DE102015121264A1 - Leistungsschütz und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes - Google Patents

Leistungsschütz und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes Download PDF

Info

Publication number
DE102015121264A1
DE102015121264A1 DE102015121264.1A DE102015121264A DE102015121264A1 DE 102015121264 A1 DE102015121264 A1 DE 102015121264A1 DE 102015121264 A DE102015121264 A DE 102015121264A DE 102015121264 A1 DE102015121264 A1 DE 102015121264A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contactor
current
current sensor
electrical contact
switching element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102015121264.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Hoffmann
Wolfgang Schreiber-Prillwitz
Carsten Dehoff
Wolfgang Däumer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Priority to DE102015121264.1A priority Critical patent/DE102015121264A1/de
Priority to US16/060,360 priority patent/US20180364313A1/en
Priority to EP16760398.4A priority patent/EP3387453A1/de
Priority to JP2018526539A priority patent/JP2019503035A/ja
Priority to CN201680071656.XA priority patent/CN108369249A/zh
Priority to KR1020187017908A priority patent/KR20180109061A/ko
Priority to PCT/EP2016/069441 priority patent/WO2017097446A1/de
Publication of DE102015121264A1 publication Critical patent/DE102015121264A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364—Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0007—Measures or means for preventing or attenuating collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/006—Calibration or setting of parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2229/00—Manufacturing
    • H01H2229/018—Testing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/052—Controlling, signalling or testing correct functioning of a switch
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsschütz (1), das einen ersten elektrischen Kontakt (3) und einen zweiten elektrischen Kontakt (4), ein Schaltelement (5), das eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung einnehmen kann, wobei das Schaltelement (5) in der geschlossenen Stellung den ersten elektrischen Kontakt (3) und den zweiten elektrischen Kontakt (4) miteinander kontaktiert und wobei der erste elektrische Kontakt (4) und der zweite elektrische Kontakt (4) voneinander isoliert sind, wenn das Schaltelement (5) sich in der geöffneten Stellung befindet, und einen in das Leistungsschütz (1) integrierten Stromsensor (2), der dazu ausgestaltet ist, eine Stromstärke eines durch das Leistungsschütz (1) fließenden Stroms zu erfassen, aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsschütz. Leistungsschütze sind elektrisch betriebene, fern betätigbare Schalter. Sie verfügen über einen Steuerstromkreis, der einen Laststromkreis ein- und ausschalten kann.
  • Eine mögliche Anwendung von Leistungsschützen ist das Öffnen und Trennen von Batteriestromkreisen in Elektrokraftfahrzeugen. Dabei werden in der Regel sowohl der Plus- als auch der Minuskontakt einer Batterie mit Hilfe eines Leistungsschützes getrennt. Die Auftrennung erfolgt im Ruhezustand des Fahrzeuges und im Fall einer Störung, beispielsweise eines Unfalls. Dabei ist es die Hauptaufgabe des Leistungsschützes, das Fahrzeug spannungsfrei zu schalten und den Stromfluss zu unterbrechen.
  • Der Stromfluss über das Leistungsschütz wird im Fahrzeug mit Hilfe eines Stromsensors überwacht, der als weiteres Bauteil neben dem Leistungsschütz in einer der Batterie vorgeschalteten Box untergebracht sein kann. Diese Box wird als BDU (battery disconnect unit) bezeichnet. Der Stromsensor muss in der Box zwei Aufgaben erfüllen: Während des normalen Betriebs stellt er den aktuellen Stromfluss als Messwert zur Regelung bereit, das heißt die Leistungsabgabe der Batterie an den Motor beziehungsweise die Leistungsaufnahme des Generators an die Batterie. Dieser Messwert ist von zentraler Bedeutung für die Steuerung des Fahrzeugmotors. Die zweite Funktion ist die Sicherstellung der funktionalen Sicherheit der Batterieeinheit, das heißt die eindeutige Klärung, ob ein potentiell gefährlicher Strom durch das Leistungsschütz fließt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine hohe Stromstärke außerhalb der normalen Betriebsparameter handeln, die infolge eines Unfalls oder einer anderen Störung vorliegt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Leistungsschütz anzugeben, das beispielsweise einen geringeren Platzbedarf aufweist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes anzugeben.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird durch ein Leistungsgeschütz gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 gelöst. Die zweite Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem zweiten unabhängigen Anspruch gelöst.
  • Es wird ein Leistungsschütz vorgeschlagen, das einen ersten elektrischen Kontakt, einen zweiten elektrischen Kontakt, ein Schaltelement und einen in das Leistungsschütz integrierten Stromsensor aufweist. Das Schaltelement kann eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung einnehmen, wobei das Schaltelement in der geschlossenen Stellung den ersten elektrischen Kontakt und den zweiten elektrischen Kontakt miteinander kontaktiert und wobei der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt voneinander isoliert sind, wenn das Schaltelement sich in der geöffneten Stellung befindet. Der in das Leistungsschütz integrierte Stromsensor ist dazu ausgestaltet, eine Stromstärke eines durch das Leistungsschütz fließenden Stroms zu erfassen.
  • Der Stromsensor kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, eine Stromstärke eines im Laststromkreis fließenden Stroms zu bestimmen. Der Laststromkreis wird durch die elektrischen Kontakte geführt. Das Schaltelement kann in einem Steuerstromkreis angeordnet sein. Ist das Schaltelement in seinem geschlossenen Zustand, ist der Laststromkreis geschlossen und ein Strom kann über den Laststromkreis fließen. Wird das Schaltelement in den geöffneten Zustand versetzt, so wird dadurch der Laststromkreis unterbrochen.
  • Durch die Integration des Stromsensors in das Leistungsschütz bilden Stromsensor und Leistungsschütz eine einzige funktionale Einheit. Sie können zusammen gefertigt werden und aufeinander abgestimmt werden. So kann etwa der Sensor derart kalibriert werden, dass er von dem Leistungsschütz erzeugte Magnetfelder berücksichtigen kann, sodass diese die Messungen des Stromsensors nicht verfälschen. Ferner wird die Montage des Leistungsschützes und des Stromsensors, beispielsweise in einer Battery Disconnect Unit, wesentlich vereinfacht, da diese Bauteile nun als Einheit gemeinsam montiert werden können.
  • Der Stromsensor kann als integriert in das Leistungsschütz bezeichnet werden, wenn das Leistungsschütz und der Stromsensor in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind. Insbesondere können das Leistungsschütz und der Stromsensor von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen sein. In dem gemeinsamen Gehäuse können außer dem Leistungsschütz und dem Stromsensor weitere Elemente vorgesehen sein. Alternativ kann das Gehäuse frei von weiteren Elementen sein.
  • Das Leistungsschütz und der Stromsensor können zusammen gefertigt werden. Das Leistungsschütz und der Stromsensor können als gemeinsame Einheit an einen Anwender geliefert werden. Durch den hohen Grad der Integration wird kaum zusätzlicher Bauraum für den Stromsensor benötigt. Dadurch kann das Leistungsschütz mit dem integrierten Stromsensor insbesondere bei Anwendungen vorteilhaft sein, bei denen nur ein sehr begrenzter Platz zur Verfügung steht.
  • Der erste und der zweite elektrische Kontakt können in einem Laststromkreis angeordnet sein, wobei das Leistungsschütz dazu ausgestaltet ist, eine Stromstärke eines durch den Laststromkreis fließenden Stroms zu erfassen. Bei dem Laststromkreis kann es sich beispielsweise um den Batteriestromkreis eines Elektrofahrzeugs handeln. Wie oben bereits erläutert ist die Bestimmung der Stromstärke in dem Batteriestromkreis sowohl als Regelgröße zur Steuerung eines Fahrzeugmotors als auch für die Überwachung der Funktionalen Sicherheit des Elektrofahrzeugs von erheblicher Bedeutung.
  • Der Stromsensor kann einen Hall-Sensor aufweisen. Der Hall-Sensor kann den Hall-Effekt zur Messung der Stromstärke nutzen, indem er ein Magnetfeld bestimmt, das einen stromdurchflossenen Leiter umgibt.
  • Der Stromsensor kann einen der elektrischen Kontakte umschließen. Die elektrischen Kontakte können beispielsweise einen Anschlusspol aufweisen, der von dem Stromsensor umschlossen wird. In diesem Fall kann der Hall-Sensor unmittelbar auf eine Stromstärke des durch den elektrischen Kontakt fließenden Stroms schließen.
  • Alternativ oder ergänzend kann der Stromsensor einen Shunt-Widerstand aufweisen. Bei einem Shunt-Widerstand kann eine durch den Widerstand fließende Stromstärke ermittelt werden, indem die an den Widerstand abfallende Spannung bestimmt wird. Der Stromsensor kann seriell mit einem der elektrischen Kontakte verschaltet sein.
  • Weist der in das Leistungsschütz integrierte Stromsensor sowohl einen Hall-Sensor als auch einen Shunt-Widerstand auf, können die Stromstärke über zwei voneinander unabhängige Messmethoden bestimmt werden. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen, etwa in einem Elektrokraftfahrzeug, ist dieses erhöhte Maß an Sicherheit von wesentlicher Bedeutung. So kann sichergestellt werden, dass der Strom auch bei einem teilweisen Ausfall des Sensors noch gemessen und gegebenenfalls abgeschaltet werden kann.
  • Der Leistungsschütz kann eine Schnittstelle aufweisen, über die von dem Stromsensor erfasste Daten auslesbar sind. Auf diese Weise können die von dem Stromsensor erfassten Messdaten beispielsweise an eine externe Steuereinheit übertagen werden. Die externe Steuereinheit kann dann anhand der von dem Stromsensor erfassten Messdaten hinsichtlich der Stromstärke entscheiden, ob das Leistungsschütz getrennt werden soll. Die externe Steuereinheit kann das Leistungsschütz ansteuern.
  • Der Stromsensor kann derart kalibriert sein, dass von dem Leistungsschütz erzeugte Magnetfelder bei der Messung der Stromstärke berücksichtigt werden können. Das Leistungsschütz kann beispielsweise eine Spule und/oder einen Ablenkmagneten aufweisen, die jeweils ein Magnetfeld erzeugen können. Dadurch, dass diese Magnetfelder bei der Kalibrierung des Stromsensors berücksichtigt werden können, kann die Messgenauigkeit des Sensors erheblich verbessert werden.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes. Dabei kann es sich insbesondere um das oben beschriebene Leistungsschütz handeln. Dementsprechend können alle funktionalen und strukturellen Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Leistungsschütz offenbart wurden, auch auf das Verfahren zutreffen. Gemäß dem Verfahren werden zeitgleich ein Kalibrierungsschritt des Stromsensors und ein Funktionstest des Schaltelements vorgenommen. Bei dem Kalibrierungsschritt können Störeffekte erfasst werden, die die Messgenauigkeit des Stromsensors beeinträchtigen würden. Hierzu zählen insbesondere von dem Leistungsschütz erzeugte Magnetfelder. Da Kalibrierung des Sensors und Funktionstests des Leistungsschützes zusammen vorgenommen werden und insbesondere vor der Auslieferung des Bauteils erfolgen können, müssen diese Schritte nicht mehr vorgenommen werden, wenn das Leistungsschütz verbaut wird. Dadurch wird der Montageaufwand für einen Anwender erheblich reduziert.
  • Während des Kalibrierungsschrittes des Stromsensors können von dem Schaltelement und/oder von den elektrischen Kontakten erzeugte Magnetfelder erkannt werden und bei der Kalibrierung des Stromsensors berücksichtigt werden.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben.
  • Die 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Leistungsschützes 1, in das ein Stromsensor 2 integriert ist. 1 zeigt das Leistungsschütz 1 in einer perspektivischen Ansicht. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Leistungsschütz 1 in einer Frontalansicht. 3 zeigt den in 2 gezeigten Querschnitt in perspektivischer Ansicht.
  • Bei dem Leistungsschütz 1 handelt es sich um einen elektrisch betriebenen, fern betätigbaren Schalter. Das Leistungsschütz 1 weist einen ersten elektrischen Kontakt 3 und einen zweiten elektrischen Kontakt 4 auf. Ferner weist das Leistungsschütz 1 ein Schaltelement 5 auf. Das Schaltelement 5 kann eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung einnehmen. In den 2 und 3 ist das Schaltelement 5 jeweils in seiner geöffneten Stellung gezeigt. In der geöffneten Stellung verbindet das Schaltelement 5 die beiden elektrischen Kontakte 3, 4 nicht miteinander, sodass die elektrischen Kontakte 3, 4 voneinander isoliert sind. Dementsprechend kann kein Strom über das Leistungsschütz 1 fließen, wenn sich das Schaltelement 5 in seiner geöffneten Stellung befindet.
  • Das Schaltelement 5 kann ferner eine geschlossene Stellung einnehmen. In der geschlossenen Stellung verbindet das Schaltelement 5 die beiden elektrischen Kontakte 3, 4 leitend miteinander, sodass ein Strom über das Leistungsschütz 1 fließen kann.
  • In dem Leistungsschütz 1 sind zwei Stromkreise ausgebildet. Es handelt sich dabei um einen Laststromkreis und einen Steuerstromkreis. Der Laststromkreis wird geschlossen, wenn das Schaltelement 5 in die geschlossene Stellung bewegt wird. In den 1 bis 3 ist ein Pfad durch Pfeile angedeutet, entlang dem der Strom im Laststromkreis fließt, wenn das Schaltelement 5 sich in der geschlossenen Stellung befindet.
  • Über den Laststromkreis ist das Leistungsschütz 1 typischerweise mit weiteren Bauteilen verschaltet. Das Leistungsschütz 1 kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, den Laststromkreis zu unterbrechen, wenn die weiteren Bauteile ausgeschaltet werden sollen.
  • Ferner kann das Leistungsschütz 1 den Steuerstromkreis aufweisen. Der Steuerstromkreis ist dazu ausgestaltet, das Schaltelement 5 zu betätigen. Über den Steuerstromkreis wird somit der Leitungsschütz 1 sozusagen „gesteuert“. Der Steuerstromkreis ermöglicht es, durch eine Bewegung des Schaltelements 5 den Laststromkreis zu schließen oder zu unterbrechen.
  • In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Schaltelement 5 eine Spule 6, einen Eisenkern 7 und eine Brücke 8 auf. Die Brücke 8 kann eine obere Position und eine untere Position einnehmen. Die obere Position der Brücke 8 entspricht der geschlossenen Stellung des Schaltelements 5. Die untere Position der Brücke 8 entspricht der geöffneten Stellung des Schaltelements 5.
  • Fließt ein Strom durch die Spule 6, so wird die Brücke 8 infolgedessen aus dem Eisenkern 7 und der Spule 6 herausbewegt. Die Brücke 8 befindet sich dann in ihrer oberen Position. In dieser Position verbindet die Brücke 8 die beiden elektrischen Kontakte 3, 4 leitend miteinander. Fließt kein Strom durch die Spule 6, so fällt die Brücke 8 in ihre untere Position, in der die beiden Kontaktelemente 3, 4 nicht leitend miteinander verbunden sind.
  • Elektrische Leistungsschütze 1, die nach einem vergleichbaren Prinzip funktionieren, können in beliebiger Weise hier verwendet werden. Möglich sind ferner auch pneumatische Leistungsschütze.
  • Das Leistungsschütz 1 weist ferner den Stromsensor 2 auf, der in das Leistungsschütz 1 integriert ist. Dementsprechend bilden Leistungsschütz 1 und Stromsensor 2 eine einzige funktionale Einheit. Der Stromsensor 2 ist dazu ausgestaltet, die Stromstärke eines durch den Laststromkreis fließenden Stroms zu erfassen.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Stromsensor 2 einen Hall-Sensor auf. Der Hall-Sensor weist einen Kern auf, der eine geschlitzte Ringform aufweist und der den ersten elektrischen Kontakt 3 umschließt. In dem Schlitz des Kerns befindet sich ein Hall-Element. Fließt nunmehr ein Strom durch den ersten elektrischen Kontakt 3, so registriert das Hall-Element eine Veränderung der vorliegenden Magnetfelder, da der durch den ersten elektrischen Kontakt fließende Strom ein Magnetfeld induziert. Auf Basis dieser Magnetfeldänderungen kann der Hall-Sensor auf die Stromstärke rückschließen.
  • Der Leistungsschütz 1 kann mit weiteren Bauteilen verschaltet werden. Dazu kann der Leistungsschütz 1 mit elektrischen Leitungen verbunden werden, die an den ersten und den zweiten Kontakt 3, 4 angeschlossen werden. Diese nachfolgende Kontaktierung des ersten und des zweiten Kontakts 3, 4 kann vollkommen unabhängig von dem Stromsensor 2 vorgenommen werden.
  • Der Stromsensor 2 ist derart ausgelegt, dass neben den in dem Leistungsschütz 1 üblicherweise zu erwartenden Nominalströmen auch Stromspitzen, die das Dreifache des Nominalstroms betragen können, in ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Mit diesem Messbereich des integrierten Stromsensors 2 kann der Leistungsschütz 1 ohne weiteren Zusatz in Anwendungen mit Anforderungen zur funktionalen Sicherheit eingesetzt werden.
  • Ferner weist das Leistungsschütz 1 eine Schnittstelle auf, über die von dem Stromsensor 2 gemessene Messwerte ausgelesen werden können. Beispielsweise können über diese Schnittstelle die Messwerte an ein übergeordnetes System gemeldet werden.
  • Der Stromsensor 2 ist geometrisch und elektrisch derart angepasst, dass er einen nur minimalen Platz benötigt. Der Stromsensor 2 muss insbesondere nicht separat von dem Leistungsschütz 1 in einer Schaltungsanordnung montiert und kalibriert werden. Er bildet vielmehr zusammen mit dem Leistungsschütz 1 eine funktionale Einheit.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Stromsensor 1 einen Shunt-Widerstand aufweisen, der in das Leistungsschütz 1 integriert ist. Der Stromsensor 1 kann eine an dem Shunt-Widerstand abfallende Spannung erfassen und aus dieser Größe die Stromstärke ermitteln.
  • Der Shunt-Widerstand ermöglicht eine Messung der Stromstärke auf Basis eines anderen Funktionsprinzips als der Hall-Sensor. Denkbar wäre auch, dass sowohl ein Hall-Sensor als auch ein Shunt-Widerstand in das Leistungsschütz 1 integriert werden, sodass der Stromsensor 2 es ermöglicht, die Stromstärke auf Basis von zwei voneinander unabhängigen Messprinzipien zu erfassen. Auf diese Weise könnte die Zuverlässigkeit der Messung erhöht werden.
  • Bei einer Funktionsprüfung des Leistungsschützes 1 kann gleichzeitig der Stromsensor 2 kalibriert werden und ein Funktionstest des Schaltelementes 5 vorgenommen werden. Insbesondere kann die Kalibration des Stromsensors 2 derart erfolgen, dass Magnetfelder, die von anderen Elementen des Leistungsschützes 1 erzeugt werden, wie etwa der Spule 6, bei der Kalibrierung mit berücksichtigt werden. Die Genauigkeit des Stromsensors 2 kann auf diese Weise durch seine Integration in das Leistungsschütz 1 erhöht werden. Durch das Leistungsschütz 1 verursachte Störungen und Fehlerquellen können die Messung der Stromstärke dann nicht mehr verfälschen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leistungsschütz
    2
    Stromsensor
    3
    erster elektrischer Kontakt
    4
    zweiter elektrischer Kontakt
    5
    Schaltelement
    6
    Spule
    7
    Eisenkern
    8
    Brücke

Claims (10)

  1. Leistungsschütz (1), aufweisend – einen ersten elektrischen Kontakt (3) und einen zweiten elektrischen Kontakt (4), – ein Schaltelement (5), das eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung einnehmen kann, wobei das Schaltelement (5) in der geschlossenen Stellung den ersten elektrischen Kontakt (3) und den zweiten elektrischen Kontakt (4) miteinander kontaktiert und wobei der erste elektrische Kontakt (4) und der zweite elektrische Kontakt (4) voneinander isoliert sind, wenn das Schaltelement (5) sich in der geöffneten Stellung befindet, und – einen in das Leistungsschütz (1) integrierten Stromsensor (2), der dazu ausgestaltet ist, eine Stromstärke eines durch das Leistungsschütz (1) fließenden Stroms zu erfassen.
  2. Leistungsschütz (1) gemäß Anspruch 1, wobei der erste und der zweite elektrische Kontakt (3, 4) in einem Laststromkreis angeordnet sind, und wobei das Leistungsschütz (1) dazu ausgestaltet ist, eine Stromstärke eines durch den Laststromkreis fließenden Stroms zu erfassen.
  3. Leistungsschütz (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stromsensor (2) einen Hall-Sensor aufweist.
  4. Leistungsschütz (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stromsensor (2) einen der elektrischen Kontakte (3, 4) umschließt.
  5. Leistungsschütz (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stromsensor (2) einen Shunt-Widerstand aufweist.
  6. Leistungsschütz (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stromsensor (2) seriell mit einem der elektrischen Kontakte (3, 4) verschaltet ist.
  7. Leistungsschütz (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Leistungsschütz (1) eine Schnittstelle aufweist, über die von dem Stromsensor (2) erfasst Daten auslesbar sind.
  8. Leistungsschütz (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stromsensor (2) derart kalibriert ist, dass von dem Leistungsschütz (1) erzeugte Magnetfelder bei der Messung der Stromstärke berücksichtigt werden.
  9. Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zeitgleich ein Kalibrierungsschritt des Stromsensors (2) und ein Funktionstest des Schaltelements (5) vorgenommen werden.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei während des Kalibrierungsschritts des Stromsensors (2) von dem Schaltelement (5) und/oder von den elektrischen Kontakten erzeugte Magnetfelder erkannt werden und bei der Kalibrierung des Stromsensors (2) berücksichtigt werden.
DE102015121264.1A 2015-12-07 2015-12-07 Leistungsschütz und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes Ceased DE102015121264A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015121264.1A DE102015121264A1 (de) 2015-12-07 2015-12-07 Leistungsschütz und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes
US16/060,360 US20180364313A1 (en) 2015-12-07 2016-08-16 Power Contactor and Method for Checking the Function of a Power Contactor
EP16760398.4A EP3387453A1 (de) 2015-12-07 2016-08-16 Leistungsschütz und verfahren zur funktionsprüfung eines leistungsschützes
JP2018526539A JP2019503035A (ja) 2015-12-07 2016-08-16 電力接触器、及び、電力接触器の機能検査のための方法
CN201680071656.XA CN108369249A (zh) 2015-12-07 2016-08-16 功率接触器和用于功率接触器的功能检验的方法
KR1020187017908A KR20180109061A (ko) 2015-12-07 2016-08-16 파워 접촉기 및 파워 접촉기의 기능 테스트 방법
PCT/EP2016/069441 WO2017097446A1 (de) 2015-12-07 2016-08-16 Leistungsschütz und verfahren zur funktionsprüfung eines leistungsschützes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015121264.1A DE102015121264A1 (de) 2015-12-07 2015-12-07 Leistungsschütz und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015121264A1 true DE102015121264A1 (de) 2017-06-08

Family

ID=56855414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015121264.1A Ceased DE102015121264A1 (de) 2015-12-07 2015-12-07 Leistungsschütz und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180364313A1 (de)
EP (1) EP3387453A1 (de)
JP (1) JP2019503035A (de)
KR (1) KR20180109061A (de)
CN (1) CN108369249A (de)
DE (1) DE102015121264A1 (de)
WO (1) WO2017097446A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018133277B4 (de) 2018-12-20 2022-06-02 Lisa Dräxlmaier GmbH Ansteuervorrichtung, trennsystem und verfahren

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018110919A1 (de) * 2018-05-07 2019-11-07 Tdk Electronics Ag Schaltvorrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427006A1 (de) * 1994-07-29 1996-02-01 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von Kontakten in Schaltgeräten und zugehörige Anordnung
WO2008000105A1 (de) * 2006-06-26 2008-01-03 Abb Technology Ag Verfahren zur bestimmung des kontaktabbrandes an einem hochleistungsschalter
EP2333567A2 (de) * 2009-11-30 2011-06-15 Melexis Tessenderlo NV Vorrichtung zur Strommessung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132497A (en) * 1991-08-26 1992-07-21 Eaton Corporation Magnetic shielding means for a current sensor of direct current switching apparatus
US5438257A (en) * 1993-09-09 1995-08-01 General Electric Company Reduced magnetic flux current sensor
JP3945604B2 (ja) * 1999-01-22 2007-07-18 三菱電機株式会社 電力開閉装置
DE19947301C1 (de) * 1999-10-01 2001-07-05 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Kalibrierung von Sensoren
JP2005005242A (ja) * 2003-05-16 2005-01-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 直流リレー
WO2012039735A1 (en) * 2010-09-21 2012-03-29 Sendyne Corp. High-accuracy low-power current sensor with large dynamic range
WO2013059611A2 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Cobasys, Llc Modular battery disconnect unit
JP6255691B2 (ja) * 2013-03-29 2018-01-10 株式会社ケーヒン 電流センサ／コンタクタユニット
JP2014203544A (ja) * 2013-04-01 2014-10-27 富士通コンポーネント株式会社 電磁継電器
KR101614202B1 (ko) * 2013-08-28 2016-04-21 주식회사 엘지화학 전류 측정 릴레이 장치
DE102014202504A1 (de) * 2014-02-12 2015-08-13 Robert Bosch Gmbh Trenneinheit zur galvanischen Trennung des Leistungsstromkreises zwischen einer Spannungsquelle und einer Verbrauchereinrichtung sowie Batteriesystem mit einer solchen Trenneinheit
KR102165359B1 (ko) * 2014-04-28 2020-10-14 타이코에이엠피 주식회사 하이브리드 전류 센서 어셈블리
DE102014219211A1 (de) * 2014-09-23 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Elektrischer Aktuator mit Vorheizung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427006A1 (de) * 1994-07-29 1996-02-01 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von Kontakten in Schaltgeräten und zugehörige Anordnung
WO2008000105A1 (de) * 2006-06-26 2008-01-03 Abb Technology Ag Verfahren zur bestimmung des kontaktabbrandes an einem hochleistungsschalter
EP2333567A2 (de) * 2009-11-30 2011-06-15 Melexis Tessenderlo NV Vorrichtung zur Strommessung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018133277B4 (de) 2018-12-20 2022-06-02 Lisa Dräxlmaier GmbH Ansteuervorrichtung, trennsystem und verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017097446A1 (de) 2017-06-15
CN108369249A (zh) 2018-08-03
US20180364313A1 (en) 2018-12-20
EP3387453A1 (de) 2018-10-17
KR20180109061A (ko) 2018-10-05
JP2019503035A (ja) 2019-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015121568B4 (de) System und verfahren für eine kontaktmessschaltung
EP2418748B1 (de) Energieversorgungsvorrichtung
DE102015216023A1 (de) Leistungsschalter und Verfahren
EP2856184A1 (de) Vorrichtung zum testen einer elektrischen komponente
EP1213189B1 (de) Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Fahrzeuges
DE102014111416B4 (de) Absicherung einer Leitung
DE102017200050A1 (de) Anschlussmodul für einen elektrischen Energiespeicher sowie Energieversorgungssystem
DE102015121264A1 (de) Leistungsschütz und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Leistungsschützes
DE102017116379A1 (de) Vorrichtung zur Zustandserfassung eines Injektors
WO2009043657A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur diagnose in integrierten leistungsbrückenschaltungen
EP1755135A2 (de) Schaltungsanordnung zur Erfassung und Auswertung elektrischer und physikalischer Messgrössen in einem elektrischen Schaltgerät
DE102010004524B4 (de) Vorrichtung zur elektrischen Stromkreisüberwachung
DE102004052316B3 (de) Verfahren zur Schaltzeitmessung an einem Laststufenschalter und Schaltung zur Schaltzeitmessung
EP2130275A1 (de) Fehlererkennung in einem steuergerät
DE102014016577A1 (de) Sicherungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Sicherungsvorrichtung
AT515818B1 (de) Verfahren und System zum Prüfen einer Schaltanlage für Energieübertragungsanlagen
DE102016007947A1 (de) Prüfeinrichtung für eine elektrische Verbindungsstelle eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
EP2115759B1 (de) Schutzeinrichtung und verfahren zu deren betrieb
DE102018219692A1 (de) Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis zur Erkennung von seriellen Fehlerlichtbögen
DE102021203218B4 (de) Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Hochspannungsschalters, Hochspannungsschalter, Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium
EP3433871B1 (de) Vorrichtung zur messung eines zustands eines elektrischen schalters, elektrischer schalter und verfahren zur messung eines zustands eines elektrischen schalters
DE102016217470B4 (de) Anordnung zur Erfassung und Abschaltung von Fehlerströmen
EP3701608A1 (de) Schutzschaltung für einen feld-effekt-transistor
DE102020208379A1 (de) Bordnetz und Verfahren zur Erkennung eines Störfalls in einem Bordnetz
DE10325389A1 (de) Isolierungs-Prüfvorrichtung und Verfahren zur Prüfung der elektrischen Isolierung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: TDK ELECTRONICS AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: EPCOS AG, 81669 MUENCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final