EP2614514B1 - Sicherungsvorrichtung und verfahren zur herstellung einer sicherungsvorrichtung - Google Patents

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EP2614514B1
EP2614514B1 EP11767650.2A EP11767650A EP2614514B1 EP 2614514 B1 EP2614514 B1 EP 2614514B1 EP 11767650 A EP11767650 A EP 11767650A EP 2614514 B1 EP2614514 B1 EP 2614514B1
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EP
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housing
protective device
line
signal line
electrical
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EP11767650.2A
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EP2614514A1 (de
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York Dlugokinski
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Fele & Co KG GmbH
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Fele & Co KG GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H2039/008—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current using the switch for a battery cutoff

Definitions

  • the present invention relates to a safety device for an electric circuit, in particular for use in a motor vehicle, having a first and a second terminal for electrically connecting the safety device to the circuit, a conducting element guided by the safety device and an electrical connection between the first and the second terminal forms, a pyrotechnic propellant charge, which is adapted to separate by a triggerable explosion, the electrical connection.
  • the present invention further relates to a power train with an electrical lead having such a securing device. Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a security device.
  • Such a security device is known, for example from the DE 19503809 A1 comprising, in an electrical path between a battery and the engine wiring harness of a motor vehicle, an ammeter connected to a threshold switch connected to a detonator via an amplifier.
  • the detonator triggers an explosion in the event of exceeding the threshold and cuts through a predetermined breaking point in the electrical line, whereby the electrical connection between the battery and the wiring harness is interrupted.
  • a disadvantage of this safety device is that in the case of triggering the safety device, only the connected components of the motor vehicle are de-energized, other components that must not be switched off in the event of triggering the safety device or must be activated, are disregarded.
  • the document shows DE 197 12 544 A1 a power interruption control unit that receives an impact detection signal that is externally supplied when an impact such as a collision of a motor vehicle has been detected, and generates and supplies a circuit interruption control signal based on the impact detection signal.
  • a circuit breaker unit forcibly interrupts a power supply path and stops powering a load. The supply of electricity can therefore be interrupted immediately upon detection of the impact.
  • a second load which is a minimum electrical system that is essential to keep the motor vehicle, is provided. Even if the power supply to the load is interrupted, therefore, the vehicle can be kept running. Therefore, even at the time of an accident or the like, the motor vehicle can be moved by itself to the roadside or the like, as far as the state of the vehicle permits.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a security device and a method for producing such a security device that can turn off certain components and simultaneously activate other components.
  • the safety device comprises detecting means to detect the triggering of the explosion, wherein the detection means comprise a signal line, wherein the line element and the signal line are associated with release means which are actuated by the explosion, wherein the separating means comprise a separating device, which is designed to sever the signal line and the line element.
  • the object is achieved by a drive train with an electrical line having such a safety device.
  • the triggering of the pyrotechnic propellant charge can be detected reliably and with simple means.
  • the object is further achieved by the production method mentioned at the outset with the steps of providing a housing part, providing a pyrotechnic propellant charge, arranging a line element on the propellant charge, arranging detection means on the line element or the propellant charge, arranging the pyrotechnic passage in the housing part and allocating separating means which are actuatable by the propellant charge, to the conduit member and the signal conduit, the separation means comprising a separator adapted to sever the signal conduit and the conduit member, and sealing the body member by means of a seal and a housing cover.
  • the safety device regardless of the electrical line to be separated, the triggering of the safety device and in particular the pyrotechnic propellant charge independently is detected in order to activate in the event of triggering other components, such as contactors or the like, or to take certain safety-related measures.
  • the safety in particular in a motor vehicle when the safety device is triggered, can be increased.
  • the detection means are at least partially destroyed by the explosion.
  • the separating means are assigned such that a movement of the separating means cuts through the line element and the signal line.
  • the movement can be actuated by the explosion.
  • the signal line is electrically insulated from the line element.
  • an insulation element is arranged between the signal line and the line element.
  • the detection means comprise a plurality of signal lines which form independent electrical paths which can be severed by the explosion.
  • the separating means have a, in particular a single, cutting chisel, which is designed to sever the signal line and the line element.
  • the propellant charge is accommodated in a watertight housing.
  • the life and reliability of the safety device can be increased or ensured under different environmental conditions.
  • the housing has feedthrough means for guiding electrical signals into and / or out of the housing.
  • the function of the securing device in the watertight housing can be ensured.
  • the line element has further safety switches in order to be able to switch de-energized individually determined components. This offers the advantage that certain components can be protected individually and with different currents.
  • the watertight housing has two electrical feedthroughs for independently firing the pyrotechnic propellant charge and detecting the initiation of the explosion.
  • FIG. 1 a motor vehicle with a safety device is shown schematically and generally designated 10.
  • the motor vehicle has a drive train 12 which is supplied with a torque t by means of a drive machine 14.
  • the torque t is transmitted to driven wheels 16r, 161 for driving the motor vehicle 10.
  • the prime mover 14 may be designed both as an internal combustion engine with an alternator, not shown, as an electric machine or as a hybrid drive with an electric machine and another drive motor, such as an internal combustion engine or the like.
  • the prime mover 14 is connected to a controller 18 which controls the prime mover 14.
  • the motor vehicle 10 has an electrical energy source 20, which is preferably designed as an accumulator 20.
  • the accumulator 20 is electrically connected to the drive machine 14 in order to supply the drive machine with electrical energy and / or to be charged by the electric drive machine, for example, in overrun mode or the alternator with electrical energy.
  • a securing device 22 is arranged, which is designed to possibly separate the electrical connection.
  • the security device 22 is further connected to a control unit 24.
  • the control unit 24 receives a control signal from the fuse 22, if the securing device 22 has been triggered and the electrical connection between the accumulator 20 and the drive machine 14 has been severed.
  • further consumers may also be connected, which are controlled by the control unit 24.
  • the safety device 22 is designed to trigger in the event of an accident or in the case of too high a current in the electrical connection between the accumulator 20 and the engine 14, d. H. to disconnect the electrical connection.
  • the security device 22, in the event of triggering, provides a signal to the control device 24, which activates other security-relevant components 26 or initiates a specific security sequence or shutdown sequence. This allows certain components of the vehicle, such.
  • contactors, on-board electronics, hazard warning lights, communication means, restraint systems activated by a corresponding signal or in a certain way, e.g. in a safe mode, to increase the overall safety in the motor vehicle 10 in the event of an accident.
  • a pyrotechnic propellant charge and explosion detection device is shown and generally designated 30.
  • the securing device 30 has a housing 34 in which a pyrotechnic explosive charge 36 is arranged.
  • the housing 34 is open on a side facing the power line 32.
  • a detector 38 is arranged, which is connected to a signal line 40.
  • the power line 32 has a first terminal 42 and a second terminal 44, wherein the power line 32 forms an electrical connection between the power terminals 42, 44.
  • the terminals 42, 44 serve to connect the power line 32 in a circuit or to connect to a circuit.
  • the pyrotechnic explosive charge 36 is disposed in the housing 34, which is open to the power line 32 in order to permanently sever an electrical connection between the terminal 42 and 44 by a triggerable explosion.
  • the detector 38 is arranged, which detects the triggering of the explosion of the pyrotechnic explosive charge 36 and leads out a corresponding detection signal via the signal line 40 from the housing 34.
  • the power line 32 may be provided a predetermined breaking point, which is severed by the triggerable explosion to interrupt the electrical connection between the terminal 42 and 44.
  • the detector 38 may be configured as a pressure sensor, temperature sensor, electrical conduit or the like to detect the initiation of the explosion.
  • the detector 38 is destroyed by the explosion.
  • the fuse device 30 on the one hand by the triggerable explosion, the electrical connection between the terminals 42, 44 separate and at the same time detect the triggering of the explosion via the sensor 38 and the signal line 40 and to corresponding control and / or regulating devices.
  • Fig. 3 an embodiment of the securing device 30 is shown schematically.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, with only the differences being explained here.
  • the pyrotechnic explosive charge 36 is disposed, and a cutting bit 46 having a cutting edge 48.
  • the cutting bit 46 is movably supported in the housing 34 between the pyrotechnic explosive charge 36 and the open side of the housing 34.
  • the cutting edge 48 faces the electrical line 32.
  • a signal line 50 is arranged, which has a first plug connection 52 and a second plug connection 54.
  • the signal line 50 and the electrical lead 32 are arranged relative to the housing 34 and the cutting bit 46 so that the cutting bit 46 is moved outward by the explosion, and the cutting edge 48 of the cutting bit 46, the signal line 50 and the electrical line 32 is severed.
  • the signal line 50 has the plug-in connections 52, 54, via which an electrical current in the signal line 50 is impressed. When the cutting bit 46 cuts the signal line 50 and the electric wire 32, the impressed current in the signal line 50 is cut off, whereby the triggering of the explosion can be detected independently.
  • the signal line 50 is isolated from the electrical line 32 to avoid interference with the signal line 50.
  • the cutting bit 46 is preferably made of a hard, non-conductive material such. As plastic, so as not to generate short circuits between the signal line 50 and the electrical line 32 or to form an electrical connection between the terminals 42, 44 of the electrical line 32.
  • the plug-in connections 52, 54 are preferably waterproof.
  • FIG. 4 a further embodiment of the securing device 30 is shown.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, with only the differences being explained here.
  • the housing 34 has two openings arranged on opposite sides of the housing 34. In the middle of the housing 34, the pyrotechnic explosive charge 36 is arranged. On the open sides of the housing 34, a respective separating chisel 56, 58 is arranged. The cutting chisels 56, 58 each have a cutting edge 60, 62, which are guided through an opening in the housing 34. The cutting bits 56, 58 are movably mounted in the housing 34. At the openings of the housing 34, the electrical line 32 and the signal line 50 are arranged.
  • the cutting bits 56, 58 are movably supported in the housing 34 so that the blades 60, 62 are moved outward by the explosion of the explosive charge 36.
  • the electrical line 32 and the signal line 50 are disposed on the respective cutting edge 60, 62, so that the movement of the cutting chisel 54, 56, the electrical line 32 and the signal line 50 is severed.
  • the movement of the cutters 56, 58 is effected by the explosion.
  • the signal line 50 and the electrical line 32 separate separating chisels 56, 58 assigned.
  • the triggering of the explosion by the signal line 50 can take place independently.
  • the detection of the triggering of the explosion is made via the signal line 50 in the same manner as in the embodiment according to FIG Fig. 3 ,
  • Fig. 5 an exploded view of a preferred embodiment of the securing device 30 is shown.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, with only the differences being explained here.
  • the pyrotechnic explosive charge 36 is disposed in the housing 34.
  • the housing 34 has connection or feedthrough means 64, via which the pyrotechnic explosive charge 36 can be ignited electrically.
  • the housing has an opening 66 through which various elements can be mounted in the housing 34.
  • an insulation element 68 is shown, which can be accommodated in the housing 34.
  • the signal line 50 has a flat portion 70 which is insertable into the insulating member and received in the housing 34 together with the insulating member 68.
  • the insulating member 68 has two insulating portions 72, 74, between which the flat portion 70 is received.
  • the electrical line 32 has the terminals 42, 44 and a vertical portion 76 which is insertable through the opening 66 in the housing 34 and rests against the insulating element 68 in the assembled state.
  • the insulating element 68 with the vertical portion 70 of the signal line 50 is in the assembled state between the vertical Section 76 and the pyrotechnic explosive charge 36 arranged.
  • the separating bit 46 is arranged between the insulating element 68 and the pyrotechnic explosive charge 36.
  • a closure element 78 which closes the opening 66 of the housing 34 after installation of the electrical line 32, the signal line 50 and the insulating element 68.
  • the closure element 78 has connection pins 80 which can be inserted for fixing in connection opening 82 of the housing 34.
  • the flat portion 70 of the signal line 50 is disposed between the cutting bit 46 and the vertical portion 76, so that the blast 48 is moved by the explosion of the pyrotechnic explosive charge 36 and the flat portion 70 and the vertical portion 76 is severed. Thereby, the electrical path between the plug-in terminals 52 and 54 and the electrical line 32 between the terminals 42 and 44 is severed. As a result, the electrical line 32 can be severed reliably and at the same time the triggering of the explosion or the severing of the electrical line 32 by means of the signal line 50 can be reliably detected.
  • a plurality of signal lines 50 are arranged in the securing device 10 one behind the other, which are severed by the explosion. This can increase the redundancy.
  • Fig. 6 shows an exploded view of a housing for the securing device 30, which is generally designated 90.
  • the housing 90 is formed by a lower housing part 92 and a housing cover 94.
  • the housing cover 94 is provided with a seal 96 to seal the housing 90 watertight.
  • the securing device 30 is received in the housing 90, wherein the passage 94 at an opening 98 of the Housing 90 is arranged to ignite the pyrotechnic explosive charge 36 by means of an electrical signal from the outside.
  • the connection terminals 42, 44 are fixed for mechanical fixation on pin 100.
  • the terminals 42, 44 are each connected to a current clamp 102, 104, which are guided via openings 106, 108 to the outside.
  • the signal line 50 is connected via the connection terminals 52, 54 to a feedthrough 110.
  • the feedthrough 110 is disposed at an opening 112 of the housing 90 for conducting an electrical signal to the outside. As a result, the severing of the signal line 50 can be detected from the outside.
  • the openings 98 and 112 are provided with seals 114, 116 to allow a watertight implementation of the electrical signals.
  • the housing 90 thereby offers the possibility of the securing device 30 waterproof, z. B. in a motor vehicle to operate, electrical signals and the electrical line 32 are guided into the housing 90 and out of the housing 90 out.
  • the housing 90 can be attached directly to a battery case.
  • a battery for a motor vehicle 10 is shown with a security device 30 and generally designated 120.
  • the battery 120 has a first pole 122 and a second pole 124.
  • the first pole 122 forms a ground terminal of the battery and the second pole 124 forms a positive voltage pole of the battery 120.
  • the fuse device 30 is fixed to the battery 120, the current clamp 102 being electrically connected to the second pole 124 by means of a pole connection device 126.
  • the pole connection device 126 is formed as a metal strip 126. If the securing device 30, as in FIG. 7 is attached to the battery 120, the pole connection device 126 is preferably formed as a metal bar 126. Alternatively, the pole connection device 126 may be formed as a cable, in particular if the securing device 30 is installed remotely from the battery 120 in the motor vehicle 10.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für einen elektrischen Stromkreis, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme, um die Sicherungsvorrichtung mit dem Stromkreis elektrisch zu verbinden, einem Leitungselement, das durch die Sicherungsvorrichtung geführt ist und eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Anschlussklemme bildet, einer pyrotechnischen Treibladung, die dazu ausgebildet ist, durch eine auslösbare Explosion die elektrische Verbindung zu trennen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Leitung, die eine derartige Sicherungsvorrichtung aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Sicherungsvorrichtung.
  • Eine derartige Sicherungsvorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der DE 19503809 A1 , die in einem elektrischen Pfad zwischen einer Batterie und dem Motorkabelbaum eines Kraftfahrzeugs ein Amperemeter aufweist, das mit einem Schwellwertschalter verbunden ist, der über einen Verstärker mit einer Sprengkapsel verbunden ist. Die Sprengkapsel löst im Falle des Überschreitens des Schwellwertes eine Explosion aus und durchtrennt eine Sollbruchstelle in der elektrischen Leitung, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Kabelbaum unterbrochen wird.
  • Nachteilig bei dieser Sicherungsvorrichtung ist es, dass in dem Falle des Auslösens der Sicherungsvorrichtung lediglich die angeschlossenen Komponenten des Kraftfahrzeugs stromlos geschaltet werden, wobei andere Komponenten, die im Falle eines Auslösens der Sicherungsvorrichtung nicht stromlos geschaltet werden dürfen bzw. aktiviert werden müssen, unberücksichtigt sind.
  • Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 197 12 544 A1 eine Stromunterbrechungssteuereinheit, die ein Aufpralldetektorsignal empfängt, das von außen zugeführt wird, wenn ein Aufprall, wie beispielsweise ein Zusammenstoß eines Kraftfahrzeugs, ermittelt worden ist, und erzeugt und führt ein Stromkreisunterbrechungssteuersignal auf der Grundlage des Aufpralldetektorsignals zu. Eine Stromkreisunterbrechungseinheit unterbricht zwangsweise einen Stromversorgungsweg und beendet die Stromversorgung einer Last. Die Zuführung von Strom kann daher sofort bei Feststellung des Aufpralls unterbrochen werden. Außerdem ist eine zweite Last, die ein elektrisches Minimalsystem ist, das wesentlich ist, um das Kraftfahrzeug fahrfähig zu halten, vorgesehen. Selbst wenn die Stromversorgung zur Last unterbrochen wird, kann das Fahrzeug daher fahrfähig gehalten werden. Selbst zum Zeitpunkt eines Unfalls o. dgl. kann das Kraftfahrzeug daher aus eigener Kraft zum Straßenrand o. dgl. bewegt werden, sofern der Zustand des Fahrzeugs es zulässt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sicherungsvorrichtung bereitzustellen, die bestimmte Komponenten stromlos schalten kann und gleichzeitig andere Komponenten aktivieren kann.
  • Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Sicherungsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Sicherungsvorrichtung Erfassungsmittel aufweist, um das Auslösen der Explosion zu erfassen, wobei die Erfassungsmittel eine Signalleitung aufweisen, wobei dem Leitungselement und der Signalleitung Trennmittel zugeordnet sind, die durch die Explosion betätigbar sind, wobei die Trennmittel eine Trennvorrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die Signalleitung und das Leitungselement zu durchtrennen.
  • Des Weiteren wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Leitung, die eine derartige Sicherungsvorrichtung aufweist, gelöst. Dadurch kann das Auslösen der pyrotechnischen Treibladung zuverlässig und mit einfachen Mitteln erfasst werden.
  • Die Aufgabe wird ferner durch das eingangs genannte Herstellungsverfahren gelöst mit den Schritten Bereitstellen eines Gehäuseteils, Bereitstellen einer pyrotechnischen Treibladung, Anordnen eines Leitungselements an der Treibladung, Anordnen von Erfassungsmitteln an dem Leitungselement oder der Treibladung, Anordnen der pyrotechnischen Treibleidung in dem Gehäuseteil und Zuordnen von Trennmitteln, die durch die Treibladung betätigbar sind, zu dem Leitungselement und der Signalleitung, wobei die Trennmittel eine Trennvorrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die Signalleitung und das Leitungselement zu durchtrennen, und Verschließen des Gehäuseteils mittels einer Dichtung und eines Gehäusedeckels.
  • Vorteil der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung ist es, dass unabhängig von der zu trennenden elektrischen Leitung das Auslösen der Sicherungsvorrichtung und insbesondere der pyrotechnischen Treibladung unabhängig erfasst wird, um im Falle des Auslösens andere Komponenten, wie zum Beispiel Schütze oder dergleichen zu aktivieren, bzw. gewisse sicherheitsrelevante Maßnahmen zu ergreifen. Dadurch kann die Sicherheit, insbesondere in einem Kraftfahrzeug beim Auslösen der Sicherungsvorrichtung erhöht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Erfassungsmittel durch die Explosion wenigstens teilweise zerstört.
  • Dadurch kann die Explosion zuverlässig erfasst werden.
  • Insbesondere sind die Trennmittel derart zugeordnet, dass eine Bewegung der Trennmittel das Leitungselement und die Signalleitung durchtrennt. Somit kann vorgesehen sein, dass das Leitungselement und die Signalleitung von den Trennmitteln gemeinsam durchtrennt werden. Die Bewegung kann dabei durch die Explosion betätigt sein.
  • Dadurch kann eine zuverlässige Trennung der elektrischen Verbindung und/oder des elektrischen Pfades realisiert werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Signalleitung gegenüber dem Leitungselement elektrisch isoliert ist.
  • Dadurch können Störungen der Signalleitung durch den Strom im Leitungselement reduziert werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt, wenn zwischen der Signalleitung und dem Leitungselement ein Isolierungselement angeordnet ist.
  • Dadurch kann mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Isolierung bereitgestellt werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Erfassungsmittel eine Mehrzahl von Signalleitungen aufweisen, die unabhängige elektrische Pfade bilden, die durch die Explosion durchtrennbar sind.
  • Dadurch können unterschiedliche Komponenten unabhängig von einander aktiviert werden, wodurch eine zusätzliche Redundanz geschaffen wird.
  • Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Trennmittel einen, insbesondere einen einzigen, Trennmeißel aufweisen, der dazu ausgelegt ist, die Signalleitung und das Leitungselement zu durchtrennen.
  • Dadurch kann eine zuverlässige Trennung der elektrischen Verbindung und des elektrischen Pfades bereitgestellt werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Treibladung in einem wasserdichten Gehäuse aufgenommen ist.
  • Dadurch kann die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Sicherungsvorrichtung bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen erhöht bzw. gewährleistet werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt, wenn das Gehäuse Durchführungsmittel aufweist, um elektrische Signale in das Gehäuse hinein und/oder aus dem Gehäuse herauszuführen. Dadurch kann die Funktion der Sicherungsvorrichtung in dem wasserdichten Gehäuse gewährleistet werden.
  • Im Allgemeinen ist bevorzugt, wenn das Leitungselement weitere Sicherungsschalter aufweist, um individuell bestimmte Komponenten stromlos schalten zu können. Das bietet den Vorteil, dass bestimmte Komponenten individuell und mit unterschiedlichen Stromstärken abgesichert werden können.
  • Im Allgemeinen ist es bevorzugt, wenn das wasserdichte Gehäuse zwei elektrische Durchführungen aufweist, um unabhängig von einander die pyrotechnische Treibladung zu zünden und das Auslösen der Explosion zu erfassen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    den schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Sicherungsvorrichtung;
    Fig. 2
    den schematischen Aufbau einer Sicherungsvorrichtung mit einer pyrotechnischen Treibladung und Erfassungsmitteln;
    Fig. 3
    den schematischen Aufbau einer Sicherungsvorrichtung mit einer Signalleitung und einem Trennmeißel;
    Fig.4
    eine Sicherungsvorrichtung mit einer Signalleitung und zwei Trennmeißeln;
    Fig. 5
    eine Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführung der Sicherungsvorrichtung;
    Fig. 6
    eine Explosionsdarstellung einer Sicherungsvorrichtung mit einer Signalleitung und einem wasserdichten Gehäuse; und
    Fig. 7
    eine Batterie eines Kraftfahrzeugs mit einer Sicherungsvorrichtung.
  • In Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Sicherungsvorrichtung schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang 12 auf, der mittels einer Antriebsmaschine 14 mit einem Drehmoment t versorgt wird. Das Drehmoment t wird auf angetriebene Räder 16r, 161 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 10 übertragen. Die Antriebsmaschine 14 kann sowohl als Verbrennungskraftmaschine mit einer nicht dargestellten Lichtmaschine, als elektrische Maschine oder aber als Hybridantrieb mit einer elektrischen Maschine und einem anderen Antriebsmotor, wie z.B. einem Verbrennungsmotor oder dergleichen, ausgebildet sein. Die Antriebsmaschine 14 ist mit einem Steuergerät 18 verbunden, das die Antriebsmaschine 14 steuert. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine elektrische Energiequelle 20 auf, die vorzugsweise als Akkumulator 20 ausgebildet ist. Der Akkumulator 20 ist elektrisch verbunden mit der Antriebsmaschine 14, um die Antriebsmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen und/oder von der elektrischen Antriebsmaschine, beispielsweise im Schubbetrieb oder der Lichtmaschine mit elektrischer Energie geladen zu werden. Zum Laden des Akkumulators 20 können auch Solarzellen verwendet werden, die auch in Kombination mit der Lichtmaschine elektrische Energie liefern. Zwischen dem Akkumulator 20 und der Antriebsmaschine 14 ist eine Sicherungsvorrichtung 22 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, die elektrische Verbindung ggf. zu trennen. Die Sicherungsvorrichtung 22 ist ferner mit einem Steuergerät 24 verbunden. Das Steuergerät 24 erhält ein Steuersignal von der Sicherung 22, sofern die Sicherungsvorrichtung 22 ausgelöst wurde und die elektrische Verbindung zwischen dem Akkumulator 20 und der Antriebsmaschine 14 durchtrennt wurde. Auf der dem Akkumulator 20 zugewandten Seite der Sicherungsvorrichtung 22 können auch noch weitere Verbraucher angeschlossen sein, die von dem Steuergerät 24 gesteuert werden.
  • Die Sicherungsvorrichtung 22 ist dazu ausgelegt, im Falle eines Unfalls oder im Falle eines zu hohen Stroms in der elektrischen Verbindung zwischen dem Akkumulator 20 und der Antriebsmaschine 14 auszulösen, d. h. die elektrische Verbindung zu trennen. Die Sicherungsvorrichtung 22 liefert im Falle des Auslösens ein Signal an die Steuervorrichtung 24, die andere sicherheitsrelevante Komponenten 26 aktiviert oder eine bestimmte Sicherheitssequenz oder Abschaltsequenz einleitet. Dadurch können bestimmte Komponenten des Fahrzeugs, wie z. B. Schütze, Bordelektronik, Warnblinkanlage, Kommunikationsmittel, Rückhaltesysteme durch ein entsprechendes Signal aktiviert oder in einer bestimmten Weise, z.B. in einem abgesicherten Modus, betrieben werden, um die Gesamtsicherheit in dem Kraftfahrzeug 10 im Falle eines Unfalls zu erhöhen.
  • In Figur 2 ist eine Sicherungsvorrichtung mit pyrotechnischer Treibladung und Explosionserfassungsmitteln gezeigt und allgemein mit 30 bezeichnet. Durch die Sicherungsvorrichtung 30 ist eine Stromleitung 32 geführt, in der der Strom I fließt. Die Sicherungsvorrichtung 30 weist ein Gehäuse 34 auf, in dem eine pyrotechnische Sprengladung 36 angeordnet ist. Das Gehäuse 34 ist an einer der Stromleitung 32 zugewandten Seite offen ausgebildet. An der offenen Seite des Gehäuses 34 ist ein Detektor 38 angeordnet, der mit einer Signalleitung 40 verbunden ist. Die Stromleitung 32 weist eine erste Anschlussklemme 42 und eine zweite Anschlussklemme 44 auf, wobei die Stromleitung 32 eine elektrische Verbindung zwischen den Stromklemmen 42, 44 bildet.
  • Die Anschlussklemmen 42, 44 dienen dazu, die Stromleitung 32 in einen Stromkreis einzubinden bzw. an einen Stromkreis anzuschließen. Die pyrotechnische Sprengladung 36 ist in dem Gehäuse 34 angeordnet, das zu der Stromleitung 32 hin offen ausgebildet ist, um eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlussklemme 42 und 44 durch eine auslösbare Explosion dauerhaft zu durchtrennen. Zwischen der pyrotechnischen Sprengladung 36 und der Stromleitung 32 ist der Detektor 38 angeordnet, der das Auslösen der Explosion der pyrotechnischen Sprengladung 36 erfasst und ein entsprechendes Erfassungssignal über die Signalleitung 40 aus dem Gehäuse 34 herausführt. In der Stromleitung 32 kann eine Sollbruchstelle vorgesehen sein, die durch die auslösbare Explosion durchtrennt wird, um die elektrische Verbindung zwischen der Anschlussklemme 42 und 44 zu unterbrechen. Der Detektor 38 kann als Drucksensor, Temperatursensor, elektrische Leitung oder dergleichen ausgebildet sein, um das Auslösen der Explosion zu erfassen. Vorzugsweise wird der Detektor 38 durch die Explosion zerstört. Durch diese Anordnung kann die Sicherungsvorrichtung 30 zum einen durch die auslösbare Explosion die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussklemmen 42, 44 trennen und gleichzeitig über den Sensor 38 und die Signalleitung 40 das Auslösen der Explosion erfassen und an entsprechende Steuer- und/oder Regeleinrichtungen weiterleiten.
  • In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung 30 schematisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Unterschiede erläutert sind.
  • In dem Gehäuse 34 ist die pyrotechnische Sprengladung 36 angeordnet, sowie ein Trennmeißel 46, der eine Schneide 48 aufweist. Der Trennmeißel 46 ist in dem Gehäuse 34 zwischen der pyrotechnischen Sprengladung 36 und der offenen Seite des Gehäuses 34 beweglich gelagert. Die Schneide 48 ist der elektrischen Leitung 32 zugewandt. Zwischen der elektrischen Leitung 32 ist eine Signalleitung 50 angeordnet, die einen ersten Steckanschluss 52 und einen zweiten Steckanschluss 54 aufweist.
  • Die Signalleitung 50 und die elektrische Leitung 32 sind relativ zu dem Gehäuse 34 und dem Trennmeißel 46 so angeordnet, dass der Trennmeißel 46 durch die Explosion nach außen bewegt wird, und die Schneide 48 des Trennmeißels 46 die Signalleitung 50 und die elektrische Leitung 32 durchtrennt. Die Signalleitung 50 weist die Steckanschlüsse 52, 54 auf, über die ein elektrischer Strom in der Signalleitung 50 eingeprägt wird. Wenn der Trennmeißel 46 die Signalleitung 50 und die elektrische Leitung 32 durchtrennt, wird der eingeprägte Strom in der Signalleitung 50 unterbrochen, wodurch das Auslösen der Explosion unabhängig erfasst werden kann.
  • Die Signalleitung 50 ist gegenüber der elektrischen Leitung 32 isoliert, um Störungen der Signalleitung 50 zu vermeiden. Der Trennmeißel 46 ist vorzugsweise aus einem harten, nichtleitenden Material wie z. B. Kunststoff gebildet, um keine Kurzschlüsse zwischen der Signalleitung 50 und der elektrischen Leitung 32 zu erzeugen oder eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlussklemmen 42, 44 der elektrischen Leitung 32 zu bilden. Die Steckanschlüsse 52, 54 sind vorzugsweise wasserdicht ausgebildet.
  • In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung 30 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Unterschiede erläutert sind.
  • Das Gehäuse 34 weist zwei Öffnungen auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 34 angeordnet sind. In der Mitte des Gehäuses 34 ist die pyrotechnische Sprengladung 36 angeordnet. An den offenen Seiten des Gehäuses 34 ist jeweils ein Trennmeißel 56, 58 angeordnet. Die Trennmeißel 56, 58 weisen jeweils eine Schneide 60, 62 auf, die durch eine Öffnung im Gehäuse 34 geführt sind. Die Trennmeißel 56, 58 sind in dem Gehäuse 34 beweglich gelagert. An den Öffnungen des Gehäuses 34 sind die elektrische Leitung 32 und die Signalleitung 50 angeordnet.
  • Die Trennmeißel 56, 58 sind in dem Gehäuse 34 beweglich gelagert, so dass die Schneiden 60, 62 durch die Explosion der Sprengladung 36 nach außen bewegt werden. Die elektrische Leitung 32 und die Signalleitung 50 sind an der jeweiligen Schneide 60, 62 angeordnet, so dass die Bewegung der Trennmeißel 54, 56 die elektrische Leitung 32 und die Signalleitung 50 durchtrennt. Die Bewegung der Trennmeißel 56, 58 wird durch die Explosion bewirkt.
  • In Fig. 4 sind der Signalleitung 50 und der elektrischen Leitung 32 separate Trennmeißel 56, 58 zugeordnet. Dadurch kann das Auslösen der Explosion durch die Signalleitung 50 unabhängig erfolgen. Die Erfassung des Auslösens der Explosion wird über die Signalleitung 50 auf dieselbe Weise vorgenommen wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 3.
  • In Fig. 5 ist eine Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung 30 gezeigt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Unterschiede erläutert sind.
  • Die pyrotechnische Sprengladung 36 ist in dem Gehäuse 34 angeordnet. Das Gehäuse 34 weist Anschluss- bzw. Durchführungsmittel 64 auf, über die die pyrotechnische Sprengladung 36 elektrisch gezündet werden kann. Das Gehäuse weist eine Öffnung 66 auf, über die verschiedene Elemente in das Gehäuse 34 montiert werden können. In Fig. 5 ist ein Isolierungselement 68 dargestellt, das in dem Gehäuse 34 aufgenommen werden kann. Die Signalleitung 50 weist einen flachen Abschnitt 70 auf, der in das Isolierungselement einführbar ist und zusammen mit dem Isolierungselement 68 in dem Gehäuse 34 aufgenommen wird. Das Isolierungselement 68 weist zwei Isolierungsabschnitte 72, 74 auf, zwischen denen der flache Abschnitt 70 aufgenommen wird. Die elektrische Leitung 32 weist die Anschlussklemmen 42, 44 auf und einen senkrechten Abschnitt 76, der durch die Öffnung 66 in das Gehäuse 34 einführbar ist und im zusammengebauten Zustand an dem Isolierungselement 68 anliegt. Das Isolierungselement 68 mit dem senkrechten Abschnitt 70 der Signalleitung 50 ist im zusammengebauten Zustand zwischen dem senkrechten Abschnitt 76 und der pyrotechnischen Sprengladung 36 angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Isolierungselement 68 und der pyrotechnischen Sprengladung 36 der Trennmeißel 46 angeordnet.
  • Ferner ist in Fig. 5 ein Verschlusselement 78 dargestellt, das nach dem Einbau der elektrischen Leitung 32, der Signalleitung 50 und des Isolierungselementes 68 die Öffnung 66 des Gehäuses 34 verschließt. Das Verschlusselement 78 weist Anschlussstifte 80 auf, die zur Fixierung in Anschlussöffnung 82 des Gehäuses 34 einführbar sind.
  • Der flache Abschnitt 70 der Signalleitung 50 ist zwischen dem Trennmeißel 46 und dem senkrechten Abschnitt 76 angeordnet, so dass durch die Explosion der pyrotechnischen Sprengladung 36 die Schneide 48 bewegt wird und den flachen Abschnitt 70 und den senkrechten Abschnitt 76 durchtrennt. Dadurch wird der elektrische Pfad zwischen den Steckanschlüssen 52 und 54 und die elektrische Leitung 32 zwischen den Anschlussklemmen 42 und 44 durchtrennt. Dadurch kann die elektrische Leitung 32 zuverlässig durchtrennt werden und gleichzeitig das Auslösen der Explosion bzw. das Durchtrennen der elektrischen Leitung 32 mittels der Signalleitung 50 zuverlässig erfasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Signalleitungen 50 in der Sicherungsvorrichtung 10 hintereinander angeordnet, die durch die Explosion durchtrennt werden. Dadurch kann die Redundanz erhöht werden.
  • Fig. 6 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Gehäuses für die Sicherungsvorrichtung 30, das allgemein mit 90 bezeichnet ist.
  • Das Gehäuse 90 ist gebildet durch ein unteres Gehäuseteil 92 und einen Gehäusedeckel 94. Der Gehäusedeckel 94 ist mit einer Dichtung 96 versehen, um das Gehäuse 90 wasserdicht zu verschließen. Die Sicherungsvorrichtung 30 ist in dem Gehäuse 90 aufgenommen, wobei die Durchführung 94 an einer Öffnung 98 des Gehäuses 90 angeordnet ist, um die pyrotechnische Sprengladung 36 mittels eines elektrischen Signals von außen zu zünden. Die Anschlussklemmen 42, 44 werden zur mechanischen Fixierung an Zapfen 100 festgelegt. Die Anschlussklemmen 42, 44 werden jeweils mit einer Stromspange 102, 104 verbunden, die über Öffnungen 106, 108 nach außen geführt sind. Die Signalleitung 50 ist über die Anschlussklemmen 52, 54 mit einer Durchführung 110 verbunden. Die Durchführung 110 ist an einer Öffnung 112 des Gehäuses 90 angeordnet, um ein elektrisches Signal nach außen zu führen. Dadurch kann das Durchtrennen der Signalleitung 50 von außen erfasst werden. Die Öffnungen 98 und 112 sind mit Dichtungen 114, 116 versehen, um eine wasserdichte Durchführung der elektrischen Signale zu ermöglichen.
  • Das Gehäuse 90 bietet dadurch die Möglichkeit, die Sicherungsvorrichtung 30 wasserdicht, z. B. in einem Kraftfahrzeug zu betreiben, wobei elektrische Signale und die elektrische Leitung 32 in das Gehäuse 90 hinein und aus dem Gehäuse 90 heraus geführt sind. Das Gehäuse 90 kann direkt an einem Batteriegehäuse befestigt werden.
  • In Fig. 7 ist eine Batterie für eine Kraftfahrzeug 10 mit einer Sicherungsvorrichtung 30 gezeigt und allgemein mit 120 bezeichnet. Die Batterie 120 weist einen ersten Pol 122 und einen zweiten Pol 124 auf. Der erste Pol 122 bildet einen Masseanschluss der Batterie und der zweite Pol 124 bildet einen positiven Spannungspol der Batterie 120. Die Sicherungsvorrichtung 30 ist an der Batterie 120 befestigt, wobei die Stromspange 102 mittels einer Polanschlussvorrichtung 126 elektrisch mit dem zweiten Pol 124 verbunden ist. Die Polanschlussvorrichtung 126 ist als Metallleiste 126 ausgebildet. Sofern die Sicherungsvorrichtung 30, wie in Figur 7 gezeigt, an der Batterie 120 befestigt ist, ist die Polanschlussvorrichtung 126 vorzugsweise als Metallleiste 126 ausgebildet. Alternativ kann die Polanschlussvorrichtung 126 als Kabel ausgebildet sein, insbesondere wenn die Sicherungsvorrichtung 30 entfernt von der Batterie 120 in dem Kraftfahrzeug 10 eingebaut ist.

Claims (8)

  1. Sicherungsvorrichtung (30) für einen elektrischen Stromkreis, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug (10), mit:
    - einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme (42, 44), um die Sicherungsvorrichtung (30) mit dem Stromkreis elektrisch zu verbinden,
    - einem Leitungselement (32), das durch die Sicherungsvorrichtung (30) geführt ist und eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Anschlussklemme (42, 44) bildet,
    - einer pyrotechnischen Treibladung (36), die dazu ausgebildet ist, durch eine auslösbare Explosion die elektrische Verbindung zu trennen, wobei die Sicherungsvorrichtung (30) Erfassungsmittel (38, 50) aufweist, um das Auslösen der Explosion zu erfassen,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (50) eine Signalleitung (50) aufweisen, wobei dem Leitungselement (32) und der Signalleitung (50) Trennmittel (46, 56, 58) zugeordnet sind, die durch die Explosion betätigbar sind,
    wobei die Trennmittel (46, 56, 58) eine Trennvorrichtung (46) aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die Signalleitung und das Leitungselement zu durchtrennen.
  2. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (50) gegenüber dem Leitungselement (32) elektrisch isoliert ist.
  3. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Signalleitung (50) und dem Leitungselement (32) ein Isolierungselement (68) angeordnet ist.
  4. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (50) eine Mehrzahl von Signalleitungen (50) aufweisen, die unabhängige elektrische Pfade bilden, die durch die Explosion durchtrennbar sind.
  5. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibladung (36) in einem wasserdichten Gehäuse (90) aufgenommen ist.
  6. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (90) Durchführungsmittel (64, 110) aufweist, um elektrische Signale in das Gehäuse (90) hinein und/oder aus dem Gehäuse (90) herauszuführen.
  7. Antriebsstrang (12), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer elektrischen Leitung (23), die eine Sicherungsvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Sicherungsvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit den Schritten:
    - Bereitstellen eines Gehäuseteils (92),
    - Bereitstellen einer pyrotechnischen Treibladung (36) in dem Gehäuseteil (92),
    - Anordnen eines Leitungselements (32) an der Treibladung (36),
    - Anordnen von einer Signalleitung (50) an dem Leitungselement (32) oder der Treibladung (36), wobei die Trennmittel (46, 56, 58) eine Trennvorrichtung (46) aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die Signalleitung und das Leitungselement zu durchtrennen,
    - Anordnen der pyrotechnischen Treibladung (36) in dem Gehäuseteil (92) und Zuordnen von Trennmittel (46, 56, 58), die durch die Treibladung (36) betätigbar sind, zu dem Leitungselement (32) und der Signalleitung (50),
    - Verschließen des Gehäuseteils (92) mittels einer Dichtung (96) und eines Gehäusedeckels (94).
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