DE202018100802U1 - Bistable switch - Google Patents

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DE202018100802U1 DE202018100802.1U DE202018100802U DE202018100802U1 DE 202018100802 U1 DE202018100802 U1 DE 202018100802U1 DE 202018100802 U DE202018100802 U DE 202018100802U DE 202018100802 U1 DE202018100802 U1 DE 202018100802U1
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Abstract

Bistabiler Schalter (100) zum Trennen einer Hochvolt-Spannungsversorgung für ein Fahrzeug mit – einem ersten Kontaktelement (102), mit einem ersten Kontaktabschnitt (106) zum Verbinden mit einem ersten Stromleiter (108), – einem zweiten Kontaktelement (104), mit einem zweiten Kontaktabschnitt (112) zum Verbinden mit einem zweiten Stromleiter (114), wobei in einer ersten Ruhelage der Kontaktelemente (102, 104) ein zweiter Endabschnitt (116) des zweiten Kontaktelements (104) mit einem ersten Endabschnitt (110) des ersten Kontaktelements (102) überlappend angeordnet ist, sodass das erste Kontaktelement (102) das zweite Kontaktelement (104) elektrisch leitend kontaktiert, – einem Isolationsmittel (120), dessen erste Stirnseite (124) am ersten Kontaktelement (102) anliegt oder in einem maximalen Abstand dazu angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, bei einer translatorischen Bewegung den elektrischen Kontakt (118) zwischen dem ersten Kontaktelement (102) und dem zweiten Kontaktelement (104) zu trennen, und – einem Aktor (122), der mit dem Isolationsmittel (120) mechanisch gekoppelt ist und eingerichtet, das Isolationsmittel (120) translatorisch zu bewegen, um den elektrischen Kontakt (118) zu trennen.A bistable switch (100) for disconnecting a high voltage power supply for a vehicle, comprising - a first contact element (102) having a first contact portion (106) for connection to a first current conductor (108), - a second contact element (104) second contact section (112) for connecting to a second current conductor (114), wherein in a first rest position of the contact elements (102, 104) a second end section (116) of the second contact element (104) is connected to a first end section (110) of the first contact element (10). 102) is arranged overlapping, so that the first contact element (102) the second contact element (104) electrically conductively contacted, - an insulating means (120), the first end face (124) on the first contact element (102) is applied or arranged at a maximum distance thereto is and is adapted, in a translational movement, the electrical contact (118) between the first contact element (102) and the second Kontaktelem ent (104), and - an actuator (122) mechanically coupled to the isolation means (120) and configured to translate the isolation means (120) to separate the electrical contact (118).

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen bistabilen Schalter zum Trennen einer Hochvolt-Spannungsversorgung für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben des bistabilen Schalters. The present invention relates to a bistable switch for disconnecting a high voltage power supply for a vehicle and a method for operating the bistable switch.

Stand der Technik State of the art

Insbesondere Elektro- und Hybridfahrzeuge weisen Batteriesysteme mit hohen Systemspannungen und einer hohen Speicherdichte auf, um die benötigte Antriebsleistung bereitstellen zu können. Bei Unfällen und sonstigen Störungen kann von diesen Systemen und den Bordnetzen, die die entsprechende elektrische Energie verteilen, eine Gefahr sowohl für die Fahrzeuginsassen als auch Lösch- und Bergekräfte ausgehen, da diese den hohen Gleichspannungen und der Gefahr von Kurzschlüssen und damit Bränden oder gefährlichen Berühr-Spannungen durch freiliegende spannungsführende Teile ausgesetzt sein können. Deshalb werden in solchen Fahrzeugen Sicherungen, Relais oder sogenannte Schütze eingesetzt, um im Falle eines Unfalls oder eines anderen technischen Problems die Batteriesysteme vom Bordnetz sicher zu trennen. Dabei kommen unter anderem Schmelzsicherungen und pyrotechnische Schalter zum Einsatz. Schmelzsicherungen trennen nach einer gewissen Zeit den entsprechend geschützten elektrischen Leiter bei Kurzschlussströmen oberhalb eines Grenzwertes. Die genannten pyrotechnischen Schalter können von einem zentralen Steuergerät, beispielsweise gekoppelt mit dem Auslösen der Airbags, den so geschützten elektrischen Leiter trennen. In particular, electric and hybrid vehicles have battery systems with high system voltages and a high storage density in order to provide the required drive power can. In the case of accidents and other disturbances, these systems and the electrical systems that distribute the corresponding electrical energy can pose a risk to vehicle occupants as well as to extinguishing and rescue forces, since these are the source of high DC voltages and the risk of short circuits and thus fires or dangerous contact Voltage may be exposed by exposed live parts. Therefore, in such vehicles fuses, relays or so-called contactors are used to safely disconnect the battery systems from the electrical system in the event of an accident or other technical problem. Among other things, fuses and pyrotechnic switches are used. After a certain period of time, fuses disconnect the correspondingly protected electrical conductor in case of short-circuit currents above a limit value. The pyrotechnic switches mentioned can be separated from a central control unit, for example coupled with the triggering of the airbags, the thus protected electrical conductor.

So wird beispielsweise in der DE102013209835A1 ein Trennmittel (pyrotechnischer Schalter) zur nicht-reversiblen Unterbrechung der leitfähigen Verbindung zwischen den Batteriemodulen bei einem Unfallereignis beschrieben. Die Trennmittel können als pyrotechnische Trenneinrichtungen ausgebildet sein. Die Auslösung der Trennelemente kann durch ein eigenes Steuergerät, über das Batteriesteuergerät oder das Airbag-Steuergerät vorgenommen werden. Die Versorgung des Steuergeräts kann über die Autobatterie und zusätzlich oder alternativ kann eine Energiespeicherung im Steuergerät beispielsweise durch geeignete Kondensatoren vorgesehen sein. For example, in the DE102013209835A1 a release means (pyrotechnic switch) for non-reversible interruption of the conductive connection between the battery modules in an accident event described. The release agent may be formed as a pyrotechnic separation devices. The separation elements can be triggered by a separate control unit, the battery control unit or the airbag control unit. The supply of the control unit can be provided via the car battery and additionally or alternatively, an energy storage in the control unit, for example, by suitable capacitors.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 224 658 der Anmelderin beschreibt einen elektromechanischen Schutzschalter mit zwei Kontaktpaaren, wobei jeweils ein Kontakt der Kontaktpaare auf einer Kontaktbrücke voneinander räumlich getrennt angeordnet ist. The German patent application DE 10 2015 224 658 The applicant describes an electromechanical circuit breaker with two pairs of contacts, wherein in each case a contact of the contact pairs is arranged spatially separated from each other on a contact bridge.

Die dargestellten Lösungen zum Trennen der HV-Traktionsbatterie haben den Nachteil, dass sie entweder nicht reversibel sind oder dass beispielsweise ein Schalten unter Last vermieden werden sollte, da sonst die Lebensdauer der Schütze erheblich reduziert wird. Dies liegt an der Bildung von Lichtbögen während des Schaltvorgangs. Ein Löschen des Lichtbogens erfolgt beispielsweise durch Löschmagnete. Das Vermögen harte Kurzschlüsse zu trennen ist begrenzt auf typischerweise kleiner 5 kA, wünschenswert wären bis zu 16 kA. Weiterhin sind konventionelle Schütze schwer, da sie schwere Kontakte über einen Magnetaktuator bewegen müssen, gegen eine Feder zum Öffnen (normaly off). Die gesamte Kinematik ist also komplex und führt zu großen Abmaßen und hohem Gewicht. The illustrated solutions for separating the HV traction battery have the disadvantage that they are either not reversible or that, for example, switching under load should be avoided, since otherwise the life of the contactors is significantly reduced. This is due to the formation of arcs during the switching process. A deletion of the arc takes place, for example, by deletion magnets. The ability to segregate hard shorts is limited to typically less than 5 kA, and would be desirable up to 16 kA. Furthermore, conventional contactors are heavy because they need to move heavy contacts over a solenoid actuator against a spring for opening (normaly off). The entire kinematics is so complex and leads to large dimensions and high weight.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel ein reversibles Trennmittel für Anwendungen ab 40 V oder Hochvolt-Anwendungen, insbesondere für Fahrzeuge, zu schaffen, welches die genannten Herausforderungen löst oder zumindest die vorhandenen Probleme verringert. An object of the invention is therefore to provide a reversible release agent for applications from 40 V or high-voltage applications, especially for vehicles, using the simplest possible design means, which solves the above challenges or at least reduces the existing problems.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.

Ein erfindungsgemäßer bistabiler Schalter ist geeignet zum Trennen einer (Hochvolt-)Spannungsversorgung für ein Fahrzeug. Dabei umfasst der bistabile Schalter zwei Kontaktelemente, ein Isolationsmittel sowie einen Aktor. Die beiden Kontaktelemente weisen jeweils einen Kontaktabschnitt zum Verbinden mit jeweils einem Stromleiter auf. So ist der bistabile Schalter innerhalb eines Stromleiters anordenbar, um diesen zu trennen. Weiterhin weisen die Kontaktelemente jeweils auf der dem Kontaktabschnitt abgewandten beziehungsweise gegenüberliegenden Seite einen Endabschnitt auf, wobei die beiden Kontaktelemente derart angeordnet sind, dass sich der erste Endabschnitt des ersten Kontaktelements und der zweite Endabschnitt des zweiten Kontaktelements überlappen und in einer ersten Ruhelage einen elektrischen Kontakt herstellen, da sie elektrisch leitend kontaktieren. Das Isolationsmittel ist mit dem Aktor wirkverbunden, sodass eine translatorische Bewegung ausführbar ist. In der ersten Ruhelage des Isolationsmittels liegt dessen erste Stirnseite am ersten Kontaktelement an oder ist in einem maximalen Abstand dazu angeordnet. Bei einer Betätigung des Aktors und einer dadurch resultierenden translatorischen Bewegung des Isolationsmittels zwischen die beiden Kontaktmittel im Bereich des elektrischen Kontakts, d.h. also im überlappenden Bereich der Endabschnitte, ist das Isolationsmittel eingerichtet, die beiden Kontaktmittel zu trennen. Dadurch wird die elektrische Leitung unterbrochen und gleichzeitig ein Plasmakanal abgeschnürt beziehungsweise ein Lichtbogen unterbunden. Die bistabile Ausführung des Aktors und somit des bistabilen Schalters weist Vorteile im Bereich der Funktionalen Sicherheit auf, da so auch ein sicherer Zustand "ein" einfach gehalten werden kann. Durch ein entsprechend gewähltes Isolationsmittel können einfach Spannungen über 40 V, insbesondere Hochvoltspannungen über 60 V, insbesondere über 400 V, insbesondere vorteilhaft über 900 V auch bei hohen fließenden Strömen geschaltet werden und eventuelle Lichtbögen gelöscht oder unterbunden werden. A bistable switch according to the invention is suitable for disconnecting a (high-voltage) power supply for a vehicle. In this case, the bistable switch comprises two contact elements, an insulating means and an actuator. The two contact elements each have a contact portion for connecting to a respective current conductor. Thus, the bistable switch can be arranged within a conductor to separate it. Furthermore, the contact elements in each case on the side facing away from the contact portion or an opposite end portion, wherein the two contact elements are arranged such that the first end portion of the first contact element and the second end portion of the second contact element overlap and establish electrical contact in a first rest position because they contact electrically conductive. The insulating means is operatively connected to the actuator, so that a translational movement is executable. In the first rest position of the insulation means, the first end face abuts against the first contact element or is arranged at a maximum distance therefrom. Upon actuation of the actuator and a resulting translational movement of the insulating means between the two contact means in the region of the electrical contact, ie in the overlapping region the end portions, the isolation means is arranged to separate the two contact means. As a result, the electrical line is interrupted and at the same time a plasma channel abgeschnürt or prevented an arc. The bistable design of the actuator and thus the bistable switch has advantages in the field of functional safety, as well as a safe state "a" can be kept simple. By means of an appropriately selected insulation means, voltages of more than 40 V, in particular high-voltage voltages of more than 60 V, in particular more than 400 V, in particular advantageously more than 900 V, can be switched even with high flowing currents, and possible arcs can be canceled or eliminated.

Im Folgenden wird die Idee mit Hochvolt-Anwendungen beschrieben. Die Idee löst auch das Problem bei 48-V-Anwendungen und löscht zuverlässig auftretende Lichtbögen oder verhindert deren Entstehung. So ist die Anwendung nicht auf Hochvolt-Anwendungen beschränkt, sondern auch beispielsweise in 48-V-Anwendungen einsetzbar. The idea of high-voltage applications is described below. The idea also solves the problem with 48V applications and erases reliably occurring arcs or prevents their formation. Thus, the application is not limited to high-voltage applications, but can also be used, for example, in 48 V applications.

Am Aktor sind in der Regel entsprechende Steueranschlüsse vorgesehen, über die Steuersignale an den Aktor geleitet werden können. On the actuator usually corresponding control terminals are provided, can be routed via the control signals to the actuator.

Bevorzugt umfasst das Isolationsmittel einen keramischen Werkstoff. Dieser bietet eine geeignete elektrische Isolation. Ferner kann die erste Stirnseite des Isolationsmittels eine Keilform aufweisen. So lässt sich das Isolationsmittel besonders einfach zwischen die beiden Kontaktelemente bewegen. Preferably, the insulating means comprises a ceramic material. This provides a suitable electrical insulation. Furthermore, the first end side of the insulation means may have a wedge shape. Thus, the insulation means can be moved very easily between the two contact elements.

Ferner ist optional an dem ersten Kontaktelement eine Feder angeordnet, die eingerichtet ist, das erste Kontaktelement in Richtung des zweiten Kontaktelements zu drücken oder zu ziehen. Further, a spring is optionally arranged on the first contact element, which is arranged to press or pull the first contact element in the direction of the second contact element.

Optional koppelt ein Hebel das erste Kontaktelement mit dem Aktor. Mit anderen Worten ist optional vorgesehen, dass das erste Kontaktelement und der Aktor über einen Hebel mechanisch gekoppelt sind. Wenn das Isolationsmittel durch den Aktor in die erste Ruhelage bewegt wird, um den elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement wiederherzustellen, wird das erste Kontaktelement aktiv in die Ruhelage bewegt. So kann vorteilhafterweise die Kontaktierung aktiv abgesichert werden oder beschleunigt werden. Optionally, a lever couples the first contact element to the actuator. In other words, it is optionally provided that the first contact element and the actuator are mechanically coupled via a lever. When the insulating means is moved by the actuator in the first rest position to restore the electrical contact between the first contact element and the second contact element, the first contact element is actively moved to the rest position. Thus, advantageously, the contact can be actively secured or accelerated.

Vorteilhafterweise ist der Aktor bistabil ausgebildet, mit einer ersten Ruhelage und einer zweiten Ruhelage. In der ersten Ruhelage des Aktors ist der elektrische Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement hergestellt, in der zweiten Ruhelage ist dieser durch das Isolationsmittel unterbrochen. Insbesondere in Anbetracht der Funktionalen Sicherheit ist dies von Vorteil. Advantageously, the actuator is bistable, with a first rest position and a second rest position. In the first rest position of the actuator, the electrical contact between the first contact element and the second contact element is made, in the second rest position this is interrupted by the insulating means. Especially in view of functional safety, this is an advantage.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aktor eine Spule und einen mit dem Isolationsmittel mechanisch gekoppelten Magnetkern. Die Spule wird über ein Steuersignal (Spulenspannung) angesprochen, wodurch eine translatorische Bewegung des Magnetkerns hervorgerufen wird. Dabei kann eine Bewegungsrichtung durch eine entsprechende Polung des Steuersignals gesteuert werden. In a preferred embodiment, the actuator comprises a coil and a magnetic core mechanically coupled to the insulation means. The coil is addressed via a control signal (coil voltage), whereby a translational movement of the magnetic core is caused. In this case, a direction of movement can be controlled by a corresponding polarity of the control signal.

In einer besonderen Ausführungsform ist optional an einer dem Isolationsmittel abgewandten Seite des Aktors eine Treibladung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, das Isolationsmittel zwischen die beiden Kontaktelemente zu bewegen und somit den elektrischen Kontakt zwischen diesen zu trennen. Bei der Treibladung kann es sich um eine Zündpille, wie diese in Airbags genutzt wird, handeln. Eine derartige Treibladung ist zwar nicht reversibel, über den Aktor kann jedoch das Isolationsmittel wieder in die erste Ruhelage bewegt werden, auch nach einem Auslösen der Treibladung. Eine derartige Treibladung kann unterstützend wirken, um große Ströme in kurzer Zeit zu trennen. So könnte beispielsweise die Treibladung mit einem Crash-Signal wie beispielsweise einem Signal zum Auslösen eines Airbags gekoppelt sein. In a particular embodiment, a propellant charge is optionally arranged on a side facing away from the insulating means of the actuator, which is adapted to move the insulating means between the two contact elements and thus to separate the electrical contact between them. The propellant may be a squib, as used in airbags. Although such a propellant charge is not reversible, the insulating means can be moved back into the first rest position via the actuator, even after a triggering of the propellant charge. Such a propellant can help to separate large currents in a short time. For example, the propellant could be coupled to a crash signal, such as a signal to deploy an airbag.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines bistabilen Schalters zum Trennen einer Hochvolt-Spannungsversorgung für ein Fahrzeug umfasst die Schritte des Leitens, des Trennens, des Haltens sowie des Verbindens. Dabei ist der bistabile Schalter eingerichtet, einen ersten Stromleiter der Hochvolt-Spannungsversorgung mit einem zweiten Stromleiter der Hochvolt-Spannungsversorgung zu koppeln und/oder zu unterbrechen. A method according to the invention for operating a bistable switch for disconnecting a high-voltage power supply for a vehicle comprises the steps of conducting, separating, holding and connecting. In this case, the bistable switch is set up to couple and / or to interrupt a first current conductor of the high-voltage power supply with a second current conductor of the high-voltage power supply.

Im Schritt des Leitens wird elektrische Energie über ein erstes Kontaktelement und ein zweites Kontaktelement des bistabilen Schalters geleitet. Dabei ist ein erster Kontaktabschnitt des ersten Kontaktelements mit einem ersten Stromleiter der Hochvolt-Spannungsversorgung elektrisch gekoppelt und ein zweiter Kontaktabschnitt des zweiten Kontaktelements mit einem zweiten Stromleiter der Hochvolt-Spannungsversorgung elektrisch gekoppelt. In der ersten Ruhelage des bistabilen Schalters sind das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement über einen in einem überlappenden Bereich der beiden Kontaktelemente sich einstellenden elektrischen Kontakt elektrisch miteinander gekoppelt. Die überlappenden Bereiche der Kontaktelemente werden dabei als Endabschnitte bezeichnet. In the step of conducting electrical energy is passed through a first contact element and a second contact element of the bistable switch. In this case, a first contact section of the first contact element is electrically coupled to a first current conductor of the high-voltage power supply and a second contact section of the second contact element is electrically coupled to a second current conductor of the high-voltage power supply. In the first rest position of the bistable switch, the first contact element and the second contact element are electrically coupled to one another via an electrical contact that is established in an overlapping region of the two contact elements. The overlapping regions of the contact elements are referred to as end sections.

Ein erstes Steuersignal initiiert den Schritt des Trennens. Ein Isolationsmittel wird über ein auf das Steuersignal ansprechenden Aktor translatorisch in eine erste Richtung bewegt, wodurch die beiden Kontaktelemente des bistabilen Schalters elektrisch getrennt werden. Da das Isolationsmittel zwischen den beiden Kontaktelementen angeordnet ist, wird ein etwaiger Lichtbogen auch sofort gelöscht. Das Isolationsmittel wird dabei aus der ersten Ruhelage, in der eine erste Stirnseite des Isolationsmittels am ersten Kontaktelement anliegt oder in einem maximalen Abstand dazu angeordnet ist, in eine aktivierte Lage bewegt wird, in der das Isolationsmittel den elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement trennt. A first control signal initiates the step of disconnecting. An isolation means is translationally moved via an actuator responsive to the control signal in a first direction, whereby the two Contact elements of the bistable switch are electrically disconnected. Since the insulating means is arranged between the two contact elements, any arc is deleted immediately. The insulating means is thereby moved from the first rest position, in which a first end face of the insulating means on the first contact element or is arranged at a maximum distance thereto, in an activated position in which the insulating means the electrical contact between the first contact element and the second Contact element separates.

Im Schritt des Haltens wird das Isolationsmittel in der aktivierten Lage gehalten, sodass die beiden Kontaktelemente getrennt sind. Da es sich um einen bistabilen Schalter handelt, kann die aktivierte Lage auch als eine zweite Ruhelage bezeichnet werden. In the step of holding the insulating means is held in the activated position, so that the two contact elements are separated. Since it is a bistable switch, the activated position can also be referred to as a second rest position.

Im Schritt des Verbindens werden die beiden Kontaktelemente elektrisch verbunden. So handelt es sich um einen Übergang vom Schritt des Haltens zum Schritt des Leitens. Ansprechend auf ein zweites Steuersignal bewegt der Aktor das Isolationsmittel zurück in die erste Ruhelage und somit wird der elektrische Kontakt zwischen den beiden Kontaktelementen wiederhergestellt. In the step of connecting the two contact elements are electrically connected. So it is a transition from the step of holding to the step of guiding. In response to a second control signal, the actuator moves the isolation means back to the first rest position and thus the electrical contact between the two contact elements is restored.

Kurze Figurenbeschreibung Short description of the figures

Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen: Hereinafter, an advantageous embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines bistabilen Schalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a bistable switch according to an embodiment of the present invention;

2 eine weitere schematische Darstellung eines bistabilen Schalters gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel; 2 a further schematic representation of a bistable switch according to the in 1 embodiment shown;

3 eine schematische Darstellung eines bistabilen Schalters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 3 a schematic representation of a bistable switch according to another embodiment of the present invention; and

4 einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Betreiben eines bistabilen Schalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 a flowchart of a method for operating a bistable switch according to an embodiment of the present invention.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.

1 zeigt einen bistabilen Schalter 100 mit einem ersten Kontaktelement 102 und einem zweiten Kontaktelement 104. An einem ersten Ende bezogen auf eine Längserstreckung weist das erste Kontaktelement 102 einen ersten Kontaktabschnitt 106 auf, der eingerichtet ist, mit einem ersten Stromleiter 108 elektrisch verbunden zu werden. Die Verbindung zwischen dem ersten Kontaktabschnitt 106 und dem ersten Stromleiter 108, also die Verbindung zwischen erstem Kontaktelement 102 und dem ersten Stromleiter 108 wird über eine flexible Verbindung 109 hergestellt. Unter der flexiblen Verbindung 109 kann eine Kontaktbrücke 109 verstanden werden, die elektrisch leitend, aber mechanisch flexibel ausgebildet ist. Dabei handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel um ein Drahtgeflecht 109. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die flexible Verbindung 109 als Flexelement ausgeführt. In 2 wird die hier notwendige Funktionalität verdeutlicht, dass eine hohe Stromtragfähigkeit der flexiblen Verbindung 109 gegeben sein muss bei gleichzeitig einer mechanisch beweglichen Anbindung, um das erste Kontaktelement 102 in Bezug zum zweiten Kontaktelement 104 im Raum beweglich anzuordnen. Bezogen auf die Längserstreckung auf der zum ersten Kontaktabschnitt 106 gegenüberliegenden Seite weist das erste Kontaktelement 102 einen ersten Endabschnitt 110 auf. An einem ersten Ende bezogen auf eine Längserstreckung weist das zweite Kontaktelement 104 einen zweiten Kontaktabschnitt 112 auf, der eingerichtet ist, mit einem zweiten Stromleiter 114 elektrisch verbunden zu werden. Bezogen auf die Längserstreckung auf der zum zweiten Kontaktabschnitt 112 gegenüberliegenden Seite weist das zweite Kontaktelement 104 einen zweiten Endabschnitt 116 auf. Der erste Endabschnitt 110 und der zweite Endabschnitt 116 sind überlappend angeordnet und bilden in einer ersten Ruhelage einen elektrischen Kontakt 118. Weiterhin weist der bistabile Schalter 100 ein Isolationsmittel 120 sowie einen Aktor 122 auf. Eine Stirnseite 124 des Isolationsmittels 120 liegt in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel am ersten Kontaktelement an. In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Isolationsmittel 120 in einem maximalen Abstand zum ersten Kontaktelement 102 angeordnet. Der Aktor 122 ist mit dem Isolationsmittel 120 mechanisch gekoppelt und eingerichtet, das Isolationsmittel 120 aus einer ersten Ruhelage – wie in 1 dargestellt – in eine zweite Ruhelage – wie in 2 dargestellt – translatorisch zu bewegen. 1 shows a bistable switch 100 with a first contact element 102 and a second contact element 104 , At a first end relative to a longitudinal extension, the first contact element 102 a first contact section 106 on which is set up, with a first conductor 108 to be electrically connected. The connection between the first contact section 106 and the first conductor 108 , So the connection between the first contact element 102 and the first conductor 108 is via a flexible connection 109 produced. Under the flexible connection 109 can be a contact bridge 109 be understood that is electrically conductive, but mechanically flexible. This is in one embodiment, a wire mesh 109 , In another embodiment, the flexible connection 109 designed as a flex element. In 2 the necessary functionality is clarified that a high current carrying capacity of the flexible connection 109 must be given at the same time a mechanically movable connection to the first contact element 102 in relation to the second contact element 104 to arrange in the room movable. Based on the longitudinal extent on the first contact section 106 opposite side has the first contact element 102 a first end portion 110 on. At a first end relative to a longitudinal extent, the second contact element 104 a second contact section 112 on which is set up, with a second conductor 114 to be electrically connected. Based on the longitudinal extent on the second contact section 112 opposite side has the second contact element 104 a second end portion 116 on. The first end section 110 and the second end portion 116 are arranged overlapping and form an electrical contact in a first rest position 118 , Furthermore, the bistable switch 100 an isolation agent 120 as well as an actor 122 on. A front page 124 of the insulating agent 120 lies in the in 1 illustrated embodiment on the first contact element. In an alternative embodiment, not shown, the isolation means 120 at a maximum distance from the first contact element 102 arranged. The actor 122 is with the insulation 120 mechanically coupled and set up, the isolation means 120 from a first resting position - as in 1 shown - in a second rest position - as in 2 shown - translational move.

Das vorliegende Beispiel zeigt ein Ausführungsbeispiel bei einer Hochvolt-Anwendung von beispielsweise 480 V oder über 900 V. Das Anwendungsbeispiel ist jedoch auch bei 48-V-Anwendungen effizient nutzbar. The present example shows an exemplary embodiment with a high-voltage application of, for example, 480 V or more than 900 V. However, the application example can also be used efficiently in 48 V applications.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Isolationsmittel 120, auch als Isolator 120 bezeichnet aus einem Keramikwerkstoff gefertigt. Wie in 3 ausgeführt, kann dabei die Stirnseite 124 eine Keilform aufweisen, sodass eine Trennung des elektrischen Kontakts 118 mechanisch leichter erreichbar ist. In a preferred embodiment, the isolation means 120 , also as insulator 120 designated made of a ceramic material. As in 3 executed, it can be the front side 124 have a wedge shape, so that a separation of the electrical contact 118 is mechanically easier to reach.

Der Aktor 122 ist über eine Steuerleitung 126 mit einer Steuerungseinrichtung 128 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 128 ist eingerichtet, ein erstes Steuersignal 130 und ein zweites Steuersignal 132 bereitzustellen. So kann es sich beispielsweise bei den Steuersignalen 130, 132 um Spannungssignale handeln, die beispielsweise eine unterschiedliche Polung aufweisen, um einmal ansprechend auf das erste Steuersignal 130 das Isolationsmittel 120 aus der ersten Ruhelage in die zweite Ruhelage zu bewegen und ein anderes Mal ansprechend auf das zweite Steuersignal 132 das Isolationsmittel 120 aus der zweiten Ruhelage in die erste Ruhelage zu bewegen. So können die Steuersignale 130, 132 auch als Ansteuerungssignal 130, 132 bezeichnet werden. The actor 122 is via a control line 126 with a control device 128 connected. The control device 128 is set up, a first control signal 130 and a second control signal 132 provide. This can happen, for example, with the control signals 130 . 132 to act on voltage signals having, for example, a different polarity, once in response to the first control signal 130 the isolation agent 120 move from the first rest position to the second rest position and another time in response to the second control signal 132 the isolation agent 120 to move from the second rest position to the first rest position. So can the control signals 130 . 132 also as a control signal 130 . 132 be designated.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Aktor 122 eine Spule 134 und einen mit dem Isolationsmittel 120 mechanisch gekoppelten Magnetkern 136. Die Spule 134 ist eingerichtet, ein Ansteuersignal 130, 132 zu empfangen und ansprechend auf das Ansteuersignal 130, 132 den Magnetkern zu bewegen und somit das Isolationsmittel zu bewegen. Dabei können nicht dargestellte Anschläge vorgesehen sein, im die Bewegung bei Erreichen einer der Ruhelagen zu stoppen. Weiterhin kann zumindest eine Rasteinrichtung vorgesehen sein, um das Isolationsmittel 120 in den jeweiligen Ruhelagen zu halten. At the in 1 illustrated embodiment, the actuator includes 122 a coil 134 and one with the insulating agent 120 mechanically coupled magnetic core 136 , The sink 134 is set up, a drive signal 130 . 132 to receive and responsive to the drive signal 130 . 132 to move the magnetic core and thus to move the insulation means. Not shown stops may be provided to stop the movement upon reaching one of the rest positions. Furthermore, at least one locking device may be provided to the insulating means 120 to keep in the respective resting positions.

2 zeigt das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines bistabilen Schalters 100 mit dem Unterschied, dass das Isolationsmittel 120 in der zweiten Ruhelage angeordnet ist und somit kein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement 102 und dem zweiten Kontaktelement 104 hergestellt ist. Um die Übersichtlichkeit zu wahren, wird auf eine komplette Darstellung aller Bezugszeichen verzichtet, wenn dies aus der vorangegangenen Figur ersichtlich ist. Das erste Kontaktelement 102 ist über die flexible Verbindung 109 elektrisch mit dem ersten Stromleiter 108 gekoppelt. Dabei ist das erste Kontaktelement 102 um einen Drehpunkt 238 beweglich. 2 shows that in 1 illustrated embodiment of a bistable switch 100 with the difference that the isolation agent 120 is arranged in the second rest position and thus no electrical contact between the first contact element 102 and the second contact element 104 is made. For the sake of clarity, a complete representation of all reference symbols is dispensed with, if this can be seen from the preceding figure. The first contact element 102 is about the flexible connection 109 electrically with the first conductor 108 coupled. In this case, the first contact element 102 around a pivot 238 movable.

Anstelle einer Drehung um den Drehpunkt 238 wäre auch eine mechanisch flexible Ausbildung des ersten Kontaktelements 102 denkbar, dass dieses aus einem federnden Material gefertigt ist, sich durch das Isolationsmittel 120 in der Darstellung nach oben, d.h. weg vom zweiten Kontaktelement 104 drücken lässt, und wenn das Isolationsmittel 120 zurück in die Ausgangslage entsprechend 1 geht, zurück in die Ausgangslage federt. Dies ist jedoch in Bezug auf die Stromtragfähigkeit in vielen Applikationen eine zweitrangig favorisierte Lösung. Instead of turning around the pivot 238 would also be a mechanically flexible design of the first contact element 102 conceivable that this is made of a resilient material, through the insulation 120 in the illustration upwards, ie away from the second contact element 104 press, and if the isolation means 120 back to the starting position accordingly 1 goes, spring back to the starting position. However, this is a secondary favored solution in many applications in terms of current carrying capacity.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines bistabilen Schalters 100. Zusätzlich zu den in 1 oder 2 beschriebenen Komponenten ist eine Feder 340, ein Hebel 342 sowie eine Vollbrücke 344 als Teil der Auslöse-Elektronik 128 vorgesehen. 3 shows a further embodiment of a bistable switch 100 , In addition to the in 1 or 2 Components described is a spring 340 , a lever 342 as well as a full bridge 344 as part of the trigger electronics 128 intended.

Die an dem ersten Kontaktelement 102 angeordnete Feder 340 ist eingerichtet, das erste Kontaktelement 102 in Richtung des zweiten Kontaktelements 106 zu drücken. In einer alternativen, nicht dargestellten Variante ist die Feder 340 anstelle einer Druckfeder (wie hier dargestellt) als Zugfeder ausgebildet und auf der gegenüberliegenden Seite, d.h. auf der Seite, auf der auch das zweite Kontaktelement 104 angeordnet ist, angeordnet. The at the first contact element 102 arranged spring 340 is set up, the first contact element 102 in the direction of the second contact element 106 to press. In an alternative, not shown variant is the spring 340 instead of a compression spring (as shown here) designed as a tension spring and on the opposite side, ie on the side on which also the second contact element 104 is arranged.

Der Hebel 342 ist mit dem ersten Kontaktelement 102 als auch mit dem Aktor 122 mechanisch gekoppelt. Der Hebel 342 ist eingerichtet, das erste Kontaktelement 102 in die erste Ruhelage zu bewegen, wenn der Aktor 122 das Isolationsmittel 120 in seine Ausgangslage bewegt. The lever 342 is with the first contact element 102 as well as with the actor 122 mechanically coupled. The lever 342 is set up, the first contact element 102 to move to the first rest position when the actor 122 the isolation agent 120 moved to its original position.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Aktor 122 auf, der aus das Isolationsmittel 120 – auch als Isolator 120 oder Keramikkeil 120 bezeichnet – wirkt. Dies stellt einen entscheidenden Unterschied und Vorteil im Vergleich zu pyrotechnischen Sicherungen auf, bei denen ein Aktor auf eine Kontaktbrücke wirkt und somit zu einer irreversiblen Auslösung führt. Das Isolationsmittel 120 öffnet den elektrischen Kontakt 118 zwischen dem ersten Kontaktelement 102 und dem zweiten Kontaktelement 104 und löscht gleichzeitig einen Lichtbogen, der beim Trennen der Kontaktelemente 102, 104 auftritt. Da das Isolationsmittel 120 elektrisch isolierend ist und zwischen den Kontaktelementen 102, 104 nach der Betätigung angeordnet ist. This in 3 illustrated embodiment has an actuator 122 on top of that the isolation means 120 - also as an insulator 120 or ceramic wedge 120 designated - acts. This represents a decisive difference and advantage compared to pyrotechnic fuses, in which an actuator acts on a contact bridge and thus leads to an irreversible tripping. The isolation agent 120 opens the electrical contact 118 between the first contact element 102 and the second contact element 104 and at the same time extinguishes an arc which occurs when the contact elements are disconnected 102 . 104 occurs. Because the isolation agent 120 is electrically insulating and between the contact elements 102 . 104 is arranged after the operation.

So wird vorteilhafterweise eine erheblich gesteigerte Kapabilität bezüglich Lichtbogenlöschung erzielt bei gleichzeitig geringerem Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen pyrotechnischen Sicherungen. Die bistabile Ausführung ist zusätzlich bezüglich der Funktionalen Sicherheit (FUSI) von Vorteil. Wenn die Ansteuerspannung (12V) einbricht wegen einem Kurzschluss im 12-V-Bordnetz, so bleibt das Schütz 100 geschlossen. Für einen hybriden Aufbau ist eine Elektronik 344 zur Intelligenten Absicherung integrierbar. Die Komponenten des bistabilen Schalters 100 sind in einem Gehäuse 348 angeordnet, aus dem zumindest die Endabschnitte 110, 116 herausstehen. Thus, a significantly increased capillary arc extinction capability is advantageously achieved while having a lower weight compared to conventional pyrotechnic fuses. The bistable design is additionally advantageous in terms of functional safety (FUSI). If the drive voltage (12V) breaks down due to a short circuit in the 12 V electrical system, the contactor remains 100 closed. For a hybrid construction is an electronics 344 Can be integrated for intelligent protection. The components of the bistable switch 100 are in a housing 348 arranged from the at least the end portions 110 . 116 stand out.

Mit anderen Worten zeigt 3 einen bistabilen Schalter 100 mit einem in der Darstellung oberen Kontakt 102 als erstes Kontaktelement 102, einem in der Darstellung unteren Kontakt 104 als zweites Kontaktelement 104, einem Keramikkeil 346, 120 (Isolator 120) angebunden an einen elektromagnetischen Aktor 122 (Aktuator 122), einer Feder 340 zum Schließen des Kontaktes 118 (Andruck oberer Kontakt 102 an unteren Kontakt 104), einem Magnetkern 136 mit Spule 134 zur Zweiwegbetätigung des Aktors 122 (rein/raus). Der Hebel 342 führt zu einer Erhöhung der Kontaktkraft bei angezogenem Aktor 122. Die Vollbrücke 344 kommutiert den Strom für rein/raus (Ansteuerungssignal 130, 132). In other words shows 3 a bistable switch 100 with a top contact in the illustration 102 as the first contact element 102 , a lower contact in the illustration 104 as a second contact element 104 , a ceramic wedge 346 . 120 (Insulator 120 ) connected to an electromagnetic actuator 122 (actuator 122 ), a spring 340 to close the contact 118 (Pressure upper contact 102 at lower contact 104 ), a magnetic core 136 with coil 134 for two-way operation of the actuator 122 (just out). The lever 342 leads to an increase in the contact force when the actuator is energized 122 , The full bridge 344 Commutes the power for in / out (control signal 130 . 132 ).

In 3 ist der bistabile Schalter 100 in einer geschlossenen Ruhelage dargestellt. Die Kontaktkraft wird durch die Feder 340 aufgebracht. Sie kann über den Hebel 342 bei Anziehen des Aktors 122 erhöht werden. Zum Öffnen des Kontaktes 118 wird der Aktor 122 so bestromt, dass der Keramikkeil 346 zwischen die Kontakte 102, 104 geschoben wird und diese somit trennt. Gleichzeitig löscht der Keil 346 den (entstehenden) Lichtbogen, indem er das Volumen zwischen den beiden Kontakten 102, 104 ausfüllt und das Plasma unterbricht. Wird der Stromkreis unterbrochen, so verbleibt der Keil 120, 346 zwischen den Kontakten 102, 104 (bistabil aus). Zum Durchschalten wird der Aktor 122 so bestromt, dass er den Keil 120, 346 zwischen den Kontakten 102, 104 wegzieht und somit die Kontakte 102, 104 aufgrund der Federkraft (der Feder 340) und Hebel 342 schließt. In 3 is the bistable switch 100 shown in a closed rest position. The contact force is due to the spring 340 applied. She can over the lever 342 when tightening the actuator 122 increase. To open the contact 118 becomes the actor 122 so energized that the ceramic wedge 346 between the contacts 102 . 104 is pushed and thus separates them. At the same time deletes the wedge 346 the (emerging) arc by dividing the volume between the two contacts 102 . 104 fills and stops the plasma. If the circuit is interrupted, the wedge remains 120 . 346 between the contacts 102 . 104 (bistable off). For switching through the actuator 122 so energized that he has the wedge 120 . 346 between the contacts 102 . 104 moves away and thus the contacts 102 . 104 due to the spring force (the spring 340 ) and levers 342 closes.

Der Hebel 342 weist in einem besonderen Ausführungsbeispiel einen Freilauf oder einen Mitnehmer auf, um eine Kraft zum Herstellen des elektrischen Kontakts 118 mittels der Rückwärtsbewegung des Isolationsmittels 120 zu bewirken, wobei bei einer hierzu entgegengesetzten Bewegungsrichtung ein Hauptteil der zum Trennen des elektrischen Kontakts 118 notwendigen Kraft direkt vom Isolationsmittel 120 auf das erste Kontaktelement 102 ausgeübt wird. The lever 342 In a particular embodiment, has a freewheel or dog to provide a force to make the electrical contact 118 by means of the backward movement of the insulating means 120 to effect, wherein in a direction of movement opposite thereto, a main part of the disconnecting the electrical contact 118 necessary force directly from the insulation 120 on the first contact element 102 is exercised.

Wie bereits dargelegt, ist es Aufgabe des Isolationsmittels 120 die beiden Kontaktelemente 102, 104 mechanisch und somit elektrisch voneinander zu trennen und gleichzeitig einen entstehenden Lichtbogen zu löschen. Dadurch, dass das Isolationsmittel 120 elektrisch nicht-leitend ausgebildet ist, kann ein Lichtbogen maximal noch über die Stirnseite 124 vom ersten Kontaktelement 102 zu dem zweiten Kontaktelement 104 sich aufbauen. Deshalb ist das Isolationsmittel 120 derart eingerichtet, dass es diesen Weg über die Stirnseite 124 so weit verlängert, dass der Lichtbogen abreist. Weiterhin kann der Weg auch durch ein zusätzlich auf einer Oberseite des zweiten Kontaktelements 104 angeordneten elektrisch isolierenden Keil 350 derart gestaltet werden, dass ein Lichtbogen bereits kurz nach dem Lösen des elektrischen Kontakts 118 gelöscht wird. Hierzu wird ein Keil 350, der auch als elektrisch nicht-leitendes Isolationselement 350 bezeichnet werden kann und auch wenn die Keilform bevorzugt wird, eine andere Form aufweisen kann, wie beschrieben auf einer Oberfläche des zweiten Kontaktelements, auf der sich auch der elektrische Kontakt 118 befindet, derart angeordnet, dass das Isolationsmittel 120 auf einer dem zweiten Kontaktelement abgewandten Seite an dem Isolationselement 350 vorbeibewegt wird oder vorbeibewegbar ist. Bevorzugt ist eine anliegend an die mit dem zweiten Kontaktelement 102 verbundene Seite des Isolationselements 350 weitere Seite des Isolationselements 350 mit dem Gehäuse 348 verbunden. As already stated, it is the task of the isolation means 120 the two contact elements 102 . 104 mechanically and thus electrically separate from each other and at the same time to extinguish an emerging arc. Because of that the isolation means 120 is formed electrically non-conductive, a maximum arc beyond the front page 124 from the first contact element 102 to the second contact element 104 to build up. That's why it's the insulating agent 120 set up in such a way that it is this way over the front 124 extended so far that the arc leaves. Furthermore, the path can also be replaced by an additional on an upper side of the second contact element 104 arranged electrically insulating wedge 350 be designed so that an arc already shortly after the release of the electrical contact 118 is deleted. This is a wedge 350 , which also serves as an electrically non-conductive insulation element 350 can be referred to and even if the wedge shape is preferred may have a different shape, as described on a surface of the second contact element, on which also the electrical contact 118 located, arranged such that the insulating means 120 on a side facing away from the second contact element on the insulating element 350 is moved past or is past vorbeegewegbar. Preferably, an adjacent to the with the second contact element 102 connected side of the isolation element 350 another side of the insulation element 350 with the housing 348 connected.

Durch das zusätzliche Isolationselement 350 kann ein Lichtbogen bereits bei einer kürzeren Bewegung des Isolationsmittels 120 effektiv unterbunden werden im Vergleich zu einem Einsatz ohne das zusätzliche Isolationselement 350. Due to the additional insulation element 350 An arc can already occur with a shorter movement of the insulation 120 be effectively prevented compared to an insert without the additional insulation element 350 ,

In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist das Isolationselement 350 als ein Blasmagnet ausgebildet. Dieses Blaselement 350 "bläst" den Lichtbogen in Richtung des aktuierten Isolationsmittels 120. Da bei Annährung der Plasmakanal gekühlt wird, bricht der Lichtbogen zusammen. Mit dieser Kombination aus aktuiertem Isolationsmittel 120 und Blasmagnet 350 kann ein besonders schnelles Löschen des Lichtbogens erreicht werden. In a specific embodiment, the isolation element 350 designed as a blowing magnet. This blowing element 350 "blows" the arc in the direction of the actuated insulation means 120 , Since the plasma channel is cooled when approached, the arc breaks down. With this combination of activated insulation 120 and blowing magnet 350 a particularly fast extinguishing of the arc can be achieved.

Der 3 ist weiterhin eine weitere Ausgestaltung der flexiblen Verbindung 109 zu entnehmen. So ist ein Drahtgeflecht über jeweils einen Verbindungsstift mit dem ersten Kontaktelement 102 sowie mit dem ersten Stromleiter 108 verbunden. Of the 3 is still another embodiment of the flexible connection 109 refer to. Thus, a wire mesh via a respective connecting pin with the first contact element 102 as well as with the first conductor 108 connected.

Das in 4 dargestellte Verfahren zum Betreiben eines bistabilen Schalters zum Trennen einer Hochvolt-Spannungsversorgung für ein Fahrzeug umfasst die vier Schritte Leiten S1, Trennen S2, Halten S3 und Verbinden S4:
Im Schritt S1 des Leitens wird eine elektrische Energie über ein erstes Kontaktelement, das über einen ersten Kontaktabschnitt mit dem ersten Stromleiter elektrisch gekoppelt ist, und ein zweites Kontaktelement, das über einen zweiten Kontaktabschnitt mit dem zweiten Stromleiter elektrisch gekoppelt ist, geleitet, wobei in einer ersten Ruhelage der Kontaktelemente ein zweiter Endabschnitt des zweiten Kontaktelements mit einem ersten Endabschnitt des ersten Kontaktelements überlappend angeordnet sind, sodass das erste Kontaktelement das zweite Kontaktelement elektrisch leitend kontaktiert.
This in 4 The illustrated method of operating a bistable switch to disconnect a high voltage power supply for a vehicle includes the four steps of conducting S1, disconnecting S2, holding S3, and connecting S4:
In step S1 of conduction, electrical energy is conducted via a first contact element, which is electrically coupled to the first conductor via a first contact section, and a second contact element, which is electrically coupled to the second conductor via a second contact section, wherein in one first rest position of the contact elements, a second end portion of the second contact element are arranged overlapping with a first end portion of the first contact element, so that the first contact element, the second contact element electrically conductively contacted.

Im Schritt S2 des Trennens werden ansprechend auf ein erstes Steuersignal die beiden Kontaktelemente durch eine translatorische Bewegung mittels eines mit einem Aktor mechanisch gekoppelten Isolationsmittels getrennt, wobei das Isolationsmittel aus einer Ruhelage, in der eine erste Stirnseite des Isolationsmittels am ersten Kontaktelement anliegt oder in einem maximalen Abstand dazu angeordnet ist, in eine aktivierte Lage bewegt wird, in der das Isolationsmittel den elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement trennt, sodass das Isolationsmittel zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement angeordnet ist. In step S2 of separation, in response to a first control signal, the two contact elements are separated by a translational movement by means of an insulating means mechanically coupled to an actuator, wherein the insulation means from a rest position, in which a first end face of the insulating means is applied to the first contact element or in a maximum Spaced thereto is moved to an activated position in which the insulating means separates the electrical contact between the first contact element and the second contact element, so that the insulating means between the first contact element and the second contact element is arranged.

Im Schritt S3 des Haltens wird das Isolationsmittel in der aktivierten Lage, in der die beiden Kontaktelemente getrennt sind gehalten und somit ein Stromfluß unterbunden. In step S3 of holding, the insulating means is kept in the activated position, in which the two contact elements are separated, and thus a current flow is prevented.

Im Schritt S4 des Verbindens werden ansprechend auf ein zweites Steuersignal die beiden Kontaktelemente verbunden, in dem der Aktor das Isolationsmittel zurück in die erste Ruhelage bewegt und somit der elektrische Kontakt zwischen den beiden Kontaktelementen wiederhergestellt ist. In step S4 of the connection, the two contact elements are connected in response to a second control signal, in which the actuator moves the isolation means back into the first rest position and thus the electrical contact between the two contact elements is restored.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100
bistabiler Schalter bistable switch
102 102
erstes Kontaktelement first contact element
104 104
zweites Kontaktelement second contact element
106 106
erster Kontaktabschnitt first contact section
108 108
erster Stromleiter first conductor
109 109
flexible Verbindung, Kontaktbrücke, Drahtgeflecht flexible connection, contact bridge, wire mesh
110 110
erster Endabschnitt first end section
112 112
zweiter Kontaktabschnitt second contact section
114 114
zweiter Stromleiter second conductor
116 116
zweiter Endabschnitt second end section
118 118
elektrischer Kontakt electric contact
120 120
Isolationsmittel, Isolator Isolation agent, insulator
122 122
Aktor actuator
124 124
Stirnseite front
126 126
Steuerleitung control line
128 128
Steuerungseinrichtung, Auslöse-Elektronik Control device, tripping electronics
130 130
erstes Steuersignal, Ansteuerungssignal first control signal, drive signal
132 132
zweites Steuersignal, Ansteuerungssignal second control signal, drive signal
134 134
Spule Kitchen sink
136 136
Magnetkern magnetic core
238 238
Drehachse axis of rotation
340 340
Feder feather
342 342
Hebel lever
344 344
Vollbrücke full bridge
346 346
Keramikkeil ceramic wedge
348 348
Gehäuse casing
350 350
Keil, Isolationselement, Blasmagnet Wedge, isolation element, blowing magnet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013209835 A1 [0003] DE 102013209835 A1 [0003]
  • DE 102015224658 [0004] DE 102015224658 [0004]

Claims (7)

Bistabiler Schalter (100) zum Trennen einer Hochvolt-Spannungsversorgung für ein Fahrzeug mit – einem ersten Kontaktelement (102), mit einem ersten Kontaktabschnitt (106) zum Verbinden mit einem ersten Stromleiter (108), – einem zweiten Kontaktelement (104), mit einem zweiten Kontaktabschnitt (112) zum Verbinden mit einem zweiten Stromleiter (114), wobei in einer ersten Ruhelage der Kontaktelemente (102, 104) ein zweiter Endabschnitt (116) des zweiten Kontaktelements (104) mit einem ersten Endabschnitt (110) des ersten Kontaktelements (102) überlappend angeordnet ist, sodass das erste Kontaktelement (102) das zweite Kontaktelement (104) elektrisch leitend kontaktiert, – einem Isolationsmittel (120), dessen erste Stirnseite (124) am ersten Kontaktelement (102) anliegt oder in einem maximalen Abstand dazu angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, bei einer translatorischen Bewegung den elektrischen Kontakt (118) zwischen dem ersten Kontaktelement (102) und dem zweiten Kontaktelement (104) zu trennen, und – einem Aktor (122), der mit dem Isolationsmittel (120) mechanisch gekoppelt ist und eingerichtet, das Isolationsmittel (120) translatorisch zu bewegen, um den elektrischen Kontakt (118) zu trennen. Bistable switch ( 100 ) for disconnecting a high-voltage power supply for a vehicle with - a first contact element ( 102 ), with a first contact section ( 106 ) for connecting to a first conductor ( 108 ), - a second contact element ( 104 ), with a second contact section ( 112 ) for connecting to a second conductor ( 114 ), wherein in a first rest position of the contact elements ( 102 . 104 ) a second end portion ( 116 ) of the second contact element ( 104 ) with a first end section ( 110 ) of the first contact element ( 102 ) is arranged overlapping so that the first contact element ( 102 ) the second contact element ( 104 ) electrically conductively contacted, - an insulating agent ( 120 ) whose first end face ( 124 ) at the first contact element ( 102 ) or is arranged at a maximum distance therefrom and is adapted, in the case of a translational movement, to make the electrical contact ( 118 ) between the first contact element ( 102 ) and the second contact element ( 104 ), and - an actuator ( 122 ), which with the isolation agent ( 120 ) is mechanically coupled and set up, the isolation means ( 120 ) translationally to the electrical contact ( 118 ) to separate. Bistabiler Schalter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Isolationsmittel (120) einen keramischen Werkstoff umfasst. Bistable switch ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the insulating means ( 120 ) comprises a ceramic material. Bistabiler Schalter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Stirnseite (124) des Isolationsmittels (120) eine Keilform aufweist. Bistable switch ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the end face ( 124 ) of the insulating agent ( 120 ) has a wedge shape. Bistabiler Schalter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer an dem ersten Kontaktelement (102) angeordneten Feder (340), die eingerichtet ist, das erste Kontaktelement (102) in Richtung des zweiten Kontaktelements (104) zu drücken oder zu ziehen. Bistable switch ( 100 ) according to one of the preceding claims, with one on the first contact element ( 102 ) arranged spring ( 340 ), which is set up, the first contact element ( 102 ) in the direction of the second contact element ( 104 ) to push or pull. Bistabiler Schalter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Hebel (342), der sowohl mit dem ersten Kontaktelement (102) als auch mit dem Aktor (122) mechanisch gekoppelt ist, wobei der Hebel (342) eingerichtet ist, das erste Kontaktelement (102) in die Ruhelage zu bewegen, wenn der Aktor (122) das Isolationsmittel (120) in seine Ausgangslage bewegt. Bistable switch ( 100 ) according to one of the preceding claims, with a lever ( 342 ) connected both to the first contact element ( 102 ) as well as with the actuator ( 122 ) is mechanically coupled, wherein the lever ( 342 ), the first contact element ( 102 ) to move to the rest position when the actuator ( 122 ) the isolation agent ( 120 ) moved to its starting position. Bistabiler Schalter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Aktor (122) bistabil ausgebildet ist, mit einer ersten Ruhelage und einer zweiten Ruhelage. Bistable switch ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the actuator ( 122 ) is formed bistable, with a first rest position and a second rest position. Bistabiler Schalter (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Aktor (122) eine Spule (134) und einen mit dem Isolationsmittel (120) mechanisch gekoppelten Magnetkern (136) umfasst. Bistable switch ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the actuator ( 122 ) a coil ( 134 ) and one with the insulating agent ( 120 ) mechanically coupled magnetic core ( 136 ).
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R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years