DE102019211725A1 - Sicherungsvorrichtung - Google Patents

Sicherungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102019211725A1
DE102019211725A1 DE102019211725.2A DE102019211725A DE102019211725A1 DE 102019211725 A1 DE102019211725 A1 DE 102019211725A1 DE 102019211725 A DE102019211725 A DE 102019211725A DE 102019211725 A1 DE102019211725 A1 DE 102019211725A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cavity
power lines
propellant charge
fuse
safety device
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.)
Pending
Application number
DE102019211725.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Eduard Main
Johannes Kessler
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi 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 Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102019211725.2A priority Critical patent/DE102019211725A1/de
Publication of DE102019211725A1 publication Critical patent/DE102019211725A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/004Closing switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material

Landscapes

  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung (20) zum elektrischen Verbinden und Trennen von Stromleitungen (16, 18), wobei die reversible Sicherungsvorrichtung (20) ein elektrisch isolierendes Gehäuse (22) und einen Hohlraum (24) aufweist, wobei das Gehäuse (22) den Hohlraum (24) umschließt, wobei in dem Hohlraum (24) ein Sicherungselement (30) und eine Treibladung (28) angeordnet sind, wobei das Sicherungselement (30) ein elektrisch leitendes Verbindungselement (34) und ein elektrisch isolierendes Trennelement (32) aufweist, wobei Enden der Stromleitungen (16, 18) in dem Gehäuse (22) voneinander getrennt angeordnet sind, wobei für das Sicherungselement (30) eine Verbindungsstellung und eine Trennstellung vorgesehen sind, wobei das Verbindungselement (34) des Sicherungselements (30) in der Verbindungsstellung zwischen den Enden der Stromleitungen (16, 18) angeordnet ist, wobei die Stromleitungen (16, 18) über das Verbindungselement (34) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei für den Fall, dass die Treibladung (28) in dem Hohlraum (24) gesprengt wird, das Sicherungselement (30) aufgrund einer Sprengung (42) der Treibladung (28) innerhalb des Hohlraums (24) ausgehend von der Verbindungsstellung in die Trennstellung geschoben wird, wobei das Trennelement (32) des Sicherungselements (30) in der Trennstellung zwischen den Enden der Stromleitungen (16, 18) angeordnet ist, wobei die Stromleitungen (16, 18) durch das Trennelement (32) voneinander elektrisch isoliert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für Stromleitungen, und ein Verfahren zum Verbinden und Trennen von Stromleitungen.
  • Lithium-Ionen Hochvoltbatterien in einem Fahrzeug werden in einem Störfall vom restlichen Hochvoltnetz getrennt. Für die meisten Fehlerfälle, z. B. im Fall eines Crashs, geschieht dies mit Hilfe eines oder mehrerer Schütze am jeweiligen Plus- oder Minus-Pfad. Dabei kann es vorkommen, dass beim Öffnen der Schütze diese „verkleben“ können und das Trennen der Hochvoltbatterie vom Hochvoltnetz nicht erfolgen kann. Das Hochvoltpotential bleibt dabei weiterhin an den Polen der Hochvoltbatterien anliegen. Ein nach einem möglichen Störfall anliegendes Hochvoltpotential birgt für alle Personen, die nach diesem Störfall am Fahrzeug oder an den Hochvoltbatterien arbeiten müssen, Risiken. Um diese Risiken zu vermeiden, werden aktuell Schmelzsicherungen und/oder pyrotechnische Sicherungen verwendet. Diese Sicherungsmechanismen können, nachdem sie ausgelöst wurden, nicht wieder verwendet werden. Sie müssen ausgetauscht werden.
  • Ein elektrisches Verbindungsgerät und ein System für einen Stromkreis eines Fahrzeugs sind aus der Druckschrift CN 105529568 A bekannt.
  • Ein Stromunterbrecher für Batterieleitungen ist aus der Druckschrift DE 10 2004 012 304 A1 bekannt.
  • Die Druckschrift DE 296 13 221 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur Unterbrechung eines Stromflusses in einem Kabel.
  • Eine Batterie-Kabelklemme für ein Fahrzeug ist aus der Druckschrift DE 196 06 448 A1 bekannt.
  • Die Druckschrift DE 44 22 177 A1 beschreibt ein pyrotechnisches Hochstromsicherungselement.
  • Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, Stromleitungen geeignet zu verbinden und zu trennen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Sicherungsvorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Sicherungsvorrichtung und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
  • Die erfindungsgemäße reversible Sicherungsvorrichtung ist zum elektrischen Verbinden und Trennen von zwei Stromleitungen, bspw. Stromschienen, ausgebildet und weist ein elektrisch isolierendes Gehäuse und einen Hohlraum auf, wobei das Gehäuse den Hohlraum umschließt. Dabei sind in dem Hohlraum ein Sicherungselement und eine Treibladung bzw. Sprengladung angeordnet. Das Sicherungselement weist ein elektrisch leitendes Verbindungselement und ein elektrisch isolierendes Trennelement auf, wobei Enden der Stromleitungen in dem Gehäuse voneinander getrennt angeordnet werden bzw. sind. Für das Sicherungselement sind eine Verbindungsstellung und eine Trennstellung vorgesehen. Dabei ist das Verbindungselement des Sicherungselements in der Verbindungsstellung zwischen den Enden der Stromleitungen angeordnet, wobei die Stromleitungen über das Verbindungselement in den Hohlraum miteinander elektrisch leitend verbunden werden bzw. sind. Falls die Treibladung in dem Hohlraum gesprengt wird, wird das Sicherungselement aufgrund einer Sprengung bzw. Explosion der Treibladung innerhalb des Hohlraums ausgehend von der Verbindungsstellung in die Trennstellung geschoben bzw. verschoben, wobei das Trennelement des Sicherungselements in der Trennstellung zwischen den Enden der Stromleitungen angeordnet wird bzw. ist, wobei die Stromleitungen durch das Trennelement in dem Hohlraum voneinander elektrisch isoliert werden bzw. sind.
  • Außerdem ist zum üblicherweise reversiblen elektrischen Verbinden und Trennen der zwei Stromleitungen vorgesehen, dass das Sicherungselement ausgehend von der Trennstellung wieder in die Verbindungsstellung geschoben bzw. verschoben wird bzw. werden kann.
  • In Ausgestaltung sind das Verbindungselement und das Trennelement des Sicherungselements miteinander fest verbunden, wobei das Sicherungselement ein üblicherweise einstückiges, zusammenhängendes und/oder kompaktes Bauteil bildet, das das Verbindungselement und das Trennelement umfasst.
  • Weiterhin ist es möglich, dass der Hohlraum bspw. vertikal orientiert ist, wobei die Treibladung in der Verbindungsstellung bezüglich der Schwerkraft vertikal über dem Sicherungselement bzw. oberhalb des Sicherungselements angeordnet ist, wobei das Verbindungselement in der Verbindungsstellung und in der Trennstellung bezüglich der Schwerkraft über dem Trennelement bzw. oberhalb des Trennelements angeordnet ist. Aufgrund der Sprengung der Treibladung wird das Sicherungselement vertikal nach unten bewegt. Es sind jedoch auch andere Orientierungen des Hohlraums relativ zur Schwerkraft möglich. Eine Achse des Hohlraums, entlang der die Verbindungsstellung und die Trennstellung für das Sicherungselement vorgesehen sind, kann je nach Anordnung der Stromleitungen unter einem beliebigen Winkel von 0° bis 180° relativ zur Schwerkraft und bspw. auch horizontal orientiert sein bzw. werden.
  • Die Sicherungsvorrichtung weist in der Regel einen Zünder zum Zünden der Treibladung auf.
  • Die Sicherungsvorrichtung ist üblicherweise dazu ausgebildet, elektrische Bauteile, die an den Stromleitungen angeschlossen sind, miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen, wobei mindestens ein elektrisches Bauteil bspw. als Batterie für ein Fahrzeug ausgebildet ist.
  • Das Gehäuse der Sicherungsvorrichtung weist eine Öffnung bzw. ein Loch auf, die den Hohlraum mit einer Umgebung des Gehäuses gasdurchlässig verbindet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum elektrischen Verbinden und Trennen von zwei Stromleitungen, bspw. von zwei Stromschienen, mit einer reversiblen Sicherungsvorrichtung bzw. Sicherheitsvorrichtung vorgesehen, wobei die Sicherungsvorrichtung ein elektrisch isolierendes Gehäuse und einen Hohlraum aufweist, wobei das Gehäuse den Hohlraum umschließt, wobei in dem Hohlraum ein Sicherungselement und eine Treibladung bzw. Sprengladung angeordnet werden bzw. sind. Das Sicherungselement weist ein elektrisch leitendes Verbindungselement und ein elektrisch isolierendes Trennelement auf, wobei Enden der Stromleitungen in dem Gehäuse voneinander getrennt bzw. isoliert angeordnet werden bzw. sind. Für das Sicherungselement werden eine Verbindungsstellung und eine Trennstellung vorgesehen, wobei das Verbindungselement des Sicherungselements in der Verbindungsstellung zwischen den Enden der Stromleitungen angeordnet wird bzw. ist, wobei die Stromleitungen über das Verbindungselement in dem Hohlraum miteinander elektrisch leitend verbunden werden bzw. sind. Falls die Treibladung in dem Hohlraum gesprengt wird, wird das Sicherungselement aufgrund einer Sprengung der Treibladung innerhalb des Hohlraums ausgehend von der Verbindungsstellung in die Trennstellung geschoben bzw. verschoben, wobei das Trennelement des Sicherungselements in der Trennstellung zwischen den Enden der Stromleitungen angeordnet wird bzw. ist, wobei die Stromleitungen durch das Trennelement in dem Hohlraum voneinander elektrisch isoliert werden bzw. sind.
  • Außerdem ist vorgesehen, dass das Sicherungselement ausgehend von der Trennstellung wieder in die Verbindungsstellung geschoben bzw. verschoben wird bzw. werden kann.
  • In Ausgestaltung wird die Treibladung in dem Hohlraum angeordnet, bevor das Sicherungselement in die Verbindungsstellung geschoben wird. In Ausgestaltung wird in dem Hohlraum eine neue Treibladung angeordnet, bevor das Sicherungselement ausgehend von der Trennstellung wieder in die Verbindungsstellung geschoben bzw. verschoben wird.
  • Außerdem wird das Sicherungselement in dem Hohlraum bzw. innerhalb des Hohlraums sowohl in der Verbindungsstellung als auch in der Trennstellung jeweils arretiert.
  • Da es sich um eine reversible Sicherungsvorrichtung bzw. ein reversibles Sicherheitssystem handeln kann, kann das Sicherungselement nicht nur in einer jeweiligen Stellung, d. h. der Verbindungsstellung oder der Trennstellung, arretiert werden. Es ist auch möglich, dass das Sicherungselement nach einer Reparatur bzw. zu einer Wiederinbetriebnahme der Sicherungsvorrichtung entsprechend, üblicherweise wieder in die Verbindungsstellung, zurückgeschoben wird.
  • In Ausgestaltung wird die Treibladung durch einen Zünder gezündet, wenn dem Zünder ein Auslösesignal und/oder ein elektrischer Impuls zum Zünden der Treibladung bereitgestellt wird.
  • Mit der vorgestellten reversiblen pyrotechnischen Sicherungsvorrichtung und mit dem vorgestellten Verfahren werden den je nach Bedarf zu verbindenden oder zu trennenden Stromleitungen eine pyrotechnische Trennvorrichtung und/oder Verbindungsvorrichtung bereitgestellt, wobei die Stromleitungen je nach aktueller Stellung des Sicherungselements, also abhängig davon, ob es sich in der Verbindungsstellung oder in der Trennstellung befindet, miteinander elektrisch verbunden bzw. kontaktiert oder voneinander elektrisch getrennt bzw. isoliert werden. Dabei wird das Sicherungselement aufgrund der Sprengung der Treibladung von der Verbindungsstellung in die Trennstellung überführt. Außerdem kann das Sicherungselement bspw. manuell auch wieder aus der Trennstellung in die Verbindungsstellung überführt werden.
  • Mit der Sicherungsvorrichtung ist eine Kontaktierung von Batterien bzw. Batteriezellen in einem geschlossenem oder einem offenen Batteriesystem möglich, das für ein Fahrzeug vorgesehen ist. In der Regel ist eine solche Sicherungsvorrichtung auch für andere Anwendungen, z. B. für einen stationären Betrieb einer Hochspannungs- bzw. Hochvoltbatterie zum Speichern von elektrischer Energie, bspw. von Solarenergie bzw. Solarstrom, denkbar.
  • Dabei kann eine derartige Batterie als Lithium-Ionen-Zelle bzw. Lithium-Ionen-Modul ausgebildet sein. Die Batterien des Batteriesystems sind in Ausgestaltung dazu ausgebildet, elektrische Energie zu speichern und bei Bedarf elektrischen Geräten des Fahrzeugs bereit zu stellen. Hierbei ist es möglich, dass ein derartiges elektrisches Gerät als Elektromaschine des Fahrzeugs dazu ausgebildet ist, elektrische Energie aus Batterien in mechanische Energie zum Antreiben des Fahrzeugs umzuwandeln. Die zur Kontaktierung der Batterien vorgesehene Sicherungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, bspw. zwischen zwei benachbarten Batterien über die Stromleitungen einen elektrischen Kontakt bereit zu stellen. Dabei kann die Sicherungsvorrichtung je nach Definition als reversible Trennvorrichtung und/oder Verbindungsvorrichtung ausgebildet sein bzw. bezeichnet werden, die es bei Bedarf ermöglicht, einen Stromfluss zwischen den Batterien durch die Stromleitungen zu unterbrechen. Hierbei ist es möglich, eine Spannungslage der kontaktierten Batterien oder Batteriezellen auf ein berührsicheres Potential, das bspw. geringer als 60 Volt ist, zu reduzieren. Falls für das Batteriesystem ein Störfall eintreten sollte, wird dem Zünder automatisch das Auslösesignal zum Zünden der Treibladung bereitgestellt, wobei die reversible Sicherungsvorrichtung die Batterien bzw. Batteriezellen bzw. Batteriemodule sicher voneinander trennt, so dass eine bspw. als Hochvoltbatterie ausgebildete Batterie bedenkenlos geöffnet werden kann, um hierfür eine Reparatur oder ein Recycling durchführen zu können. Sollte der eingetretene Störfall nicht zu der Reparatur einer Batterie führen, kann die zwischen den Batterien verbaute Sicherungsvorrichtung reaktiviert werden und weiter im Einsatz verbleiben. Unabhängig von einem Zustand von elektrischen Bauteilen, bspw. Batterien, die über die Sicherungsvorrichtung reversibel verbunden werden können, kann die Sicherungsvorrichtung, sofern das Gehäuse, der Hohlraum und das Sicherungselement ausreichend funktionsfähig sind, durch Einsetzen einer neuen Treibladung in dem Hohlraum und durch Anordnen des Sicherungselements in der Verbindungsstellung reaktiviert werden.
  • Das Auslösesignal zum Sprengen der Treibladung kann bspw. aufgrund eines Fehlerfalls, z. B. im Fall eines Unfalls des Fahrzeugs, bereitgestellt werden. Es ist möglich, die Sicherungsvorrichtung, nachdem sie aufgrund der Sprengung der Treibladung von der Verbindungsstellung in die Trennstellung verschoben worden ist, auch wieder zu reaktivieren und erneut zu verwenden.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
    • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines Batteriesystems mit zwei Beispielen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung.
    • 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung.
  • Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
  • Das in 1 schematisch dargestellte Batteriesystem 2 umfasst ein Gehäuse 4, in dem mehrere Batterien 8a, 8b, 8c bzw. entsprechende Batteriemodule oder Batteriezellen angeordnet sind, wobei jede Batterie 8a, 8b, 8c einen Pluspol 10a, 10b, 10c und einen Minuspol 12a, 12b, 12c als Pole aufweist. Dabei ist hier vorgesehen, dass hier unmittelbar benachbart nebeneinander angeordnete Batterien 8a, 8b, 8c, das heißt deren Pluspole 10a, 10b, 10c und Minuspole 12a, 12b, 12c, miteinander elektrisch leitend zu verbinden sind. Hierzu wird an einem jeweiligen Pluspol 10a, 10b über ein Befestigungselement 14 eine erste Stromleitung 16 angeschlossen. Entsprechend wird an einem jeweiligen Minuspol 12b, 12c über ein Befestigungselement 14 eine weitere Stromleitung 18 angeschlossen. Jeweils zwei Stromleitungen 16, 18, bspw. Stromschienen, über die die Batterien 8a, 8b, 8c miteinander zu verbinden sind, werden hier jeweils mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 20 miteinander verbunden. Die Stromleitungen 16, 18 sind hier als Stromschienen ausgebildet und/oder zu bezeichnen. Details der Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung 20 gehen aus den 2a und 2b hervor.
  • Dabei ist hier vorgesehen, dass die benachbarten Batterien 8a, 8b, 8c über die Stromleitungen 16, 18 mit einer integrierten reversiblen Sicherungsvorrichtung 20 miteinander kontaktiert werden.
  • Wie die 2a und 2b zeigen, weist eine jeweilige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 20 ein aus mehreren Gehäuseteilen gebildetes Gehäuse 22 auf, das hier einen als Kanal ausgebildeten und/oder zu bezeichnenden Hohlraum 24 umschließt, in dem hintereinander ein Zünder 26, eine Treibladung 28 und ein Sicherungselement 30 angeordnet sind, wobei dieses Sicherungselement 30 ein Trennelement 32 und ein Verbindungselement 34 aufweist, die miteinander verbunden sind. Dabei ist hier das Trennelement 32 zwischen dem Zünder 26 und der Treibladung 28 und dem Verbindungselement 34 angeordnet. Für das Sicherungselement 30 der Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung 20 ist hier anhand von 2a eine Verbindungsstellung dargestellt. Weiterhin ist anhand von 2b für das Sicherungselement 30 eine Trennstellung dargestellt.
  • Außerdem ist vorgesehen, dass jeweils ein Ende von miteinander zu verbindenden Stromleitungen 16, 18 in dem Gehäuse 22 angeordnet ist, wobei hier ein jeweiliges Ende einer jeweiligen Stromleitung 16, 18 und die Gehäuseteile des Gehäuses 22 den Hohlraum 24 umschließen und somit eine Wandung für den Hohlraum 24 bilden. Außerdem ist vorgesehen, dass das Gehäuse 22 an mindestens einer Stelle ein Loch 36 bzw. eine Öffnung aufweist, das bzw. die den Hohlraum 24 der Sicherungsvorrichtung 20 mit einer Umgebung, in der die Sicherungsvorrichtung 20 angeordnet ist, gas- und oder luftdurchlässig verbindet.
  • Wie 2a zeigt, ist für den Fall, dass sich das Sicherungselement 30 in der Verbindungsstellung befindet, das elektrisch leitendende Verbindungselement 34 innerhalb des Hohlraums 24 zwischen den Enden der Stromleitungen 16, 18 angeordnet und dazu ausgebildet, die Stromleitungen 16, 18 miteinander elektrisch leitend zu verbinden, wobei es möglich ist, zwischen den Stromleitungen 16, 18 über das Verbindungselement 34 elektrischen Strom zu transportieren.
  • Falls jedoch für das Batteriesystem 2 ein Störfall vorliegen sollte, wird dem Zünder 26 über eine Leitung 38 ein hier durch einen Blitz 40 symbolisiertes Auslösesignal bereitgestellt, wodurch die Treibladung 28 durch eine Sprengung 42 gesprengt wird. Hierdurch wird das Sicherungselement 30 ausgehend von der Verbindungsstellung in die Trennstellung geschoben, in der vorgesehen ist, dass in dem Hohlraum 24 zwischen den Enden der Stromleitungen 16, 18 nunmehr das elektrisch isolierende Trennelement angeordnet ist, das einen Transport von Strom zwischen den Stromleitungen 16, 18 unterbindet bzw. verhindert. Eine Bewegung des Sicherungselements 30 zwischen den beiden möglichen vorgesehenen Stellungen, d. h. zwischen der Verbindungsstellung und der Trennstellung, ist in 2b durch einen Doppelpfeil 44 angedeutet.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die mit der hier vorgestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 20 durchgeführt wird, ist vorgesehen, dass die Stromleitungen 16, 18 über das Gehäuse 22 der Sicherungsvorrichtung 20 miteinander mechanisch zusammengehalten werden, wobei das Gehäuse 22 aus einem elektrisch nicht leitenden bzw. elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet ist. Dabei befindet sich zwischen den Stromleitungen 16, 18 ein Abstand, der durch einen Querschnitt des Hohlraums 24 definiert ist, wobei dieser hier als Kanal ausgebildete Hohlraum 24 üblicherweise einen rotationssymmetrischen Querschnitt, bspw. einen regelmäßig n-eckigen oder ellipsenförmigen, insbesondere kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann. Entsprechend ist ein Querschnitt des Trennelements 32 und des Verbindungselements 34 und somit des Sicherungselements 30 entsprechend dem Querschnitt des Hohlraums 24 rotationssymmetrisch, bspw. n-eckig oder ellipsenförmig ausgebildet.
  • Innerhalb des Hohlraums 24 weisen die Stromleitungen 16, 18 einen Abstand auf, wobei bei Nichtvorhandensein des Sicherungselements 30 zwischen den Stromleitungen 16, 18 kein Kontakt, insbesondere kein elektrischer Kontakt gegeben ist. Allerdings wird der elektrische Kontakt zwischen den Stromleitungen 16, 18 über das Verbindungselement 34 des gemäß dem Doppelpfeil 44 beweglichen Sicherungselements 30 bereitgestellt, das z. B. eine Form eines Zylinders oder eines Quaders aufweisen kann. Dabei sind das Trennelement 32 und das Verbindungselement 34 des Sicherungselements 30 miteinander fest verbunden, wobei das Trennelement 32 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff bzw. einem Werkstoff mit elektrisch isolierenden Eigenschaften und das Verbindungselement 34 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff mit elektrisch leitenden Eigenschaften gebildet ist. Dabei ist das Verbindungselement 34 bspw. aus einem elektrisch leitenden Metall, wohingegen das Trennelement 32 bspw. aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff oder einer Keramik gebildet ist. Der Hohlraum 24 in dem Gehäuse 22 der Sicherungsvorrichtung 20 kann als Führung für das Sicherungselement 30 ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden, wobei der Hohlraum 24 sowohl rotatorisch als auch linear ausgebildet sein kann.
  • Der an einem Ende, hier an einem oberen Ende des Gehäuses 22 angeordnete und/oder montierte Zünder 26 bzw. eine entsprechende Zündvorrichtung ist dazu ausgebildet, die pyrotechnische Treibladung 28 bei Auftreten des Auslösesignals zu zünden. Hierbei wird die pyrotechnische Treibladung 28 in dem Hohlraum 24 zwischen dem Zünder 26 und dem Trennelement 32 des Sicherungselements 30 verbrannt, wobei es zur Sprengung 42 bzw. Explosion kommt, wodurch wiederum in dem Gehäuse 22 bzw. in dem Hohlraum 24 ein Überdruck erzeugt wird. Durch den entstandenen Überdruck wird das aus dem Trennelement 32 und dem Verbindungselement 34 bestehende Sicherungselement 30 zwischen der Verbindungsstellung und der Trennstellung verschoben und innerhalb des Hohlraums 24 bewegt, wobei hier das Trennelement 32 nach der Sprengung 42 innerhalb des Hohlraums 24 verbleibt und das damit verbundene Verbindungselement 34 hier außerhalb des Hohlraums 24 angeordnet wird. Dabei wird das elektrisch leitende Verbindungselement 34, das in der Verbindungsstellung noch zwischen den Stromleitungen 16, 18 angeordnet ist, aus dem Hohlraum 24 zwischen den Stromleitungen 16, 18 herausgedrückt und somit ein elektrischer Kontakt zwischen den Stromleitungen 16, 18 unterbrochen. Stattdessen wird in der Trennstellung in dem Hohlraum 24 zwischen den Stromleitungen 16, 18 das elektrisch nicht leitende bzw. isolierende Trennelement 32 angeordnet, bspw. arretiert, das dazu ausgebildet ist, eine mögliche Bildung eines bspw. stehenden Lichtbogens zwischen den Stromleitungen 16, 18 zu verhindern. Um das Gehäuse 22 bzw. den Hohlraum 24 vor einem möglichen Schaden durch den entstehenden Überdruck aufgrund der Sprengung 42 innerlich zu schützen, wird Gas, das aufgrund der Sprengung 42 expandiert, durch das Loch 36 bzw. über das Loch 36 abgelassen und der Überdruck in dem Hohlraum 24 abgebaut.
  • Eine Aktivierung der Treibladung 28 und somit der Sicherungsvorrichtung 20 ausgehend von der Verbindungsstellung kann bspw. über einen elektrischen Impuls bereitgestellt werden, der dem Zünder 26 über die Leitung 38 bereitgestellt wird, und dabei das Auslösesignal bildet. Nachdem die pyrotechnische Sicherungsvorrichtung 20 aufgrund der Sprengung 42 aktiviert worden ist, wobei sich das Sicherungselement 30 nunmehr in der Trennstellung befindet, kann die Sicherungsvorrichtung 20 erneut benutzt werden. Dabei wird das Sicherungselement 30 wieder in die Verbindungsstellung geschoben, wobei wieder das Verbindungselement 34 zwischen den Stromleitungen 16, 18 angeordnet wird. Der Zünder 26 bzw. eine entsprechende Zündeinheit kann weiterhin ausgebaut und/oder abmontiert werden. Danach wird eine neue Treibladung 28 in dem Hohlraum 24 an das Trennelement 32 angrenzend angeordnet. Danach wird der Zünder 26 wieder auf das Gehäuse 22 montiert, wobei die Treibladung 28 zwischen dem Zünder 26 und dem Trennelement 32 angeordnet wird.
  • Bezugsziffern:
  • 2
    Batteriesystem
    4
    Gehäuse
    8a, 8b, 8c
    Batterie
    10a, 10b, 10c
    Pluspol
    12a, 12b, 12c
    Minuspol
    14
    Befestigungselement
    16, 18
    Stromleitung
    20
    Sicherungsvorrichtung
    22
    Gehäuse
    24
    Hohlraum
    26
    Zünder
    28
    Treibladung
    30
    Sicherungselement
    32
    Trennelement
    34
    Verbindungselement
    36
    Loch
    38
    Leitung
    40
    Blitz
    42
    Sprengung
    44
    Doppelpfeil
  • 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
    • CN 105529568 A [0003]
    • DE 102004012304 A1 [0004]
    • DE 29613221 U1 [0005]
    • DE 19606448 A1 [0006]
    • DE 4422177 A1 [0007]

Claims (11)

  1. Sicherungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden und Trennen von Stromleitungen (16, 18), wobei die reversible Sicherungsvorrichtung (20) ein elektrisch isolierendes Gehäuse (22) und einen Hohlraum (24) aufweist, wobei das Gehäuse (22) den Hohlraum (24) umschließt, wobei in dem Hohlraum (24) ein Sicherungselement (30) und eine Treibladung (28) angeordnet sind, wobei das Sicherungselement (30) ein elektrisch leitendes Verbindungselement (34) und ein elektrisch isolierendes Trennelement (32) aufweist, wobei Enden der Stromleitungen (16, 18) in dem Gehäuse (22) voneinander getrennt angeordnet sind, wobei für das Sicherungselement (30) eine Verbindungsstellung und eine Trennstellung vorgesehen sind, wobei das Verbindungselement (34) des Sicherungselements (30) in der Verbindungsstellung zwischen den Enden der Stromleitungen (16, 18) angeordnet ist, wobei die Stromleitungen (16, 18) über das Verbindungselement (34) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei für den Fall, dass die Treibladung (28) in dem Hohlraum (24) gesprengt wird, das Sicherungselement (30) aufgrund einer Sprengung (42) der Treibladung (28) innerhalb des Hohlraums (24) ausgehend von der Verbindungsstellung in die Trennstellung geschoben wird, wobei das Trennelement (32) des Sicherungselements (30) in der Trennstellung zwischen den Enden der Stromleitungen (16, 18) angeordnet ist, wobei die Stromleitungen (16, 18) durch das Trennelement (32) voneinander elektrisch isoliert sind.
  2. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Verbindungselement (34) und das Trennelement (32) des Sicherungselements (30) miteinander fest verbunden sind.
  3. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die einen Zünder (26) zum Zünden der Treibladung (28) aufweist.
  4. Sicherungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, elektrische Bauteile, die an den Stromleitungen (16, 18) angeschlossen sind, miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen.
  5. Sicherungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der das Gehäuse (22) ein Loch (36) aufweist, die den Hohlraum (24) mit einer Umgebung des Gehäuses (22) verbindet.
  6. Sicherungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die zum Verbinden von Stromleitungen (16, 18) in einem Fahrzeug ausgebildet ist.
  7. Verfahren zum elektrischen Verbinden und Trennen von Stromleitungen (16, 18) mit einer reversiblen Sicherungsvorrichtung (20), wobei die Sicherungsvorrichtung (20) ein elektrisch isolierendes Gehäuse (22) und einen Hohlraum (24) aufweist, wobei das Gehäuse (22) den Hohlraum (24) umschließt, wobei in dem Hohlraum (24) ein Sicherungselement (30) und eine Treibladung (28) angeordnet werden, wobei das Sicherungselement (30) ein elektrisch leitendes Verbindungselement (34) und ein elektrisch isolierendes Trennelement (32) aufweist, wobei Enden der Stromleitungen (16, 18) in dem Gehäuse (22) voneinander getrennt angeordnet werden, wobei für das Sicherungselement (30) eine Verbindungsstellung und eine Trennstellung vorgesehen werden, wobei das Verbindungselement (34) des Sicherungselements (30) in der Verbindungsstellung zwischen den Enden der Stromleitungen (16, 18) angeordnet wird, wobei die Stromleitungen (16, 18) über das Verbindungselement (34) miteinander elektrisch leitend verbunden werden, wobei für den Fall, dass die Treibladung (28) in dem Hohlraum (24) gesprengt wird, das Sicherungselement (30) aufgrund einer Sprengung (42) der Treibladung (28) innerhalb des Hohlraums ausgehend von der Verbindungsstellung in die Trennstellung geschoben wird, wobei das Trennelement (32) des Sicherungselements (30) in der Trennstellung zwischen den Enden der Stromleitungen (16, 18) angeordnet wird, wobei die Stromleitungen (16, 18) durch das Trennelement (32) voneinander elektrisch isoliert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Sicherungselement (30) ausgehend von der Trennstellung in die Verbindungsstellung geschoben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem nach Sprengung (42) der Treibladung (28) in dem Hohlraum (24) eine neue Treibladung (28) angeordnet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Sicherungselement (30) in dem Hohlraum (24) in der Verbindungsstellung und in der Trennstellung jeweils arretiert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Treibladung (28) gezündet wird, wenn ein Auslösesignal bereitgestellt wird.
DE102019211725.2A 2019-08-05 2019-08-05 Sicherungsvorrichtung Pending DE102019211725A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019211725.2A DE102019211725A1 (de) 2019-08-05 2019-08-05 Sicherungsvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019211725.2A DE102019211725A1 (de) 2019-08-05 2019-08-05 Sicherungsvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019211725A1 true DE102019211725A1 (de) 2021-02-11

Family

ID=74188533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019211725.2A Pending DE102019211725A1 (de) 2019-08-05 2019-08-05 Sicherungsvorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019211725A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4422177A1 (de) * 1994-06-28 1996-01-04 Dynamit Nobel Ag Pyrotechnisches Hochstromsicherungselement
DE29613221U1 (de) * 1996-04-04 1996-10-17 Kabelkonfektion Gebauer & Griller Gmbh, Wien Vorrichtung zur Unterbrechung des Stromflusses in einem Kabel
DE19606448A1 (de) * 1996-02-21 1997-08-28 Bayerische Motoren Werke Ag Batterie-Kabelklemme für Fahrzeuge
DE102004012304A1 (de) * 2004-03-11 2005-10-13 Auto Kabel Managementgesellschaft Mbh Stromunterbrecher für Batterieleitungen
US9058940B2 (en) * 2009-11-27 2015-06-16 Herakles Cutout switch or changeover switch having breakable permanent electrical junction
CN105529568A (zh) * 2014-09-29 2016-04-27 观致汽车有限公司 用于车辆电路的电连接装置及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4422177A1 (de) * 1994-06-28 1996-01-04 Dynamit Nobel Ag Pyrotechnisches Hochstromsicherungselement
DE19606448A1 (de) * 1996-02-21 1997-08-28 Bayerische Motoren Werke Ag Batterie-Kabelklemme für Fahrzeuge
DE29613221U1 (de) * 1996-04-04 1996-10-17 Kabelkonfektion Gebauer & Griller Gmbh, Wien Vorrichtung zur Unterbrechung des Stromflusses in einem Kabel
DE102004012304A1 (de) * 2004-03-11 2005-10-13 Auto Kabel Managementgesellschaft Mbh Stromunterbrecher für Batterieleitungen
US9058940B2 (en) * 2009-11-27 2015-06-16 Herakles Cutout switch or changeover switch having breakable permanent electrical junction
CN105529568A (zh) * 2014-09-29 2016-04-27 观致汽车有限公司 用于车辆电路的电连接装置及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011014343A1 (de) Sicherungsvorrichtung für eine Spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs
DE112011100448B4 (de) Schaltung und Verfahren zum Verbinden eines zuschaltbaren elektrischen Systems und eines elektrischen Netzes eines Fahrzeuges
EP1144224A2 (de) Batteriebordnetz mit sicherheitsabschaltung
DE102013204341A1 (de) Sicherheitselement für Batteriezelle
DE102010045904A1 (de) Energiespeichereinrichtung mit Kurzschlusssicherungsschaltung
DE102016122444A1 (de) Zweispannungsbatterie
DE102012214114A1 (de) Sicherheitssystem für Fahrzeuge zur Reduzierung einer Gefährdung durch einen elektrischen Schlag von einer Batterie
DE102018203915A1 (de) HV-Energiespeicher
DE102009050996A1 (de) Abschalt- oder Auftrennung eines Energiespeichers
DE102011106297A1 (de) Batterieanordnung für einen Kraftwagen
WO2014191135A1 (de) Modultrennung in batteriesystemen bei unfällen
DE102012201607B4 (de) Sicherheitsvorrichtung mit mindestens einem Sicherheitsschalter und mit mindestens einem elektronischen Steuergerät in einem Fahrzeug
DE19749133A1 (de) Notabschalter für elektrische Stromkreise
DE102005029076B4 (de) Elektrische Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge
DE102015225521B4 (de) Vorrichtung zum Schalten eines elektrischen Stromkreises, Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung sowie ein Verfahren zu deren Betrieb
DE102019211725A1 (de) Sicherungsvorrichtung
DE102014208543A1 (de) Batteriezelleinrichtung mit einer Batteriezelle und einer Überwachungselektronik zum Überwachen der Batteriezelle und entsprechendes Verfahren zum Betreiben und Überwachen einer Batteriezelle
EP0639844B1 (de) Vorrichtung zur elektrischen Trennung
DE102005019116A1 (de) Spannungsquelle für elektronische Geräte
DE102018010105A1 (de) Fahrzeugbatterie
DE102010045726A1 (de) Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung
DE9401486U1 (de) Vorrichtung zur elektrischen Trennung
EP3838650A1 (de) Schienenfahrzeug
DE102013222462A1 (de) Fahrzeugbatterie mit einer Vorrichtung zur Auswahl einer zulässigen Stromrichtung
DE102005006100B4 (de) Sicherheitsschaltung und Verfahren zur Absicherung einer elektronischen Schaltungsanordnung vor Beschädigung bei Verpolung einer angeschlossenen Energieversorgungseinheit

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified