a und 2b zeigen einen Kurzschlussschalter mit einer Membran 17 in der Trennstellung der 2a und der Membran 19 in der Leitstellung der 2b. Der Kurzschlussschalter enthält einen aktivierbaren Antrieb 18, beispielsweise einen Anzünder, einen Gasgenerator oder einen Detonator, in einem von dem elektrischen Kontakt 22 und der Membran 17 nach außen hin abgeschlossenen Raum. Dieser abgeschlossene Raum enthält eine Fluid- oder Gelfüllung 21, um das Leervolumen in der Brennkammer des aktivierbaren Antriebs 18 zu verringern und/oder der Stoßwellenausbreitung zwischen aktivierbarem Antrieb 18 und Membran 17 einen möglichst kleinen Stoßwellenwiderstand zu bieten. Auf der dem elektrischen Kontakt 22 gegenüberliegenden Seite der Membran 17 befindet sich in einem bestimmten Abstand ein weiterer elektrischer Kontakt 20. Der Kontakt 20 ist erfindungsgemäß mit einem ersten elektrischen Anschluss der Sekundärbatterie verbunden, wobei der elektrische Anschluss 22 elektrisch mit einem zweiten elektrischen Anschluss der Sekundärbatterie verbunden ist. Bei Aktivierung des aktivierbaren Antriebs 18 kommt es zu einer Ausdehnung des darin beispielsweise enthaltenen Treibmittels, so dass sich der von der Membran 17 und dem elektrischen Kontakt 22 umgebene Raum ausdehnt und die Membran 17 gegen den elektrischen Kontakt 20 gedrückt wird. Da die Membran 17 bzw. die gedehnte Membran 19 elektrisch leitend ist, werden die elektrischen Kontakte 20 und 22 miteinander verbunden.
  • 3a zeigt die schematische Darstellung eines Kurzschlussschalters mit einer Kontaktplatte 12 und den elektrischen Kontakten 23 und 24. Der elektrische Kontakt 23 ist erfindungsgemäß mit dem ersten elektrischen Anschluss der Sekundärbatterie verbunden, wobei der elektrische Kontakt 24 mit dem zweiten elektrischen Anschluss der Sekundärbatterie verbunden ist. In 3a befindet sich die elektrisch leitende Kontaktplatte 12 nicht im Kontakt mit den elektrischen Kontakten 23 und 24, so dass sich der Kurzschlussschalter in der Trennstellung befindet. Der Kurzschlussschalter weist zudem einen aktivierbaren Antrieb 13 auf, der beispielsweise ein Kraftelement sein kann, und bei Aktivierung eines Stößels/Kolbens des aktivierbaren Antriebs 13, wobei der Stößel/Kolben 14 mit der Kontaktplatte 12 verbunden ist, die Kontaktplatte 12 gegen die elektrischen Kontakte 23 und 24 drückt. Da die Kontaktplatte 12 elektrisch leitfähig ist, wird eine Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten 23 und 24 hergestellt, wodurch erfindungsgemäß eine Überbrückung des ersten und des zweiten Anschlusses der Sekundärbatterie erfolgt.
  • Die 4a und 4b zeigen ebenso die schematische Darstellung eines Kurzschlussschalters mit einer Kontaktplatte 12 und den elektrischen Kontakten 23 und 24. Der Kurzschlussschalter der 4a und 4b unterscheidet sich im Wesentlichen nicht von dem Kurzschlussschalter aus den 3a und 3b, weist jedoch den Unterschied auf, dass die Kontaktplatte 12 nicht beim Übergang von der Trenn- in die Leitstellung gegen die elektrischen Kontakte 23 und 24 gedrückt, sondern durch den als Pin-Puller-Antrieb ausgebildeten aktivierbaren Antrieb 15 gezogen wird. Auch hier ist die Kontaktplatte 12 mit dem Pin-Puller-Antrieb 15 vorzugsweise über eine Zugstange 16 des aktivierbaren Antriebs 15 verbunden.
  • Die 5a und 5b zeigen prinzipiell einen ähnlichen Kurzschlussschalter wie die 3a und 3b, jeweils in Trennstellung und in Leitstellung, jedoch mit dem Unterschied, dass die Kontaktplatte 30 zwei Kontaktstifte enthält, die passgenau zu den kontaktseitigen Multikontakten 26 und 27 ausgeformt sind. Die kontaktseitigen Multikontakte 26 und 27 sind auf den Multikontaktträgern 32 und 33 angebracht. Der kontaktseitige Multikontakt 26 ist erfindungsgemäß mit dem ersten Anschluss der Sekundärbatterie und der kontaktseitige Multikontakt 27 mit dem zweiten Anschluss der Sekundärbatterie elektrisch verbunden.
  • Die 6a und 6b zeigen ein ähnliches Verbindungselement wie die 5a und 5b, jeweils in Leit- und Trennstellung, jedoch sind hier die elektrischen Kontakte 34 und 35 als Kontaktstifte ausgeführt, die passgenau zu auf der Kontaktplatte 31 befindlichen Multikontakten (plattenseitig) ausgeformt sind.
  • 7a und 7b zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurzschluss-/Trennschalters 110 (weiterhin nur Schalter genannt). Dieser Schalter 110 weist ein Gehäuse 112 auf, das im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt sein kann. Das Gehäuse 112 weist eine Grundseite 114 (linke Seite) auf, an der auch der dritte Kontakt 128 und der zweite Kontakt 130, vorzugsweise isoliert voneinander, vorliegen. Im Innenraum 118 des Gehäuses 112 sind jeweils von dem dritten Kontakt 128 und dem zweiten Kontakt 130 Abschnitte von Verbindungselementen 122 zueinander parallel verlaufend bis hin zu dem Ausrückelement 124 vorhanden, die an der Grundseite 114 mit dem dritten und dem zweiten Kontakt 128, 130 und an der anderen Seite mit dem Ausrückelement 124 verbunden sind. Die beiden parallel verlaufenden Abschnitte der Verbindungselemente 122 stehen zudem entlang des Ausrückelements 124 miteinander elektrisch in Kontakt, so dass die beiden Abschnitte der Verbindungselemente 122 vom dritten Kontakt 128 bis hin zum zweiten Kontakt 130 in Reihe geschaltet sind. Der zweite Kontakt wird von der Grundseite zu der der Grundseite gegenüberliegenden Seite geführt. Die der Grundseite gegenüberliegende Seite ist aus mindestens zwei elektrisch leitenden Teilen zusammengesetzt, die jeweils voneinander isoliert sind. Der erste Teil ist der Teil, der mit dem zweiten Kontakt 130 verbunden ist. Der zweite Teil ist der erste Kontakt 131. Die Abschnitte der Verbindungselemente 122 weisen vorzugsweise mechanische Querschnittsschwächungen 123 auf, so dass bei einem Bewegen des Ausrückelements 124 in Richtung der der Grundseite gegenüberliegenden Seite die Abschnitte der Verbindungselemente 122 an diesen Stellen reißen. Auf diese Weise wird die Verbindung zwischen dem dritten Kontakt 128 und dem zweiten Kontakt unterbrochen. Die Ausrückplatte ist vorzugsweise selbst elektrisch leitend und wird vorzugsweise so weit bewegt, dass sie den ersten und den zweiten Teil der der Grundseite gegenüberliegenden Seite des Gehäuses berührt. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt hergestellt. Zwischen dem Ausrückelement 124 und der Grundseite 114 im Inneren des Gehäuses 112 befindet sich ein aktivierbarer Antrieb 126 mit einem Antriebsgehäuse 136 und einem Antriebskolben 138, der mit dem Ausrückelement 124 in Verbindung steht. In 7 ist der aktivierbare Antrieb 126 als Gasdruckantrieb ausgestaltet, der im Inneren des Antriebsgehäuses 136 eine Brennkammer aufweist, die bei Zündung den Antriebskolben 138 gegen das Ausrückelement 124 drückt. Somit reißen die Abschnitte der Verbindungselemente 122 an den Querschnittsschwächungen 123 und an jedem der Abschnitte der Verbindungselemente 122 werden Trennstellen herbeigeführt, die den elektrischen Stromfluss zwischen dem dritten Kontakt 128 und dem zweiten Kontakt 130 durchbrechen.
  • 8a und 8b zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 110. Dieser Schalter ist im Wesentlichen wie der in 7a und 7b gezeigte Schalter aufgebaut, mit den Unterschieden, dass er vier Abschnitte von Verbindungselementen 122 sowie einen Kollektor 132 aufweist. Die mit dem dritten Kontakt 128 und dem zweiten Kontakt 130 verbundenen Abschnitte der Verbindungselemente 122 sind an der Grundseite 114 sowie an dem Ausrückelement 124 befestigt. Diese mit den Kontakten verbundenen Abschnitte der Verbindungselemente 122 stehen über zwei weitere Abschnitte von Verbindungselementen 122 miteinander in Kontakt, die ebenso mit dem Ausrückelement 123 auf der einen Seite und auf der anderen Seite (Grundseite) mit einem Kollektor 132 verbunden sind, der auch diese beiden Abschnitte der Verbindungselemente 122 elektrisch miteinander verbindet. Wird das Ausrückelement 124 in Richtung der der Grundseite 114 gegenüberliegenden Seite durch den aktivierbaren Antrieb 126 in der Mitte des Gehäuses bewegt, so reißen nicht nur, wie in der Ausführungsform der 7, zwei Verbindungselemente 122 an den Querschnittsschwächungen 123 ab, sondern alle vier Abschnitte der Verbindungselemente 122. Eine solche Ausführungsform erhöht somit die Sicherheit des erfindungsgemäßen Schalters.
  • 9a und 9b zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurzschluss-/Trennschalters 110 (weiterhin nur Schalter genannt). Dieser Schalter 110 weist ein Gehäuse 112 auf, das im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt sein kann. Das Gehäuse 112 weist eine Grundseite 114 (linke Seite) auf, an der der dritte Kontakt 128 vorliegt. Im Innenraum 118 des Gehäuses 112 sind von dem dritten Kontakt 128 zwei Abschnitte von Verbindungselementen 122 zueinander parallel verlaufend bis hin zur gegenüberliegenden Seite, an der sie mit dem zweiten Kontakt 130 verbunden sind. Weiterhin sind die Verbindungselemente 122 mit dem Ausrückelement 124 fest verbunden, das auch elektrisch leitend ist. Die der Grundseite gegenüberliegende Seite ist aus mindestens zwei elektrisch leitenden Teilen zusammengesetzt, die jeweils voneinander isoliert sind. Der erste Teil ist der zweite Kontakt 130. Der zweite Teil ist der erste Kontakt 131, der sich vorzugsweise in der Mitte des zweiten Kontakts 130 befindet. Die Abschnitte der Verbindungselemente 122 weisen vorzugsweise mechanische Querschnittsschwächungen 123 auf, so dass bei einem Bewegen des Ausrückelements 124 in Richtung der der Grundseite gegenüberliegenden Seite die Abschnitte der Verbindungselemente 122 an diesen Stellen reißen. Auf diese Weise wird die Verbindung zwischen dem dritten Kontakt 128 und dem zweiten Kontakt unterbrochen. Die Ausrückplatte ist vorzugsweise selbst elektrisch leitend und wird vorzugsweise so weit bewegt, dass sie den ersten und den zweiten Teil der der Grundseite gegenüberliegenden Seite des Gehäuses berührt. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt 130, 131 hergestellt. Zwischen dem Ausrückelement 124 und der Grundseite 114 im Inneren des Gehäuses 112 befindet sich ein aktivierbarer Antrieb 126 mit einem Antriebsgehäuse 136 und einem Antriebskolben 138, der mit dem Ausrückelement 124 in Verbindung steht. In 9 ist der aktivierbare Antrieb 126 als Gasdruckantrieb ausgestaltet, der im Inneren des Antriebsgehäuses 136 eine Brennkammer aufweist, die bei Zündung den Antriebskolben 138 gegen das Ausrückelement 124 drückt. Somit reißen die Abschnitte der Verbindungselemente 122 an den Querschnittsschwächungen 123 und an jedem der Abschnitte der Verbindungselemente 122 werden Trennstellen herbeigeführt, die den elektrischen Stromfluss zwischen dem dritten Kontakt 128 und dem zweiten Kontakt 130 durchbrechen.
  • Alle Schalter nach 7 bis 9 können zudem so ausgeführt werden, dass deren Verbindungselemente an den vorherbestimmten und im Querschnitt geschwächten Stellen auch durch einen bei einem äußeren Kurzschluss erhöhten Stromfluss über die Verbindungselemente so aufschmelzen und damit eine (passive) Trennung der Verbindungselemente verursachen. Derart ausgebildete Schalter können somit sowohl aktiv, d.h. ansteuerbar, als auch passiv, d.h. durch Überschreiten eines Nennstroms, ausgelöst werden. Darüber hinaus können die Schalter auch so ausgebildet sein, dass auf eine aktive Auslösung verzichtet wird und nur eine passive Auslösung möglich ist.
  • Dieses passive Abschalten kann homogenisiert werden, indem man die Trennstellen mit einer Anzündmischung umgibt, die bei einer bestimmten, durch den erhöhten Stromfluss erhöhte Temperatur an diesen Stellen der Verbindungselemente zündet. Damit werden die Trennstellen zusätzlich bzw. weiter erhitzt und das Material dort schneller zum Schmelzen gebracht als durch den auslösenden Stromfluss alleine.
  • Selbstverständlich muss eine Sekundärbatterie, die mit dem Verfahren bzw. der Überbrückungseinheit nach der Erfindung gezielt kurzgeschlossen werden soll, hierfür geeignet sein. Dies ist jedoch in der Regel bei allen heute verfügbaren, als eigensicher bezeichneten Sekundärbatterien gegeben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltkolben, vorne und über die gesamte Länge vorzugsweise leicht konisch zulaufend, mit oder ohne Stege außen
    2
    elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 1 der Sekundärbatterie verbunden
    3
    Gehäuse, verbindet die elektrischen Kontakte des Kurzschlussschalters
    4
    aktivierbarer Antrieb, bspw. Gasgenerator oder Kraftelement
    5
    Aufnahmebohrung für beschleunigten Kolben, evtl. konisch zulaufend, Pressstelle
    6
    kontaktseitige Verrastung/Wegbegrenzer für Kolben
    7
    kolbenseitige Verrastung/Wegbegrenzer
    8
    gasgefüllter Raum nach Auslösung des aktivierbaren Antriebs 4
    9
    kolbenseitige Verrastung 7 des Kolben 1 an kontaktseitiger Verrastung 6 angekommen und hierbei in Kontakt 11 fest eingepresst
    10
    Kolbenkonus in kegelig zulaufender Bohrung 5 fest eingepresst
    11
    elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 2 der Sekundärbatterie verbunden
    12
    Kontaktplatte
    13
    aktivierbarer Antrieb oder Kraftelement
    14
    Stößel/Kolben des aktivierbaren Antriebs 13
    15
    aktivierbarer Antrieb, bspw. Pin-Puller Antrieb
    16
    Zugstange des aktivierbaren Antriebs 15
    17
    Membran, elektrisch leitend
    18
    aktivierbarer Antrieb, z.B. Anzünder, Gasgenerator oder Detonator
    19
    Membran 17, verformt nach der Aktivierung des aktivierbaren Antriebs 18
    20
    elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 1 der Sekundärbatterie verbunden
    21
    Fluid- oder Gelfüllung
    22
    elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 2 der Sekundärbatterie verbunden
    23
    elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 1 der Sekundärbatterie verbunden
    24
    elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 2 der Sekundärbatterie verbunden
    25
    Fluid-/Gelfüllung nach Auslösung bzw. Durchgang der vom aktivierbaren Antrieb 18 erzeugten Stoßwelle
    26
    kontaktseitiger Multikontakt 1
    27
    kontaktseitiger Multikontakt 2
    28
    plattenseitiger Multikontakt 1
    29
    plattenseitiger Multikontakt 2
    30
    Kontaktplatte mit Kontaktstiften
    31
    Kontaktplatte mit Multikontakteinsätzen
    32
    Multikontaktträger für Kontakt 1
    33
    Multikontaktträger für Kontakt 2
    34
    Kontaktstift für Kontakt 1
    35
    Kontaktstift für Kontakt 2
    110
    Kurzschluss-/Trennschalter
    112
    Gehäuse
    114
    Grundseite des Gehäuses
    118
    Innenraum des Gehäuses
    120
    Isolatormedium
    122
    Verbindungselemente
    123
    Querschnittsschwächungen
    124
    Ausrückelement
    126
    aktivierbarer Antrieb
    128
    dritter Kontakt
    130
    zweiter Kontakt
    131
    erster Kontakt
    132
    Kollektor
    136
    Antriebsgehäuse
    138
    Antriebskolben
    200
    Sekundärbatterie
    202
    Überbrückungseinheit
    204
    erster Eingangsport
    206
    zweiter Eingangsport
    208
    erster Ausgangsport
    210
    zweiter Ausgangsport
    212
    Trennschalter
    214
    Kurzschlussschalter

Claims (15)

  1. Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie, insbesondere im Falle eines Kurzschlusses in einem von der Sekundärbatterie gespeisten äußeren Strompfad, wobei die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie mit einer Überbrückungseinheit elektrisch überbrückt werden, wobei die Überbrückungseinheit einen Kurzschlussschalter umfasst, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführt werden kann, und wobei die Überbrückungseinheit bei einem in der Leitstellung befindlichen Kurzschlussschalter einen Lastwiderstand RLast zwischen den elektrischen Anschlüssen der Sekundärbatterie aufweist, der unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lastwiderstand RLast mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 90 %, unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie liegt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überbrückungseinheit oder der äußere Strompfad einen Trennschalter aufweisen, welcher im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad aus einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung überführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad dann durch das Schließen des Kurzschlussschalters elektrisch überbrückt werden, wenn der Trennschalter den Strom im äußeren Strompfad nicht abschaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad im Wesentlichen zeitgleich oder mit einer geringen zeitlichen Verschiebung, welche kleiner ist als die für das Entstehen eines stabilen Lichtbogens im Trennschalter erforderliche Zeit, der Kurzschlussschalter geschlossen und der Trennschalter geöffnet wird, oder wobei im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad zunächst der Kurzschlussschalter geschlossen und anschließend der Trennschalter geöffnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sekundärbatterie eine Li-Batterie bzw. Li-Ionen-Batterie ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kurzschlussschalter als Schaltelement einen elektrisch leitenden Schaltkolben (1), eine elektrisch leitende Membran (17, 19) oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte (12) aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Schaltelement beim Übergang von der Trenn- in die Schaltstellung des Kurzschlussschalters einer Bewegung unterzogen wird, und dabei zwei Kontakte des Kurzschlussschalters miteinander verbindet, wodurch die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie überbrückt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Bewegung des Schaltelements durch einen aktivierbaren Antrieb erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der aktivierbare Antrieb als induktiver Antrieb, als Wirbelstromantrieb, als Pin-Puller-Antrieb oder als Gasdruckantrieb ausgebildet ist, bei dem der Gasdruck mittels eines gaserzeugenden Materials erzeugt wird, insbesondere durch Verbrennung oder Oxidation eines flüssigen und/oder festen gaserzeugenden Materials, insbesondere eines aktivierbaren pyrotechnischen gaserzeugenden Materials.
  11. Elektrischer Schaltkreis mit einer Sekundärbatterie und einer Überbrückungseinheit, welche mit einem äußeren Strompfad verbunden ist, der einen elektrischen Verbraucher aufweist, wobei die Überbrückungseinheit einen Strompfad zur Überbrückung der elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie aufweist, in welchem ein gezielt auslösbarer Kurzschlussschalter vorgesehen ist, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführbar ist, und wobei der Strompfad der Überbrückungseinheit in der Leitstellung des Kurzschlussschalters einen Lastwiderstand RLast aufweist, der geringer ist als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie, wobei das gezielte Auslösen des Kurzschlussschalters vorzugsweise im Falle eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad erfolgt.
  12. Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 11, wobei die Überbrückungseinheit einen von einer Leitstellung in eine Trennstellung überführbaren Trennschalter für das Auftrennen des äußeren Strompfades aufweist, wobei der Trennschalter und der Kurzschlussschalter vorzugsweise als eine einzige Baueinheit in Form eines Kurzschluss-/Trennschalters ausgestaltet sind, und wobei der Trennschalter und der Kurzschlussschalter vorzugsweise so ausgestaltet oder ansteuerbar sind, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 ausgeführt wird.
  13. Überbrückungseinheit für eine Vorrichtung nach Anspruch 11, welche mit der Sekundärbatterie und dem äußeren Strompfad mit einem elektrischen Verbraucher verbindbar ist, wobei die Überbrückungseinheit einen Strompfad zur Überbrückung der elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie aufweist, in welchem ein Kurzschlussschalter vorgesehen ist, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführbar ist, und wobei der Strompfad der Überbrückungseinheit in der Leitstellung des Kurzschlussschalters einen Lastwiderstand RLast aufweist, der geringer ist als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie.
  14. Überbrückungseinheit nach Anspruch 13 für eine Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Überbrückungseinheit einen von einer Leitstellung in eine Trennstellung überführbaren Trennschalter für das Auftrennen des äußeren Strompfades aufweist, wobei der Trennschalter und der Kurzschlussschalter vorzugsweise als eine einzige Baueinheit in Form eines Kurzschluss-/Trennschalters ausgestaltet sind, und wobei der Trennschalter und der Kurzschlussschalter vorzugsweise so ausgestaltet oder ansteuerbar sind, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 ausgeführt wird.
  15. Überbrückungseinheit nach Anspruch 14, welche als Kurzschluss-/Trennschalter ausgebildet ist, (a) welcher aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung überführt werden kann, (b) welcher ein Gehäuse (112), einen ersten Kontakt (131), einen zweiten Kontakt (130), einen dritten Kontakt (128), ein im Gehäuse bewegbares Ausrückelement (124) und mindestens ein Verbindungselement (122) aufweist, das in der ersten Stellung des Schalters eine elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt und dem zweiten Kontakt herstellt, (c) wobei das Gehäuse einen das mindestens eine Verbindungselement umgebenden Innenraum (118) aufweist und (d) wobei das mindestens eine Verbindungselement an einem Ende an der Grundseite (114) des Gehäuses und an dem anderen Ende an dem Ausrückelement im Inneren des Gehäuses befestigt ist, und (e) welcher so ausgebildet ist, dass eine mechanische Bewegung des Ausrückelements den Schalter von der ersten Stellung in die zweite Stellung überführen kann, wobei das Ausrückelement mechanisch so auf das im Innenraum verlaufende mindestens eine Verbindungselement wirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt und dem zweiten Kontakt an mindestens einer Trennstelle des Verbindungselements unterbrochen wird, und dabei eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt entsteht.
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