-
Die Erfindung betrifft ein Schütz, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, mit einem Gehäuse, zwei an dem Gehäuse vorgesehenen Anschlusskontakten, einem in dem Gehäuse angeordneten und mit den Anschlusskontakten elektrisch verbundenen Schaltkontakt und einem dem Schaltkontakt zugeordneten Mittel zum Vermeiden eines Funkens oder eines Lichtbogens.
-
Eine Starterbatterie eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs dient der Versorgung eines Anlassers sowie weiterer an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossener elektrischer Verbraucher mit einer elektrischen Energie. Dazu sind Polkontakte der Starterbatterie mit elektrischen Leitungen, d. h. Kabeln, des Bordnetzes verbunden. Wegen der hohen Leistungsaufnahme des Anlassers ist die Starterbatterie dafür ausgelegt, einen elektrischen Strom mit einer hohen Stromstärke bereitzustellen, und umfasst gewöhnlich eine Mehrzahl von in Serie und/oder parallel zueinander geschalteten Batteriezellen.
-
Starke Ströme können allerdings zu einem Erhitzen von elektrischen Komponenten oder zu einer Funkenbildung an elektrischen Komponenten, wie beispielsweise an von elektrischen Kontakten gebildeten Übergängen, insbesondere an Übergängen mit einem hohen Übergangswiderstand oder an Schaltern, führen, wodurch eine Brandgefahr für das Kraftfahrzeug erhöht ist.
-
Zum Schutz der Starterbatterie und der elektrischen Verbraucher vor einer Schädigung durch einen Strom zu hoher Stromstärke sind in einzelnen Stromkreisen des Bordnetzes üblicherweise jeweils passend dimensionierte Sicherungen vorgesehen, welche durch einen Strom mit einer Stromstärke oberhalb eines vorbestimmten Maximalwerts zerstört werden, wodurch der von der Sicherung abgesicherte Stromkreis unterbrochen und ein schädlicher Strom in dem Stromkreis verhindert wird.
-
Zum sicheren Durchführen von bestimmten Wartungs- und Reparaturarbeiten muss ein Stromfluss in dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs ausgeschlossen sein. Dies kann durch Lösen der elektrischen Leitungen von den Polkontakten der Starterbatterie erfolgen. Allerdings ist das Lösen der elektrischen Leitungen von den Polkontakten häufig unkomfortabel und birgt selbst ein hohes Risiko einer Funkenbildung und daher eine entsprechende Brandgefahr. Ein Trennen der Starterbatterie von dem Bordnetz ohne Lösen der elektrischen Leitungen von den Polkontakten ist daher wünschenswert.
-
So offenbart die
DE 10 328 184 B3 einen mechanischen Schalter für eine Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs. Der Schalter kann als Dreh- oder Schiebeschalter ausgebildet sein und umfasst eine in den Schalter integrierte Sicherung.
-
Alternativ dazu lässt sich das Bordnetz des Kraftfahrzeugs auch dadurch stromlos stellen, dass die Verbindung der Polkontakte innerhalb der Starterbatterie unterbrochen wird.
-
Hierfür offenbart die
DE 10 2011 013 394 A1 einen Schutzstecker für eine Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs, welche eine Mehrzahl von Batteriezellen umfasst. Der Schutzstecker ist ausgebildet, zwei Batteriezellen der Starterbatterie elektrisch voneinander zu trennen, wenn er aus der Starterbatterie herausgezogen wird, und kann zudem eine Sicherung umfassen.
-
Schütze sind spezielle Schaltvorrichtungen zum Steuern eines starken Stroms und werden üblicherweise in Kraftfahrzeugen verbaut. Ein Schütz umfasst ein Gehäuse, zwei an dem Gehäuse vorgesehene Anschlusskontakte und einen in dem Gehäuse angeordneten und mit den Anschlusskontakten elektrisch verbundenen Schaltkontakt. Ferner umfasst das Schütz einen ebenfalls in dem Gehäuse angeordneten elektromechanischen oder elektromagnetischen Aktuator zum automatischen Betätigen des Schaltkontakts. Das Schütz weist einen geöffneten, d. h. unterbrochenen, Schaltzustand und einen geschlossenen, d. h. verbundenen, Schaltzustand auf und ist gewöhnlich monostabil ausgebildet, d. h. weist einen definierten Ruhezustand auf, wenn der Aktuator stromlos ist.
-
Die
DE 10 2011 089 817 A1 offenbart eine Trenneinheit zum Trennen einer Starterbatterie von einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Die Trenneinheit umfasst ein Gehäuse, ein Schütz und eine Sicherung, welche in dem Gehäuse angeordnet sind.
-
Allerdings benötigt diese Trenneinheit einen relativ großen Bauraum und kann infolge der elektrischen Übergänge an der Sicherung eine unerwünscht hohe Verlustleistung und damit Erhitzungsgefahr aufweisen. Zudem weist die Trenneinheit viele Komponenten auf, was zu aufwändigen Fertigungsprozessen und entsprechend langen Fertigungszeiten führt. Ein weiteres Problem kann darin bestehen, dass das Schütz und die Sicherung infolge unterschiedlicher Auslegung, d. h. miteinander unverträglicher Kennlinien und/oder Charakteristiken, nicht optimal zusammenwirken.
-
Elektrofahrzeuge, d. h. elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge, umfassen eine Hochvoltbatterie, welche eine elektrische Energie zum Betreiben eines Elektromotors des Elektrofahrzeugs bereitstellt. Während eine Starterbatterie eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugs eine elektrische Spannung von 12 V oder 24 V aufweist, weisen Hochvoltbatterien typischerweise eine mindestens etwa zehnmal höhere elektrische Spannung auf. Ein an eine Hochvoltbatterie angeschlossenes Schütz muss daher entsprechend höheren Anforderungen hinsichtlich Spannungsfestigkeit und Kontaktbeständigkeit genügen, um einem Entstehen eines Funkens oder eines Lichtbogens entgegenzuwirken.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Schütz zur Verfügung zu stellen, welches die beschriebenen Nachteile vermeidet und zum Anschließen an eine Hochvolttbatterie eines Elektrofahrzeugs geeignet ist.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Schütz, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse, zwei an dem Gehäuse vorgesehenen Anschlusskontakten, einem in dem Gehäuse angeordneten und mit den Anschlusskontakten elektrisch verbundenen Schaltkontakt und einem dem Schaltkontakt zugeordneten Mittel zum Vermeiden eines Funkens oder eines Lichtbogens. Derartige Schütze sind in nahezu jedem Elektrofahrzeug verbaut, so dass sich eine Vielzahl von Anwendungsfällen für das erfindungsgemäße Schütz ergibt. Das Mittel zum Vermeiden eines Funkens oder eines Lichtbogens kann als ein zusätzliches körperliches Element und/oder als eine spezifische strukturelle Ausformung eines ohnehin zu dem Schütz gehörenden Elements vorgesehen sein.
-
Das erfindungsgemäße Schütz umfasst eine in dem Gehäuse des Schützes angeordnete Aufnahme für eine Sicherung. Mit anderen Worten ist in dem Gehäuse des Schützes ein zu den Abmessungen der Sicherung korrespondierender Raumbereich vorgesehen, in welchem eine Sicherung angeordnet und angeschlossen werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Schütz eine Sicherung, welche in der Aufnahme aufgenommen und an das Schütz angeschlossen ist. Die Sicherung ist also in das Schütz integriert und kann mit diesem eine unlösbare Einheit bilden, wodurch elektrische Übergänge an der Sicherung entfallen und eine gesamte Verlustleistung der Kombination aus Schütz und Sicherung verringert ist.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Sicherung und der Schaltkontakt hinsichtlich ihrer Kennlinien aufeinander abgestimmt. Dies gewährleistet ein optimales Zusammenwirken des Schützes mit der integrieren Sicherung.
-
In weiteren Ausführungsformen ist die Sicherung dem Schaltkontakt vorgeschaltet. Dabei bedeutet Vorschaltung eine elektrische Anordnung zwischen dem mit der Starterbatterie verbundenen Anschlusskontakt und dem Schaltkontakt.
-
Vorteilhaft ist die Sicherung als eine Schmelzsicherung ausgebildet. Schmelzsicherungen haben sich vielfach bewährt und sind weithin und in unterschiedlichen Ausgestaltungen und nach unterschiedlichen elektrischen Spezifikationen verfügbar.
-
Bevorzugt umfasst das Schütz einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Vakuumbehälter. In dem Vakuumbehälter ist eine Menge von Luft und mithin eine Menge von in der Luft enthaltenem Sauerstoff gegenüber der Atmosphäre verringert, so dass in dem Vakuumbehälter eine Gefahr eines Funkens oder eines Lichtbogens reduziert ist. Alternative Mittel zum Vermeiden eines Funkens oder eines Lichtbogens sind beispielsweise ein mit einem sauerstofffreien Gas, wie Helium oder Stickstoff, gefüllter Behälter, ein von einem Magneten erzeugtes Magnetfeld und dergleichen.
-
In einer Ausführungsform ist der Schaltkontakt in dem Vakuumbehälter angeordnet. Dadurch ist die Gefahr eines Funkens oder eines Lichtbogens infolge eines Schaltvorgangs des Schaltkontakts verringert.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahme für die Sicherung in dem Vakuumbehälter angeordnet. Dadurch ist die Gefahr eines Funkens oder eines Lichtbogens infolge eines Unterbrechens des Stromflusses durch die Sicherung, beispielsweise infolge eines Durchschmelzens der Sicherung, und mithin eines Brands verringert.
-
In weiteren Ausführungsformen umfasst das Schütz eine Mehrzahl von Schaltkontakten und eine korrespondierende Mehrzahl von Aufnahmen, welche jeweils einem Schaltkontakt ausschließlich zugeordnet sind. Das Schütz kann dank der Mehrzahl von Schaltkontakten den Strom in mehreren Stromkreisen des Bordnetzes, insbesondere simultan, steuern.
-
In solchen Ausführungsformen kann das Schütz eine Mehrzahl von Sicherungen umfassen, welche jeweils einzeln in einer Aufnahme aufgenommen und an das Schütz angeschlossen sind. Mit diesem Schütz lassen sich alle von dem Schütz gesteuerten Stromkreise unabhängig voneinander absichern, insbesondere mit voneinander abweichenden Sicherungen.
-
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines Schützes gemäß dem Stand der Technik;
- 2 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines Schützes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines Schützes 10 gemäß dem Stand der Technik. Das Schütz 10 ist zur Verwendung in einem Fahrzeug vorgesehen, eignet sich aber auch für andere Verwendungen. Das Schütz 10 umfasst ein Gehäuse 11 und zwei an dem Gehäuse 11 vorgesehene Anschlusskontakte 12. Ferner umfasst das Schütz 10 einen Vakuumbehälter 14, welcher als ein Mittel zum Vermeiden eines Funkens oder eines Lichtbogens vorgesehen und innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet ist, und einen Schaltkontakt 13, welcher in dem Vakuumbehälter 14 angeordnet und mit den beiden Anschlusskontakten 12 elektrisch verbunden ist.
-
1 zeigt weiterhin eine Sicherung 20, die außerhalb des Schützes 10 angeordnet und dem Schütz 10 vorgeschaltet ist und über eine Stromschiene 30 mit einem Anschlusskontakt 12 des Schützes 10 elektrisch verbunden ist.
-
2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines Schützes 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Schütz 10 besitzt denselben Grundaufbau wie das in 1 gezeigte im Stand der Technik bekannte Schütz. Abweichend von diesem umfasst das Schütz 10 eine Aufnahme für eine Sicherung 20, die in dem Gehäuse 11 des Schützes 10 angeordnet ist. Die Aufnahme ist in dem Vakuumbehälter 14 angeordnet.
-
Weiterhin umfasst das Schütz 10 eine Sicherung 20, welche als eine Schmelzsicherung ausgebildet und in der Aufnahme aufgenommen ist, also innerhalb des Vakuumbehälters 14 angeordnet ist. Die Sicherung 20 ist an das Schütz 10 angeschlossen und dem Schaltkontakt 13 vorgeschaltet. Dazu ist die Sicherung 20 sowohl mit einem Anschlusskontakt 12 als auch mit dem Schaltkontakt 13 unlösbar elektrisch verbunden.
-
Ferner sind die Sicherung 20 und der Schaltkontakt 13 hinsichtlich ihrer Kennlinien aufeinander abgestimmt, um ein optimales Zusammenwirken der Sicherung 20 mit dem Schaltkontakt 13 zu gewährleisten.
-
In weiteren Ausführungsformen kann das Schütz 10 eine Mehrzahl von Schaltkontakten 13 und eine korrespondierende Mehrzahl von Aufnahmen umfassen, welche jeweils einem Schaltkontakt 13 ausschließlich zugeordnet sind. Ein solches Schütz kann ferner eine korrespondierende Mehrzahl von Sicherungen 20 umfassen, welche jeweils einzeln in einer Aufnahme aufgenommen und an das Schütz 10 angeschlossen sind. Mit einem Schütz gemäß diesen Ausführungsformen lassen sich mehrere separate Schaltkreise mittels einer gemeinsamen Schaltvorrichtung schließen bzw. öffnen sowie unabhängig voneinander absichern.
-
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schützes besteht darin, dass es weniger Bauraum benötigt als ein Schütz und eine Sicherung, welche separat vorgesehen und beabstandet zueinander angeordnet sind. Infolge der Integration der Sicherung in das Schütz entfallen elektrische Übergänge außerhalb des Schützes, was mit einer geringeren elektrischen Verlustleistung einhergeht. Weiterhin müssen weniger Komponenten montiert werden, wodurch Zeit und Kosten für die Fertigung reduziert sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Schütz
- 11
- Gehäuse
- 12
- Anschlusskontakt
- 13
- Schutzkontakt
- 14
- Vakuumbehälter
- 20
- Sicherung
- 30
- Stromschiene
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10328184 B3 [0006]
- DE 102011013394 A1 [0008]
- DE 102011089817 A1 [0010]
