EP3545541B1 - Trennvorrichtung mit lichtbogenunterbrechung - Google Patents

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EP3545541B1
EP3545541B1 EP17765384.7A EP17765384A EP3545541B1 EP 3545541 B1 EP3545541 B1 EP 3545541B1 EP 17765384 A EP17765384 A EP 17765384A EP 3545541 B1 EP3545541 B1 EP 3545541B1
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EP
European Patent Office
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bolt
disconnecting device
disconnection
flowable medium
disconnection area
Prior art date
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Active
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EP17765384.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3545541A1 (de
Inventor
Markus MOSZYNSK
Wacim TAZARINE
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Auto Kabel Management GmbH
Original Assignee
Auto Kabel Management GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Auto Kabel Management GmbH filed Critical Auto Kabel Management GmbH
Publication of EP3545541A1 publication Critical patent/EP3545541A1/de
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Publication of EP3545541B1 publication Critical patent/EP3545541B1/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/32—Insulating body insertable between contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • 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
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/72—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid having stationary parts for directing the flow of arc-extinguishing fluid, e.g. arc-extinguishing chamber
    • H01H33/75—Liquid-break switches, e.g. oil-break

Definitions

  • the subject matter relates to a disconnecting device for an energy line, in particular a motor vehicle power line, comprising at least one separating point arranged spatially between a first and a second connecting part in a closed state of the separating device and a bolt entering the separating point immediately after the separating of the connecting parts.
  • the subject relates to a method for separating an energy line.
  • the electrical protection of energy conductors represents a safety-relevant area of motor vehicle technology with regard to ensuring the safety of vehicle occupants. must be quickly disconnected from the vehicle battery in the event of an accident. If this is not ensured, short-circuits with briefly very high currents can occur in the event of accidents. The high short-circuit currents lead to the formation of arcs. These must be deleted reliably so as not to endanger the safety of the vehicle occupants.
  • cut-off devices are frequently used in which the power lines are cut by pyrotechnic cut-off devices in the event of an impending short circuit.
  • the separation of the energy lines with the aid of the pyrotechnic separating devices is usually achieved either by mechanically severing the energy line or by accelerating a bolt out of a cylinder, a closed current path being formed between the bolt and the cylinder by the separating device, For example, the bolt is cut.
  • a disadvantage of the conventionally used pyrotechnic separation devices is the fact that arcs can form between the gap at the separation point at the moment of disconnection of a current-carrying line, as a result of which the connection parts remain electrically connected to one another at least temporarily. This is often the case, in particular, in high-voltage applications in electric or hybrid vehicles, since the formation of arcs is particularly favored here because of the high currents and potential differences.
  • the fact that the flowable medium at least partially flows around the separation point at the moment of separation is intended to ensure that the flowable medium spreads out in the air gap which forms between the two connection parts, as a result of which the occurrence of an arc is suppressed or an arc which has arisen can be extinguished.
  • a disadvantage of the described method is that the extinguishing or suppression of arcs only takes place reliably at limited voltages or currents, as a result of which the area of application of the known method is limited, in particular to 48 V electrical systems.
  • the object of the object was to provide a disconnecting device which enables the most reliable disconnection of a current-carrying line, even in high-voltage applications, in particular above 100 V, preferably above 400 V.
  • the separating device can be designed in such a way that the first and second connecting parts are current-carrying components of a motor vehicle power line.
  • the first and second connecting parts can also be live components of power lines of other vehicles, of building installations, of electrically operated machines or signal boxes.
  • the object-related separation device be used in addition to the flowable medium has a bolt which suppresses the formation of arcs by moving into the separation point and / or extinguishes arcs by moving into the separation point.
  • the bolt can be formed from a dielectric material with low dielectric strength, preferably a plastic, a ceramic or a resin.
  • the insulation element can preferably be formed from an insulation material with an dielectric strength of at least more than 5 kV / mm, preferably more than 20 kV / mm, particularly preferably more than 50 kV / mm and / or a specific electrical conductivity of at least less than 10 -5 S ⁇ cm -1 , preferably less than 10 -10 S ⁇ cm -1 , particularly preferably less than 10 -15 S ⁇ cm -1 .
  • the separating device have a counter bearing in addition to the first pin, the two pins being arranged in a closed state of the separating device preferably on opposite sides of the separating point separated by the separating point.
  • the bolt and the counterbearing move relative to one another after the connection parts have been separated, in particular for the bolt to move toward the counterbearing, whereas the counterbearing is stable in place.
  • at least the bolt moves into the separation point after the connection parts have been separated in such a way that the bolt is arranged as precisely as possible on the counter bearing and thus an arc which forms in the region of the separation point can be "pinched off" safely and reliably.
  • the separating device only has to have one drive, since the counterbearing can be fixed, for example, in the housing of the separating device, during which the bolt can be movably mounted in the housing and is accelerated by the drive in the direction of the separation point.
  • the bolt and the counter bearing have complementary, in particular precise, shapes in their contact area, the bolt preferably having a V-shaped end section while the counter bearing has a complementary V-shaped end portion.
  • the bolts and counterbearing can also have other shapes in their contact area, such as, for example, sickle or semicircular shapes, or three, four or five points.
  • the contact areas of the bolt and counterbearing should be shaped as complementary as possible, in particular to each other.
  • bolts and counter bearings are preferably arranged on a common axis with the separation point, in particular one essentially perpendicular to the current path between the first and second connection parts.
  • value and counter bearing are preferably placed on the most exact possible alignment of the axis of the bolt, since reliable and safe extinguishing and prevention of arcing can only take place if an exact alignment with one another is observed.
  • the bolt and counterbearing are preferably arranged substantially equidistant from the separation point in the closed state of the separating device. This enables the pin and counterbearing to be arranged at the separation point as quickly as possible, which means that an arc between the connection parts can be extinguished shortly after the separation.
  • the separating device advantageously has a current carrying capacity of more than 50 amperes, preferably more than 100 amperes, in particular more than 400 amperes, when closed.
  • the disconnection device is advantageously designed such that a potential difference of over 48 V, preferably over 100 V, in particular up to 500 V, is present between the connection parts in the open state.
  • the connecting parts and the separating point can preferably be formed from an electrically conductive material, such as a copper material or an aluminum material.
  • the connection parts and the separation point can also be formed from different materials be.
  • the material of the connecting parts and the separation point can advantageously be adapted to the respective requirements.
  • the connecting parts can be shaped for connection to electrical lines and cables and have cable lugs for receiving the cables.
  • the connecting parts can also be integrated into an on-board electrical system. In the closed state of the separating device, an electrical current flows between a consumer and a current source via the connecting parts and a separating point.
  • the disconnection point In order to ensure a safe disconnection, the disconnection point must have a lower breaking strength than the housing or the connection parts.
  • the separation point is a predetermined breaking point, in particular at least a taper or recess at the separation point or a soldering point between the connection parts.
  • the dividing line between the connection parts should run along the separation point and the gap between the connection parts should be formed, which separates the current path. This gap runs along the separation point.
  • the predetermined breaking point can be, for example, a taper along a line over the surface of a connecting part. Connection parts can also be soldered to one another and thus form the separation point. It is also possible that the separation point is tapered to at least two points, each with a connection part, and the taper is broken up by the pressure of the flowable medium and the separation point is detached from the connection parts.
  • the separation point be notched in relation to a respective connection part, such that the respective recess, groove or the like runs along a predetermined bending line of the separation point.
  • the nominal bending line defines where the connecting parts are to be bent. In this way, it can be precisely defined which space the separation point occupies when opening, so that this space can be made available in the guide housing.
  • the drive with which the flowable medium is driven is a drive controlled by compressed air, preferably a pyrotechnically controlled drive or a mechanical drive.
  • a pyrotechnic drive is characterized by a pyrotechnic propellant charge which, when triggered, generates a pressure pulse for driving the flowable medium arranged in a guide housing.
  • the pyrotechnic drive can be triggered via an ignition cable.
  • a mechanical drive can be a foam, for example, which expands rapidly when in contact with another material, for example water, and thus exerts a pressure pulse on the flowable medium to separate the separation point.
  • a strong tensioned spring can also be used as a mechanical drive.
  • Other mechanical drives are also possible.
  • activation can also take place via a negative pressure generated in the guide housing.
  • imploding drives can be used, for example.
  • the flowable medium can be arranged at least either on the side facing the drive or on the side of the separation point facing away from the drive.
  • the flowable medium be moved in the direction of the separation point by the drive in such a way that the flowable medium lies against the separation point at the moment of separation. As a result, an arc formed between the connection parts can already be extinguished by the flowable medium.
  • the bolt be arranged displaceably in the guide housing along the axial direction of propagation of the guide housing.
  • the bolt can be accelerated by the pressure impulse of the drive in the direction of the flowable medium and exert a pressure thereon that is sufficient to separate the separation point.
  • the bolt can prevent a gas bubble, which forms, for example, before the drive in the event of activation, from moving through the flowable medium in the direction of the end point without the flowable medium being accelerated sufficiently towards the separation point.
  • the flowable medium preferably has the property that it is incompressible.
  • the flowable medium is pressed in the direction of the separation point by the drive in such a way that it breaks up the separation point and surrounds the separation point. Because the flowable medium is preferably incompressible, it is possible to make the drive as small as possible. The entire energy of the drive is exerted directly on the separation point.
  • the flowable medium is a liquid or a pourable bulk material, in particular sand, and / or is liquid, pasty, foam-like, gel-like or granular.
  • the flowable medium is preferably viscous enough to be arranged in the region of the opened separation point, but on the other hand fluid enough to be able to be moved sufficiently quickly in the direction of the separation point.
  • the flowable medium is formed from an insulation material, the insulation material having a specific electrical conductivity of at least less than 10 -5 S ⁇ cm -1 , preferably less than 10 -10 S ⁇ cm -1 , particularly preferably less than 10 -15 S ⁇ cm -1 .
  • Another object is a method for separating an energy line comprising the steps of receiving at least one separation signal, triggering at least one signal, in particular triggering a control signal for igniting a squib, separating a connection between a first and a second connection part arranged at a separation point by one of one Drive driven fluid medium, wherein the fluid medium is an insulation material with an electrical conductivity of less than 10 -5 S ⁇ cm-1, moving a bolt into the separation point, immediately after separation of the separation point by the flowable medium.
  • the method for separating an energy line can preferably be carried out in such a way that arcing can be suppressed by moving the bolt into the separation point and / or arcing can be extinguished by moving the bolt into the separation point.
  • the method for disconnecting an energy line in particular the disconnection signal, can preferably be coupled to the triggering of an airbag control signal.
  • the method can also be coupled to the behavior of other vehicle components, such as, for example, to the behavior of the belt tensioner, the belt force limiter or the roll bar.
  • the method in question can also be coupled to signals from crash or impact sensors.
  • the separation signal be received by a sensor, preferably a reed sensor, a Hall sensor or an induction sensor.
  • the separation signal can preferably be transmitted in an electrically isolated manner from the circuit. This can be achieved in particular by arranging the sensor in an electrically insulated manner, for example on a housing of the separating device.
  • Fig. 1 shows a separating device 2 with a housing 14.
  • Two connecting parts 4a and 4b protrude into the housing 14 and are connected to one another at a separating point 6a, which is formed here as a soldering point.
  • the connection parts 4a, b can preferably be formed from an electrically conductive material, such as a copper material or an aluminum material.
  • the connection parts 4a, b can also be formed from different materials.
  • a pyrotechnic drive 8b which can be controlled via an ignition wire 8a is arranged on the housing 14. Between the pyrotechnic drive 8b and the separation area 6 there is also a piston 12 which is movable along the axial direction of the guide housing 14 in a channel of the guide housing 14 and has a seal 12 ', with the aid of which gaseous or liquid particles penetrate into the channel is prevented.
  • the space 16 arranged between the piston 12 and the separation area 6 is completely filled with a flowable medium 10.
  • the flowable medium 10 can be a liquid, a gel or a free-flowing bulk material.
  • the flowable medium 10 can be a silicone or sand.
  • the bolt 20a is also attached to the piston 12 .
  • the bolt 20a is preferably formed from an electrical insulation material, in particular a plastic or a ceramic.
  • a space 18 is also provided on the side of the separation point 6a facing away from the drive 8b, in which an opening 22 can also be arranged. It can be seen that notches 6b can be provided on the separating area 6 in the area of the inner circumference of the guide housing 14, which define the predetermined bending lines along which the connecting parts 4a, b are to be bent.
  • the space 18 has a radially increasing volume into which the connecting parts 4a, b can be bent.
  • the separating device has a further bolt 20b projecting into the space 18 as a counterbearing, which is arranged essentially on an axis running jointly with the first bolt 20a and the separating point 6a, which according to FIG Figure 1 runs essentially perpendicular to the connecting axis of the first and second connecting parts 4a, b.
  • the bolt 20b also has a V-shaped projection on its end face, which is preferably complementary to the front-side V-shaped recess on the bolt 20a.
  • the end faces of the bolts 20a, 20b are preferably complementary to one another.
  • the end faces of the bolts 20a, 20b preferably have cross-sectional profiles that correspond to one another.
  • the first and second bolts preferably have mutually complementary, in particular precise, shapes on the end face.
  • Fig. 2 shows the separation device 2 according to Fig. 1 when triggered.
  • an ignition pulse has been passed to the drive 8b via the ignition wire 8a and then explodes.
  • the explosion energy acts as a pressure pulse on the piston 12 arranged in the housing.
  • the piston 12 is then accelerated together with the pin 20a in the direction of the separation point 6a.
  • the piston 12 accelerates part of the flowable medium arranged between the piston and the separation point 6a in the direction of the separation point 6a.
  • the pressure and the impulse of the flowable medium 10 are sufficient to break the separation point 6a, so that a gap is formed between the connection parts 4a, 4b.
  • the flowable medium 10 penetrates into this gap.
  • connection parts 4a, 4b are separated via the separation point 6a, an arc arises over the gap.
  • This arc can already over the Separation point 6a flowable medium 10 surrounding the separation are deleted.
  • the arrangement of the bolt 20a is additionally provided in the separating device 2 in question, which prevents an arc from occurring immediately after the connection parts have been separated.
  • the excess pressure which arises in the housing 18 and arises from the bending of the connecting parts 4a, b and the entry of the flowable medium 10 previously arranged in the intermediate space 16 can escape through the opening 22.
  • the opening 22 can be so small that the flowable medium arranged in the space 18 cannot emerge from the opening in the deactivated state of the separating device 2.
  • the opening can also be closed with a rupture disc, not shown here, which only bursts at a certain pressure and then allows the flow of fluid medium 10.
  • the second bolt 20b does not necessarily have to be present in order to extinguish an arc. It is also conceivable for the occurrence or the extinguishing of an arc to be prevented only via the pin 20a, the pin 20a then preferably being moved further through the separation point, so that an arc which arises "breaks off".
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a separating device 2, in which the flowable medium 10 is also arranged in the space 18 on the side of the separating point 6a facing away from the drive 8b. It can also be seen that different from according to the embodiment Fig. 1 the separation point 6a is not soldered, but only tapered.
  • the bolt 20a fastened to the piston 12 is sickle-shaped or semicircular in the end cross-sectional profile, whereas the second bolt 20b arranged in the space 18 has a complementary cross-sectional profile on the end.
  • Fig. 4 shows the separation device 2 according to Fig. 3 when triggered. It can be seen that the drive 8b has been ignited and the flowable medium 10 has been accelerated to the separation point 6a in such a way that it separates the separation point 6a and there there is a gap between the first and the second connection part 4a, b into which the flowable medium 10 penetrates.
  • an arc can also form here, either already via the flowable medium 10 surrounding the separation point 6a directly during the separation or then finally safely and reliably by the immediately following retraction of the first bolt 20a can be deleted in the separation point 6a.
  • the bolt 20a is moved into the separation point in such a way that the bolt 20a abuts the bolt 20b on the end face. An arc can thus be "pinched off" safely and reliably.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of a separation device 2, in which the flowable medium 10 is arranged exclusively on the side of the separation point 6a facing away from the drive 8b.
  • the flowable medium 10 is arranged exclusively on the side of the separation point 6a facing away from the drive 8b.
  • it is not the first 20a but the second pin 20b that is arranged on the piston 12.
  • the second bolt 20b has a serrated cross-sectional profile on the end face, while the first bolt 20a firmly attached to the housing has a complementary end face Has cross-sectional profile.
  • the separation point 6 has a predetermined breaking point 6a designed as a taper.
  • the drive 8b is such that it implodes when activated and creates a negative pressure in the space 16.
  • FIG. 6 An activated separation device according to Fig. 5 is in Fig. 6 shown. It can be seen that the vacuum 6 that arises in the space 16 breaks the separation point 6 and creates a gap between the connection parts 4a, 4b. The flowable medium 10 penetrates into this gap at the moment of separation and immediately afterwards the bolt 20b. Gas can enter the interior of the space 18 via the opening 22, so that the negative pressure in the space 16 leads to the separation point 6 breaking open and a gap being formed.
  • both the flowable medium 10 and the bolt 20b are arranged in the region of the gap, so that an arc which arises, if not already via the flowable medium 10, is then extinguished safely and reliably by the bolt 20b can.
  • the bolt 20b is moved into the separation point in such a way that the bolt 20b is arranged on the bolt 20a as precisely as possible.
  • Fig. 7 shows an electric vehicle 30 with a drive battery 32 and an electric drive 34.
  • the separating device 2 is arranged between the drive battery 32 and the electric drive 34.
  • the electrical disconnection device 2 can be actuated and the current path between the battery 32 and the drive 34 can be disconnected.
  • the separating device 2 can be arranged particularly close to the battery 32, for example directly at the battery poles. This ensures that the risk to occupants and rescuers is minimized.

Landscapes

  • Fuses (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Description

  • Der Gegenstand betrifft eine Trennvorrichtung für eine Energieleitung, insbesondere eine Kraftfahrzeugenergieleitung, umfassend zumindest eine in einem geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung räumlich zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlussteil angeordnete Trennstelle sowie einen unmittelbar nach der Trennung der Anschlussteile in die Trennstelle einfahrenden Bolzen. Darüber hinaus betrifft der Gegenstand ein Verfahren zur Trennung einer Energieleitung.
  • Die elektrische Absicherung von Energieleitern, insbesondere Kraftfahrzeugenergieleitern, stellt hinsichtlich der Gewährleistung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen einen sicherheitsrelevanten Bereich der Kraftfahrzeugtechnologie dar. Insbesondere Kraftfahrzeugenergieleiter die einen hohen Strom führen, wie das Starter - und Generatorkabel, die Hauptbatterieleitung und/oder weitere stromführende Leitungen des Kraftfahrzeugbordnetzes, müssen bei Unfällen schnell von der Fahrzeugbatterie getrennt werden. Wird dies nicht sichergestellt, so können bei Unfällen Kurzschlüsse mit kurzzeitig sehr hohen Strömen auftreten. Die hohen Kurzschlussströme führen zur Bildung von Lichtbögen. Diese müssen zuverlässig gelöscht werden, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen nicht zu gefährden.
  • Heutzutage werden häufig Trennvorrichtungen verwendet, bei denen die Energieleitungen im Falle eines drohenden Kurzschlusses durch pyrotechnische Trennvorrichtungen durchtrennt werden. Die Trennung der Energieleitungen mit Hilfe der pyrotechnischen Trennvorrichtungen wird in der Regel entweder durch mechanisches Durchtrennen der Energieleitung erreicht oder durch das Herausbeschleunigen eines Bolzens aus einem Zylinder, wobei im geschlossenen Zustand ein Strompfad zwischen dem Bolzen und dem Zylinder gebildet ist, der durch die Trennvorrichtung, z.B. den Bolzen durchtrennt wird.
  • Nachteilig an den herkömmlich verwendeten pyrotechnischen Trennvorrichtungen ist die Tatsache, dass sich im Moment der Trennung einer stromführenden Leitung Lichtbögen zwischen dem Spalt an der Trennstelle ausbilden können, wodurch die Anschlussteile zumindest zeitweilig elektrisch miteinander verbunden bleiben. Dies ist insbesondere bei Hochvoltanwendungen in Elektro - oder Hybridfahrzeugen häufig der Fall, da hier die Entstehung von Lichtbögen aufgrund der hohen Ströme und Potentialdifferenzen besonders begünstigt ist.
  • Zur Unterdrückung bzw. Löschung von Lichtbögen sind aus dem Stand der Technik Anwendungen bekannt, bei denen die Trennstelle aufgebrochen wird, indem ein fließfähiges Medium durch einen Antrieb in Richtung der Trennstelle gedrückt wird. Eine derartige Trennvorrichtung ist aus der Druckschrift DE 10 2010 035684 A1 bekannt.
  • Dadurch, dass das fließfähige Medium die Trennstelle im Moment des Trennens zumindest teilweise umfließt, soll sichergestellt werden, dass sich das fließfähige Medium in dem sich zwischen den beiden Anschlussteilen bildenden Luftspalt ausbreitet, wodurch die Entstehung eines Lichtbogens unterdrückt oder ein entstandener Lichtbogen gelöscht werden kann.
  • Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist jedoch, dass die Löschung bzw. die Unterdrückung von Lichtbögen nur bei begrenzten Spannungen bzw. Strömen verlässlich verläuft, wodurch der Einsatzbereich des bekannten Verfahrens beschränkt ist, insbesondere auf 48 V Bordnetze.
  • Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein möglichst sicheres Trennen einer stromführenden Leitung auch in Hochvoltanwendungen, insbesondere über 100 V, vorzugsweise über 400 V ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine Trennvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Die Trennvorrichtung kann dabei derart ausgebildet sein, dass das erste und zweite Anschlussteil stromführende Komponenten einer Kraftfahrzeugenergieleitung sind. Ebenso können das erste und zweite Anschlussteil auch stromführende Komponenten von Energieleitungen anderer Fahrzeuge, von Gebäudeinstallationen, von elektrisch betriebenen Maschinen oder Stellwerken sein.
  • Es ist erkannt worden, dass die Löschung bzw. die Unterdrückung von Lichtbögen mit Hilfe eines fließfähigen Mediums nicht genügend sicher und verlässlich verläuft, wodurch es im Kraftfahrzeugbereich noch zu einer Gefährdung der Sicherheit von Fahrzeuginsassen kommt, wird vorgeschlagen, dass die gegenständliche Trennvorrichtung zusätzlich zu dem fließfähigen Medium einen Bolzen aufweist, der die Entstehung von Lichtbögen durch das Einfahren in die Trennstelle unterdrückt und/oder entstandene Lichtbögen durch das Einfahren in die Trennstelle löscht.
  • Um ein ausreichend schnelles und sicheres Löschen eines Lichtbogens nach der Trennung einer stromführenden Leitung zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass der Bolzen aus einem durchschlagsfesten Isolationsmaterial mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit, vorzugsweise einem Kunststoff, einer Keramik oder einem Harz gebildet sein kann. Hierbei kann das Isolationselement vorzugsweise aus einem Isolationsmaterial mit einer Durchschlagsfestigkeit von zumindest mehr als 5 kV/mm, bevorzugt mehr als 20 kV/mm, besonders bevorzugt mehr als 50 kV/mm gebildet sein und/oder eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von zumindest weniger als 10-5 S·cm-1, bevorzugt weniger als 10-10 S·cm-1, besonders bevorzugt weniger als 10-15 S·cm-1 aufweisen.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Trennvorrichtung neben dem ersten Bolzen ein Gegenlager aufweist, wobei die beiden Bolzen in einem geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung vorzugsweise auf durch die Trennstelle getrennten, gegenüberliegenden Seiten der Trennstelle angeordnet sind.
  • Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass sich der Bolzen und das Gegenlager nach einer Trennung der Anschlussteile relativ zueinander bewegen, insbesondere dass sich der Bolzen auf das Gegenlager zu bewegt, wogegen das Gegenlager ortsstabil ist. Vorteilhafterweise bewegt sich zumindest der Bolzen nach einer Trennung der Anschlussteile derart in die Trennstelle ein, dass der Bolzen möglichst passgenau an dem Gegenlager angeordnet ist und somit ein sich im Bereich der Trennstelle bildender Lichtbogen sicher und verlässlich "abgeschnürt" werden kann.
  • Wenn sich nach Trennung der Anschlussteile nur der Bolzen bewegt, hat das den Vorteil, dass die Trennvorrichtung nur einen Antrieb aufweisen muss, da das Gegenlager beispielsweise in dem Gehäuse der Trennvorrichtung fest angeordnet sein kann, während der der Bolzen beweglich in dem Gehäuse gelagert sein kann und durch den Antrieb in Richtung der Trennstelle beschleunigt wird.
  • Um einen sich im Bereich der Trennstelle bildenden Lichtbogen möglichst effizient "Abschnüren" zu können wird vorgeschlagen, dass der Bolzen und das Gegenlager in ihrem Kontaktbereich zueinander komplementäre, insbesondere passgenaue Formen aufweisen, wobei der Bolzen vorzugsweise einen V-förmiges Endabschnitt aufweist, während das Gegenlager einen komplementären V-förmigen Endabschnitt aufweist. Es versteht sich, dass Bolzen und Gegenlager in ihrem Kontaktbereich ebenso andere Formen aufweisen können, wie beispielsweise Sichel - oder Halbkreisformen, oder auch drei - vier oder fünfzackig geformt sein können. Die Kontaktbereiche von Bolzen und Gegenlager sollten möglichst komplementär zueinander, insbesondere passgenau zueinander geformt sind.
  • Um einen sich im Bereich der Trennstelle bildenden Lichtbogen möglichst effizient "Abschnüren" zu können wird zudem vorgeschlagen, dass Bolzen und Gegenlager vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse mit der Trennstelle angeordnet sind, insbesondere einer im Wesentlichen senkrecht zum Strompfad zwischen ersten und zweiten Anschlussteil.
  • Vorzugsweise wird dabei auf eine möglichst exakte Ausrichtung der Achse von Bolzen Wert und Gegenlager gelegt, da nur bei Einhaltung einer exakten Ausrichtung zueinander eine zuverlässige und sichere Löschung sowie Unterbindung der Entstehung von Lichtbögen erfolgen kann.
  • In einer Ausführungsform, in der sich nicht nur der Bolzen, sondern bei Trennung der Anschlussteile Bolzen und Gegenlager aufeinander zu bewegen, sind der Bolzen und Gegenlager im geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung vorzugsweise im Wesentlichen äquidistant zur Trennstelle angeordnet. Dies ermöglicht eine möglichst schnelle passgenaue Anordnung von Bolzen und Gegenlager an der Trennstelle, wodurch ein Lichtbogen zwischen den Anschlussteilen bereits kurz nach der Trennung gelöscht werden kann.
  • Insbesondere dort, wo hohe Ströme fließen, ist eine gegenständliche Absicherung der Stromkreise sinnvoll. Vorteilhafterweise weist die Trennvorrichtung dazu im geschlossenen Zustand eine Stromtragfähigkeit von über 50 Ampere, vorzugsweise von über 100 Ampere, insbesondere von über 400 Ampere auf.
  • Ebenso ist überall dort, wo vergleichsweise hohe Spannungen anliegen, eine gegenständliche Absicherung der Stromkreise sinnvoll. Um ein sicheres Trennen beispielsweise auch von Leitungen in Hochspannungsbordnetzen zu gewährleisten, ist die Trennvorrichtung vorteilhafterweise derart gebildet, dass zwischen den Anschlussteilen im geöffneten Zustand eine Potentialdifferenz von über 48 V, vorzugsweise von über 100 V, insbesondere bis 500 V anliegt.
  • Um in einem geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung eine möglichst verlustarme Energieversorgung zu realisieren, können die Anschlussteile sowie die Trennstelle vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Hierbei können die Anschlussteile und die Trennstelle auch aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Vorteilhafterweise kann das Material der Anschlussteile sowie der Trennstelle an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
  • Die Anschlussteile können zum Anschluss an elektrische Leitungen und Kabel geformt sein und Kabelschuhe zur Aufnahme der Kabel aufweisen. Auch können die Anschlussteile in ein Bordnetz integriert sein. Über die Anschlussteile und eine Trennstelle fließt im geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung ein elektrischer Strom zwischen einem Verbraucher und einer Stromquelle.
  • Um ein sicheres Trennen zu bewirken, muss die Trennstelle eine geringere Bruchfestigkeit aufweisen, als das Gehäuse oder die Anschlussteile. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass die Trennstelle eine Sollbruchstelle, insbesondere zumindest eine Verjüngung beziehungsweise Ausnehmung an der Trennstelle oder eine Lötstelle zwischen den Anschlussteilen ist. Entlang der Trennstelle soll die Trennlinie zwischen den Anschlussteilen verlaufen und sich der Spalt zwischen den Anschlussteilen bilden, der den Strompfad trennt. Dieser Spalt läuft entlang der Trennstelle. Die Sollbruchstelle kann beispielsweise eine Verjüngung entlang einer Linie über die Oberfläche eines Anschlussteils sein. Auch können Anschlussteile miteinander verlötet sein und so die Trennstelle bilden. Auch ist es möglich, dass die Trennstelle an zumindest zwei Punkten jeweils verjüngt mit jeweils einem Anschlussteil verbunden ist und die Verjüngungen durch den Druck des fließfähigen Mediums aufgebrochen werden und die Trennstelle von den Anschlussteilen gelöst wird.
  • Um eine saubere Biegelinie an der Trennstelle zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Trennstelle gegenüber einem jeweiligen Anschlussteil gekerbt ist, derart, dass die jeweilige Ausnehmung, Nut oder dergleichen entlang einer Sollbiegelinie der Trennstelle verläuft. Die Sollbiegelinie definiert, wo die Anschlussteile gebogen werden sollen. Hierdurch kann genau definiert werden, welchen Raum die Trennstelle beim Öffnen einnimmt, so dass dieser Raum in dem Führungsgehäuse zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Antrieb, mit dem das fließfähige Medium angetrieben wird, ein mit Druckluft gesteuerter Antrieb, vorzugsweise ein pyrotechnisch gesteuerter Antrieb oder ein mechanischer Antrieb ist.
  • Ein pyrotechnischer Antrieb ist gekennzeichnet durch eine pyrotechnische Treibladung, die bei Auslösung einen Druckimpuls zum Antrieb des in einem Führungsgehäuse angeordneten fließfähigen Mediums erzeugt. Das Auslösen des pyrotechnischen Antriebs kann über eine Zündleitung erfolgen.
  • Ein mechanischer Antrieb kann beispielsweise ein Schaum sein, der bei Kontakt mit einem anderen Material, beispielsweise Wasser, schnell expandiert und somit einen Druckimpuls auf das fließfähige Medium zum Trennen der Trennstelle ausübt. Auch kann eine starke gespannte Feder als mechanischer Antrieb verwendet werden. Andere mechanische Antriebe sind ebenfalls möglich.
  • Ebenso wie eine Aktivierung durch Überdruck in dem Führungsgehäuse kann eine Aktivierung auch über einen in dem Führungsgehäuse erzeugten Unterdruck erfolgen. In diesem Fall können beispielsweise implodierende Antriebe verwendet werden. Je nachdem, ob ein Überdruck oder Unterdruck ausgeübt wird, kann das fließfähige Medium zumindest entweder auf der dem Antrieb zugewandten Seite oder der dem Antrieb abgewandten Seite der Trennstelle angeordnet sein.
  • Da es bei der Trennung der Anschlussteile zu der Entstehung von Lichtbögen kommen kann, wird vorgeschlagen, dass das fließfähige Medium durch den Antrieb derart in Richtung der Trennstelle bewegt wird, dass das fließfähige Medium im Moment des Trennens an der Trennstelle anliegt. Hierdurch kann ein zwischen den Anschlussteilen gebildeter Lichtbogen bereits durch das fließfähige Medium gelöscht werden.
  • Um die von dem Antrieb im Aktivierungsfall abgegebene Energie besonders effizient auf das fließfähige Medium zu lenken, wird vorgeschlagen, dass der Bolzen in dem Führungsgehäuse entlang der axialen Ausbreitungsrichtung des Führungsgehäuses verschiebbar angeordnet ist. Der Bolzen kann durch den Druckimpuls des Antriebs in Richtung des fließfähigen Mediums beschleunigt werden und auf dieses einen Druck ausüben, der ausreicht, die Trennstelle zu trennen. Außerdem kann durch den Bolzen verhindert werden, dass eine Gasblase, welche sich beispielsweise vor dem Antrieb im Fall der Aktivierung bildet, durch das fließfähige Medium hindurch in Richtung der Endstelle bewegt, ohne dass das fließfähige Medium ausreichend in Richtung der Trennstelle beschleunigt ist.
  • Ist die Öffnung auf der dem Antrieb abgewandten Seite der Trennstelle angeordnet, so kann ein Überdruck, der entsteht, wenn die Trennstelle getrennt wird, besonders einfach aus dem Raum entweichen und das in dem auf der dem Antrieb abgewandten Seite der Trennstelle vorhandene Gas kann keinen Gegendruck auf die Trennstelle ausüben, welcher ein sicheres Trennen verhindern könnte.
  • Das fließfähige Medium weist vorzugsweise die Eigenschaft auf, dass es inkompressibel ist. Durch den Antrieb wird das fließfähige Medium so in Richtung der Trennstelle gedrückt, dass es die Trennstelle aufbricht und die Trennstelle umgibt. Dadurch, dass das fließfähige Medium vorzugsweise inkompressibel ist, ist es möglich, den Antrieb möglichst klein zu gestalten. Die gesamte Energie des Antriebs wird unmittelbar auf die Trennstelle ausgeübt.
  • Um eine optimale Ausbreitung des fließfähigen Mediums in dem Führungsgehäuse zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass das fließfähige Medium eine Flüssigkeit oder ein rieselfähiges Schüttgut, insbesondere Sand ist und/oder flüssig, pastös, schaumförmig, gelförmig oder gekörnt ist. Vorzugsweise ist das fließfähige Medium viskos genug, um sich im Bereich der geöffneten Trennstelle anzuordnen, jedoch andererseits fluid genug, um genügend schnell in Richtung der Trennstelle bewegt werden zu können.
  • Um die Entstehung von Lichtbögen bereits über das fließfähige Medium löschen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das fließfähige Medium aus einem Isolationsmaterial gebildet ist, wobei das Isolationsmaterial eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von zumindest weniger als 10-5 S·cm-1, bevorzugt weniger als 10-10 S·cm-1, besonders bevorzugt weniger als 10-15 S·cm-1 aufweist.
  • Ein weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zur Trennung einer Energieleitung umfassend die Schritte, Empfangen zumindest eines Trennsignals, Auslösen zumindest eines Signals, insbesondere Auslösen eines Steuersignals zum Zünden einer Zündpille, Trennen einer Verbindung zwischen einem an einer Trennstelle angeordneten ersten und zweiten Anschlussteil durch ein von einem Antrieb angetriebenen fließfähigen Medium, wobei das fließfähige Medium ein Isolationsmaterial mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 10-5 S·cm-1 ist, Bewegen eines Bolzens in die Trennstelle, unmittelbar nach Trennung der Trennstelle durch das fließfähige Medium.
  • Das Verfahren zur Trennung einer Energieleitung kann dabei vorzugsweise derart ausgeführt werden, dass durch das Bewegen des Bolzens in die Trennstelle eine Entstehung von Lichtbögen unterdrückt und/oder entstandene Lichtbögen durch das Bewegen des Bolzens in die Trennstelle gelöscht werden können.
  • Um die Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs bei einem Unfall zuverlässig und auf zugleich einfache Art und Weise vor einem Kurzschluss einer stromführenden Leitung zu schützen, kann das Verfahren zur Trennung einer Energieleitung, insbesondere das Trennsignal vorzugsweise an das Auslösen eines Airbag-Steuersignals gekoppelt sein.
  • Alternativ oder Kumulativ zur Kopplung des gegenständlichen Verfahrens an ein Airbag-Steuersignal, kann das Verfahren auch an das Verhalten anderer Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise an das Verhalten des Gurtstraffers, des Gurtkraftbegrenzers oder des Überrollbügels gekoppelt sein. Insbesondere kann das gegenständliche Verfahren auch an Signale von Crash - oder Aufprallsensoren gekoppelt sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Trennsignal von einem Sensor, vorzugsweise einem Reed-Sensor, einem Hall-Sensor oder einem Induktionssensor empfangen wird.
  • Um das Trennsignal störungsfrei und sicher übertragen zu können, kann das Trennsignal vorzugsweise galvanisch von dem Stromkreis getrennt übertragen werden. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Sensor elektrisch isoliert beispielsweise an einem Gehäuse der Trennvorrichtung angeordnet ist.
  • Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste Trennvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im nicht aktivierten Zustand;
    Fig. 2
    die Trennvorrichtung gemäß Fig. 1 im aktivierten Zustand;
    Fig. 3
    eine zweite Trennvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im nicht aktivierten Zustand;
    Fig. 4
    die Trennvorrichtung gemäß Fig. 3 im aktivierten Zustand;
    Fig. 5
    eine dritte Trennvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einem nicht aktivierten Zustand;
    Fig. 6
    die Trennvorrichtung gemäß Fig. 5 im aktivierten Zustand;
    Fig. 7
    ein Elektrofahrzeug mit einer gegenständlichen Trennvorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt eine Trennvorrichtung 2 mit einem Gehäuse 14. In das Gehäuse 14 ragen zwei Anschlussteile 4a und 4b hinein, die an einer Trennstelle 6a - die hier als Lötstelle gebildet ist - miteinander verbunden sind. Die Anschlussteile 4a, b können vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Hierbei können die Anschlussteile 4a, b auch aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein.
  • An dem Gehäuse 14 ist ein über einen Zünddraht 8a ansteuerbarer pyrotechnischer Antrieb 8b angeordnet. Zwischen dem pyrotechnischen Antrieb 8b und dem Trennbereich 6 ist zudem ein Kolben 12 angeordnet, der entlang der axialen Richtung des Führungsgehäuses 14 in einem Kanal des Führungsgehäuses 14 beweglich ist und eine Abdichtung 12' aufweist, mit deren Hilfe ein Eindringen von gasförmigen oder flüssigen Partikeln in den Kanal verhindert wird. Der zwischen dem Kolben 12 und dem Trennbereich 6 angeordnete Zwischenraum 16 ist vollständig mit einem fließfähigen Medium 10 befüllt.
  • Das fließfähige Medium 10 kann eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein rieselfähiges Schüttgut sein. Beispielsweise kann das fließfähige Medium 10 ein Silikon oder Sand sein.
  • An dem Kolben 12 ist ferner ein in das fließfähige Medium hineinragender, an seinem vorderen Ende eine V-förmige Ausnehmung aufweisender Bolzen 20a befestigt. Der Bolzen 20a ist dabei vorzugsweise aus einem elektrischen Isolationsmaterial, insbesondere einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet.
  • Auf der dem Antrieb 8b abgewandten Seite der Trennstelle 6a ist ebenfalls ein Raum 18 vorgesehen, in dem zusätzlich auch eine Öffnung 22 angeordnet sein kann. Zu erkennen ist, dass an dem Trennbereich 6 im Bereich des Innenumfangs des Führungsgehäuses 14 Einkerbungen 6b vorgesehen sein können, die Sollbiegelinien definieren, entlang denen die Anschlussteile 4a, b gebogen werden sollen.
  • Darüber hinaus ist zu erkennen, dass der Raum 18 ein sich radial vergrößerndes Volumen aufweist, in das die Anschlussteile 4a, b verbogen werden können.
  • Ferner weist die Trennvorrichtung einen in den Raum 18 hineinragenden weiteren Bolzen 20b als Gegenlager auf, der im Wesentlichen auf einer mit dem ersten Bolzen 20a sowie der Trennstelle 6a gemeinsam verlaufenden Achse angeordnet ist, die gemäß Figur 1 im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungsachse des ersten und zweiten Anschlussteils 4a, b verläuft. Auch hat der Bolzen 20b an seiner Stirnseite einen V-förmigen Vorsprung, der vorzugsweise komplementär zu der stirnseitigen, V-förmigen Ausnehmung am Bolzen 20a ist.
  • Die Stirnseiten der Bolzen 20a, 20b sind vorzugsweise komplementär zueinander. Die Stirnseiten der Bolzen 20a, 20b haben vorzugsweise zueinander korrespondierende Querschnittsprofile. Vorzugsweise weisen der erste und der zweite Bolzen stirnseitig zueinander komplementäre, insbesondere passgenaue Formen auf.
  • Fig. 2 zeigt die Trennvorrichtung 2 gemäß Fig. 1 im ausgelösten Zustand. Im ausgelösten Zustand ist über den Zünddraht 8a ein Zündimpuls an den Antrieb 8b geleitet worden, der daraufhin explodiert. Die Explosionsenergie wirkt als Druckimpuls auf den in dem Gehäuse angeordneten Kolben 12. Der Kolben 12 wird daraufhin samt dem Bolzen 20a in Richtung der Trennstelle 6a beschleunigt.
  • Der Kolben 12 beschleunigt dabei einen Teil des zwischen dem Kolben und der Trennstelle 6a angeordneten fließfähigen Mediums in Richtung der Trennstelle 6a. Wie zu erkennen ist, reicht der Druck und der Impuls des fließfähigen Mediums 10 aus, die Trennstelle 6a aufzubrechen, so dass ein Spalt zwischen den Anschlussteilen 4a, 4b entsteht. In diesen Spalt dringt das fließfähige Medium 10 ein.
  • Im Moment des Trennens der Anschlussteile 4a, 4b über die Trennstelle 6a entsteht ein Lichtbogen über den Spalt. Dieser Lichtbogen kann bereits über das die Trennstelle 6a unmittelbar beim Trennen umgebende fließfähige Medium 10 gelöscht werden. Da jedoch erkannt worden ist, dass ein zuverlässiges Löschen eines Lichtbogens mit Hilfe eines fließfähigen Mediums nicht hinreichend sicher und zuverlässig erfolgt, ist in der gegenständlichen Trennvorrichtung 2 zusätzlich die Anordnung des Bolzens 20a vorgesehen, der einen Lichtbogen durch ein unmittelbar nach der Trennung der Anschlussteile erfolgendes Bewegen in die Trennstelle 6a sicher und zuverlässig trennt, wobei das Bewegen in die Trennstelle 6a gemäß Figur 2 derart erfolgt, dass der erste Bolzen 20a möglichst passgenau an dem zweiten Bolzen 20b angeordnet ist. Darüber hinaus wird durch das Bewegen des Bolzens 20a in die Trennstelle 6a eine endgültige Löschung eines Lichtbogens bewirkt.
  • Der in dem Gehäuse 18 entstehende Überdruck, der durch das Verbiegen der Anschlussteile 4a, b sowie den Eintritt des zuvor in dem Zwischenraum 16 angeordneten fließfähigen Mediums 10 entsteht, kann über die Öffnung 22 entweichen. Die Öffnung 22 kann dabei so klein sein, dass das in dem Raum 18 angeordnete fließfähige Medium im inaktivierten Zustand der Trennvorrichtung 2 nicht aus der Öffnung austreten kann. Alternativ kann die Öffnung auch noch mit einer hier nicht dargestellten Berstscheibe verschlossen sein, die erst ab einem bestimmten Druck zerbirst und dann den Austritt von fließfähigem Medium 10 erlaubt.
  • Mit Hilfe des Bolzens 22a sowie des Bolzens 22b ist es möglich, einen entstandenen Lichtbogen zu löschen. Für das Löschen eines Lichtbogens muss dabei nicht notwendigerweise auch der zweite Bolzen 20b vorhanden sein. Es ist ebenso vorstellbar, dass das Unterbinden der Entstehung bzw. die Löschung eines Lichtbogens nur über den Bolzen 20a erfolgt, wobei der Bolzen 20a dann vorzugsweise noch weiter durch die Trennstelle hinweg bewegt wird, so dass ein entstandener Lichtbogen "abreißt".
  • Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trennvorrichtung 2, bei der das fließfähige Medium 10 ebenfalls auch auf der dem Antrieb 8b abgewandten Seite der Trennstelle 6a im Raum 18 angeordnet ist. Zudem ist zu erkennen, dass anders als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Trennstelle 6a nicht verlötet ist, sondern lediglich verjüngt.
  • Ferner ist der an dem Kolben 12 befestigte Bolzen 20a im stirnseitigen Querschnittsprofil sichel- bzw. halbkreisförmig, wohingegen der zweite im Raum 18 angeordnete Bolzen 20b stirnseitig ein komplementäres Querschnittsprofil aufweist.
  • Beim Auslösen der Trennvorrichtung 2 gemäß Fig. 3 wird die Trennstelle 6a, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ebenfalls getrennt.
  • Fig. 4 zeigt die Trennvorrichtung 2 gemäß Fig. 3 im ausgelösten Zustand. Zu erkennen ist, dass der Antrieb 8b gezündet wurde und das fließfähige Medium 10 derart auf die Trennstelle 6a beschleunigt wurde, dass es die Trennstelle 6a trennt und dort ein Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil 4a, b entsteht in den das fließfähige Medium 10 eindringt.
  • Im Moment des Trennens der Anschlussteile 4a, b kann es auch hier zu der Bildung eines Lichtbogens kommen, der entweder bereits über das die Trennstelle 6a unmittelbar beim Trennen umgebende fließfähige Medium 10 oder dann schließlich sicher und verlässlich durch das unmittelbar darauffolgende Einfahren des ersten Bolzens 20a in die Trennstelle 6a gelöscht werden kann. Auch gemäß dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt das Bewegen des Bolzens 20a in die Trennstelle derart, dass der Bolzen 20a an dem Bolzen 20b stirnseitig anliegt. Somit kann ein Lichtbogen sicher und zuverlässig "abgeschnürt" werden.
  • Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trennvorrichtung 2, bei der das fließfähige Medium 10 ausschließlich auf der dem Antrieb 8b abgewandten Seite der Trennstelle 6a angeordnet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nicht der erste 20a, sondern der zweite Bolzen 20b an dem Kolben 12 angeordnet. Zudem weist der zweite Bolzen 20b stirnseitig ein gezacktes Querschnittsprofil auf, während der erste fest an dem Gehäuse befestigte Bolzen 20a stirnseitig ein komplementäres Querschnittsprofil aufweist. Auch in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel weist die Trennstelle 6 eine als Verjüngung ausgebildete Sollbruchstelle 6a auf. Der Antrieb 8b ist derart, dass er bei einer Aktivierung implodiert und einen Unterdruck in dem Raum 16 bewirkt.
  • Eine aktivierte Trennvorrichtung gemäß Fig. 5 ist in Fig. 6 dargestellt. Zu erkennen ist, dass durch den in dem Raum 16 entstehenden Unterdruck die Trennstelle 6 aufbricht und ein Spalt zwischen den Anschlussteilen 4a, 4b entsteht. In diesen Spalt dringt im Moment des Trennens das fließfähige Medium 10 ein und unmittelbar darauf der Bolzen 20b. Über die Öffnung 22 kann Gas in das Innere des Raums 18 gelangen, so dass der Unterdruck in dem Raum 16 dazu führt, dass die Trennstelle 6 aufbricht und sich ein Spalt ausbildet. Auch hier ist zu erkennen, dass sowohl das fließfähige Medium 10, als auch der Bolzen 20b in dem Bereich des Spalts angeordnet sind, so dass ein entstehender Lichtbogen wenn nicht bereits über das fließfähige Medium 10, dann sicher und verlässlich durch den Bolzen 20b gelöscht werden kann. Auch gemäß dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Bewegen des Bolzens 20b in die Trennstelle derart, dass der Bolzen 20b möglichst passgenau an dem Bolzen 20a angeordnet ist.
  • Fig. 7 zeigt ein Elektrofahrzeug 30 mit einer Antriebsbatterie 32 und einem elektrischen Antrieb 34. Zwischen der Antriebsbatterie 32 und dem elektrischen Antrieb 34 ist die Trennvorrichtung 2 angeordnet. Im Fall eines Unfalls des Fahrzeugs 30 kann die elektrische Trennvorrichtung 2 angesteuert werden und der Strompfad zwischen der Batterie 32 und dem Antrieb 34 kann getrennt werden. Die Trennvorrichtung 2 kann dabei besonders nah an der Batterie 32 angeordnet werden, beispielsweise unmittelbar an den Batteriepolen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Gefährdung für Insassen und Rettungspersonen minimiert ist.

Claims (15)

  1. Trennvorrichtung (2) für eine Energieleitung umfassend
    - zumindest ein erstes Anschlussteil,
    - zumindest ein zweites Anschlussteil,
    - zumindest eine zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil angeordnete Trennstelle (6a),
    - wobei die Trennstelle (6a) in einem geschlossenen Zustand einen Strompfad zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil bildet und in einem geöffneten Zustand einen Strompfad zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussteil trennt,
    - wobei die Trennvorrichtung (2) ein in einem Führungsgehäuse (14) angeordnetes fließfähiges Medium (10) aufweist, wobei das fließfähige Medium ein Isolationsmaterial mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 10-5 S cm-1 ist und die Trennstelle (6a) durch einen Antrieb (8b) angetrieben trennt, wobei das fließfähige Medium (10) die Trennstelle (6a) im Moment des Trennens zumindest teilweise umgibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Trennvorrichtung (2) einen Bolzen (20a) aufweist, der sich unmittelbar nach der Trennung der Trennstelle (6a) durch das fließfähige Medium (10) in die Trennstelle (6a) bewegt.
  2. Trennvorrichtung (2) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der die Trennvorrichtung (2) aufweisende Bolzen (20a) die Entstehung von Lichtbögen durch das Bewegen in die Trennstelle (6a) unterdrückt und/oder entstandene Lichtbögen durch das Bewegen in die Trennstelle (6a) löscht.
  3. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Bolzen (20a) aus einem elektrischen Isolationsmaterial, vorzugsweise einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet ist, wobei das Isolationsmaterial eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von zumindest weniger als 10-5 S·cm-1, bevorzugt weniger als 10-10 S·cm-1, besonders bevorzugt weniger als 10-15 S·cm-1 aufweist, insbesondere dass das Isolationsmaterial mit einer Durchschlagsfestigkeit von zumindest mehr als 5 kV/mm, bevorzugt mehr als 20 kV/mm, besonders bevorzugt mehr als 50 kV/mm gebildet ist.
  4. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Trennvorrichtung (2) neben dem Bolzen (20a) ein Gegenlager (20b) aufweist, wobei der Bolzen (20a) und das Gegenlager (20b) in einem geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung (2) vorzugsweise auf durch die Trennstelle (6a) getrennten, gegenüberliegenden Seiten der Trennstelle (6a) angeordnet sind.
  5. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Bolzen (20a) und das Gegenlager (20b) vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse mit der Trennstelle (6a) angeordnet sind, insbesondere im Wesentlichen einer senkrecht zum Strompfad zwischen dem ersten und zweiten Anschlussteil.
  6. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bolzen (20a) und das Gegenlager (20b) im geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung (2) äquidistant zur Trennstelle (6a) angeordnet sind.
  7. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Bolzen (20a) und das Gegenlager (20b) beim Öffnen der Trennvorrichtung (2) relativ zueinander bewegen, wobei sich insbesondere der Bolzen (20a) auf das Gegenlager (20b) zu bewegt.
  8. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (20a, b) und das Gegenlager in ihrem Kontaktbereich zueinander komplementäre, insbesondere passgenaue Querschnittsprofile aufweisen, wobei der Bolzen (20a, b) vorzugsweise ein V-förmiges Querschnittsprofil aufweist, während das Gegenlager ein komplementäres, V-förmiges Querschnittsprofil aufweist.
  9. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das fließfähiges Medium (10) durch den Antrieb (8b) in Richtung der Trennstelle (6a) bewegt wird und einen die Trennung bewirkenden Druck ausübt und/oder das fließfähige Medium (10) im Moment des Trennens an der Trennstelle (6a) anliegt.
  10. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Bolzen (20a) entlang der axialen Ausbreitungsrichtung des Führungsgehäuses verschiebbarer angeordnet ist, wobei der Bolzen (20a) angetrieben durch den Antrieb (8b), das fließfähige Medium (10) in Richtung der Trennstelle (6a) beschleunigt und/oder den Druck innerhalb des fließfähigen Mediums (10) erhöht.
  11. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das fließfähiges Medium (10) eine Flüssigkeit oder ein rieselfähiges Schüttgut, insbesondere Sand ist und/oder flüssig, pastös, schaumförmig, gelförmig oder gekörnt ist.
  12. Trennvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das fließfähige Medium (10) aus einem Isolationsmaterial gebildet ist, wobei das Isolationsmaterial eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10-10 S·cm-1, besonders bevorzugt weniger als 10-15 S·cm-1 aufweist.
  13. Verfahren zur Trennung einer Energieleitung umfassend die Schritte:
    - Empfangen zumindest eines Trennsignals,
    - Auslösen zumindest eines Signals, insbesondere Auslösen eines Steuersignals zum Zünden einer Zündpille,
    - Trennen einer Verbindung zwischen einem an einer Trennstelle (6a) angeordneten ersten und zweiten Anschlussteil durch ein von einem Antrieb (8b) angetriebenen fließfähigen Medium (10), wobei das fließfähige Medium ein Isolationsmaterial mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 10-5 S cm-1 ist,
    - Bewegen eines Bolzens (20a) in die Trennstelle (6a), unmittelbar nach Trennung der Trennstelle (6a) durch das fließfähige Medium (10).
  14. Verfahren zur Trennung einer Energieleitung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Entstehung von Lichtbögen durch das Bewegen des Bolzens (20a, b) in die Trennstelle (6a) unterdrückt und/oder entstandene Lichtbögen durch das Bewegen des Bolzens (20a) in die Trennstelle (6a) gelöscht werden.
  15. Verfahren zur Trennung einer Energieleitung nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Auslösen der Trennvorrichtung (2) an das Auslösen eines Airbags gekoppelt ist.
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