DE102015114894B4 - Two methods for targeted short-circuiting of a secondary battery and two electrical circuits with a secondary battery and a bridging unit - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie (200), wobei die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) mit einer Überbrückungseinheit (202) elektrisch überbrückt werden, wobei die Überbrückungseinheit (202) einen Kurzschlussschalter (110, 214) umfasst, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführt werden kann, und wobei die Überbrückungseinheit (202) bei einem in der Leitstellung befindlichen Kurzschlussschalter (110, 214) einen Lastwiderstand RLastzwischen den elektrischen Anschlüssen der Sekundärbatterie (200) aufweist, der unterhalb des Innenwiderstands Rider Sekundärbatterie (200) liegt, wobei der Kurzschlussschalter (110, 214) als Schaltelement einen elektrisch leitenden Schaltkolben (1), eine elektrisch leitende Membran (17, 19) oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte (12, 30) aufweist, wobei das Schaltelement beim Übergang von der Trenn- in die Leitstellung des Kurzschlussschalters (110, 214) einer Bewegung unterzogen wird, und dabei zwei Kontakte des Kurzschlussschalters (110, 214) miteinander verbindet, wodurch die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) überbrückt werden.Method for the targeted short-circuiting of a secondary battery (200), wherein the electrical connections of the secondary battery (200) are electrically bridged with a bridging unit (202), wherein the bridging unit (202) comprises a short-circuit switch (110, 214) which switches from a disconnected position to a Control position can be transferred, and wherein the bridging unit (202) has a load resistance RLast between the electrical connections of the secondary battery (200) which is below the internal resistance Rider secondary battery (200) when a short-circuit switch (110, 214) is in the control position, wherein the Short-circuit switch (110, 214) has an electrically conductive switching piston (1), an electrically conductive membrane (17, 19) or an electrically conductive contact plate (12, 30) as the switching element, the switching element at the transition from the disconnected to the control position of the Short circuit switch (110, 214) is subjected to a movement, and between ei contacts of the short-circuit switch (110, 214) connects to one another, whereby the electrical connections of the secondary battery (200) are bridged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie unter Verwendung einer Überbrückungseinheit zum Verbinden der Anschlüsse bzw. Pole der Sekundärbatterie. Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrischen Schaltkreis mit einer Sekundärbatterie und einer Überbrückungseinheit, wobei die Überbrückungseinheit als Kurzschluss-/Trennschalter ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Schaltkreis weisen den Vorteil auf, dass bei einer Entladung der Sekundärbatterie über die Überbrückungseinheit keine Entzündung der Sekundärbatterie auftritt.The present invention relates to a method for the targeted short-circuiting of a secondary battery using a bridging unit for connecting the terminals or poles of the secondary battery. The invention also relates to an electrical circuit with a secondary battery and a bridging unit, the bridging unit being designed as a short-circuit / disconnector. The method according to the invention and the circuit according to the invention have the advantage that if the secondary battery is discharged via the bridging unit, no ignition of the secondary battery occurs.

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.In electric and hybrid vehicles, secondary batteries, in particular lithium batteries or lithium-ion batteries, are used as energy sources. A common problem with such secondary batteries is that if they are short-circuited, they have a tendency to overheat, which can ignite and cause the secondary battery to catch fire. The neighboring cells are inevitably ignited, which also results in a battery fire, which can lead to the cell exploding, possibly even with undesirable thrust development.

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. In order to prevent short circuits in secondary batteries, especially in vehicle accidents, so-called disconnectors are installed in the circuits, which interrupt the circuit in the event of an accident or as required and thus prevent a short circuit in the secondary battery. Since secondary batteries for electric and hybrid vehicles usually have battery terminal voltages between 600V and 1300V, such circuit breakers are not always reliable units for interrupting the circuit, since at such high voltages electric arcs can occur within the circuit breaker, which ultimately lead to the current from the battery cannot be safely interrupted in the event of a short circuit. In extreme cases, the disconnector can even be set on fire or explode.

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.Furthermore, in the event of an accident in a motor vehicle, for example, damaged areas in the wiring harness can occur which, in the event of multiple arcing in the wiring harness and between the wiring harness and the chassis or ground, can have any possible load resistance for the battery. If the load resistance that is applied to the electrical connections of a battery essentially corresponds to the internal resistance of the battery, it will develop its optimum performance, and it will also heat up to the maximum. The temperature inside the battery can rise to the ignition temperature of the battery materials - i.e. the housing materials and / or the electrolytes - which can ignite the battery and catch fire. Modern secondary batteries, such as lithium batteries or lithium-ion batteries, such as those installed in electric and hybrid vehicles, but also lithium polymer batteries, can be designed in such a way that they are intrinsically safe when the electrical connections of the battery are shorted. This can be achieved in that after a short circuit there is initially a high but only very short current peak and then a lower discharge current until the energy of the battery is exhausted. In conventional secondary batteries for electrically powered cars, the current peak is between about 10kA and 40kA and the discharge current is only in the range of about 1kA to 7kA. This discharge current, which is about an order of magnitude lower, can be maintained for a long time (for example several or many minutes), depending on the energy content of the battery, but the battery cells do not heat up until they ignite during the entire discharge time. A burn-up of the battery cells and thus a burn-up of the entire battery as well as an associated hazard to the environment is thus reliably avoided.

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.Since the reliability of disconnectors (safety switches) cannot always be guaranteed due to the possible formation of arcs, there is a great need for an additional fuse option that ensures that secondary batteries cannot ignite in the event of a short circuit in the wiring harness or in the current path fed by the battery .

Die DE 10 2010 029 806 A1 betrifft ein elektrisches System für ein Fahrzeug, umfassend eine elektrische Leistungsquelle und einen Schalter, durch den eine elektrische Verbindung zwischen Leistungsquelle und Bordnetz des Fahrzeugs selektiv ausbildbar oder unterbrechbar ist, und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, bei einem von einer mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensoreinrichtung detektierbaren vorbestimmten Zustand den Schalter zu betätigen, um die elektrische Verbindung zwischen Leistungsquelle und Bordnetz zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurzschlussleitung mit einem darin angeordneten definierten Entladewiderstand zum kontrollierten Entladen der Leistungsquelle vorgesehen ist, die mit dem Schalter und der Leistungsquelle derart verbunden ist, dass durch ein Betätigen des Schalters zum Trennen der Verbindung von Leistungsqueue und Bordnetz die Leistungsquelle selektiv kurzschließbar ist.The DE 10 2010 029 806 A1 relates to an electrical system for a vehicle, comprising an electrical power source and a switch, by means of which an electrical connection between the power source and the on-board network of the vehicle can be selectively established or interrupted, and a control device which is designed for one of one connected to the control device Sensor device detectable predetermined state to operate the switch to interrupt the electrical connection between the power source and the vehicle electrical system, characterized in that a short-circuit line is provided with a defined discharge resistor arranged therein for the controlled discharge of the power source, which is connected to the switch and the power source in this way that the power source can be selectively short-circuited by pressing the switch to disconnect the connection between the power queue and the vehicle electrical system.

Die DE 10 2010 045 904 A1 betrifft eine Energiespeichereinrichtung zum Versorgen eines Antriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Pol, einem zweiten Pol, einer Sicherung, die an den ersten Pol angeschlossen ist, und einem Schalter, der zwischen den zweiten Pol und die Sicherung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schalters der erste Pol mit dem zweiten Pol allein über die Sicherung kurzschließbar ist.The DE 10 2010 045 904 A1 relates to an energy storage device for supplying a drive of a motor vehicle with a first pole, a second pole, a fuse connected to the first Pole is connected, and a switch which is connected between the second pole and the fuse, characterized in that by means of the switch, the first pole can be short-circuited with the second pole via the fuse alone.

Die DE 10 2011 089 817 A1 betrifft eine Trenneinheit zum Trennen einer Batterie von einem Netz, wobei weiter eine Sicherung vorgesehen ist, die zum Unterbrechen eines Stromkreises zwischen der Batterie und dem Netz dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung in die Trenneinheit integriert ist. Die DE 40 00 721 A1 betrifft eine Mittelspannungs-Schaltanlage mit mindestens einem Kabelanschlussfeld und daran angeschlossenen Verbrauchern, dem mindestens ein Schaltfeld mit mindestens einem einen Auslöser aufweisenden Erdungsschalterzugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslöser mit den Verbrauchern zugeordneten Störungssensoren verbunden ist.The DE 10 2011 089 817 A1 relates to a disconnection unit for disconnecting a battery from a network, wherein a fuse is also provided which serves to interrupt a circuit between the battery and the network, characterized in that the fuse is integrated in the disconnection unit. The DE 40 00 721 A1 relates to a medium-voltage switchgear with at least one cable connection panel and consumers connected to it, to which at least one switch panel with at least one earthing switch having a release is assigned, characterized in that the release is connected to fault sensors assigned to the consumers.

Die US 2010/0 328 014 A1 betrifft eine elektrische Leistungsschaltervorrichtung, die in einem Fahrzeug mit einem Stromkreis verwendet wird, der eine elektrische Vorrichtung und eine Speicherbatterie zum Zuführen von Energie zu der elektrischen Vorrichtung enthält, wobei die elektrische Leistungsschaltervorrichtung die Zufuhr der Energie von der Speicherbatterie zu der elektrischen Vorrichtung bei einer Kollision unterbricht.The US 2010/0 328 014 A1 relates to an electric circuit breaker device used in a vehicle having a circuit including an electric device and a storage battery for supplying power to the electrical device, the electric circuit breaker device being responsible for supplying the power from the storage battery to the electrical device in the event of a collision interrupts.

Die DE 19 749 135 A1 betrifft eine Vorrichtung zum definierten und schnellen Schalten von elektrischen Starkstromkreisen, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Abgase bzw. Treibgase eines pyrotechnischen Satzes in der damit gebildeten Brennkammer angetriebener Kolbenteller eine Kontaktzunge aus einer Kontaktfeder zieht oder den Leiter gar in zwei Teile zerreißt, so dass der Stromfluss zuverlässig unterbrochen wird.The DE 19 749 135 A1 relates to a device for the defined and rapid switching of electrical power circuits, characterized in that a piston plate driven by the exhaust gases or propellant gases of a pyrotechnic charge in the combustion chamber formed thereby pulls a contact tongue out of a contact spring or even tears the conductor in two parts, so that the current flow is reliably interrupted.

Die DE 20 2014 003 287 U1 betrifft ein Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs, mit einer Hochvolt-Batterie und mit einem Verbrauchernetz, die mittels einer elektrischen Leitung miteinander verbunden sind, sowie mit einem Schnellabschalter zur Trennung der Hochvolt-Batterie von dem Verbrauchernetz, wobei der Schnellabschalter mit einem Airbag-Signal beaufschlagt ist.The DE 20 2014 003 287 U1 relates to a high-voltage electrical system of a motor vehicle, with a high-voltage battery and with a consumer network that are connected to one another by means of an electrical line, as well as with a quick disconnect switch for separating the high-voltage battery from the consumer network, the quick disconnect switch being acted upon by an airbag signal.

Die DE 10 2012 208 470 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Abkoppeln und/oder Überbrücken von Anschlüssen für eine Batteriezelle, wobei die Vorrichtung einen ersten Elektrodenanschluss aufweist, wobei der erste Elektrodenanschluss über die Vorrichtung mit einem ersten Anschluss verbindbar ist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: ein Schaltelement, wobei das Schaltelement ausgebildet ist, in einem primären Schaltzustand eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Elektrodenanschluss und dem ersten Anschluss herzustellen und in einem anderen Schaltzustand die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Elektrodenanschluss und dem ersten Anschluss zu unterbrechen; und einen zerstörbaren Körper, wobei der zerstörbare Körper eine nicht-lineare Kennlinie aufweist, wobei die Kennlinie einen Zusammenhang zwischen einer physikalischen Größe und der Festigkeit des zerstörbaren Körpers repräsentiert, wobei der zerstörbare Körper ausgebildet ist, in einem intakten Zustand das Schaltelement im primären Schaltzustand zu halten und in einem zerstörten Zustand ein Umschalten des Schaltelements in den anderen Schaltzustand zu bewirken.The DE 10 2012 208 470 A1 relates to a device for decoupling and / or bridging connections for a battery cell, the device having a first electrode connection, the first electrode connection being connectable to a first connection via the device, the device having the following features: a switching element, the switching element is designed to establish an electrical connection between the first electrode connection and the first connection in a primary switching state and to interrupt the electrical connection between the first electrode connection and the first connection in another switching state; and a destructible body, the destructible body having a non-linear characteristic curve, the characteristic curve representing a relationship between a physical variable and the strength of the destructible body, the destructible body being designed to close the switching element in the primary switching state in an intact state hold and in a destroyed state to switch the switching element to the other switching state.

Die DE 10 2012 213 422 A1 betrifft ein Batteriemanagementsystem für mindestens eine Batteriezelle, wobei das Batteriemanagementsystem so ausgelegt ist, dass es in Reaktion auf ein Auslösesignal einen Strompfad zwischen Polen der mindestens einen Batteriezelle bereitstellen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Strompfad so ausgelegt ist, dass durch die Bereitstellung des Strompfades ein Lichtbogen in einer Sicherung der mindestens einen Batteriezelle nach Auslösen der Sicherung verhindert oder beendet wird.The DE 10 2012 213 422 A1 relates to a battery management system for at least one battery cell, wherein the battery management system is designed such that it can provide a current path between poles of the at least one battery cell in response to a trigger signal, characterized in that the current path is designed so that a Arc in a fuse of the at least one battery cell is prevented or terminated after the fuse has been triggered.

Die EP 2 851 972 A1 betrifft einen Lithium-Ionen-Akkumulator umfassend eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die mittels einer elektrisch isolierenden und von Ionen durchdringbaren Trennschicht voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode elektrisch mit einem Elektrodenanschluss verbunden ist, der von der zweiten Elektrode mittels einer Anschlussisolierung elektrisch isoliert ist, wobei bei einer Verringerung der Isolierwirkung der Trennschicht auch die Isolierwirkung der Anschlussisolierung verringerbar oder zerstörbar und dadurch eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode über den Elektrodenanschluss herstellbar ist, sodass der Lithium-Ionen-Akkumulator über diese elektrische Verbindung entladbar ist.The EP 2 851 972 A1 relates to a lithium-ion accumulator comprising a first electrode and a second electrode, which are separated from one another by means of an electrically insulating separating layer which can be penetrated by ions, characterized in that the first electrode is electrically connected to an electrode terminal that is connected to the second electrode by means of a terminal insulation is electrically insulated, with a reduction in the insulating effect of the separating layer also the insulating effect of the terminal insulation can be reduced or destroyed and thereby an electrical connection between the first electrode and the second electrode can be established via the electrode connection, so that the lithium-ion battery via this electrical connection is discharged.

Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie sowie einen Schaltkreis mit einer 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.It was therefore the object of the present invention to provide a method for targeted short-circuiting of a secondary battery and a circuit with a bridging unit, especially in the event of an undesired short circuit in the external current path fed by the secondary battery, for example in the event of an accident in an electric or hybrid vehicle , the secondary battery can be specifically short-circuited without heating it to an impermissibly high temperature, so that the associated risk of the secondary batteries igniting and burning is largely reduced or completely avoided.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie sowie einem elektrischen Schaltkreis mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 7 und 10 bzw. 12.The invention solves this problem by means of a method for the targeted short-circuiting of a secondary battery and an electrical circuit having the features of claims 1 or 7 and 10 or 12.

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, wobei der Kurzschlussschalter als Schaltelement einen elektrisch leitenden Schaltkolben, eine elektrisch leitende Membran oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte aufweist, wobei das Schaltelement beim Übergang von der Trenn- in die Leitstellung des Kurzschlussschalters einer Bewegung unterzogen wird, und dabei zwei Kontakte des Kurzschlussschalters miteinander verbindet, wodurch die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie überbrückt werden.According to the inventive method for targeted short-circuiting of a secondary battery, the electrical connections of the secondary battery are electrically bridged with a bridging unit, the bridging unit having a load resistance R load which is below the internal resistance R i of the secondary battery. The load resistance R load of the bridging unit preferably approaches 0, but is preferably in the range of 0 <R load <R i , the short-circuit switch having an electrically conductive switching piston, an electrically conductive membrane or an electrically conductive contact plate as the switching element, the switching element is subjected to a movement during the transition from the disconnected to the control position of the short-circuit switch, and thereby connects two contacts of the short-circuit switch to one another, whereby the electrical connections of the secondary battery are bridged.

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.If the load resistance R load is less than the internal resistance R i of the secondary battery, the secondary battery cannot deliver the maximum possible power and the heating of the battery cells is therefore limited. In this way, the risk of the secondary batteries igniting is greatly reduced, since operation with power adjustment, ie when R load = R i , is avoided.

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.The term “targeted short-circuiting” is understood to mean a deliberate short-circuit of the secondary battery, which is carried out by bridging the two connections of the secondary battery with the bridging unit. The targeted short-circuiting is preferably carried out when a short-circuit has already occurred in the external current path fed by the secondary battery.

Eine Sekundärbatterie ist ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis, der auch Akkumulator genannt wird.A secondary battery is a rechargeable store for electrical energy on an electrochemical basis, which is also called an accumulator.

Unter dem von der Sekundärbatterie gespeisten äußeren Strompfad versteht man den Strompfad den die Batterie unabhängig von dem Strompfad der Überbrückungseinheit speist.The external current path fed by the secondary battery is understood to be the current path that the battery feeds independently of the current path of the bridging unit.

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.The load resistance R load is generally understood to mean the electrical resistance with which the secondary battery is loaded. The load resistance R load of the bridging unit is understood to mean the resistance that the current path of the bridging unit has between the two terminals of the secondary battery. The bridging unit is defined in such a way that it begins at the first connection of the secondary battery and ends at the second connection of the secondary battery, in other words the bridging unit connects the two connections of the secondary battery and the load resistance R load of the bridging unit is thus the entire resistance of this unit (without a further external load resistance) between the connections of the battery, ie in particular not just the resistance of an individual component of the bridging unit.

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 Uo im Inneren der Batterie selbst konstant bleibt.According to the invention, the internal resistance R i is understood to be the design-related loss factor inside the battery. When the battery is loaded with an external electrical load, a voltage U i drops across this and the terminal voltage of the battery decreases accordingly, although the source voltage Uo itself remains constant inside the battery.

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.The size of the internal resistance is not constant in real batteries, but depends on the load current, on the charge or discharge status of the battery, i.e. on the respective state of the chemistry of each individual battery cell, on the temperature of the individual battery cells, on the age of the battery cells, ie the general condition of the battery cell chemistry, the materials and electrolytes used as well as their purity and preparation, and the structure of the battery cells and their internal interconnection.

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.According to the invention, the load resistance R load of the bridging unit is preferably at least 10%, most preferably at least 90%, below the internal resistance R i of the secondary battery. In addition, the load resistance R load is preferably greater than zero.

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.In a further embodiment of the method according to the invention, it is preferred that the total load resistance R total load , which results from the load resistance of the bridging unit and the external load resistance R L of the external current path fed by the secondary battery, is less than the internal resistance of the secondary battery. The current path fed by the secondary battery is defined in such a way that it begins at the first connection of the secondary battery and ends at the second connection of the secondary battery; in other words, the current path fed by the secondary battery connects the both terminals of the secondary battery. The load resistance of the bridging unit is again defined as described above.

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 the case of secondary batteries for cars driven purely electrically or by means of a hybrid drive, the internal resistance R i of suitable secondary batteries can be, for example, in the range of 3 mΩ. If the external load resistance R L , i.e. the load resistance of all consumers connected to the battery (or the bridging unit) (including the line resistances), is also in this area in the event of accidents with damage to the wiring harness, i.e. in an area in which there is power adjustment, it occurs excessive heating and possibly ignition of the secondary battery. The load resistance R load of the bridging unit is therefore selected according to the invention for a secondary battery with an internal resistance in the range of 3 mΩ, less than 3 mΩ, preferably less than 2 mΩ and most preferably in the range of greater than 0 mΩ and less than or equal to 2 mΩ. A correspondingly low load resistance is usually made possible by all materials with good electrical conductivity.

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.The short-circuit switch can be transferred from an isolated position to a control position. In the disconnected position, the electrical connections of the secondary battery have no electrical contact via the bridging unit. In the control position, however, the electrical connections of the secondary battery have an electrical contact via the bridging unit. In the method according to the invention, it is preferred that the short-circuit switch is transferred from a disconnected position to a control position in the event of the short-circuit mentioned above.

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.The short-circuit switch can also contain a sensor, for example a wire or glass fiber or PVDF sensor, which is preferably arranged so that the sensor is destroyed or crushed or cut when the short-circuit switch changes from the disconnected to the switch position, without this would interfere with the short-circuit process or the bridging of the connections of the secondary battery. Such a sensor offers the possibility of detecting whether the bridging has actually taken place.

Der Kurzschlussschalter enthält vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Kontakt, wobei jeweils einer der Kontakte mit einem der Anschlüsse der Sekundärbatterie verbunden ist.The short-circuit switch preferably contains a first and a second contact, one of the contacts being connected to one of the terminals of the secondary battery.

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.In the case of the electrically conductive switching piston as a switching element, it is preferred that, in the disconnected position, the switching piston is connected to a first contact of the short-circuit switch and, when the switching piston moves along its axis, it encounters a second contact of the connecting switch and thus a connection between the first and the second contact of the short-circuit switch establishes. The switching piston can be made solid in its material, but it can also be hollow on the inside, so that its mass is significantly smaller and can thus be accelerated faster than without a hollow, with a short circuit being reached more quickly. The cavity in the piston can be filled with a lighter material, for example polyethylene or polyoxymethylene, or styrofoam, in order to keep the empty volume for the activatable drive as small as possible. This saves propellant powder and at the same time the switching piston can be accelerated faster and to higher speeds due to the higher combustion chamber pressure. This leads to a short circuit that is reached more quickly.

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.In the case of an electrically conductive membrane as the switching element, it is preferred that, in the disconnected position, the electrically conductive membrane is connected to a first contact of the short-circuit switch. To transfer the short-circuit switch into the switching position, the membrane is preferably moved or stretched in a direction in which there is a second contact of the short-circuit switch. Once the membrane has stretched or moved a certain amount, it is connected to the second contact of the short-circuit switch. This allows current to flow through the short circuit switch.

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.In the case of an electrically conductive contact plate as the switching element of the short-circuit switch, the contact plate itself is preferably not connected to either of the two contacts of the short-circuit switch in the disconnected position. To transfer the short-circuit switch to the control position, the contact plate is simultaneously moved onto the electrical contacts and connected to them. This allows current to flow between the two contacts.

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.If a contact plate is used as a switching element, the contact plate can, for example, have two contact pins, and the two contacts can be designed as multi-contacts (multi-contact sockets) so that in the switching position the contact pins of the contact plate are inserted into the contact-side multi-contacts. Conversely, the contact plate can also have multi-contacts, and the contacts themselves can be configured as contact pins, which are then introduced or retracted into the multi-contacts on the plate in the switching position.

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.In a further embodiment, it is preferred that, in the method according to the invention, the bridging unit or the external current path fed by the secondary battery has a circuit breaker as a fuse element in the event of a short circuit in the external current path. It is preferred here that the electrical connections of the secondary battery are electrically bridged with the bridging unit when the isolating switch does not switch off the current in the current path. The tripping of the short-circuit switch from the disconnected position to the control position can be carried out, for example, by a control unit. The control unit can be any conceivable control unit, for example it can be a control unit such as is used when airbags are triggered. The control unit preferably also triggers a transition of the disconnector from the master position to the disconnected position.

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.The short-circuit switch of the bridging unit can also be used to support a disconnector by short-circuiting the short-circuit path of the bridging unit and thus briefly allowing the discharge current of the battery to flow as far as possible via the short-circuit path. This allows the contacts of the circuit breaker to be opened without creating an arc. Shortly after the disconnector has been opened, the short circuit of the battery connections achieved by the bridging unit can then be completely or partially canceled again in order, for example, to protect the battery and not heat it up any further. It is also sufficient to close the short-circuit path at the same time or within a short time span of a maximum of approx. 1 to 1.5 ms after opening the disconnector, since an arc cannot develop in a stable manner in this short time span and would be extinguished again immediately.

Auch kann man durch die Wahl eines geeigneten Kolben- bzw. Kontaktplattenmaterials mit einem höheren spezifischen elektrischen Widerstand nur so viel 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.By choosing a suitable piston or contact plate material with a higher specific electrical resistance, you can only accept so much current that the residual current is not drawn through the circuit breaker at the moment its contacts are opened, or the arc that is still formed is only weak forms and can be extinguished sufficiently well in the disconnector.

Vorzugsweise wird die Bewegung des Schaltelements durch einen aktivierbaren Antrieb erfolgen.The movement of the switching element is preferably carried out by an activatable drive.

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.The activatable drive can be an inductive drive, an eddy current drive, a pin-puller drive or a gas pressure drive, whereby in the case of a gas pressure drive the gas pressure is generated by means of a gas-generating material, in particular by the combustion or oxidation of a liquid and / or solid gas-generating material, in particular an activatable pyrotechnic gas-generating material. Such actuators that can be activated have the advantage that bridging with the specified load resistance below the internal resistance can take place within a very short time, thus preventing the secondary battery from overheating or increasing heat.

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.In the case of an inductive drive, an induction coil can be provided for this purpose at a suitable distance from the switch housing. The switching element can be designed magnetically in a suitable manner. However, the switching element can also be equipped with an induction coil. It would also be conceivable to equip the switching element with an induction coil and to provide an electromagnetic reference point, for example a permanent magnet, at a suitable distance from the switching element. In this way, the switching element can therefore alternatively or additionally be moved inductively.

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.If the activatable drive is designed as an eddy current drive, it preferably has a power coil through which a surge current flows from the outside for the desired switching. For this purpose, the switching element is preferably made of a material with good electrical conductivity, whereby the surge current in the power coil induces a current which, according to Lenz's rule, is opposite to the excitation current in the power coil, whereby the switching element is repelled from the power coil extremely quickly and with high force and thereby tear off the sections of the connecting elements connected in the housing.

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.If the movement of the switching element is carried out by gas pressure, this is preferably transmitted to the switching element and moved in the process. Such a gas pressure can be generated pyrotechnically or built up through suitable gas lines. If the gas pressure is generated pyrotechnically, it is expedient to provide a combustion chamber located in the interior of the drive housing with propellant powder introduced, which can be activated by means of an igniter or igniter. In addition to propellant charge powders, however, liquid or gaseous fuels and oxidizers are also used as propellant charges, which can for example be injected into the combustion chamber, which is preferably integrated into the switch. Such fuels and oxidizers are referred to below as gas-generating materials. The pyrotechnic gas-generating materials, regardless of whether they react deflagrantly or detonatively, should also be included. After the activation of the combustion or oxidation process, these gas-generating materials generate a gas pressure (or in the case of already gaseous fuels and / or oxidizers, a gas pressure that is significantly higher than the initial state), which acts on the drive piston and the associated release element and moves the switch from the control position to Separated position moved. A spark plug, a glow wire or a Serve lighter. Alternatively or additionally, the combustion chamber could already contain either fuel or oxidizers (in liquid, solid or gaseous form). In order to provide a pyrotechnic generation of gas pressure and thus the pyrotechnic triggering of the switch, only a pyrotechnic mixture has to be inserted into a combustion chamber. At the desired point in time, this can then be ignited by an ignition or ignition means.

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.Alternatively or additionally, the combustion chamber can also be equipped with an igniter or igniter piece. With a suitably selected igniter or igniter, sufficient gas and / or exhaust gas products can be generated when it is ignited, so that sufficient pressure builds up in the combustion chamber. This can then move the switching element a sufficiently large piece via an end plate, which is also referred to as a release plate, which acts as a sabot, in order to be connected to the contact or the contacts of the short-circuit switch. If the pyrotechnic triggering of the switch is provided via a combustion chamber, the effect of the combustion chamber can be increased by introducing fillers into the combustion chamber. Such fillers can reduce the unneeded empty volume in the combustion chamber, so that an already much smaller amount of gas applies the pressure required to move the sabot and thus the switching element.

Unter einem Pin-Puller-Antrieb versteht man einen Antrieb, der das Schaltelement nicht drückend in die Leitstellung des Verbinundgsschalters bewegt, sondern durch Zug.A pin-puller drive is understood to mean a drive that does not push the switching element into the control position of the connection switch, but rather by pulling it.

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 der Kurzschlussschalter als Schaltelement einen elektrisch leitenden Schaltkolben, eine elektrisch leitende Membran oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte aufweist, wobei das Schaltelement beim Übergang von der Trenn- in die Leitstellung des Kurzschlussschalters einer Bewegung unterzogen wird, und dabei zwei Kontakte des Kurzschlussschalters miteinander verbindet, wodurch die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie überbrückt werden.An electrical circuit according to the invention has a secondary battery and a bridging unit, which is connected to an external current path with an electrical consumer, the bridging unit having a current path for bridging the electrical connections of the secondary battery, in which a selectively triggerable short-circuit switch is provided can be transferred from a disconnected position to a control position, and wherein the current path of the bridging unit in the control position of the short-circuit switch has a load resistance R load which is lower than the internal resistance R i of the secondary battery, the short-circuit switch as a switching element having an electrically conductive switching piston, an electrically conductive one Has membrane or an electrically conductive contact plate, the switching element being subjected to a movement during the transition from the disconnected to the control position of the short-circuit switch, and two contacts of the short-circuit switch connects to each other, whereby the electrical connections of the secondary battery are bridged.

Der elektrische Verbraucher kann jegliche elektrische oder elektronische Vorrichtung oder Einheit sein, die von der oder einer anderen Sekundärbatterie betrieben werden kann.The electrical consumer can be any electrical or electronic device or unit that can be operated by the or another secondary battery.

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.The bridging unit can additionally have an isolating switch that can be transferred from a control position to an isolating position for disconnecting the external current path, the isolating switch and the short-circuit switch preferably being designed as a single structural unit in the form of a short-circuit / isolating switch, and the isolating switch and the short-circuit switch preferably are designed or controllable in such a way that the method according to one of claims 3 to 5 is carried out.

Die 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.The bridging unit or the electrical circuit according to the invention can additionally comprise a control unit for moving the short-circuit switch from the disconnected position to the control position and / or for moving the disconnector from the control position to the disconnected position. The control unit can be any conceivable control unit, for example it can be a control unit such as is used when airbags are triggered.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie, 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, wobei die Überbrückungseinheit als Kurzschluss-/Trennschalter ausgebildet

  1. (a) welcher aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung überführt werden kann,
  2. (b) welcher 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,
  3. (c) wobei das Gehäuse einen das mindestens eine Verbindungselement umgebenden Innenraum aufweist,
  4. (d) wobei das 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
  5. (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, vorzugsweise dadurch, dass die Ausrückplatte elektrisch leitend ist und den ersten und den zweiten Kontakt verbindet.
The present invention also relates to a method for targeted short-circuiting of a secondary battery, the electrical connections of the secondary battery being electrically bridged with a bridging unit, the bridging unit comprising a short-circuit switch that can be transferred from a disconnected position to a control position, and the bridging unit in a The short-circuit switch located in the control position has a load resistance R load between the electrical connections of the secondary battery, which is below the internal resistance R i of the secondary battery, the bridging unit being designed as a short-circuit / disconnector
  1. (a) which can be transferred from a first position to a second position,
  2. (b) which has a housing, a first contact, a second contact, a third contact, a release element movable in the housing and at least one connecting element which, in the first position of the switch, establishes an electrical connection between the third contact and the second contact,
  3. (c) wherein the housing has an interior space surrounding the at least one connecting element,
  4. (d) wherein the at least one connecting element is fastened at one end to the base side of the housing and at the other end to the release element in the interior of the housing, and
  5. (e) which is designed so that a mechanical movement of the release element can transfer the switch from the first position to the second position, the release element mechanically acting on the at least one connecting element running in the interior in such a way that the electrical connection between the third contact and the second contact is interrupted at at least one separation point of the connecting element, and a connection is created between the first and the second contact, preferably in that the release plate is electrically conductive and connects the first and second contacts.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen elektrischen 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 die Überbrückungseinheit als Kurzschluss-/Trennschalter ausgebildet ist,

  • (a) welcher aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung überführt werden kann,
  • (a) welcher 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,
  • (b) wobei das Gehäuse einen das mindestens eine Verbindungselement umgebenden Innenraum aufweist und
  • (c) wobei das 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
  • (d) 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.
The present invention also relates to an electrical circuit with a secondary battery and a bridging unit, which is connected to an external current path which has an electrical load, the bridging unit having a current path for bridging the electrical connections of the secondary battery, in which a short-circuit switch that can be triggered in a targeted manner is provided which can be transferred from a disconnected position to a control position, and wherein the current path of the bridging unit in the control position of the short- circuit switch has a load resistance R load that is lower than the internal resistance R i of the secondary battery, the bridging unit being designed as a short-circuit / disconnector ,
  • (a) which can be transferred from a first position to a second position,
  • (a) which has a housing, a first contact, a second contact, a third contact, a release element movable in the housing and at least one connecting element which, in the first position of the switch, establishes an electrical connection between the third contact and the second contact,
  • (b) wherein the housing has an interior space surrounding the at least one connecting element, and
  • (c) wherein the at least one connecting element is fastened at one end to the base side of the housing and at the other end to the release element in the interior of the housing, and
  • (d) which is designed so that a mechanical movement of the release element can transfer the switch from the first position to the second position, the release element mechanically acting on the at least one connecting element running in the interior in such a way that the electrical connection between the third contact and the second contact is interrupted at at least one separation point of the connecting element, and a connection is thereby created between the first and the second contact.

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.According to the invention, the short-circuit / disconnector switch can be designed such that it first short-circuits the battery connections in whole or in part by a mechanical movement of the release element and shortly thereafter begins to disconnect the external circuit.

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.Furthermore, the short-circuit / isolating switch can also be designed in such a way that, after the external circuit has been opened, the full or partial short-circuit path of the battery is completely or partially opened again.

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.The bridging unit with a short-circuit / isolating switch made in this way can have a certain electrical (non-zero) resistance in the short-circuit path that is small enough to allow the current flowing in the short-circuit path when the switch is closed to become so large that the current in the external circuit is so low that when the external circuit is opened, an arc formation is prevented or weakened sufficiently, and yet is so high that it can continue to bridge the battery connections without the battery cells being heated too much by the short-circuit current.

Der erfindungsgemäß verwendbare 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.The short-circuit / isolating switch that can be used according to the invention can also have two or more connecting elements between the base side and the release plate, which connect the second and third contacts either electrically in parallel or electrically in series.

Der erfindungsgemäß verwendbare 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.The short-circuit / isolating switch (switch) that can be used according to the invention is preferably used to interrupt a first current path fed by a secondary battery and to bridge the two connections of the secondary battery in a second current path. The first connection of the secondary battery is preferably connected to the first and the third contact of the switch and the second connection of the secondary battery is preferably connected to the second contact of the switch.

Der erfindungsgemäße Schalter kann auch eine aktivierbare Einheit aufweisen, wie sie weiter oben beschrieben ist.The switch according to the invention can also have a unit that can be activated, as described above.

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. 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 erfindungsgemäß verwendbaren 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 erfindungsgemäß verwendbaren 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 erfindungsgemäß verwendbaren 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 erfindungsgemäß verwendbaren Kurzschluss-/Trennschalter.
Further features, but also advantages of the invention, emerge from the following drawings and the associated description. In the figures and in the associated descriptions, features of the invention are in Combination described. Some of the figures are slightly simplified and shown schematically.
  • 1a : shows a short-circuit switch with a switching piston as a switching element in the disconnected position;
  • 1b : shows the short-circuit switch of the 1a in the control center;
  • 2a : shows a short-circuit switch with an electrically conductive membrane in the disconnected position;
  • 2 B : shows the short-circuit switch of the 2a in the control center;
  • 3a : shows a short-circuit switch with a contact plate as a switching element in the disconnected position;
  • 3b : shows the short-circuit switch of the 3a in the control center;
  • 4a : shows a short-circuit switch with a contact plate as a switching element with a pin-puller drive in the disconnected position;
  • 4b : shows the short-circuit switch of the 4a in the control center;
  • 5a : shows a short-circuit switch with a contact plate as a switching element with a contact pin in the disconnected position;
  • 5b : shows the short-circuit switch of the 5a in the control center .;
  • 6a : shows a short-circuit switch with a connection plate with multi-contacts on the contact plate side in the disconnected position;
  • 6b : shows the short-circuit switch of the 6a in the control center;
  • 7a : shows a short-circuit / disconnection switch that can be used according to the invention in a first position, which enables the simultaneous interruption of a first current path with the connection of a second current path, the separation of the first current path being made possible by the interruption of two serially connected connecting elements;
  • 7b : shows the switch off 7a in a second position;
  • 8a : shows a short-circuit / isolating switch which can be used according to the invention in a first position, which enables the simultaneous interruption of a first current path with the connection of a second current path, the separation of the first current path being made possible by the interruption of four serially connected connecting elements;
  • 8b : shows the switch off 8a in a second position;
  • 9a : shows a short-circuit / isolating switch which can be used according to the invention in a first position, which enables the simultaneous interruption of a first current path with the connection of a second current path, the separation of the first current path being made possible by the interruption of two connecting elements connected in parallel;
  • 9b : shows the switch off 9a in a second position; and
  • 10 shows a basic circuit diagram for a device for avoiding the ignition of a secondary battery with a short-circuit / disconnector that can be used according to the invention.

Zum einfacheren Verständnis der Erfindung wird im Folgenden zunächst das ihr zu Grunde liegende Prinzip anhand 10 erläutert.To make the invention easier to understand, the principle on which it is based is first used below 10 explained.

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.The block diagram in 10 shows a secondary battery 200 , a bridging unit at the battery terminals 202 each with a first input port 204 and a second input port 206 connected. A first and a second output port 208 , 210 the bridging unit 202 are connected to an external circuit, which is shown as the external load resistance R L. Of course, the external load resistance R L can be formed by any electrical consumer or also by any interconnection of several electrical consumers.

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.At the secondary battery 200 it can be, for example, a drive battery of an electrically operated vehicle, in particular a car. For this purpose, short-circuit-proof lithium batteries, for example lithium-ion batteries, are preferably used, which have an internal resistance in the range of a few milliohms.

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.The bridging unit 202 has in the illustrated embodiment both a circuit breaker connected in series with the external load resistor R L 212 on, which is closed in the initial state shown, as well as a short-circuit switch 214 . The short circuit switch 214 lies in a short-circuit path, which the first and second input port 204 , 206 the bridging unit 202 connects. A load resistor R Load is also provided in this short-circuit path, which when the short-circuit switch, which is open in its initial state, is closed 214 with the battery poles of the secondary battery 200 is connected. In practical embodiments, the load resistor R L will preferably be integrated into a corresponding device or unit, which the switch 214 realized.

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.As described below, the short circuit switch 214 and the circuit breaker 212 can also be designed as a unit, with the opening of the circuit breaker 212 and closing the short-circuit switch 214 can take place essentially simultaneously or at very short time intervals.

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.The switches 212 , 214 can be designed so that they are transferred from their initial state to the respective other switching position when the external load resistance R L falls below a certain value or the load current flowing through the external load resistance R L exceeds a predetermined value. For this purpose, a control unit 216 can also be provided which controls the switches 212 , 214 controls in a suitable manner, also with regard to a timing of the switching operations. The control unit 216 can also have one or more sensors that detect triggering events that lead to switching operations of the switches 212 , 214 should lead. For example, a sensor can be designed in such a way that it detects the current intensity in the external current path, so that the control unit 216 can trigger the necessary switching operations when a predetermined value is exceeded.

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.Of course, the control unit 216 can also be outside the bridging unit 202 be provided. Likewise, the sensors can also be implemented outside of the control unit, in particular also inside switch units that form the isolating switch 212 or the short circuit switch 214 realize. The control unit 216 is not absolutely necessary if the switches 212 , 214 are designed so that they each react independently to a certain event that makes a switching process necessary.

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.According to the principle on which the invention is based, a bridging unit has at least the in 10 short-circuit switch shown 214 on. If the current in the external circuit through the external load resistor R L exceeds a predetermined value, the short-circuit switch is activated 214 transferred to its closed position. This makes the load resistance R load of the bridging unit 202 connected to the battery poles or connected in parallel to the external load resistor R L.

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.The resistance value of the load resistor R L is selected to be smaller than the internal resistance R i of the secondary battery 200 . This ensures that the parallel connection of the two resistors R load and R L also has a total resistance R total load that is smaller than the internal resistance R i of the secondary battery 200 . This places a load on the secondary battery 200 avoided with a load that corresponds essentially or with only impermissibly small deviations to the internal resistance. Operation with power adjustment is therefore avoided, causing the battery cells to ignite and the battery cells or the entire battery to be burned off 202 is avoided.

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. Assigns the bridging unit 202 , as in 10 shown, also a circuit breaker 212 on, so can in addition to bridging the battery poles of the secondary battery 200 by means of the load resistance R load, a disconnection of the external circuit with the external load resistance R L from the secondary battery 200 can be achieved.

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.If the short-circuit switch is actuated 214 and the circuit breaker 212 essentially simultaneously or at short intervals, an arc can arise between the contacts of the disconnector 212 be prevented. If the contacts of the disconnector are opened 212 after the short-circuiting of the battery poles by means of the short-circuit switch 214 , this prevents the occurrence of an electric arc from the outset. The disconnector is actuated 212 shortly after pressing the short-circuit switch 214 , an arc is created between the contacts of the circuit breaker 212 deleted immediately. For this purpose, the short-circuiting must take place within a period of approx. 1 to 1.5 ms in order to prevent the arc from developing in a stable manner.

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.Assigns the bridging unit 202 both a circuit breaker 212 as well as a short circuit switch 214 on, the short-circuit switch can after the external current path has been disconnected by means of the isolating switch 212 can also be opened again. In this way, the secondary battery can be saved and is not continuously discharged. In particular, a deep discharge that is harmful to the battery is avoided.

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.For this purpose, the short-circuit current path between the two input ports of the bridging unit 202 be separated again. This can either be done by means of a short circuit switch 214 take place, which can be transferred again from its closed working position to its open position or by means of a second, in 10 further disconnector, not shown, which is connected to the short-circuit switch 214 or the load resistor R load is connected in series, ie is in the short-circuit path. This further isolating switch can also be controlled via the control unit 216 in such a way that the desired time sequence results, that is to say first the isolating switch 212 and the short circuit switch 214 actuated essentially at the same time (or initially the short-circuit switch 214 and the disconnector is delayed 212 actuated) and then the further disconnector in the short-circuit path can be actuated.

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.The following are a number of embodiments for short circuit switches 214 or disconnector 212 or combinations thereof based on the 1 to 9 explained in more detail. The 1 to 9 the connection contacts for the relevant switches, as well as in 10 , denoted by the reference characters A to D, the relevant contacts A, B and C, D in the embodiment in FIG 10 with the input ports 204 , 206 or the output ports 210 , 208 the bridging unit 202 are identical.

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. 1a shows a short-circuit switch (hereinafter the short-circuit switch 214 in 10 also known as a short-circuit switch) with a switching piston 1 , which can be designed, for example, as a stable contact finger. The short-circuit switch has an electrical contact 2 which is connected to a first terminal of the secondary battery. Furthermore, the short-circuit switch also has an electrical contact 11 connected to the second terminal of the secondary battery. The electrical contacts 2 and 11 are at a fixed distance from the housing 3rd kept that the electrical contacts 2 and 11 firmly connects. The electrical contact 11 is in the short-circuit switch with the electric switching piston 1 electrically connected. The shift piston 1 can be moved in the direction of its axis of extension and is thereby made of the electrical contact 11 that this surrounds the shift piston 1 leads. The shift piston 1 is preferably conically shaped at its tip, so that it is in a preferably also narrowing area section of the electrical contact 2 can retract precisely. This puts the switching piston directly into electrical contact 2 shot in. Alternatively, however, it can also enter a commercially available multi-contact there. The contact 2 can also be designed so that the switching piston 1 digs in here during its flight and thus a good contact with the electrical contact 2 manufactures. Due to the precise design of the electrical contact 2 and electrical contact 11 can be a direct welding of the piston to the two contacts 2 and 11 can be achieved. The shift piston 1 has electrical contact on his 2 remote end preferably a piston-side latching / travel limitation, which is preferably designed in the form of a thickening of the piston. The electrical contact is exactly the same 11 at the end of its leadership for the switching piston 1 a piston-side locking / travel limitation 6th on, preferably as a narrowing of the electrical contact 11 limited piston shaft is formed. 1b shows the short-circuit switch of the 1a in its master position, in which the piston-side locking 7th of the piston 1 at the latch 6th arrived and here in electrical contact 11 is firmly pressed in, as with reference number 9 shown. Reference number 10 shows how the shift piston 1 is firmly pressed into the receiving bore for the accelerated piston, preferably tapering. The short circuit switch after 1a and 1b has an activatable drive 4th , preferably in the form of a gas generator, which is able to bring the switching piston from the separating into the switching position when activated. If the short-circuit switch is in the switch position ( 1b) , so is between the activatable drive 4th and the piston 1 a gas-filled room 8th after the activatable drive has been triggered 4th arises.

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.Instead of the in 1a and 1b drawn gas generator as an activatable drive 4th a finished force element can also occur, with in front of the switching piston 1 no gas cushion would be built up. In this case the piston could 1 or the membrane of the force element then the switching piston 1 push and thus accelerate. The force element can also be closed off by a membrane folded like an accordion. The acceleration of the switching piston would also be conceivable here 1 by impulse transmission, for example if there is a distance greater than 0 mm between the piston compensation surface of a force element and the underside of the piston. In this case, the smaller switching piston or the membrane of a force element would first be accelerated to almost or up to the final speed and then onto the switching piston 1 impinge and so its previously achieved impulse on the switching piston 1 transfer. With an optimal design of the power element piston and switching piston 1 this would further shorten the switching time. The free distance between a force element and the switching piston 1 is preferably at a distance of between 1 mm and 10 mm with regard to the desired short switching time.

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.The short-circuit switch, as it is for example in the 1a and 1b is shown, can also contain a sensor, for example a wire or glass fiber or PVDF sensor, which is preferably arranged so that the sensor is destroyed or crushed or cut when the short-circuit switch changes from the disconnected to the switch position, without this interfering with the short-circuit process or the bridging of the connections of the secondary battery. With a fastener according to the 1a and 1b Such a sensor would, for example, be in the mounting hole 5 are located. Such a sensor could also be made through a transverse hole in the electrical contact 2 be guided and by the retracting piston 1 be destroyed. About the cutting effect of the moving piston 1 to can reinforce the front of the shift piston 1 be ring-shaped like a cutting edge. About the welding or pressing of the switching piston 1 in electrical contact 11 and about the transition resistance after the piston has been retracted or pressed on 1 the shift piston can improve 1 be designed at this point with webs parallel to the flight direction, so that when contact is made with the contact-side latching 6th with the electrical contact 11 bring about a higher surface pressure. The same effect can be achieved if the inner surface of the electrical contact 11 at or near the braking point 6th or locking on the contact side 6th is provided with these webs, in which case the switching piston 1 preferably these webs are not required themselves. In addition, the contact-side locking 6th in electrical contact 11 and / or the switching piston 1 be made slightly conical at this point in order to facilitate the pressing through the wedge surfaces. The webs on the shift piston 1 on the contact-side latching used as the press point 6th or in electrical contact 11 are also useful to prevent a double fit through the press point and the mounting hole. In order to further improve the pressure or the contacting, the mounting hole 5 inside also with webs / millings parallel to the flight direction of the switching piston 1 be equipped, or vice versa there again only the switching piston 1 be equipped with these webs parallel to the flight direction.

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. 2a and 2 B show a short circuit switch with a membrane 17th in the separated position of the 2a and the membrane 19th in the control center of 2 B . The short-circuit switch contains an activatable drive 18th , for example a lighter, a gas generator or a detonator, in one of the electrical contact 22nd and the membrane 17th closed to the outside. This enclosed space contains a fluid or gel filling 21 to reduce the void volume in the combustion chamber of the activatable drive 18th to reduce and / or the shock wave propagation between activatable drive 18th and membrane 17th to offer the smallest possible shock wave resistance. On the electrical contact 22nd opposite side of the membrane 17th there is another electrical contact at a certain distance 20th . The contact 20th is connected according to the invention to a first electrical connection of the secondary battery, the electrical connection 22nd is electrically connected to a second electrical terminal of the secondary battery. When activating the activatable drive 18th there is an expansion of the propellant contained therein, for example, so that the of the membrane 17th and the electrical contact 22nd surrounding space expands and the membrane 17th against electrical contact 20th is pressed. Because the membrane 17th or the stretched membrane 19th is electrically conductive, the electrical contacts are 20th and 22nd connected with each other.

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. 3a shows the schematic representation of a short-circuit switch with a contact plate 12th and the electrical contacts 23 and 24 . The electrical contact 23 is according to the invention connected to the first electrical connection of the secondary battery, the electrical contact 24 is connected to the second electrical terminal of the secondary battery. In 3a is the electrically conductive contact plate 12th not in contact with the electrical contacts 23 and 24 so that the short-circuit switch is in the disconnected position. The short-circuit switch also has an activatable drive 13th on, which can be a force element, for example, and when a plunger / piston of the activatable drive is activated 13th , with the plunger / piston 14th with the contact plate 12th is connected, the contact plate 12th against the electrical contacts 23 and 24 presses. As the contact plate 12th is electrically conductive, there is a connection between the electrical contacts 23 and 24 produced, whereby according to the invention a bridging of the first and the second terminal of the secondary battery takes place.

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.The 4a and 4b also show the schematic representation of a short-circuit switch with a contact plate 12th and the electrical contacts 23 and 24 . The short circuit switch of the 4a and 4b is essentially no different from the short-circuit switch from the 3a and 3b , however, has the difference that the contact plate 12th not at the transition from the disconnected to the control position against the electrical contacts 23 and 24 pressed, but by the actuatable drive designed as a pin-puller drive 15th is pulled. Here, too, is the contact plate 12th with the pin puller drive 15th preferably via a pull rod 16 of the activatable drive 15th connected.

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.The 5a and 5b basically show a similar short-circuit switch as the 3a and 3b , in each case in the disconnected position and in the master position, but with the difference that the contact plate 30th Contains two contact pins that fit precisely to the multi-contacts on the contact side 26th and 27 are shaped. The multi-contacts on the contact side 26th and 27 are on the multi-contact carriers 32 and 33 appropriate. The multi-contact on the contact side 26th is according to the invention with the first connection of the secondary battery and the contact-side multi-contact 27 electrically connected to the second terminal of the secondary battery.

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.The 6a and 6b show a similar connecting element as the 5a and 5b , each in control and disconnected position, but here are the electrical contacts 34 and 35 designed as contact pins that fit precisely on the contact plate 31 located multi-contacts (plate side) are formed.

7a und 7b zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendbaren 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. 7a and 7b show a first embodiment of a short-circuit / disconnector that can be used according to the invention 110 (hereinafter referred to only as switches). This switch 110 has a housing 112 on, which can be made substantially cylindrical. The case 112 has a base side 114 (left side) on which also the third contact 128 and the second contact 130 , preferably isolated from one another. In the interior 118 of the housing 112 are each from the third contact 128 and the second contact 130 Sections of fasteners 122 running parallel to each other up to the release element 124 present, the one at the base 114 with the third and second contact 128 , 130 and on the other side with the release element 124 are connected. The two parallel sections of the connecting elements 122 are also located along the release element 124 electrically in contact with each other so that the two sections of the connecting elements 122 from the third contact 128 up to the second contact 130 are connected in series. The second contact is led from the base side to the side opposite the base side. The side opposite the base side is composed of at least two electrically conductive parts, which are each insulated from one another. The first part is the part that has the second contact 130 connected is. The second part is the first contact 131 . The sections of the fasteners 122 preferably have mechanical cross-sectional weakenings 123 on, so that when the release element moves 124 in the direction of the side opposite the base side, the sections of the connecting elements 122 tear at these points. This way the connection between the third contact is made 128 and the second contact interrupted. The release plate is preferably itself electrically conductive and is preferably moved so far that it touches the first and the second part of the side of the housing opposite the base side. In this way, an electrical contact is established between the first and the second contact. Between the release element 124 and the base 114 inside the case 112 there is an activatable drive 126 with a drive housing 136 and a drive piston 138 , the one with the release element 124 communicates. In 7th is the activatable drive 126 designed as a gas pressure drive inside the drive housing 136 has a combustion chamber which, when ignited, the drive piston 138 against the release element 124 presses. Thus, the sections of the connecting elements tear 122 at the cross-sectional weaknesses 123 and on each of the sections of the connecting elements 122 separation points are brought about, which the electrical current flow between the third contact 128 and the second contact 130 break through.

8a und 8b zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendbaren 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 erfindungsgemäß verwendbaren Schalters. 8a and 8b show a further embodiment of a switch which can be used according to the invention 110 . This switch is essentially like the one in 7a and 7b The switch shown is constructed, with the difference that it has four sections of connecting elements 122 as well as a collector 132 having. The one with the third contact 128 and the second contact 130 connected sections of the connecting elements 122 are at the bottom 114 as well as on the release element 124 attached. These sections of the connecting elements connected to the contacts 122 stand over two more sections of fasteners 122 in contact with each other, as well as with the release element 123 on one side and on the other side (base side) with a collector 132 are connected, which also these two sections of the connecting elements 122 electrically connects to each other. Becomes the release element 124 towards that of the base side 114 opposite side through the activatable drive 126 Moved in the middle of the case, so do not just tear, as in the embodiment of the 7th , two fasteners 122 at the cross-sectional weaknesses 123 but all four sections of the fasteners 122 . Such an embodiment thus increases the security of the switch that can be used according to the invention.

9a und 9b zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendbaren 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. 9a and 9b show a first embodiment of a short-circuit / disconnector that can be used according to the invention 110 (hereinafter referred to only as switches). This switch 110 has a housing 112 on, which can be made substantially cylindrical. The case 112 has a base side 114 (left side) where the third contact 128 is present. In the interior 118 of the housing 112 are from the third contact 128 two sections of fasteners 122 running parallel to each other up to the opposite side where they make the second contact 130 are connected. Furthermore, the connecting elements 122 with the release element 124 firmly connected, which is also electrically conductive. The side opposite the base side is composed of at least two electrically conductive parts, which are each insulated from one another. The first part is the second contact 130 . The second part is the first contact 131 , which is preferably in the middle of the second contact 130 is located. The sections of the fasteners 122 preferably have mechanical cross-sectional weakenings 123 on, so that when the release element moves 124 in the direction of the side opposite the base side, the sections of the connecting elements 122 tear at these points. This way the connection between the third contact is made 128 and the second contact interrupted. The release plate is preferably itself electrically conductive and is preferably moved so far that it touches the first and the second part of the side of the housing opposite the base side. In this way there is electrical contact between the first and the second contact 130 , 131 produced. Between the release element 124 and the base 114 inside the case 112 there is an activatable drive 126 with a drive housing 136 and a drive piston 138 , the one with the release element 124 communicates. In 9 is the activatable drive 126 designed as a gas pressure drive inside the drive housing 136 has a combustion chamber which, when ignited, the drive piston 138 against the release element 124 presses. Thus, the sections of the connecting elements tear 122 at the cross-sectional weaknesses 123 and on each of the sections of the connecting elements 122 separation points are brought about, which the electrical current flow between the third contact 128 and the second contact 130 break through.

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.All switches after 7th to 9 can also be designed in such a way that their connecting elements melt at the predetermined points with a weakened cross-section due to an increased current flow through the connecting elements in the event of an external short circuit and thus cause a (passive) separation of the connecting elements. Switches designed in this way can thus be triggered both actively, ie controllably, and passively, ie by exceeding a nominal current. In addition, the switches can also be designed in such a way that active triggering is dispensed with and only passive triggering is possible.

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.This passive switch-off can be homogenized by surrounding the separation points with an ignition mixture which ignites at these points of the connecting elements at a certain temperature, which is increased due to the increased current flow. This means that the separation points are additionally or further heated and the material is melted there faster than by the triggering current flow alone.

Selbstverständlich muss eine Sekundärbatterie, die mit dem Verfahren 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.Of course, a secondary battery that is to be short-circuited in a targeted manner using the method according to the invention must be suitable for this. As a rule, however, this is the case with all secondary batteries known as intrinsically safe that are available today.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Schaltkolben, vorne und über die gesamte Länge vorzugsweise leicht konisch zulaufend, mit oder ohne Stege außenSwitching piston, preferably slightly tapered at the front and over the entire length, with or without webs on the outside
22
elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 1 der Sekundärbatterie verbundenelectrical contact, with a connector 1 connected to the secondary battery
33
Gehäuse, verbindet die elektrischen Kontakte des KurzschlussschaltersHousing, connects the electrical contacts of the short-circuit switch
44th
aktivierbarer Antrieb, bspw. Gasgenerator oder Kraftelementactivatable drive, for example gas generator or power element
55
Aufnahmebohrung für beschleunigten Kolben, evtl. konisch zulaufend, Press-stelleLocation hole for accelerated piston, possibly tapered, pressing point
66th
kontaktseitige Verrastung/Wegbegrenzer für KolbenLatching on the contact side / travel limiter for pistons
77th
kolbenseitige Verrastung/Wegbegrenzerpiston-side locking / travel limiter
88th
gasgefüllter Raum nach Auslösung des aktivierbaren Antriebs 4Gas-filled space after the activatable drive has been triggered 4
99
kolbenseitige Verrastung 7 des Kolben 1 an kontaktseitiger Verrastung 6 angekommen und hierbei in Kontakt 11 fest eingepresstlocking on the piston side 7th of the piston 1 on contact-side latching 6th arrived and here in contact 11 firmly pressed in
1010
Kolbenkonus in kegelig zulaufender Bohrung 5 fest eingepresstPiston cone in a tapered bore 5 firmly pressed in
1111
elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 2 der Sekundärbatterie verbundenelectrical contact, with a connector 2 connected to the secondary battery
1212th
KontaktplatteContact plate
1313th
aktivierbarer Antrieb oder Kraftelementactivatable drive or force element
1414th
Stößel/Kolben des aktivierbaren Antriebs 13 Plunger / piston of the activatable drive 13th
1515th
aktivierbarer Antrieb, bspw. Pin-Puller Antriebactivatable drive, e.g. pin-puller drive
1616
Zugstange des aktivierbaren Antriebs 15 Pull rod of the activatable drive 15th
1717th
Membran, elektrisch leitendMembrane, electrically conductive
1818th
aktivierbarer Antrieb, z.B. Anzünder, Gasgenerator oder DetonatorActivatable drive, e.g. igniter, gas generator or detonator
1919th
Membran 17, verformt nach der Aktivierung des aktivierbaren Antriebs 18membrane 17th , deformed after activation of the activatable drive 18
2020th
elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 1 der Sekundärbatterie verbundenelectrical contact, with a connector 1 connected to the secondary battery
2121
Fluid- oder GelfüllungFluid or gel filling
2222nd
elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 2 der Sekundärbatterie verbundenelectrical contact, with a connector 2 connected to the secondary battery
2323
elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 1 der Sekundärbatterie verbundenelectrical contact, with a connector 1 connected to the secondary battery
2424
elektrischer Kontakt, mit einem Anschluss 2 der Sekundärbatterie verbundenelectrical contact, with a connector 2 connected to the secondary battery
2525th
Fluid-/Gelfüllung nach Auslösung bzw. Durchgang der vom aktivierbaren Antrieb 18 erzeugten StoßwelleFluid / gel filling after triggering or passage of the shock wave generated by the activatable drive 18
2626th
kontaktseitiger Multikontakt 1 multi-contact on the contact side 1
2727
kontaktseitiger Multikontakt 2 multi-contact on the contact side 2
2828
plattenseitiger Multikontakt 1 plate-side multi-contact 1
2929
plattenseitiger Multikontakt 2 plate-side multi-contact 2
3030th
Kontaktplatte mit KontaktstiftenContact plate with contact pins
3131
Kontaktplatte mit MultikontakteinsätzenContact plate with multi-contact inserts
3232
Multikontaktträger für Kontakt 1 Multi-contact carrier for contact 1
3333
Multikontaktträger für Kontakt 2 Multi-contact carrier for contact 2
3434
Kontaktstift für Kontakt 1 Contact pin for contact 1
3535
Kontaktstift für Kontakt 2 Contact pin for contact 2
110110
Kurzschluss-/TrennschalterShort circuit / disconnector
112112
Gehäusecasing
114114
Grundseite des GehäusesBase side of the housing
118118
Innenraum des GehäusesInterior of the case
120120
IsolatormediumIsolator medium
122122
VerbindungselementeFasteners
123123
QuerschnittsschwächungenCross-sectional weakening
124124
AusrückelementRelease element
126126
aktivierbarer Antriebactivatable drive
128128
dritter Kontaktthird contact
130130
zweiter Kontaktsecond contact
131131
erster Kontaktfirst contact
132132
Kollektorcollector
136136
AntriebsgehäuseDrive housing
138138
AntriebskolbenDrive piston
200200
SekundärbatterieSecondary battery
202202
ÜberbrückungseinheitBridging unit
204204
erster Eingangsportfirst input port
206206
zweiter Eingangsportsecond input port
208208
erster Ausgangsportfirst output port
210210
zweiter Ausgangsportsecond output port
212212
TrennschalterDisconnector
214214
KurzschlussschalterShort circuit switch

Claims (12)

Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie (200), wobei die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) mit einer Überbrückungseinheit (202) elektrisch überbrückt werden, wobei die Überbrückungseinheit (202) einen Kurzschlussschalter (110, 214) umfasst, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführt werden kann, und wobei die Überbrückungseinheit (202) bei einem in der Leitstellung befindlichen Kurzschlussschalter (110, 214) einen Lastwiderstand RLast zwischen den elektrischen Anschlüssen der Sekundärbatterie (200) aufweist, der unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie (200) liegt, wobei der Kurzschlussschalter (110, 214) als Schaltelement einen elektrisch leitenden Schaltkolben (1), eine elektrisch leitende Membran (17, 19) oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte (12, 30) aufweist, wobei das Schaltelement beim Übergang von der Trenn- in die Leitstellung des Kurzschlussschalters (110, 214) einer Bewegung unterzogen wird, und dabei zwei Kontakte des Kurzschlussschalters (110, 214) miteinander verbindet, wodurch die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) überbrückt werden.Method for targeted short-circuiting of a secondary battery (200), wherein the electrical connections of the secondary battery (200) are electrically bridged with a bridging unit (202), wherein the bridging unit (202) comprises a short-circuit switch (110, 214) which is switched from a disconnected position to a Control position can be transferred, and wherein the bridging unit (202) has a load resistance R load between the electrical connections of the secondary battery (200 ) in a short-circuit switch (110, 214) located in the control position, which is below the internal resistance R i of the secondary battery (200) the short-circuit switch (110, 214) has an electrically conductive switching piston (1), an electrically conductive membrane (17, 19) or an electrically conductive contact plate (12, 30) as the switching element, the switching element at the transition from the separating is subjected to a movement in the control position of the short-circuit switch (110, 214), and thereby i connects two contacts of the short-circuit switch (110, 214) to one another, whereby the electrical connections of the secondary battery (200) are bridged. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lastwiderstand RLast mindestens 10 % unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie (200) liegt.Procedure according to Claim 1 , wherein the load resistance R load is at least 10% below the internal resistance R i of the secondary battery (200). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überbrückungseinheit (202) oder der äußere Strompfad einen Trennschalter (110, 212) aufweisen, welcher im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad aus einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung überführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the bridging unit (202) or the external current path have a disconnector (110, 212) which is transferred from a closed position to an open position in the event of a short circuit in the external current path. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad dann durch das Schließen des Kurzschlussschalters (110, 214) elektrisch überbrückt werden, wenn der Trennschalter (110, 212) den Strom im äußeren Strompfad nicht abschaltet.Procedure according to Claim 3 , the electrical connections of the secondary battery (200) being electrically bridged in the event of a short circuit in the external current path by closing the short-circuit switch (110, 214) if the isolating switch (110, 212) does not switch off the current in the external current path. 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 (110, 212) erforderliche Zeit, der Kurzschlussschalter (110, 214) geschlossen und der Trennschalter (110, 212) geöffnet wird, oder wobei im Fall eines Kurzschlusses im äußeren Strompfad zunächst der Kurzschlussschalter (110, 214) geschlossen und anschließend der Trennschalter (110, 212) geöffnet wird.Procedure according to Claim 3 In the event of a short circuit in the external current path, the short circuit switch (110, 214) is closed and the Isolating switch (110, 212) is opened, or in the event of a short circuit in the external current path, first the short-circuit switch (110, 214) is closed and then the isolating switch (110, 212) is opened. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sekundärbatterie (200) eine Li-Batterie oder Li-lonen-Batterie ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the secondary battery (200) is a Li battery or Li-ion battery. Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie (200), wobei die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) mit einer Überbrückungseinheit (202) elektrisch überbrückt werden, wobei die Überbrückungseinheit (202) einen Kurzschlussschalter (110, 214) umfasst, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführt werden kann, und wobei die Überbrückungseinheit (202) bei einem in der Leitstellung befindlichen Kurzschlussschalter (110, 214) einen Lastwiderstand RLast zwischen den elektrischen Anschlüssen der Sekundärbatterie (200) aufweist, der unterhalb des Innenwiderstands Ri der Sekundärbatterie (200) liegt, wobei die Überbrückungseinheit (202) als Kurzschluss-/Trennschalter (110) 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 (110) eine elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt (128) und dem zweiten Kontakt (130) herstellt, (c) wobei das Gehäuse (112) einen das mindestens eine Verbindungselement (122) umgebenden Innenraum (118) aufweist und (d) wobei das mindestens eine Verbindungselement (122) an einem Ende an der Grundseite (114) des Gehäuses (112) und an dem anderen Ende an dem Ausrückelement (124) im Inneren des Gehäuses (122) befestigt ist, und (e) welcher so ausgebildet ist, dass eine mechanische Bewegung des Ausrückelements (124) den Schalter (110) von der ersten Stellung in die zweite Stellung überführen kann, wobei das Ausrückelement (124) mechanisch so auf das im Innenraum verlaufende mindestens eine Verbindungselement (122) wirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt (128) und dem zweiten Kontakt (130) an mindestens einer Trennstelle des Verbindungselements (122) unterbrochen wird, und dabei eine Verbindung zwischen dem ersten (131) und dem zweiten Kontakt (130) entsteht.Method for targeted short-circuiting of a secondary battery (200), wherein the electrical connections of the secondary battery (200) are electrically bridged with a bridging unit (202), wherein the bridging unit (202) comprises a short-circuit switch (110, 214) which is switched from a disconnected position to a Control position can be transferred, and wherein the bridging unit (202) has a load resistance R load between the electrical connections of the secondary battery (200 ) in a short-circuit switch (110, 214) located in the control position, which is below the internal resistance R i of the secondary battery (200) The bridging unit (202) is designed as a short-circuit / disconnector (110), (a) which can be transferred from a first position to a second position, (b) which has a housing (112), a first contact (131 ), a second contact (130), a third contact (128), a release element (124) movable in the housing and at least one Having connecting element (122) which, in the first position of the switch (110), establishes an electrical connection between the third contact (128) and the second contact (130), (c) wherein the housing (112) has the at least one connecting element ( 122) surrounding interior space (118) and (d) wherein the at least one connecting element (122) at one end on the base side (114) of the housing (112) and at the other end on the release element (124) inside the housing ( 122) is attached, and (e) which is designed so that a mechanical movement of the release element (124) can transfer the switch (110) from the first position to the second position, the release element (124) mechanically so on the im At least one connecting element (122) running inside the interior has the effect that the electrical connection between the third contact (128) and the second contact (130) is interrupted at at least one separation point of the connecting element (122), and d abei a connection between the first (131) and the second contact (130) is created. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bewegung des Schaltelements durch einen aktivierbaren Antrieb (126) erfolgt.Method according to one of the Claims 1 to 7th , wherein the movement of the switching element is carried out by an activatable drive (126). Verfahren nach Anspruch 8, wobei der aktivierbare Antrieb (126) als induktiver Antrieb, als Wirbelstromantrieb, als Pin-Puller-Antrieb oder als Gasdruckantrieb ausgebildet ist, bei dem der Gasdruck mittels eines gaserzeugenden Materials erzeugt wird.Procedure according to Claim 8 , wherein the activatable drive (126) is designed as an inductive drive, as an eddy current drive, as a pin-puller drive or as a gas pressure drive, in which the gas pressure is generated by means of a gas-generating material. Elektrischer Schaltkreis mit einer Sekundärbatterie (200) und einer Überbrückungseinheit (202), welche mit einem äußeren Strompfad verbunden ist, der einen elektrischen Verbraucher aufweist, wobei die Überbrückungseinheit (202) einen Strompfad zur Überbrückung der elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (202) aufweist, in welchem ein gezielt auslösbarer Kurzschlussschalter (110, 214) vorgesehen ist, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführbar ist, und wobei der Strompfad der Überbrückungseinheit (202) in der Leitstellung des Kurzschlussschalters (110, 214) einen Lastwiderstand RLast aufweist, der geringer ist als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie (200), wobei der Kurzschlussschalter (110, 214) als Schaltelement einen elektrisch leitenden Schaltkolben (1), eine elektrisch leitende Membran (17, 19) oder eine elektrisch leitende Kontaktplatte (12, 30) aufweist, wobei das Schaltelement beim Übergang von der Trenn- in die Schaltstellung des Kurzschlussschalters (110, 214) einer Bewegung unterzogen wird, und dabei zwei Kontakte des Kurzschlussschalters (110, 214) miteinander verbindet, wodurch die elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) überbrückt werden.Electrical circuit with a secondary battery (200) and a bridging unit (202) which is connected to an external current path which has an electrical consumer, the bridging unit (202) having a current path for bridging the electrical connections of the secondary battery (202), in which a selectively triggerable short-circuit switch (110, 214) is provided, which can be transferred from a disconnected position to a control position, and wherein the current path of the bridging unit (202) in the control position of the short-circuit switch (110, 214) has a load resistance R load that is lower is as the internal resistance R i of the secondary battery (200), the short-circuit switch (110, 214) having an electrically conductive switching piston (1), an electrically conductive membrane (17, 19) or an electrically conductive contact plate (12, 30) as a switching element , the switching element during the transition from the disconnected to the switching position of the short-circuit scarf ters (110, 214) is subjected to a movement, and thereby connects two contacts of the short-circuit switch (110, 214) to one another, whereby the electrical connections of the secondary battery (200) are bridged. Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 10, wobei die Überbrückungseinheit (202) einen von einer Leitstellung in eine Trennstellung überführbaren Trennschalter (110, 212) für das Auftrennen des äußeren Strompfades aufweist.Electrical circuit according to Claim 10 wherein the bridging unit (202) has an isolating switch (110, 212) that can be transferred from a control position to a disconnected position for disconnecting the external current path. Elektrischer Schaltkreis mit einer Sekundärbatterie (200) und einer Überbrückungseinheit (202), welche mit einem äußeren Strompfad verbunden ist, der einen elektrischen Verbraucher aufweist, wobei die Überbrückungseinheit (202) einen Strompfad zur Überbrückung der elektrischen Anschlüsse der Sekundärbatterie (200) aufweist, in welchem ein gezielt auslösbarer Kurzschlussschalter (110, 214) vorgesehen ist, der von einer Trennstellung in eine Leitstellung überführbar ist, und wobei der Strompfad der Überbrückungseinheit (202) in der Leitstellung des Kurzschlussschalters (110, 214) einen Lastwiderstand RLast aufweist, der geringer ist als der Innenwiderstand Ri der Sekundärbatterie (200), wobei die Überbrückungseinheit (202) als Kurzschluss-/Trennschalter (110) 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 (110) eine elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt (128) und dem zweiten Kontakt (130) herstellt, (c) wobei das Gehäuse (112) einen das mindestens eine Verbindungselement (122) umgebenden Innenraum (118) aufweist und (d) wobei das mindestens eine Verbindungselement (122) an einem Ende an der Grundseite (114) des Gehäuses (112) und an dem anderen Ende an dem Ausrückelement (124) im Inneren des Gehäuses (112) befestigt ist, und (e) welcher so ausgebildet ist, dass eine mechanische Bewegung des Ausrückelements (124) den Schalter (110) von der ersten Stellung in die zweite Stellung überführen kann, wobei das Ausrückelement (124) mechanisch so auf das im Innenraum verlaufende mindestens eine Verbindungselement (122) wirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen dem dritten Kontakt (128) und dem zweiten Kontakt (130) an mindestens einer Trennstelle des Verbindungselements (122) unterbrochen wird, und dabei eine Verbindung zwischen dem ersten (131) und dem zweiten Kontakt (130) entsteht.Electrical circuit with a secondary battery (200) and a bridging unit (202) which is connected to an external current path which has an electrical consumer, the bridging unit (202) having a current path for bridging the electrical connections of the secondary battery (200), in which a selectively triggerable short-circuit switch (110, 214) is provided, which can be transferred from a disconnected position to a control position, and wherein the current path of the bridging unit (202) in the control position of the short-circuit switch (110, 214) has a load resistance R load that is lower is as the internal resistance R i of the secondary battery (200), the bridging unit (202) being designed as a short-circuit / isolating switch (110), (a) which can be transferred from a first position to a second position, (b) which is a Housing (112), a first contact (131), a second contact (130), a third contact (128), an in Gehä Use movable release element (124) and at least one connecting element (122) which, in the first position of the switch (110), establishes an electrical connection between the third contact (128) and the second contact (130), (c) wherein the housing (112) has an interior (118) surrounding the at least one connecting element (122) and (d) wherein the at least one connecting element (122) is attached at one end to the base side (114) of the housing (112) and at the other end to the release element (124) inside the housing (112), and (e) which is designed so that a mechanical movement of the release element (124) can transfer the switch (110) from the first position to the second position, the release element (124) mechanically acting on the at least one connecting element (122) running in the interior that the electrical connection between the third contact (128) and the second contact (130) is interrupted at at least one separation point of the connecting element (122), and a connection between the first (131) and the second contact (130) is created.
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