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Die Erfindung betrifft ein Relais mit einer elektrischen Spule. Die elektrische Spule weist ein Spulenende auf, das elektrisch mit einem Ausgang eines Relaisantriebs kontaktiert ist, der einen Eingang aufweist. Der Eingang ist mittels eines Strompfads elektrisch mit dem Ausgang verbunden. Beispielsweise ist das Relais ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und vorzugsweise entsprechend angepasst.
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Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen oder Nutzkraftwagen, weisen üblicherweise eine elektrische Batterie auf, mittels derer eine Bestromung von Aggregaten erfolgt. Das Aggregat ist beispielsweise ein Hauptantrieb des Kraftfahrzeugs, mittels dessen ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs generiert wird. Somit ist das Kraftfahrzeug als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgestaltet. In diesem Fall muss mittels der elektrischen Batterie eine vergleichsweise große elektrische Leistung bereitgestellt werden. Meist weist die elektrische Batterie eine elektrische Gleichspannung von mehreren 100 V auf. Vor allem bei einem Beschleunigungsvorgang des Kraftfahrzeugs besteht daher ein vergleichsweise großer elektrischer Stromfluss zwischen der elektrischen Batterie und dem Antrieb.
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Meist weist ein Kraftfahrzeug, unabhängig von der Ausgestaltung des Hauptantriebs, mehrere Nebenaggregate auf, die selbst nicht dem direkten Vortrieb dienen. Diese werden meist mittels eines sogenannten Niedervoltbordnetzes bestromt, das eine Gleichspannung zwischen 12 V und 48 V führt. Sofern mittels des Nebenaggregats eine Vergleichsweise große Leistung aufgebracht wird, wie beispielsweise bei einer Pumpe- eines hydraulischen oder pneumatischen Systems ober einem Anlasser eines Verbrennungsmotors, tritt ebenfalls ein vergleichsweise großer elektrischer Stromfluss auf.
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Der elektrische Stromfluss sollen meist in Abhängigkeit von bestimmten Fahrsituationen geschaltet werden. Der Schalter ist dabei beispielsweise als Schutzschalter ausgebildet, sodass bei einer Fehlfunktion der elektrische Stromfluss unterbrochen werden kann, um eine Beschädigung zu verhindern oder eine weitere Beschädigung zu vermeiden. Auch erfolgt beispielsweise mittels eines derartigen Schalters ein Inbetriebsetzen des jeweiligen Nebenaggregats.
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Als Schalter kann hierbei beispielsweise ein Halbleiterschalter herangezogen werden. Da jedoch bei in diesem ein nicht zu vernachlässigender elektrischer Widerstand vorherrscht, ist bei einem vergleichsweise großen elektrischen Stromfluss der auftretende elektrische Verlust erhöht. Somit erfolgt einerseits eine Erwärmung des Halbleiterschalters. Andererseits ist ein Energiebedarf vergrößert, was eine Effizienz des Kraftfahrzeugs verringert.
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Eine Alternative hierzu ist die Verwendung eines Relais, bei dem ein mechanischer Schalter mittels einer elektrischen Spule betätigt wird. Mittels des Relais wird zudem eine galvanische Trennung realisiert. Aus Sicherheitsgründen ist dabei ein derartiges Relais meist als halbstabiles Relais ausgebildet, sodass ein Stromführend mittels des mechanischen Schalters lediglich dann erfolgt, wenn die elektrische Spule bestromt wird. Im anderen Fall erfolgt ein Trennen der Kontakte, beispielsweise aufgrund einer mechanischen Feder. Zum Versetzen des Relais in den geschlossenen Zustand ist somit zunächst eine Bewegung der Kontakte des mechanischen Schalters erforderlich, was eine bestimmte Kraft benötigt. Zum Halten der Kontakte im geschlossenen Zustand ist jedoch nur eine verringert Kraft erforderlich. Somit wird mittels der Spule zum Halten des Relais in dem geschlossenen Zustand eine erhöhte Kraft aufgebracht, was somit einen erhöhten Energiebedarf bedeutet. Daher tritt bei Betrieb des Relais wiederum ein vergleichsweise elektrischer Verlust auf.
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Zum Vermeiden hiervon weist das Relais zwei elektrische Spulen auf, die sich in der Anzahl der Windungen unterscheiden. Bei Einschalten des Relais wird die elektrische Spule mit der größeren Anzahl an Windungen bestromt. Somit wird eine vergleichsweise große elektromagnetische Kraft aufgebracht. Nach einer bestimmten Zeitspanne wird lediglich die elektrische Spulen, die die geringere Anzahl an elektrischen Windungen und somit auch einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist, bestromt und somit eine verringerte Kraft aufgebracht. Diese reicht im Regelfall auf, um die Kontakte in der geschlossenen Position zu halten. Somit ist ein Energiebedarf bei Betrieb des Relais verringert. Jedoch sind die zwei elektrischen Spulen erforderlich, was eine Baugröße und ein Gewicht vergrößert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Relais anzugeben, wobei vorteilhafterweise Herstellungs- und/oder Betriebskosten verringert sind, und wobei zweckmäßigerweise ein Anwendungsbereich erhöht ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Relais dient dem Schalten eines elektrischen Stroms und weist zweckmäßigerweise einen mechanischen Schalter auf, der zwei Arbeitskontakte aufweist. Von diesen ist beispielsweise einer ein Festkontakt und der verbleibende ein Bewegkontakt, der mittels einer geeigneten Mechanik bezüglich des Festkontakts gelagert ist. Zum Beispiel wird hierbei der Bewegkontakt bezüglich des Festkontakts verschwenkt. Besonders bevorzugt jedoch weist der mechanische Schalter eine Brücke auf, mittels derer eine Lücke in einer Schiene überbrückt ist. Vorzugsweise ist die Brücke senkrecht bezüglich des Verlaufs der Schiene bewegbar. Somit weist der mechanische Schalter zwei Bewegkontakte und zwei Festkontakte auf. Aufgrund einer derartigen Ausgestaltung ist einerseits eine Ausbildung eines Lichtbogens reduziert. Andererseits ist eine Mechanik vereinfacht.
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Insbesondere ist der mechanische Schalter geeignet, zweckmäßigerweise vorgesehen und eingerichtet, eine Gleichspannung zu schalten, die beispielsweise zwischen 10 V und 1000 V ist. Zum Beispiel ist die elektrische Spannung zwischen 10 V und 50 V oder zwischen 200 V und 600 V. Insbesondere ist das Relais geeignet, zweckmäßigerweise vorgesehen und eingerichtet, einen elektrischen Strom zwischen 10 A und 500 A beispielsweise zwischen maximal 20 A und 300 A zu schalten. Zum Beispiel ist das Relais ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, wie eines Personenkraftwagens oder eines Nutzkraftwagens. Hierbei wird mittels des Relais, zweckmäßigerweise mittels der etwaigen Arbeitskontakte, eine elektrische Spannung geschaltet, die beispielsweise 12 V, 24 V oder 48 V beträgt. Mit anderen Worten wird insbesondere Niedervoltbordnetz geschaltet.
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Das Relais weist ferner eine elektrische Spule auf. Insbesondere ist mittels der Spule ein Anker angetrieben, der in Wirkverbindung mit den etwaigen Arbeitskontakten ist. Beispielsweise ist der Anker zumindest teilweise innerhalb der elektrischen Spule angeordnet oder zumindest an einer Stirnseite davon. Beispielsweise ist der Anker an dem etwaigen Bewegkontakt befestigt. Die elektrische Spule weist ein Spulenende und insbesondere ein weiteres Spulenende auf, wobei zwischen diesen eine Wicklung vorhanden ist, die insbesondere mehrere Windungen aufweist. Beispielsweise ist die elektrische Spule einstückig aus einem Draht gewickelt, zweckmäßigerweise einem Lackdraht, wie einem Aluminiumlackdraht oder einem Kupferlackdraht. Somit ist das Spulenende ebenfalls aus dem Lackdraht gefertigt. Alternativ hierzu ist das Spulenende mittels eines weiteren Bauteils erstellt, das an dem Lackdraht befestigt ist, beispielsweise mittels Löten oder einer Schneidklemmkontaktierung.
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Das Relais weist ferner ein Relaisantrieb auf, mittels dessen im Betriebszustand zweckmäßigerweise eine Bestromung der elektrischen Spule erfolgt. Der Relaisantrieb weist insbesondere einen Ausgang und einen Eingang auf, die mittels eines Strompfads elektrisch verbunden sind. Der Ausgang ist elektrisch mit dem Spulenende kontaktiert. Mit anderen Worten ist der Spulenende gegen den Ausgang geführt und beispielsweise an diesem befestigt, insbesondere mittels Löten oder mittels eines Steckers. Insbesondere ist zwischen dem Ausgang und dem Spulenende kein weiteres elektrisches oder elektronisches Bauteil vorhanden, insbesondere mit Ausnahme einer etwaigen Leitung. Im Montagezustand ist der Eingang zweckmäßigerweise mit einem etwaigen Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden, beispielsweise einem Pluspol. Hierfür ist der Eingang geeignet, insbesondere vorgesehen und ein eingerichtet. Beispielsweise weist der Eingang einen geeigneten Stecker für das Bordnetz auf.
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Der Strompfad selbst weist einen erste Teilpfad und einen zweite Teilpfad auf, die elektrisch parallel zueinander geschaltet sind. Der erste Teilpfad weist einen erste Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) auf, und der zweite Teilpfad weist einen zweiten Gleichspannungswandler auf. Somit ist der erste Gleichspannungswandler mittels des zweiten Gleichspannungswandlers überbrückt und umgekehrt. Mittels der beiden Gleichspannungswandler wird bei Betrieb jeweils eine Ausgangsspannung bereit gestellt. Dabei ist in die Ausgangsspannung des ersten Gleichspannungswandlers kleiner als die Ausgangsspannung des zweiten Gleichspannungswandlers. Die Ausgangsspannung ist hierbei jeweils insbesondere gegen den Ausgang des Relaisantriebs geführt, sodass bei Betrieb des ersten Gleichspannungswandlers an dem Ausgang die Ausgangsspannung des ersten Gleichspannungswandlers anliegt. Sofern lediglich der zweite Gleichspannungswandler betrieben ist, liegt am Ausgang die Ausgangsspannung des zweiten Gleichspannungswandlers an, wobei bei beiden Fällen am Eingang des Relaisantriebs insbesondere eine konstante oder Schwankungen unterworfene elektrische Spannung anliegt. Insbesondere ist hierbei die an dem Eingang anliegende elektrische Spannung unabhängig von der jeweiligen Ausgangsspannung. Vorzugsweise ist bei dem ersten Gleichspannungswandler eine Verringerung der Ausgangsspannung im Vergleich zu einer an dem Eingang anliegenden elektrischen (Eingangs-)Spannung größer als bei dem zweite Gleichspannungswandler. Mit anderen Worten erfolgt mittels des ersten Gleichspannungswandlers eine stärkere Reduktion der elektrischen Spannung.
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Aufgrund der beiden Gleichspannungswandler ist es möglich, an dem Ausgang eine geeignete Ausgangsspannung zu wählen, sodass die elektrische Spule jeweils mit einer geeigneten elektrischen Ausgangsspannung beaufschlagt wird. So ist es beispielsweise möglich, den Relaisantrieb an unterschiedliche Bordnetze an zu schließen, wobei der Relaisantrieb auf die jeweilige elektrische Spannung des Bordnetzes eingestellt wird. So wird beispielsweise bei einem Bordnetz, das eine vergleichsweise hohe elektrische Spannung ausweist, der erste Gleichspannungswandler herangezogen. Bei einem Bordnetz mit einer vergleichsweise geringen elektrischen Spannung, wie ein 12 V-Bordnetz, wird hingegen der zweite Gleichspannungswandler verwendet. Somit ist es beispielsweise möglich, das Relais in unterschiedlichen Arten von Kraftfahrzeugen einzusetzen, wobei eine Anpassung der elektrische Spule oder weitere Komponente nicht erforderlich ist. Es wird lediglich bei Montage der geeignete Gleichspannungswandler ausgewählt. Beispielsweise umfasst der Relaisantrieb weitere Teilpfade, die jeweils einen zugeordneten Gleichspannungswandler aufweisen. Somit ist ein Einsatzbereich weiter erhöht, wobei ein Austausch von weiteren Komponenten des Relais, wie insbesondere der elektrischen Spule, vermieden ist. Somit ist ein Anwendungsbereich/Einsatzbereiche weiter erhöht. Vorzugsweise ist es möglich, den Relaisantrieb mit einer elektrischen Spannung zwischen 9 V und 32 V zu versorgen, wobei die Einstellung der gewünschten elektrischen Ausgangsspannung mittels der beiden Gleichspannungswandler erfolgt.
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Zudem ist es möglich, je nach aktuellen Anforderungen während des Betriebs beispielsweise lediglich den erste Gleichspannungswandler, lediglich den zweiten Gleichspannungswandler oder beide Gleichspannungswandler zu betreiben, sodass eine an dem Ausgang anliegende elektrische Spannung variiert wird. Somit ist es möglich, eine mittels der elektrischen Spule aufgebrachte Kraft zu verändern, also eine Kraft, die insbesondere auf den etwaigen Anker wirkt. Infolgedessen ist ein vergleichsweise effizienter Betrieb des Relais möglich, was Betriebskosten verringert. Hierbei ist es wiederum nicht erforderlich, mehrere elektrische Spulen vorzuhalten, was Herstellungskosten weiter reduziert.
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Beispielsweise weist der Relaisantrieb einen weiteren Ausgang auf, der elektrisch mit dem weiteren Spulenende der elektrischen Spule kontaktiert ist. Insbesondere umfasst der Relaisantrieb einen weiteren Strompfad, mittels dessen ein weiterer Eingang elektrisch mit dem weiteren Ausgang verbunden ist. Beispielsweise weist der weitere Strompfad eine bestimmte Anzahl an elektrischen oder elektronischen Bauteilen auf. Besonders bevorzugt jedoch ist zwischen dem weiteren Eingang und dem weiteren Ausgang lediglich eine Leitung vorhanden, sodass mit Ausnahme eines etwaigen ohmschen Widerstands der Leitung keine Beeinflussung eines fließenden elektrischen Stroms oder eine elektrische Spannung erfolgt. Beispielsweise ist der weitere Strompfad mittels eines Stanzgitters gebildet. Vorzugsweise weist der Relaisantrieb einen Stecker auf, in dem der Eingang und der etwaige weitere Eingang integriert sind. Bei Montage wird hierbei ein entsprechender Gegenstecker auf den Stecker des Relaisantriebs gesetzt, was eine Montage vereinfacht. Alternativ hierzu ist der Eingang und/oder der etwaige weitere Eingang mittels einer Klemmschraube oder dergleichen gebildet oder umfasst diese zumindest. Somit ist ein vergleichsweise kostengünstiges Relais bereitgestellt.
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Beispielsweise weist das Relais weitere elektrische Spulen auf. Besonders bevorzugt jedoch umfasst das Relais lediglich die einzige elektrische Spule, die auf den Anker wirkt. Der Anker ist hierbei in Wirkverbindung mit den etwaigen Arbeitskontakten, sodass bei Bestromung der elektrischen Spule die Arbeitskontakte zueinander geeignet eingestellt werden. Beispielsweise ist das Relais derart ausgestaltet, dass bei einmaliger Einstellung der Arbeitskontakte diese in der jeweiligen Position verbleiben. So ist insbesondere lediglich eine Bestromung der elektrischen Spule zur Verbringung der Arbeitskontakte in den gewünschten Schaltzustand erforderlich. Besonders bevorzugt jedoch ist das Relais monostabil ausgestaltet. Sofern die elektrische Spule hierbei nicht bestromt ist, sind die Arbeitskontakte zweckmäßigerweise getrennt. Ein Schließen der Arbeitskontakte ist vorzugsweise lediglich bei Bestromung der elektrischen Spulen möglich. Die Arbeitskontakte bleiben in diesem Fall insbesondere lediglich dann geschlossen, sofern mittels der elektrischen Spule auf den Anker eine Kraft ausgeübt wird. Wenn die Kraft einen bestimmten Grenzwert unterschreitet, werden die Arbeitskräfte zweckmäßigerweise getrennt. Hierfür sind die Arbeitskontakte, oder zumindest insbesondere der etwaige Bewegkontakt, mit einer entsprechenden Kraft beaufschlagt, beispielsweise einer Federkraft. Mittels der elektrischen Spule wird bei Bestromung eine entgegen der Federkraft wirkende Kraft erstellt, die insbesondere größer als die Federkraft ist. Somit erfolgt ein Schließen der Arbeitskontakte möglich.
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Beispielsweise erfolgt mittels der Gleichspannungswandler eine Strommodulation. Mit anderen Worten wird mittels der Gleichspannungswandler ein elektrischer Strom entsprechend einer Vorgabe angepasst. Hierbei ist die jeweilige Ausgangsspannung insbesondere zeitlichen variierend, sodass der gewünschte elektrische Stromfluss erstellt ist. In diesem Fall ist aufgrund der verringerten Ausgangsspannung der mittels des ersten Gleichspannungswandlers bereitgestellte elektrische Strom geringer als der mittels des zweiten Gleichspannungswandlers bereitgestellte elektrische Strom.
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Besonders bevorzugt jedoch erfolgt mittels zumindest eines der Gleichspannungswandler eine (elektrische) Spannungsmodulation. Vorzugsweise erfolgt mittels der beiden Gleichspannungswandler jeweils eine Spannungsmodulation. Beispielsweise ist es hierbei möglich, die Ausgangsspannung des ersten Gleichspannungswandlers und/oder die Ausgangsspannung des zweiten Gleichspannungswandlers zu variieren, beispielsweise zu regeln oder zu steuern, insbesondere einzustellen. Somit ist ein Anwendungsbereich/Einsatzbereiche weiter erhöht. Besonders bevorzugt jedoch ist die Ausgangsspannung des ersten Gleichspannungswandlers konstant. Mit anderen Worten wird mittels des ersten Gleichspannungswandlers stets die Ausgangsspannung bereitgestellt, insbesondere unabhängig von der an dem Eingang anliegenden elektrischen Spannung, zumindest wenn diese größer als ein bestimmter Wert ist. Beispielweise ist der erste Gleichspannungswandler selbst regelnd ausgestaltet. Alternativ oder besonders bevorzugt Kombination hierzu zu ist die Ausgangsspannung zweite Gleichspannungswandlers konstant. Vorzugsweise ist der zweite Gleichspannungswandler selbst regelnd ausgestaltet, sodass die Ausgangsspannung stets gleich ist, unabhängig von der an dem Eingang anliegenden elektrischen Spannung, zumindest wenn diese größer als ein bestimmter Wert ist.
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Aufgrund der Selbstregelung ist eine Zuverlässigkeit erhöht und eine Überbelastung der elektrischen Spule vermieden. Aufgrund der konstanten Ausgangsspannung sind Herstellungskosten der Gleichspannungswandler verringert. Auch ist in diesem Fall stets eine Überbelastung der elektrischen Spulen vermieden. Ferner ist es somit stets die mittels der elektrischen Spule aufgebrachte elektromagnetische Kraft im Wesentlichen konstant, sodass die etwaigen Arbeitskontakte ebenfalls im Wesentlichen stets mit der gleichen Kraft bewegt werden. Zumindest wirkt auf die Arbeitskontakte im Wesentlichen stets die gleiche Kraft. Folglich ist ein reproduzierbares Verhalten der Arbeitskontakte realisiert wird und daher eine Sicherheit erhöht. Zusammenfassend erfolgt bevorzugt mittels der Gleichspannungswandler eine Spannungsmodulation.
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Beispielsweise ist der zweite Teilpfad mittels des zweiten Gleichspannungswandlers gebildet. Besonders bevorzugt jedoch umfasst der zweite Teilpfad einen Schalter, der elektrisch in Reihe zu dem zweiten Gleichspannungswandler geschaltet ist. Beispielsweise umfasst der zweite Teilpfad noch weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente. Bevorzugt jedoch ist der zweite Teilpfad mittels des zweiten Gleichspannungswandlers sowie des Schalters gebildet. Hierbei weist der zweite Gleichspannungswandler zweckmäßigerweise einen Spannungsmesser auf, mittels dessen beispielsweise eine selbstregulierende Einstellung des zweiten Gleichspannungswandlers erfolgt. Aufgrund des Schalters ist es möglich, die Parallelschaltungen des zweiten Teilpfads zu dem ersten Teilpfad zu unterbrechen, sodass insbesondere ein Betrieb des zweiten Gleichspannungswandlers beendet ist. Zum Beispiel ist der Schalter zwischen dem zweiten Gleichspannungswandler und dem Eingang des Relaisantriebs angeordnet. Besonders bevorzugt jedoch befindet sich der Schalter zwischen dem zweiten Gleichspannungswandler und dem Ausgang des Relaisantriebs. Zum Beispiel weist der zweite Teilpfad noch einen weiteren Schalter auf, wobei der zweite Gleichspannungswandler zwischen den beiden Schaltern angeordnet. Somit ist ein vollständiges Abtrennen des zweiten Gleichspannungswandlers ermöglicht, was eine Sicherheit erhöht.
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Aufgrund des Schalters ist der zweite Teilpfad unterbrechbar, sodass dieser in Abhängigkeit von bestimmten Anforderungen unterbrochen werden kann. Da mittels des zweiten Gleichspannungswandlers eine höhere Ausgangsspannung bereitgestellt wird, ist in diesem Fall eine an dem Ausgang anliegende elektrische Spannung bei Öffnen des Schalters erniedrigt. Der Schalter ist beispielsweise mittels eines Relais gebildet oder umfasst zumindest ein derartiges Relais. Besonders bevorzugt jedoch ist der Schalter mittels eines Halbleiters gebildet oder umfasst zumindest einen Halbleiter. Der Halbleiter ist beispielsweise ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein MOSFET. Somit ist eine Ausbildung eines Lichtbogens bei Betätigung des Schalters vermieden.
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Beispielsweise ist der Schalter in Abhängigkeit einer auf die etwaigen Arbeitskontakte wirkenden Kraft oder in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen betätigt. In einer weiteren Alternative erfolgt die Betätigung des Schalters in Abhängigkeit eines Einbaus des Relais, also insbesondere in Abhängigkeit, ob das Relais in einem Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz mit 12 V oder mit 24 V eingebaut ist.
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Besonders bevorzugt jedoch erfolgt die Betätigung des Schalters mittels eines Zeitglieds. Das Zeitglied selbst wird insbesondere bei Beginn des Führens eines elektrischen Stroms mittels des zweiten Teilpfads gestartet. Mit anderen Worten erfolgt ein Reset und Neustart des Zeitglieds, sofern mittels des zweiten Teilpfads ein elektrischer Strom geführt wird. In einer weiteren Alternative erfolgt ein Reset des Zeitglieds, sofern über den zweiten Teilpfad eine elektrische Spannung anfällt, insbesondere über den Schalter. Sofern die elektrische Spannung unter einen bestimmten Wert absinkt, der im Wesentlichen 0 Volts beträgt und/oder aufgrund des ohmschen Widerstands des Schalters selbst hervorgerufen ist, wird das Zeitglied zweckmäßigerweise gestartet. Somit wird der Schalter in Abhängigkeit des Stromführens des zweiten Teilpfads betätigt. Infolgedessen wird der zweite Teilpfad nach einer bestimmten Zeitspanne, die mittels des Zeitglieds vorgegeben ist, aufgetrennt.
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Beispielsweise ist die Zeitspanne variabel. Besonders bevorzugt jedoch ist die Zeitspanne konstant und beispielsweise zwischen 10 ms und 100 ms, zwischen 20 ms und 80 ms und beispielsweise gleich 50 ms, wobei jeweils insbesondere eine Abweichung von 10 ms, 5 ms oder 0 ms vorhanden ist. Somit wird bei Beginn der Bestromung der elektrischen Spule mittels des Relaisantriebs zunächst zumindest auch mittels des zweiten Gleichspannungswandlers die an dem Ausgang des Relaisantriebs anliegende elektrische Spannung bereitgestellt. Mit anderen Worten wird die elektrische Spule zumindest auch mittels des zweiten Gleichspannungswandlers bestromt. Nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne wird der zweite Teilpfad unterbrochen. Somit liegt an dem Ausgang nicht mehr die mittels des zweiten Gleichspannungswandlers bereitgestellte Ausgangsspannung an. Insbesondere liegt in diesem Fall lediglich die mittels des ersten Gleichspannungswandlers bereitgestellte Ausgangsspannung an dem Ausgang an. Somit erfolgt aufgrund der beiden Gleichspannungswandler nach der bestimmten Zeitspanne eine Reduzierung der elektrischen Spannung, mittels derer die elektrische Spule beaufschlagt ist. Aufgrund des zweiten Gleichspannungswandlers wird dabei die elektrische Spule zunächst mit einer vergleichsweise große Ausgangsspannung betrieben, sodass die etwaigen Arbeitskontakte bewegt werden. Dabei ist aufgrund der erhöhten Ausgangsspannung und somit der erhöhten elektromagnetischen Kraft die Bewegung vergleichsweise schnell. Nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne befinden sich die Arbeitskontakte in der gewünschten Stellung, also insbesondere liegen insbesondere mechanisch direkt aneinander an, sodass über diese ein Führen eines elektrischen Stroms ermöglicht ist. Nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne erfolgt zweckmäßigerweise lediglich eine Beaufschlagung der elektrischen Spule mittels der Ausgangsspannung, die mittels des ersten Gleichspannungswandlers bereitgestellt ist. Infolgedessen ist eine zum Betrieb erforderliche elektrische Energie verringert, was Betriebskosten reduziert und eine Effizienz erhöht.
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Insbesondere ist das Relais gemäß einem Verfahren betrieben, bei dem bei Aktivierung des Relais zumindest auch mittels des zweiten Gleichspannungswandlers eine Ausgangsspannung bereitgestellt wird, die an dem Ausgang des Relaisantriebs anliegt. Beispielsweise wird hierbei zusätzlich auch der erste Gleichspannungswandler betrieben, was die an dem Ausgang anliegende Ausgangsspannung erhöht. Nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne wird beispielsweise der zweite Teilpfad unterbrochen oder der zweite Gleichspannungswandler stillgesetzt, sodass an dem Ausgang lediglich die mittels des ersten Gleichspannungswandlers bereitgestellte Ausgangsspannung anliegt. Beispielsweise wird bei Ablauf der bestimmten Zeitspanne der erste Gleichspannungswandler aktiviert. Alternativ wird angefangen, den ersten Gleichspannungswandler um einen bestimmten Zeitversatz vor dem Ende der bestimmten Zeitspanne zu betrieben. Besonders bevorzugt jedoch wird der erste Gleichspannungswandler bereits bei Aktivierung des Relais und somit zeitgleich mit dem zweiten Gleichspannungswandler betrieben, sodass eine Unterbrechung der an dem Ausgang anliegenden elektrischen Spannung unterbunden ist. Dies erhöht eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).
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Das Zeitglied ist beispielsweise mittels diskreter Bauteile gebildet, also beispielsweise bestimmten elektrischen Bauteilen. Alternativ ist das Zeitglied zumindest teilweise mittels eines Mikrocontrollers gebildet, insbesondere also mittels eines elektronischen Bauteils. Zum Beispiel ist das Zeitglied mittels einer Softwareroutine realisiert. Somit eine im Wesentlichen freie Einstellung der bestimmten Zeitspanne ermöglicht. Beispielsweise ist der Mikrocontroller programmierbar ausgestaltet, sodass ein Verhalten des Relaisantriebs während des Betriebs verändert werden kann.
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Zum Beispiel weist der erste Teilpfad einen Schalter auf, der in Reihe zu dem ersten Gleichspannungswandler geschaltet ist. Somit ist es möglich, den ersten Teilpfad zu unterbrechen. Alternativ oder in Kombination hierzu weist der erste Teilpfad weitere elektrische und/oder elektronische Bauteile auf, die in Reihe oder parallel zu dem ersten Gleichspannungswandler geschaltet sind. Besonders bevorzugt jedoch ist der erste Teilpfad lediglich mittels des ersten Gleichspannungswandlers gebildet. Somit ist eine Komplexität sowie eine Anzahl an erforderlichen Bauteilen verringert. Infolgedessen sind Herstellungskosten reduziert. Auch liegt somit bei Betrieb an dem Ausgang stets zumindest die mittels des ersten Gleichspannungswandlers bereitgestellte Ausgangsspannung an, was eine Sicherheit erhöht.
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Bevorzugt weist der Relaisantrieb einen Steuereingang auf, in Abhängigkeit dessen eine Bestromung der elektrischen Spule erfolgt. Insbesondere ist im Montagezustand ein Mikrocontroller oder dergleichen mit dem Steuereingang gekoppelt. Sofern das Relais ein Bestandteil des Kraftfahrzeugs ist, ist insbesondere ein Bussystem an dem Steuereingang angeschlossen. Hierfür ist der Steuereingang zweckmäßigerweise geeignet, vorzugsweise vorgesehen und eingerichtet.
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Beispielsweise wird dann, wenn an dem Steuereingang ein bestimmter Pegel anliegt einer der Gleichspannungswandler betrieben. Insbesondere ist es hierbei möglich, das an dem Steuereingang zumindest drei unterschiedliche Pegel anliegen können, wobei bei einem der Pegel ein Betrieb des zweiten Gleichspannungswandlers, bei dem weiteren Pegel ein Betrieb des ersten Gleichspannungswandlers und bei den letzten Pegel kein Betrieb der Gleichspannungswandler erfolgt. Beispielsweise ist dann, wenn der erste Gleichspannungswandler betrieben ist, auch der zweite Gleichspannungswandler betrieben. Vorzugsweise umfasst der Relaisantrieb eine geeignete Schaltung, die beispielsweise eine Anzahl an Komparatoren aufweist, die mit dem Steuereingang verbunden sind, und die in Wirkverbindung mit dem jeweiligen Gleichspannungswandler sind.
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Beispielsweise umfasst der Relaisantrieb einen Mikrocontroller, der signaltechnisch mit dem Steuereingang gekoppelt ist, und in Abhängigkeit dessen die Gleichspannungswandler betrieben sind. Beispielsweise ist es möglich, dass an den dem Steuereingang lediglich zwei unterschiedliche Pegel anliegen können, was eine Verarbeitung vereinfacht. Insbesondere ist hierbei einer der Pegel „high“ (1) und der weitere „low“ (0). Mit anderen Worten ist lediglich eine binäre Einstellung ermöglicht. Beispielsweise erfolgt bei einem der Pegel ein Betrieb der beiden Gleichspannungswandler, wobei zweckmäßigerweise der zweite Teilpfad den Schalter aufweist, der vorzugsweise in Abhängigkeit des Zeitglieds betätigt ist. Somit werden dann, wenn an dem Steuereingang der bestimmte Pegel anliegt, die beiden Gleichspannungswandler betrieben, wobei nach der bestimmten Zeitspanne der zweite Teilpfad unterbrochen wird.
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In einer Alternative ist zwischen dem Eingang sowie den erste Teilpfad als auch den zweiten Teilpfad ein Steuerschalter geschaltet. Mit anderen Worten ist der Steuerschalter in Reihe mit dem ersten Teilpfad sowie in Reihe mit dem zweiten Teilpfad geschaltet. Der Steuerschalter ist beispielsweise ein Relais oder besonders bevorzugt ein Halbleiterschalter, wie ein Feldeffekttransistor, zweckmäßigerweise ein MOSFET. Der Steuerschalter ist vorzugsweise in Abhängigkeit des an dem Steuereingang anliegenden Pegels betätigt. Sofern der Steuerschalter geöffnet ist, liegt an keinem der Gleichspannungswandler die an dem Eingang des Relaisantriebs anliegende elektrische Spannung an, sodass keiner der Gleichspannungswandler betrieben wird. Daher liegt an dem Ausgang ebenfalls keine elektrische Spannung an, und die elektrische Spule ist nicht bestromt. Sofern an dem Steuereingang ein anderer Pegel anliegt, wird hingegen der Steuerschalter in den elektrisch leitenden Zustand versetzt, sodass insbesondere sowohl über den ersten Teilpfad als auch über den zweiten Teilpfad ein elektrischer Strom fließt. Somit sind die beiden Gleichspannungswandler betrieben. Vorzugsweise weist dabei der zweite Teilpfad den Schalter auf, der in Abhängigkeit des Zeitglieds betätigt ist. Somit wird nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne der zweite Teilpfad unterbrochen, und nach der bestimmten Zeitspanne ist die an dem Ausgang des Relaisantriebs anliegende elektrische Spannung daher verringert. Infolgedessen sind Betriebskosten verringert.
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Beispielsweise ist der erste Gleichspannungswandler ein Linearregler. Besonders bevorzugt jedoch umfasst der erste Gleichspannungswandler einen Schaltregler oder ist durch diesen gebildet. Vorzugsweise ist der Schaltregler ein Abwärtswandler, mittels dessen bevorzugt eine elektrische Spannung zwischen 1 V und 3 V und vorzugsweise gleich 2 V bereitgestellt ist, wobei beispielsweise jeweils eine Abweichung von 10 %, 5% oder 0 % vorhanden ist. Aufgrund der Heranziehung des Schaltreglers sind die bei Betrieb des ersten Gleichspannungswandlers auftretenden elektrischen Verluste vergleichsweise gering, weswegen Betriebskosten reduziert sind. Auch ist eine Erwärmung des Relaisantriebs vergleichsweise gering, sodass auf eine aufwändige Kühlung verzichtet werden kann. Der Schaltregler weist insbesondere einen getakteten betriebenen Schalter auf. Hierbei ist die Schaltfrequenz zweckmäßigerweise konstant. Zum Beispiel ist die Schaltfrequenz (Taktfrequenz) zwischen 100 kHz und 500 kHz und insbesondere gleich 200 kHz wobei vorzugsweise jeweils eine Abweichung von 50 kHz, 20 kHz oder 0 kHz vorhanden ist. Bei einer derartigen Schaltfrequenz sind Verluste weiter reduziert.
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Beispielsweise ist mittels des zweiten Gleichspannungswandlers bei Betrieb eine Ausgangsspannung zwischen 8 V und 15 V oder zwischen 10 V und 12 V bereitgestellt. Vorzugsweise ist die mittels des zweiten Gleichspannungswandlers bereitgestellte Ausgangsspannung 11 V, wobei hierbei beispielsweise eine Abweichung von 5 %, 2 % oder 0 % vorhanden ist. Zum Beispiel ist der zweite Gleichspannungswandler ein Schaltregler oder der zweite Gleichspannungswandler umfasst einen Schaltregler. Insbesondere ist der zweite Gleichspannungswandler mittels mehrerer Schaltregler gebildet.
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Besonders bevorzugt jedoch umfasst der zweite Gleichspannungswandler einen Linearregler und ist geeigneterweise mittels dessen gebildet. Der Linearregler weist geeigneterweise einen Widerstand auf, mittels dessen eine Verringerung der elektrischen Spannung erfolgt. Insbesondere ist der elektrische Widerstand einstellbar und beispielsweise als Potentiometer ausgestaltet. Die Einstellung des elektrischen Widerstands erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit einer an dem Ausgang des zweiten Gleichspannungswandlers anliegenden elektrischen Spannung, sodass dieser selbstregelnd ist. Bei Betrieb des zweiten Gleichspannungswandlers wird somit überschüssige elektrische Energie mittels des elektrischen Widerstands in Wärme gewandelt. Vorzugsweise wird hierbei der zweite Gleichspannungswandlers lediglich für eine vergleichsweise geringe Zeit betrieben, insbesondere für die bestimmte Zeitspanne. Mit anderen Worten wird bei Betrieb des Relaisantriebs lediglich für eine bestimmte Zeitspanne, die insbesondere 50 ms beträgt, die mittels des zweiten Gleichspannungswandlers bereitgestellte Ausgangsspannung erzeugt. Vorzugsweise wird im Anschluss hieran der zweite Teilpfad mittels des Schalters unterbrochen, sodass der zweite Gleichspannungswandler stillgesetzt ist. Infolgedessen erfolgt keine weitere Erwärmung des Widerstands. Zwar ist bei Betrieb des Linearreglers ein elektrischer Verlust erhöht. Da dieser jedoch nur für die bestimmte Zeitspanne betrieben wird, sind die Verluste vergleichsweise gering. Dahingegen ist jedoch der Linearregler vergleichsweise kostengünstig herstellbar.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 perspektivisch ein Relais mit einem Relaisantrieb und einer elektrischen Spule,
- 2 vereinfacht einen Schaltplan des Relais, und
- 3 einen zeitlichen Verlauf einer an der elektrischen Spule anliegenden elektrischen Spannung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist perspektivisch ein Relais 2 zeigt, dessen Schaltplan vereinfacht in 2 dargestellt ist. Das Relais 2 wird bei einem Kraftfahrzeug, nämlich einem Personenkraftwagen verwendet und dient dem An- sowie Abschalten eines Nebenaggregats, wie eines Anlassers. Hierbei werden mittels des Relais 2 elektrische Ströme von mehreren Hundert Ampere geschaltet.
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Das Relais 2 weist einen mechanischen Schalter 4 mit zwei Anschlüssen 6 auf, die im Montagezustand mit einer elektrischen Leitung kontaktiert sind. Hierbei sind die Anschlüsse 6 in eine Versorgungsleitung zu dem Nebenaggregat eingebracht. Über die Anschlüsse 6 fließt der mittels des Relais 2 zu schaltende elektrische Strom, der, sofern das Nebenaggregat der Anlasser ist, beispielsweise 300 A beträgt. Der mechanische Schalter 4 weist eine Schiene 8 mit einer Unterbrechung auf, wobei die Schiene 8 in die Anschlüsse 6 übergeht. An den Enden der Unterbrechung der Schiene 8 befindet sich jeweils ein Festkontakt 10, die mittels einer zwei Bewegkontakte 12 aufweisenden Brücke 14 kurzgeschlossen werden können. Hierfür wird die Brücke 14 senkrecht zur Schiene 8 transversal verbracht. Die Brücke 14 ist mittels eines entsprechend angepassten Gehäuses 16 gelagert, mittels dessen auch die Schiene 8 und die Anschlüsse 6 gehalten sind. Sofern die Bewegkontakte 12 an den Festkontakten 10 mechanisch direkt anliegen sind die beiden Anschlüsse 6 miteinander niederohmig elektrisch kontaktiert. Sofern die Brücke 14 von der Schiene 8 beabstandet ist, und somit jeder Festkontakt 10 von dem jeweils zugeordneten Bewegkontakt 12 beabstandet ist, ist hingegen ein elektrischer Stromfluss zwischen den beiden Anschlüssen 6 unterbunden. Die Festkontakte 10 sowie die Bewegkontakte 12 bilden somit die Arbeitskontakte des Relais 2.
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Die Brücke 14 ist mittels eines Ankers 18 fest verbunden, auf den einem elektrische Spule 20 des Relais 2 wirkt. Das Relais 2 weist lediglich die einzige elektrische Spule 20 auf, und der Anker 18 erstreckt sich teilweise innerhalb der elektrischen Spule 20 und senkrecht zur Schiene 8 / Brücke 14. Der Anker 18 ist aus einem magnetischen Material erstellt, beispielsweise aus einem Permanentmagneten oder einem ferromagnetischen Material, wie einem Eisen. Bei Bestromung der elektrischen Spule 20 wird der Anker 18 aus der elektrischen Spule 20 heraus bewegt und infolgedessen die Brücke 18 in Richtung der Schiene 8 versetzt, sodass die Arbeitskontakte 10, 12 aneinander anliegen. Falls die Bestromung der elektrischen Spule 20 beendet wird, wird aufgrund einer nicht näher dargestellt Feder die Brücke 14 von der Schiene 8 weggedrückt, sodass ein elektrischer Stromfluss zwischen den Anschlüssen 6 nicht möglich ist.
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Das Relais 2 weist ferner einen Relaisantrieb 22 auf, der eine Leiterplatte umfasst, die an dem Gehäuse 16 angebunden und parallel zur Achse der elektrischen Spule 20 angeordnet ist. Der Relaisantrieb 22 weist einen Eingang 24 sowie einen weiteren Eingang 26 auf, von denen jeder im Montagezustand mit jeweils einem Pol eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs elektrisch kontaktiert ist. Somit liegt zwischen den beiden Eingängen 24, 26 als elektrische (Eingangs-)Spannung die Bordnetzspannung an, die beispielsweise 12 V beträgt. Ferner weist der Relaisantriebs 20 einen Steuereingang 28 auf, der mit einem nicht näher dargestellten Mikrocontroller oder einer sonstigen Steuerung des Anlassers bzw. des sonstigen Nebenaggregats signaltechnisch verbunden ist.
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Der Relaisantriebs 22 weist ferner einen Ausgang 30 und einen weiteren Ausgang 32 auf, und an dem Ausgang 30 ist ein Spulenende 34 der elektrischen Spulen 20 angeschlossen. Mit dem weiteren Ausgang 32 ist ein weiteres Spulenende 36 der elektrischen Spule 20 elektrisch kontaktiert und somit angeschlossen. Die beiden Spulenenden 34, 36 sind an der Leiterplatte des Relaisantriebs 22 befestigt und einstückig mit weiteren Bestandteilen der elektrischen Spule 20, die aus einem lackierten Kupferlackdraht erstellt ist. Der Eingang 24 ist mittels eines Strompfads 38 elektrisch mit dem Ausgang 30 kontaktiert, und der weitere Eingang 26 ist mittels eines weiteren Strompfads 40 mit dem weiteren Ausgang 32 elektrisch kontaktiert.
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Der weitere Strompfad 40 ist mittels eines Stanzbiegeteils oder einer Leiterbahn der Leiterplatte gebildet, sodass der weitere Eingang 26 und der weitere Ausgang 32 niederohmig miteinander verbunden sind. Der Strompfad 38 weist einen erste Teilpfad 42 und einen zweite Teilpfad 44 auf, die zueinander parallel geschaltet sind. Hierbei ist zwischen den beiden Teilpfaden 42, 44 und dem Eingang 24 ein Steuerschalter 46 geschaltet, der zudem mit dem Steuereingang 28 signaltechnisch verbunden ist. Der Steuerschalter 46 ist ein Halbleiterschalter in Form eines MOSFETs und in Abhängigkeit eines an dem Steuereingang 28 anliegenden Pegels betätigt. Somit erfolgt dann, wenn an dem Steuereingang 28 ein bestimmter Pegel anliegt, ein Schalten des Steuerschalters 46, sodass mittels dessen ein elektrischer Strom geleitet wird. Sofern der Pegel nicht vorhanden ist, ist der Steuerschalter 46 sperrend, und folglich ist mittels dessen kein Leiten des elektrischen Stroms ermöglicht. Alternativ ist der Steuereingang 28 nicht vorhanden. In diesem Fall ist insbesondere der Steuerschalter 46 ebenfalls nicht vorhanden, und die Ansteuerung des Relaisantriebs 22 erfolgt mittels Anlegen einer elektrischen Spannung an dem Eingang 24. Zweckmäßigerweise ist dabei das Relais 20 als monostabiles Relais ausgebildet.
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Der erste Teilpfad 42 ist mittels eines ersten Gleichspannungswandler 48 gebildet, der als Schaltregler ausgebildet ist. Der Schaltregler ist ein Abwärtswandler, auch als Tiefsetzsteller bezeichnet. Dieser weist einen getakteten betriebenen Schalter 50 auf, der elektrisch in Reihe mit einer Induktivität 52 geschaltet ist. Die Taktfrequenz des getaktet betriebenen Schalters 50 beträgt 200 kHz, und der getaktet betriebene Schalter 50 sowie sie Induktivität 52 sind in den ersten Teilpfad 42 eingebracht. Auf der dem getakteten betriebenen Schalter 50 gegenüberliegenden Seite der Induktivität 52 ist der erste Teilpfad 42 mittels einer Kapazität 54 des Schaltreglers gegen den weiteren Strompfad 40 geführt. Zudem ist zwischen den getakteten betriebenen Schalter 50 und der Induktivität 52 der erste Teilpfad 42 mittels einer Diode 55 ebenfalls mit dem weiteren Strompfad 40 elektrisch kontaktiert. Bei Betrieb des ersten Gleichspannungswandlers 48 wird der getaktet betriebene Schalter 50 getaktet geöffnet und geschlossen, und somit eine Ausgangsspannung 56 bereitgestellt, die 2 V beträgt. Die Ausgangspannung 56 des ersten Gleichspannungswandler 58 liegt somit an dem Ausgang 30 an. Hierbei ist die Ausgangspannung 56 des ersten Gleichspannungswandlers 56 konstant, und mittels des ersten Gleichspannungswandler 58 erfolgt daher eine Spannungsmodulation.
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Der zweite Teilpfad 44 ist mittels eines zweiten Gleichspannungswandlers 58 sowie eines Schalters 60 gebildet, die zueinander elektrisch in Reihe geschaltet sind. Der Schalter 60 befindet sich zwischen dem Ausgang 30 sowie dem zweiten Gleichspannungswandler 58 und ist ebenfalls ein Halbleiterschalter, wie ein MOSFET. Der zweite Gleichspannungswandler 58 ist ein Linearregler und weist einen veränderbaren Widerstand 62 auf. Die Einstellung des veränderbaren Widerstands 62 erfolgt derart, dass eine Ausgangsspannung 64 des zweiten Gleichspannungswandlers 58 stets konstant ist und 11 V beträgt. Hierfür ist der zweite Gleichspannungswandler 58 mit dem weiteren Strompfad 40 signaltechnisch mittels eines nicht näher dargestellten Spannungsmessers verbunden. Somit erfolgt auch hier eine Spannungsmodulation, und die Ausgangsspannung 56 des ersten Gleichspannungswandlers 48 ist kleiner als die Ausgangsspannung 64 des zweiten Gleichspannungswandlers 58.
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Der Schalter 60 ist mittels eines Zeitglieds 65 betätigt. Das Zeitglied 65 wird zurückgesetzt, sofern über den Schalter 60 eine elektrische Spannung anfällt. Zudem wird das Zeitglied 65 gestartet, wenn über den Schalter 60 ein elektrischer Strom fließt. Hierfür ist das Zeitglied 65 signaltechnisch mit dem zweiten Teilpfad 44 verbunden und mittels einer nicht näher dargestellten Messschaltung wird ein Stromfluss über den zweite Teilpfad 44 registriert.
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Bei Aktivierung des Relais 2 wird zunächst zu einem Zeitpunkt 66 an dem Steuereingang 28 ein Pegel angelegt, sodass der Steuerschalter 46 in den elektrisch leitenden Zustand schaltet. Infolgedessen werden die beiden Gleichspannungswandler 48, 58 betrieben. Somit liegt an dem Ausgang 30 die erhöhte, von dem zweiten Gleichspannungswandler 58 bereitgestellte Ausgangsspannung 64 an. In 3 ist hierbei der zeitliche Verlauf der an dem Ausgang 30 anliegenden elektrischen Spannung dargestellt. Aufgrund der elektrischen Spannung wird die elektrische Spule 20 bestromt, wobei eine vergleichsweise große elektromagnetische Kraft auf den Anker 18 und somit auch auf die Brücke 14 aufgebracht wird. Infolgedessen wird jeder der Bewegkontakte 12 gegen den jeweiligen Festkontakt 10 bewegt, sodass ein elektrischer Stromfluss zwischen den Anschlüssen 6 ermöglicht ist. Hierbei wird der veränderbaren Widerstand 62 geeignet eingestellt, sodass an dem Ausgang 30 stets die konstante Ausgangsspannung 64 anliegt. Dabei erfolgt eine Erwärmung des veränderbaren Widerstands 62.
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Zudem wird aufgrund des über den Schalter 60 und den zweiten Teilpfad 44 fließenden elektrischen Stroms das Zeitglied 65 gestartet. Nach einer bestimmten Zeitspanne 68, die 50 ms beträgt, wird aufgrund des Ablaufs des Zeitglieds 65 der Schalter 60 betätigt und somit der zweite Teilpfad 44 unterbrochen. Infolgedessen wird der Betrieb des zweiten Gleichspannungswandlers 58 beendet. Infolgedessen liegt an dem Ausgang 30 lediglich die Ausgangsspannung 64 des ersten Gleichspannungswandlers 48 an. Somit wirkt auf den Anker 18 und folglich auf die Brücke 14 eine verringerte Kraft. Diese reicht jedoch aus, um die Brücke 14 in der Position zu halten, sodass auch weiterhin ein elektrischer Stromfluss zwischen den Anschlüssen 6 ermöglicht ist Der erste Gleichspannungswandler 48 wird dabei vergleichsweise effizient betreiben, weswegen ein Energiebedarf des Relaisantriebs 20 verringert ist. Falls an dem Steuergerät 28 das Anlegen des Pegels beendet wird, wird der Steuerschalter 46 in den elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt, sodass auch der erste Gleichspannungswandler 48 nicht mehr betrieben wird. Infolgedessen liegt an dem Ausgang 30 keine elektrische Spannung mehr an, und mittels der elektrischen Spule 20 wird keine Kraft mehr auf den Anker 18 aufgebracht. Infolgedessen wird aufgrund der nicht näher dargestellten Feder die Brücke 14 von der Schiene 8 beabstandet und somit ein elektrischer Stromfluss zwischen den Anschlüssen 6 beendet.
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In einer nicht näher dargestellten Ausgestaltungsform ist der Steuerschalter 56 nicht vorhanden. In diesem Fall sind der getaktet betriebenen Schalter 50 sowie der Schalter 60 mit dem Steuereingang 28 signaltechnisch verbunden, wobei auch hier eine geeignete Verschaltung gewählt ist, sodass nach der bestimmten Zeitspanne 58 im Anschluss an den Zeitpunkt 66 ein Betrieb des zweite Gleichspannungswandlers 58 beendet wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Relais
- 4
- mechanischer Schalter
- 6
- Anschluss
- 8
- Schiene
- 10
- Festkontakt
- 12
- Bewegkontakt
- 14
- Brücke
- 16
- Gehäuse
- 18
- Anker
- 20
- elektrische Spule
- 22
- Relaisantrieb
- 24
- Eingang
- 26
- weiterer Eingang
- 28
- Steuereingang
- 30
- Ausgang
- 32
- weiterer Ausgang
- 34
- Spulenende
- 36
- weiteres Spulenende
- 38
- Strompfad
- 40
- weiterer Strompfad
- 42
- erster Teilpfad
- 44
- zweiter Teilpfad
- 46
- Steuerschalter
- 48
- erster Gleichspannungswandler
- 50
- getaktet betriebener Schalter
- 52
- Induktivität
- 54
- Kapazität
- 55
- Diode
- 56
- Ausgangsspannung des ersten Gleichspannungswandlers
- 58
- zweiter Gleichspannungswandler
- 60
- Schalter
- 62
- veränderbarer Widerstand
- 64
- Ausgangsspannung des zweiten Gleichspannungswandlers
- 65
- Zeitglied
- 66
- Zeitpunkt
- 68
- bestimmte Zeitspanne
