EP4010914A1 - Elektrischer schalter zum trennen eines strompfads - Google Patents

Elektrischer schalter zum trennen eines strompfads

Info

Publication number
EP4010914A1
EP4010914A1 EP19759288.4A EP19759288A EP4010914A1 EP 4010914 A1 EP4010914 A1 EP 4010914A1 EP 19759288 A EP19759288 A EP 19759288A EP 4010914 A1 EP4010914 A1 EP 4010914A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
switching element
switching
arc
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19759288.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Oehler
Michael Wortberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Publication of EP4010914A1 publication Critical patent/EP4010914A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/341—Barrier plates carrying electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to an electrical switch for disconnecting a current path, in particular in high-voltage current paths in a motor vehicle electrical system.
  • the present invention is described below mainly in connection with switching elements for vehicle electrical systems. However, the invention can be used in any application in which electrical loads are switched.
  • a contact point can be opened unintentionally by a Lorentz force and / or tightness in the contact point caused by the current flow.
  • a switching arc occurs at a separation point between the two previously connected ends of the switch.
  • the switching arc releases a large amount of energy that can damage the switch.
  • the aim should be that the time in which the switching arc burns can be reduced, for example by making a voltage drop in the switching arc greater than the electrical voltage available between the ends.
  • the voltage drop can for example, can be increased by extending a length of the switching arc. This can be achieved, for example, via an air flow or gas flow that deflects the switching arc. This extends the switching arc and increases the voltage drop in the switching arc so much that the switching arc is extinguished.
  • One object of the invention is to provide a reliably switching electrical switch for disconnecting a current path using means that are as simple as possible in terms of construction.
  • An electrical switch for disconnecting a current path having an outgoing line with a disconnection point for disconnecting the current path, an at least one-sided movable switching element for opening and / or closing the disconnection point in the outgoing line being arranged at the disconnection point
  • Switching element has a contact point for the outgoing line in a closed position on a movable side
  • the switch also having a return line connected to the outgoing line in an electrically conductive manner at one end of the outgoing line, with an essentially anti-parallel spaced arrangement of outgoing line and return line at least in the area of the separation point is designed for this purpose, a force acting on the switching element when the current path is carrying current due to a local Lorentz force in the forward line and the switching element and / or a tight force in the contact point by a Lorentz force acting on the switching element from the return line at least partially to compensate.
  • a current path can be understood to be a continuously electrically conductive path between a current source and a consumer.
  • the power source can be, for example, a traction battery of an electric vehicle.
  • the consumer can for example, a drive motor of the electric vehicle.
  • the current path can be opened and interrupted or disconnected at a switch.
  • the switch can be integrated into the current path using electrical interfaces.
  • the interfaces can be referred to as terminals. Electrical conductors with a large cross-section can be connected to the terminals.
  • the current path in the switch can be formed by busbars. Busbars can be massive strips of electrically conductive material.
  • a feed line can lead from an input interface of the switch into a housing of the switch.
  • a return line can lead from the housing of the switch to an output interface of the switch. At an end of the outgoing line opposite the input interface, the outgoing line can be connected to the return line in an electrically conductive manner.
  • the return line can run essentially anti-parallel to the feed line back
  • Electromagnetic forces caused by the current flow in particular forces acting on the switching element, such as the Lorentz force and / or Holm 's narrow force, are essentially canceled out due to the opposing causative current flow.
  • a separation point can be a point on the outgoing line provided for separating the current path.
  • the return line can run parallel to the outgoing line in the switch housing in the area of the separation point.
  • the return line can be arranged at a constant distance from the outgoing line. The distance between the forward line and the return line influences the compensating Lorentz force. The distance can be selected according to an expected current intensity on the current path.
  • the switch can be designed to be opened and closed several times.
  • the switching element can be designed to open and / or close the separation point.
  • the switch can have an actuator for driving the switching element.
  • the switching element can be designed as a switching bridge that is movable on both sides. In this case, the switching element can extend parallel to the return line and can be moved in a direction transverse to the return line towards the forward line or away from the forward line. Both ends of the switching element can be moved, preferably in a direction perpendicular to the direction of extent of the Forwarding.
  • the switching element can be firmly connected to the outgoing line on one side as a switching tongue. A second side of the switch tongue can be movable.
  • the switching element can be connected to the feed line via a joint.
  • the switching element can also be a movable end of the feed line.
  • the switching element can be moved between a closed position and an open position. In the closed position, the current path is closed at the contact point. In the open position, the current path is separated. In the closed position, the movable end of the switching element can rest laterally on the end of the outgoing line.
  • a length of the switching element in the direction of extent of the switching element and a distance between the switching element and the return line in a direction perpendicular to the direction of extent of the switching element can be dimensioned in such a way that the force acting on the switching element at the contact point due to the local Lorentz force and / or the narrow force through the Lorentz force caused by the current-carrying current path in the return line is at least 50% compensated for at a current intensity flowing through the current-carrying current path for which the switch is designed.
  • the acting force can be fully compensated for at least 70%, at least 90% or even overcompensated.
  • the switching element can releasably rest against the outgoing line at the contact point on a side directed towards the return line. Due to the contact on the side facing the return line, the switching element can be pressed against the forward line by the Lorentz force acting on the switching element from the return line. Thus, the tight force or the local Lorentz force between the forward line and the switching element and the Lorentz force acting from the return line on the switching element act in opposite directions.
  • the switching element can be movable into an intermediate space between the forward line and the return line to open the separation point. By opening into the gap, the switching element can be pressed against the outgoing line by the Lorentz force of the return line. The Lorentz force of the return line can thus compensate for the local Lorentz force and / or the tightness force.
  • the switch can have an actuator for bringing the switching element closer to and / or moving the switching element away from the contact point.
  • the actuator can actively move the switching element between the open position and the closed position.
  • a spring force stored in a spring accumulator of the actuator can be used to bring it closer or to move it away.
  • the actuator can act against the spring force to move away or bring it closer.
  • the switching element can itself act as a spring element that keeps the contact point closed or keeps it open. When the switching element is moved out of a rest position, the switching element can be elastically deformed.
  • the switching element can be designed as a switching bridge that is movable on both sides.
  • the switching bridge can be aligned essentially parallel to the return line.
  • the switching bridge can each have a contact point in the area of opposite ends. As a result of the essentially parallel alignment, the Lorentz force from the return line can act essentially completely on the switching element.
  • the switch can have an extinguishing device for extinguishing the switching arc resulting when the current-carrying separation point is cut.
  • the extinguishing device can have a fuse element that is currentless during normal operation in a secondary path to the current path.
  • the fuse element can be connected between a connection to a first side of the separation point and a secondary electrode of the secondary path.
  • the secondary electrode can be arranged in the area of a second side of the separation point and be electrically insulated from the current path during normal operation.
  • the secondary path can have a lower electrical resistance than the switching arc.
  • the secondary electrode can be arranged in an area ionized by the switching arc.
  • the fuse element can respond when the current flow is greater than a trigger value of the fuse element.
  • the fuse element can be a fuse, for example. If the trigger value is exceeded, an arc ignites in the fuse, which is extinguished by melting sand in the fuse. Until the fuse element trips, the previous path of the switching arc is deionized again. So the switching arc cannot re-ignite.
  • the secondary electrode can be connected to at least one prong of an extinguishing comb arranged adjacent to the separation point.
  • the at least two prongs of the extinguishing comb can be aligned essentially parallel to one another, be electrically separated from one another and arranged distributed over an opening width of the separating point.
  • a extinguishing comb can have several prongs.
  • the tines can be of different lengths. For example, the outer prongs of the extinguishing comb can be longer than the inner prongs of the extinguishing comb.
  • the switching arc can jump over to the extinguishing comb because the path over the extinguishing comb has a lower electrical resistance than the original switching arc.
  • the switching arc can be divided into several partial arcs in the extinguishing comb.
  • the partial arcs can wander into the extinguishing comb.
  • the secondary electrode can in particular be connected to a central prong of the extinguishing comb.
  • the middle prong can be the shortest prong.
  • the secondary electrode can provide a path for the current flow through the switching arc, which path has a lower resistance than a path past the secondary electrode or via the remaining prongs.
  • the current flow follows the path of least resistance.
  • the prongs of the extinguishing comb can be designed as plates aligned essentially parallel to one another.
  • a front edge of the plates can be arranged at a distance from the current path in the region of the separation point.
  • the leading edge can essentially be aligned parallel to the current path.
  • Plate-shaped prongs allow the partial arcs to wander over a surface of the plates and move away from one another. This makes it more difficult for extinguished partial arcs to re-ignite.
  • the switch can have at least one blow magnet.
  • the blow magnet can be arranged adjacent to the separation point.
  • the blow magnet can be designed to deflect the switching arc out of the separation point.
  • a blow magnet can be a Be permanent magnet or an electromagnet.
  • the blow magnet can be divided into several partial magnets. Partial magnets can mutually reinforce and / or homogenize their magnetic fields.
  • the blow magnet can be aligned such that its magnetic field is essentially homogeneous in the area of the separation point.
  • the magnetic field deflects the charge carriers moved by the current flow through the switching arc and the ionized particles in the area of the switching arc to the side.
  • the deflection increases the length of the switching arc and thus increases the voltage drop in the switching arc.
  • the blow magnet can deflect the switching arc in the direction of the secondary electrode.
  • the switch can have a movable, electrically insulating element that can be pushed into the opened separation point and an actuator for moving the element.
  • the element can be a shaped piece which has cutouts for the components of the separation point.
  • the element can thus essentially enclose the components. By enclosing the distance to be bridged by the switching arc is significantly increased. This prevents a new switching arc from being ignited again.
  • the components of the separation point are fixed in the cutouts, so that the open state of the separation point is safely retained even in the event of vibrations.
  • FIG. 1 shows an illustration of a switch according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2a to 2c representations of a switch with an insertable element according to an embodiment
  • FIG. 3 shows an illustration of a switch with an extinguishing device according to an embodiment
  • FIG. 5 shows an illustration of a switch with a cutting wedge and a quenching device
  • Figs. 6a and 6b representations of extinguishing a switching arc on a switch with a cutting wedge.
  • FIGS. 1-6 For easier understanding, the reference numerals for FIGS. 1-6 are retained as reference in the following description.
  • the switch 100 is designed to repeatedly disconnect and close a current path 102.
  • the switch is designed for switching high-voltage motor vehicles with correspondingly high electrical current flows and accordingly has large cable cross-sections made of electrically conductive material, adapted material thicknesses of electrically insulating material and the required air and creepage distances.
  • Vehicle high-voltage voltage can be up to one kilovolt.
  • the voltage in the high-voltage vehicle electrical system can be 400 to 600V or 800 to 1000V.
  • High currents can flow, especially in the event of a short circuit.
  • the maximum short-circuit current can be up to 15kA.
  • the short-circuit current can be up to 30kA.
  • the switch 100 has a first terminal 104 as an input interface and a second terminal 106 as an output interface.
  • the terminals 104, 106 are on the same Side of the switch 100 arranged, since the switch 100 has a forward line 108 from the first terminal 104 into the switch 100 and a return line 110 arranged parallel thereto from the switch 100 back to the second terminal 106.
  • the forward line 108 and the return line 110 thus run through the switch 100 at a constant distance within a narrow tolerance range.
  • the forward line 108 and the return line 110 are connected to one another in an electrically conductive manner on a side facing away from the terminals 104, 106.
  • the terminals 104, 106 are designed here as extensions of the outgoing line 108 and the return line 110, respectively.
  • the outgoing line 108, the return line 110 and the connection between the two are designed as massive busbars made of electrically conductive solid material, such as copper.
  • the terminals 104, 106 each have an opening for a connecting means for connecting the switch 100 to the current path.
  • a separation point 112 of the switch 100 is arranged in the outgoing line 108.
  • the separation point 112 is formed by a switching element 114 that is movable on both sides.
  • the switching element 114 is mechanically coupled to an actuator 116.
  • the switching element 114 is designed as a solid switching bridge and has contact surfaces 118 at two opposite end regions, with which the switching element rests against the free ends of the outgoing line 108.
  • the switching bridge has essentially the same line cross section as the outgoing line 108.
  • the switching element 114 is arranged here in an intermediate space 120 between the forward line 108 and the return line 110. To separate the separation point 112, the switching element 114 is moved further away from the feed line 108 into the space 120.
  • the contact surfaces 118 are designed as contact plates in order to achieve increased surface pressure for a requirement-based electrical contact or low transition resistance between the switching element 114 and the outgoing line 108 when the switch 100 is closed.
  • the current path 102 When the switch 100 is closed, the current path 102 is closed and current can flow through the switch 100.
  • the current flow results in a local Lorentz force and / or tight force 122 at the contact points 118, which the switching element 114 wants to lift off the forward line 108.
  • the parallel return line 110 By the current flowing in the opposite direction the parallel return line 110 also generates a Lorentz force 124 which is directed opposite to the Lorentz force and / or narrow force 122.
  • the Lorentz force 124 and the Lorentz force and / or narrow force 122 essentially cancel each other out.
  • the Lorentz force 124 is essentially dependent on the current strength in the return line 110 and the distance between the forward line 108 and the return line 110.
  • blow magnets 126 are arranged in the space 120.
  • the blow magnets 126 are arranged to the right and left of the switching element 114.
  • blow magnets 126 are aligned in such a way that their magnetic fields reinforce one another in the area of the switching element 114.
  • the north pole of one blow magnet 126 points to the south pole of the other blow magnet 126. In addition, this results in a homogeneous magnetic field between the blow magnets 126.
  • Figs. 2a to 2c show representations of a switch 100 with an insertable element 200 according to an exemplary embodiment.
  • the switch essentially corresponds to the switch in FIG. 1.
  • the illustration in FIG. 2a essentially corresponds to the illustration in FIG. 1.
  • the switch 100 is shown with the separation point 112 open.
  • the switching element 114 has been pulled into the intermediate space 128 by the actuator 116.
  • the contact points 118 are non-contact.
  • the element 200 has been pushed into the opened separation point 112 from the side by a further actuator (not shown).
  • the element 200 is made of an electrically insulating material, for example a ceramic material. In the illustrated embodiment, no blow magnet is used so as not to influence the compensating Lorentz force.
  • the element 200 is shown with cutouts 202 for the ends of the feed line 108 and the switching element 114.
  • the contact plates of the contact points 118 are also shown in the recesses 202.
  • the ends and the switching member 114 are arranged in the recesses 202.
  • a relative position of the switching element 114 to the outgoing line 108 is secured by the cutouts and an inadvertent closing of the separation point 112 by the element 200 arranged in the separation point 112 is excluded.
  • the element 200 ensures that the switch 100 remains open even if the switch 100 is exposed to strong vibrations and / or the actuator 116 fails.
  • the further actuator 204 is shown in FIG. 2c. Here the further actuator 204 is just about to push the element 200 into the opened separation point 112.
  • FIGS. 1 to 2 show a switch with compensation for the levitation force. It is about the interaction between high-voltage contactor and high-voltage fuse in high-voltage switch boxes of electric and hybrid vehicles (BEV & PHEV).
  • BEV & PHEV electric and hybrid vehicles
  • the contactor In the case of large short-circuit currents, the contactor should remain closed and a fuse, in particular connected in series with the contactor, should take over the interruption of the current. If, however, due to the electromagnetic forces prevailing in the contactor, in particular the Lorentz force and Holm's narrow force, the switching contacts open unintentionally before the fuse trips, the contactor can explode. Furthermore, the electric arcs that then arise in the contactor limit the short-circuit current due to their voltage drop, which delays the triggering of the fuse. The fuse trips when its melting integral (I 2 t value) is reached.
  • Blow magnets can be used to extinguish the arc. These generate a magnetic field which is oriented transversely to the direction of movement of the electrons in the arcs, whereby the electrons are deflected onto a circular path. This increases the arc path, which is proportional to the arc voltage. Blow magnets can generate an additional Lorentz force that acts on the switching bridge, which reduces the levitation limit at which the switching contacts are lifted.
  • the approach presented here results in an increase in system security, since the contactor remains in a closed state, does not explode, but welds to the maximum.
  • a series-connected fuse with a larger fuse rating can be used, as the robustness of the contactor is increased. In this way, the charging currents, which will very likely continue to rise in the future, can be managed.
  • the switch presented here has significantly increased levitation limits compared to known contactors, without any significant enlargement of the component. For example, more than eight kiloamps can be reached as the levitation limit.
  • the busbars are arranged in such a way that the Lorentz force on the switching bridge, caused by the additional lower busbar, presses it down.
  • the lower busbar is precisely spaced so that the electromagnetic forces compensate each other. The compensating Lorentz force can through
  • the external Lorentz force can be set in such a way that it compensates for the local Lorentz force and narrow force at the two contact points.
  • Magnets can be used to extinguish the switching arc that occurs when the contacts are opened under power. Due to their magnetic field direction, which is transverse to the direction of movement of the charge carriers, these force the electrons onto a circular path. This increases the arc length until the arc finally breaks off. However, the magnetic field of the magnets also penetrates the switching bridge and thus strengthens the repulsive Lorentz force.
  • the switch in FIG. 2 does not have any blow magnets.
  • the arc is extinguished by inserting a body made of an electrical insulator (e.g. ceramic). This penetrates the contact point and then greatly extends the arc until it breaks off.
  • an electrical insulator e.g. ceramic
  • FIG. 3 shows an illustration of a switch 100 with an extinguishing device 300 according to an exemplary embodiment.
  • the switch 100 essentially corresponds to the switch in FIGS. 1 and 2.
  • the switch 100 as the quenching device 300, has a secondary path 302 to the current path 102 that is currentless in normal operation.
  • a securing element 304 is arranged in the secondary path 302.
  • the fuse element 304 is a fuse here.
  • a first end of the fuse element 304 is electrically conductively connected to the current path 102 on a first side of the separation point 112.
  • a second end of the fuse element 304 is electrically conductively connected to a secondary electrode 306.
  • the secondary electrode 306 is arranged to be electrically insulated from the current path 102 during normal operation.
  • the secondary electrode 306 is arranged laterally next to the separation point 112.
  • the secondary electrode 306 is connected to a central prong 308 of an extinguishing comb 310.
  • the extinguishing comb 310 here has five prongs 308 which are arranged distributed over an opening width of the separation point 112.
  • the prongs 308 are electrically isolated from one another.
  • the outer tines 308 of the extinguishing comb 310 are longer than the inner tines 308 of the extinguishing comb 310.
  • the middle tine 308 is the shortest tine 308 and is thus furthest away from the separating point 112.
  • the secondary electrode 306 is connected to the return line 110 via the fuse element 304 and thus shortens the secondary path 302.
  • a single blow magnet 126 is arranged laterally next to the separation point 112. As a result, field lines of the magnetic field run in an arc through the separation point 112. The blow magnet 126 is, however, significantly longer than the switching element 114, so that the magnetic field in the region of the separation point 112 is essentially homogeneous.
  • the prongs 308 of the extinguishing comb 310 are designed as plates.
  • the plates are aligned essentially parallel to one another.
  • Each of the plates is at a substantially constant distance from the current path 102.
  • the switch 100 shown here has an outgoing line 108 with a separating point 112 for separating a current path 102, a switching element 114, which is movable at least on one side, for opening and / or closing the separating point 112 in the outgoing line 108 is arranged at the separating point 112, with the switching element 114 in a closed position on a movable side has a contact point 118 to the outgoing line 108, the switch 100 having a quenching device 300 for extinguishing a switching arc resulting when the current-carrying isolating point 112 is disconnected, the quenching device 300 having a fuse element 304 which is currentless in normal operation a secondary path 302 to the current path 102, the fuse element 304 being connected between a connection to a first side of the separation point 112 and a secondary electrode 306 of the secondary path 302, the secondary electrode 306 being arranged in the area of a second side of the separation point 112 and in regular operation is electrically isolated from
  • Figs. 4a and 4b show representations of extinguishing a switching arc 400 on a switch 100 according to an embodiment.
  • the switch 100 corresponds essentially to the switch in FIG. 3.
  • FIG. 4a the switch 100 has just been opened using the actuator, not shown.
  • the switching arc 400 has ignited between the feed line 108 and the switching element 114.
  • the blowing magnet 126 has blown the switching arc 400 into the extinguishing comb 310.
  • the switching arc 400 has been divided into five partial arcs 402.
  • the partial arcs 402 run from the feed line 108 to the nearest prong 308, from there from prong 308 to prong 308, skipping the shortest, middle prong 308, and from the last prong 308 to the switching element 114. In each partial arc 402, voltage falls and weakens the switching arc 400.
  • the switching arc 400 has jumped to the middle prong 308 and thus to the secondary electrode 306, since the electrical potential of the return line 110 is directly applied to the secondary electrode 306.
  • the partial arcs 402 to the further prongs 308 have gone out.
  • the current flow in the secondary path 302 exceeds a response threshold of the fuse element 304 and it trips.
  • the current flow is interrupted by the triggered fuse element 304, the switching arc 400 extinguishes and the separation point 112 is separated.
  • FIGS. 3 and 4 show a switch with an arc switch in an extinguishing comb.
  • the contactor presented here can switch off larger short-circuit currents.
  • the arc switch is used to extinguish the arc.
  • the arc switch is integrated in a so-called extinguishing comb or arc comb.
  • the principle of such an extinguishing comb is based on the effect of lengthening the arc path and the initial voltage drop of an arc of approx. 10 to 20 V.
  • the arc is driven into the extinguishing comb by an air flow or magnets.
  • the secondary electrode of the arc switch is located in the rear part of the extinguishing comb.
  • the switch has the special busbar geometry shown in FIG. 1 in order to compensate for the levitation effect. Since blow magnets are required for the function of the extinguishing comb, the electromagnetic forces cannot be completely eliminated, but they can be greatly reduced. This increases the levitation limit significantly.
  • the approach presented here increases system security, as the contactor can separate larger currents through the extinguishing comb. This eliminates the unsafe condition that can arise from the interaction of the contactor and the fuse connected in series.
  • the reason for this is that the tripping time of the fuse is determined by the characteristic I 2 t value. The lower the current, the longer the fuse needs to reach its melting integral. Since the heating of the constriction is also less adiabatic with lower currents, the tripping time is also extended. If the switching limit of the contactor can now be increased, the tripping time of the fuse is significantly reduced.
  • Fig. 3 the contactor is shown with the arc switch integrated in an extinguishing comb.
  • a magnet is arranged on the side of the switching chamber. This magnet can also be interrupted, as in FIG. 1, so that the arrangement contains two magnets.
  • the blow magnet generates a magnetic field in the switching chamber, which is aligned transversely to the direction of flow of the electrons in the arc, whereby they are deflected and in Be driven towards the extinguishing comb. If the blow magnets are arranged to the right and left of the switching chamber, a very homogeneous magnetic field is created inside the switching chamber.
  • the blow magnets could also be designed as electromagnets.
  • the deflection of the electrons on a circular path can be clearly seen in FIG.
  • the action of the comb divides the arc into several parts. Each part results in an initial arc voltage of 10 to 20 V depending on the material of the comb, so that the arc voltage is increased in stages. This is sufficient for normal overcurrents to extinguish the arc.
  • the arc breaks shortly after entering the extinguishing comb and the current is interrupted. The arc switch remains inactive in this case.
  • the "cloud" of ionized gas in the arc comb reaches the secondary electrode of the arc switch, which is connected to the other potential via an overcurrent protection device, so that there is a potential difference between the arc base on the contactor and the secondary electrode.
  • the arc commutates to this secondary electrode, so that the portion of the primary arc to the switching bridge is extinguished. If the melting integral of the overcurrent protection device / fuse element is reached, an arc ignites in it, which interrupts the current path.
  • the contactor with the arc switch in the extinguishing comb is combined with the principle of compensation of the levitation force shown in FIG. 1.
  • the additional magnetic field of the permanent magnets / blow magnets influences the Lorentz force independently of the current.
  • the busbars are arranged so that the Lorentz force caused by the conductor loop has a closing effect on the switching bridge.
  • the switching bridge moves in the magnetic field of the lower busbar B (l, d) and in the magnetic field of the blow magnets BL. The following applies to the resulting Lorentz force:
  • FIG. 5 shows an illustration of a switch 100 with a cutting wedge 500 and a quenching device 300.
  • the switch 100 essentially corresponds to the switch in FIG. 3.
  • the switch 100 can and is only used once for safe separation of the current path 102 destroyed in a controlled manner.
  • the switch 100 has no switching element at the separation point 112. Instead of the switching element, a solid electrical conductor 502 runs through the cutting point 112.
  • the cutting wedge 500 is aligned with the cutting point 112.
  • the switch 100 also has the actuator 116.
  • the actuator 116 is here an electrically ignitable detonator. Because the ignition capsule is used as actuator 116, switch 100 can be referred to as a pyrofuse and used as a controllable overcurrent protection device.
  • the extinguishing device 300 has the secondary path 302 that is currentless in normal operation.
  • the fuse element 304 and the secondary electrode 306 are likewise arranged in the secondary path 302.
  • the secondary path 302 is connected to the current path 102 on the first side of the separation point 112.
  • the secondary electrode 306 is arranged in the region of the opposite second side of the separation point 112, but is arranged at a distance from the current path 102.
  • An abutment 504 for the cutting wedge 500 is arranged between the current path 102 and the secondary path 302.
  • the abutment 504 is arranged behind the cutting point 112 as viewed from the cutting wedge 500 and is designed to catch the cutting wedge 500 after the cutting point 112 has been cut. When caught, the cutting wedge 500 can penetrate into the abutment 504 and get stuck.
  • the conductor 502 has a taper 506 at the separation point 112.
  • the taper is a predetermined breaking point of the conductor 502 and has a reduced line cross-section on. However, the line cross-section is still sufficient to transfer the electrical load as required.
  • the switch 100 has no return line, since in the case of the solid continuous conductor 502 no compensation for the Lorentz force or the narrow force is required or such forces do not occur or only occur negligibly with the specified switch geometry.
  • the switch 100 shown here has an electrical conductor 502 that can be destroyed at the separation point 112 for separating a current path 102 at a separation point 112.
  • a cutting wedge 500 that can be driven by an actuator 116 is aligned with the severing point 112.
  • the switch 100 has an extinguishing device 300 for extinguishing a switching arc resulting when the current-carrying separation point 112 is cut.
  • the quenching device 300 has a fuse element 304 that is currentless during normal operation in a secondary path 302 to the current path 102.
  • the fuse element 304 is connected between a connection to a first side of the separation point 112 and a secondary electrode 306 of the secondary path 302.
  • the secondary electrode 306 is arranged in the region of a second side of the separating point 112 and is electrically isolated from the current path 102 during regular operation.
  • FIGs. 6a and 6b show illustrations of the extinguishing of a switching arc 400 on a switch 100.
  • the switch 100 corresponds essentially to the switch in FIG. 5.
  • the detonator has been ignited by an electrical signal from a control device and has the cutting wedge 500 on the separation point 112 driven through the conductor 502. Due to the sudden separation of the current path, the switching arc 400 is drawn up in the separation point 112. Here the switching arc 400 is still burning through a remaining gap 600 between the cutting wedge 500 and the abutment 504, since the cutting wedge 500 has not yet reached the abutment 504 on its trajectory.
  • the cutting wedge 500 has reached the abutment 504 and has penetrated into the abutment 504.
  • the cutting wedge 500 is stuck in the abutment 504.
  • the gap has closed and the switching arc 400 has commutated to the secondary electrode 306.
  • An electrical current flow now flows through the secondary path 302 of the extinguishing device 300.
  • the current flow is greater than a trigger value of the Fuse element 304 and the fuse element responds.
  • the fuse element 304 is a fuse.
  • the trigger value is exceeded, another arc ignites in the fuse and destroys the electrical conductor leading through the fuse.
  • the arc melts a sand filling of the fuse at least partially.
  • the molten sand extinguishes the arc, thereby breaking the secondary path 302.
  • FIGS. 5 and 6 show a pyrofuse with an arc switch.
  • a fuse can be connected in parallel to a pyrofuse. Due to the different contact resistances of the pyrofuse and the fuse, the pyrofuse takes over a large part of the traction or charging current. This reduces the aging of the fuse. Since the fuse carries currents during operation, its nominal value must not fall below a certain value, otherwise aging will increase again.
  • the pyrofuse presented here includes an "arc switch".
  • the pyrofuse's explosive charge is ignited by a trigger signal in the event of an overcurrent.
  • a separating wedge, an extinguishing agent and / or a gas is used to break through a busbar with a predetermined breaking point. This creates an arc.
  • An extinguishing agent can help cool the arc, which also increases the arc voltage. If the voltage reaches the value of the external supply voltage, the break-off condition for the arc is given and it breaks off. For larger currents, an ever greater arc length is required in order to build up the required arc voltage.
  • the secondary electrode of the arc switch with a fuse element is placed below the busbar. It is arranged in such a way that part of the conductor rail approaches the secondary electrode when it is disconnected. Due to the arc plasma and the ionized gases, the secondary arc ignites at a certain point in time. Due to the smaller distance between a part of the busbar and the secondary electrode compared to the second part of the busbar, a large part of the current now flows via the secondary path. The primary arc can be extinguished by the pyrofuse. The current melts a constriction in the fuse element, creating an arc arises. This is also deleted by the security element, which can be filled with sand, for example. The path is interrupted and galvanically isolated.
  • the fuse is never loaded with current during normal operation of the vehicle. This completely eliminates electricity-related aging mechanisms.
  • the nominal value of the fuse can be reduced significantly, which in turn also significantly reduces the disconnection time.
  • the pyrofuse can be made smaller because the pyrofuse is used to ensure a quick release. Most of the switching energy is absorbed in the fuse element.
  • the pyrofuse in FIG. 5 has a detonator located in the upper part, which can be ignited by a control, for example via a current pulse.
  • a detonator located in the upper part, which can be ignited by a control, for example via a current pulse.
  • a separating wedge under the capsule which can interrupt a busbar at a predetermined point.
  • an arc is ignited which the wedge drives in front of it.
  • the arc is extended in the direction of the secondary electrode by the extinguishing agent or the pressure of the gas.
  • the ionized gas of the arc and the decreasing distance between the first part of the busbar and the secondary electrode cause the secondary arc to ignite.
  • the busbar can also touch the secondary electrode. Since the current can now flow via the secondary path with less resistance, a large part now flows via this path. The primary arc is also extinguished because of the action of the wedge.
  • Switch 102 Current path 104 Terminal 106 Terminal 108 Outgoing line 110 Return line 112 Separation point 114 Switching element 116 Actuator 118 Contact surface 120 Gap 122 Close force 124 Lorentz force 126 Blow magnet

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter (100) zum Trennen eines Strompfads (102), wobei der Schalter (100) eine Hinleitung (108) mit einer Trennstelle (112) zum Trennen des Strompfads (102) aufweist, wobei an der Trennstelle (112) ein zumindest einseitig bewegliches Schaltglied (114) zum Öffnen und/oder Schließen der Trennstelle (112) in der Hinleitung (108) angeordnet ist, wobei das Schaltglied (114) in einer Geschlossenstellung auf einer beweglichen Seite eine Kontaktstelle (118) zu der Hinleitung (108) aufweist, wobei der Schalter (100) ferner eine an einem Ende der Hinleitung (108) elektrisch leitend mit der Hinleitung (108) verbundene Rückleitung (110) aufweist, wobei eine im Wesentlichen antiparallel beabstandete Anordnung von Hinleitung (108) und Rückleitung (110) zumindest im Bereich der Trennstelle (112) dazu ausgebildet ist, eine bei stromtragendem Strompfad (102) aufgrund einer lokalen Lorentzkraft in der Hinleitung (108) und dem Schaltglied (114) und/oder einer Engekraft (122) in der Kontaktstelle (118) auf das Schaltglied (114) wirkende Kraft durch eine von der Rückleitung (110) auf das Schaltglied (114) wirkende Lorentzkraft (124) zumindest teilweise zu kompensieren.

Description

ELEKTRISCHER SCHALTER ZUM TRENNEN EINES STROMPFADS
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter zum Trennen eines Strompfads, insbesondere in Hochvolt-Strompfaden in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Schaltelementen für Fahrzeugbordnetze beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in der elektrische Lasten geschaltet werden.
Wenn beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses in einem Antriebssystem ein hoher Stromfluss durch einen Schalter eines Fahrzeugbordnetzes fließt, kann eine Kontaktstelle durch eine aufgrund des Stromflusses bewirkte Lorentzkraft und/oder Engekraft in der Kontaktstelle ungewollt geöffnet werden.
Wenn die Kontaktstelle bei einem großen Stromfluss geöffnet wird, entsteht ein Schaltlichtbogen an einer Trennstelle zwischen den zwei zuvor verbundenen Enden des Schalters. Der Schaltlichtbogen setzt eine große Energiemenge frei, die zu Schäden an dem Schalter führen kann.
Um solche Schäden zu verhindern, sollte bestenfalls vermieden werden, dass ein mit hohem Stromfluss betriebener Schalter unbeabsichtigt öffnet. Ergänzend sollte angestrebt werden, dass die Zeit, in der der Schaltlichtbogen brennt, reduziert werden kann, indem beispielsweise ein Spannungsabfall im Schaltlichtbogen größer gemacht wird als eine zur Verfügung stehende elektrische Spannung zwischen den Enden. Der Spannungsabfall kann beispielsweise vergrößert werden, indem eine Länge des Schaltlichtbogens verlängert wird. Dies kann beispielsweise über einen Luftstrom beziehungsweise Gasstrom erreicht werden, der den Schaltlichtbogen ablenkt. Dadurch wird der Schaltlichtbogen verlängert und der Spannungsabfall im Schaltlichtbogen so weit erhöht, dass der Schaltlichtbogen erlischt.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel einen zuverlässig schaltenden elektrischen Schalter zum Trennen eines Strompfads bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Es wird ein elektrischer Schalter zum Trennen eines Strompfads vorgestellt, wobei der Schalter eine Hinleitung mit einer Trennstelle zum Trennen des Strompfads aufweist, wobei an der Trennstelle ein zumindest einseitig bewegliches Schaltglied zum Öffnen und/oder Schließen der Trennstelle in der Hinleitung angeordnet ist, wobei das Schaltglied in einer Geschlossenstellung auf einer beweglichen Seite eine Kontaktstelle zu der Hinleitung aufweist, wobei der Schalter ferner eine an einem Ende der Hinleitung elektrisch leitend mit der Hinleitung verbundene Rückleitung aufweist, wobei eine im Wesentlichen antiparallel beabstandete Anordnung von Hinleitung und Rückleitung zumindest im Bereich der Trennstelle dazu ausgebildet ist, eine bei stromtragendem Strompfad aufgrund einer lokalen Lorentzkraft in der Hinleitung und dem Schaltglied und/oder einer Engekraft in der Kontaktstelle auf das Schaltglied wirkende Kraft durch eine von der Rückleitung auf das Schaltglied wirkende Lorentzkraft zumindest teilweise zu kompensieren.
Unter einem Strompfad kann ein durchgehend elektrisch leitender Pfad zwischen einer Stromquelle und einem Verbraucher verstanden werden. Die Stromquelle kann beispielsweise eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs sein. Der Verbraucher kann beispielsweise ein Antriebsmotor des Elektrofahrzeugs sein. An einem Schalter kann der Strompfad geöffnet und unterbrochen beziehungsweise getrennt werden. Der Schalter kann unter Verwendung von elektrischen Schnittstellen in den Strompfad integriert sein. Die Schnittstellen können als Terminals bezeichnet werden. An den Terminals können elektrische Leiter mit einem großen Leitungsquerschnitt angeschlossen werden. Im Schalter kann der Strompfad durch Stromschienen ausgebildet sein. Stromschienen können massive Streifen aus elektrisch leitendem Material sein. Eine Hinleitung kann von einer Eingangsschnittstelle des Schalters in ein Gehäuse des Schalters hinein führen. Eine Rückleitung kann aus dem Gehäuse des Schalters zu einer Ausgangsschnittstelle des Schalters führen. An einem der Eingangsschnittstelle gegenüberliegenden Ende der Hinleitung kann die Hinleitung elektrisch leitend mit der Rückleitung verbunden sein. Die Rückleitung kann im Wesentlichen antiparallel zu der Hinleitung zurück zu der Ausgangsschnittstelle verlaufen.
Bei einem Stromfluss durch die Hinleitung und die Rückleitung fließt der Strom in der Hinleitung und der Rückleitung in entgegengesetzte bzw. antiparallele Richtungen. Durch den Stromfluss verursachte elektromagnetische Kräfte, insbesondere auf das Schaltglied wirkende Kräfte, wie die Lorentzkraft und/oder die Holm'sche Engekraft heben sich aufgrund des entgegengesetzten verursachenden Stromflusses im Wesentlichen auf.
Eine Trennstelle kann eine zum Trennen des Strompfads vorgesehene Stelle der Hinleitung sein. Die Rückleitung kann im Gehäuse des Schalters im Bereich der Trennstelle parallel zu der Hinleitung verlaufen. Die Rückleitung kann dabei in einem konstanten Abstand zur Hinleitung angeordnet sein. Der Abstand zwischen der Hinleitung und der Rückleitung beeinflusst die kompensierende Lorentzkraft. Der Abstand kann entsprechend einer erwarteten Stromstärke auf dem Strompfad gewählt werden.
Der Schalter kann zum mehrmaligen Öffnen und Schließen ausgebildet sein. Das Schaltglied kann zum Öffnen und/oder Schließen der Trennstelle ausgebildet sein. Der Schalter kann einen Aktor zum Antreiben des Schaltglieds aufweisen. Das Schaltglied kann als beidseitig bewegliche Schaltbrücke ausgeführt sein. Dabei kann sich das Schaltglied parallel zu der Rückleitung erstrecken und in einer Richtung quer zu der Rückleitung zu der Hinleitung hin bzw. von der Hinleitung weg bewegt werden. Dabei sind beide Enden des Schaltglieds bewegbar, vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Hinleitung. Alternativ kann das Schaltglied als Schaltzunge einseitig fest mit der Hinleitung verbunden sein. Eine zweite Seite der Schaltzunge kann beweglich sein. Das Schaltglied kann über ein Gelenk mit der Hinleitung verbunden sein. Das Schaltglied kann auch ein bewegliches Ende der Hinleitung sein.
Das Schaltglied kann zwischen einer Geschlossenstellung und einer Offenstellung bewegt werden. In der Geschlossenstellung ist der Strompfad an der Kontaktstelle geschlossen. In der Offenstellung ist der Strompfad getrennt. Das bewegliche Ende des Schaltglieds kann in der Geschlossenstellung seitlich an dem Ende der Hinleitung anliegen.
Eine Länge des Schaltglieds in Erstreckungsrichtung des Schaltglieds und ein Abstand zwischen dem Schaltglied und der Rückleitung in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Schaltglieds können derart bemessen sein, dass die aufgrund der lokalen Lorentzkraft und/oder der Engekraft auf das Schaltglied an der Kontaktstelle wirkende Kraft durch die bei stromtragendem Strompfad in der Rückleitung bewirkte Lorentzkraft bei einer durch den stromtragendem Strompfad fließenden Stromstärke, für die der Schalter ausgelegt ist, zu zumindest 50% kompensiert wird. Alternativ kann die wirkende Kraft zu zumindest 70%, zu zumindest 90%, vollständig kompensiert oder sogar überkompensiert werden.
Indem die als Levitation kraft, d.h. abhebend auf das Schaltglied wirkenden Kräfte wie die lokale Lorentzkraft und/oder die Holm'sche Engekraft zumindest zu einem signifikanten Teil durch die mithilfe der Rückleitung erzeugte Lorentzkraft kompensiert werden, kann ein Risiko, dass der Schalter bei hohen Stromstärken ungewollte öffnet und dabei eventuell durch eine Bildung von Lichtbögen Schaden nimmt, reduziert werden.
Das Schaltglied kann an der Kontaktstelle an einer hin zu der Rückleitung gerichteten Seite lösbar an der Hinleitung anliegen. Durch das Anliegen auf der zur Rückleitung gerichteten Seite kann das Schaltglied durch die von der Rückleitung auf das Schaltglied wirkende Lorentzkraft gegen die Hinleitung gedrückt werden. So wirken die Engekraft beziehungsweise die lokale Lorentzkraft zwischen Hinleitung und Schaltglied und die von der Rückleitung auf das Schaltglied wirkende Lorentzkraft in entgegengesetzte Richtungen. Das Schaltglied kann zum Öffnen der Trennstelle in einen Zwischenraum zwischen der Hinleitung und der Rückleitung beweglich sein. Durch das Öffnen in den Zwischenraum hinein kann das Schaltglied durch die Lorentzkraft der Rückleitung gegen die Hinleitung gedrückt werden. So kann die Lorentzkraft der Rückleitung die lokale Lorentzkraft und/oder die Engekraft kompensieren.
Der Schalter kann einen Aktor zum Heranführen des Schaltglieds an und/oder Wegbewegen des Schaltglieds von der Kontaktstelle aufweisen. Anders ausgedrückt kann der Aktor das Schaltglied aktiv zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung bewegen. Zum Heranführen oder Wegbewegen kann eine in einem Federspeicher des Aktors gespeicherte Federkraft verwendet werden. Der Aktor kann zum Wegbewegen oder Heranführen entgegen der Federkraft wirken. Das Schaltglied kann selbst als die Kontaktstelle geschlossen haltendes oder offen haltendes Federelement wirken. Beim Bewegen des Schaltglieds aus einer Ruhelage heraus kann das Schaltglied elastisch verformt werden.
Das Schaltglied kann als beidseitig bewegliche Schaltbrücke ausgebildet sein. Die Schaltbrücke kann im Wesentlichen parallel zu der Rückleitung ausgerichtet sein. Die Schaltbrücke kann im Bereich entgegengesetzter Enden je eine Kontaktstelle aufweisen. Durch die im Wesentlichen parallele Ausrichtung kann die Lorentzkraft von der Rückleitung im Wesentlichen vollständig auf das Schaltglied wirken.
Der Schalter kann eine Löscheinrichtung zum Löschen des beim Trennen der stromtragenden Trennstelle resultierenden Schaltlichtbogens aufweisen. Die Löscheinrichtung kann ein im Regelbetrieb stromloses Sicherungselement in einem Sekundärpfad zu dem Strompfad aufweisen. Das Sicherungselement kann zwischen einen Anschluss zu einer ersten Seite der Trennstelle und eine Sekundärelektrode des Sekundärpfads geschaltet sein. Die Sekundärelektrode kann im Bereich einer zweiten Seite der Trennstelle angeordnet sein und im Regelbetrieb von dem Strompfad elektrisch isoliert sein. Der Sekundärpfad kann einen geringeren elektrischen Widerstand aufweisen als der Schaltlichtbogen. Die Sekundärelektrode kann in einem durch den Schaltlichtbogen ionisierten Bereich angeordnet sein. Dadurch kann der elektrische Stromfluss zur Sekundärelektrode kommutieren und durch das Sicherungselement zur anderen Seite der Trennstelle abfließen. Das Sicherungselement kann ansprechen, wenn der Stromfluss größer als ein Auslösewert des Sicherungselements ist. Das Sicherungselement kann beispielsweise eine Schmelzsicherung sein. In der Schmelzsicherung zündet beim Überschreiten des Auslösewerts ein Lichtbogen, der durch aufschmelzenden Sand in der Sicherung gelöscht wird. Bis das Sicherungselement auslöst, ist der vorherige Pfad des Schaltlichtbogens wieder deionisiert. So kann der Schaltlichtbogen nicht erneut zünden.
Die Sekundärelektrode kann mit zumindest einer Zinke eines benachbart zu der Trennstelle angeordneten Löschkamms verbunden sein. Die zumindest zwei Zinken des Löschkamms können im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sein, elektrisch voneinander getrennt sein und über eine Öffnungsweite der Trennstelle verteilt angeordnet sein. Ein Löschkamm kann mehrere Zinken aufweisen. Die Zinken können unterschiedlich lang sein. Beispielsweise können die äußeren Zinken des Löschkamms länger sein als die inneren Zinken des Löschkamms. Der Schaltlichtbogen kann auf den Löschkamm überspringen, da der Weg über den Löschkamm einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als der ursprüngliche Schaltlichtbogen. Der Schaltlichtbogen kann im Löschkamm auf mehrere Teillichtbögen aufgeteilt werden. Die Teillichtbögen können in den Löschkamm hineinwandern. Die Sekundärelektrode kann insbesondere mit einer mittleren Zinke des Löschkamms verbunden sein. Die mittlere Zinke kann die kürzeste Zinke sein. Die Sekundärelektrode kann einen Pfad für den Stromfluss durch den Schaltlichtbogen bereitstellen, der einen geringeren Widerstand aufweist, als ein Pfad an der Sekundärelektrode vorbei beziehungsweise über die restlichen Zinken. Der Stromfluss folgt dem Weg des geringsten Widerstands. Wenn sich der Stromfluss durch den Sekundärpfad etabliert hat, verlöschen die abgeschnittenen Teillichtbögen. Anschließend unterbricht das Sicherungselement im Sekundärpfad den Stromfluss vollständig.
Die Zinken des Löschkamms können als im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Platten ausgebildet sein. Eine Vorderkante der Platten kann beabstandet zu dem Strompfad im Bereich der Trennstelle angeordnet sein. Im Wesentlichen kann die Vorderkante parallel zu dem Strompfad ausgerichtet sein. Durch plattenförmige Zinken können die Teillichtbögen über eine Fläche der Platten wandern und sich voneinander entfernen. Dadurch können erloschene Teillichtbögen schwerer wieder zünden.
Der Schalter kann zumindest einen Blasmagneten aufweisen. Der Blasmagnet kann benachbart zu der Trennstelle angeordnet sein. Der Blasmagnet kann dazu ausgebildet sein, den Schaltlichtbogen aus der Trennstelle abzulenken. Ein Blasmagnet kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein. Der Blasmagnet kann in mehrere Teilmagnete unterteilt sein. Teilmagnete können ihr Magnetfeld gegenseitig verstärken und/oder homogenisieren. Der Blasmagnet kann so ausgerichtet sein, dass sein Magnetfeld im Bereich der Trennstelle im Wesentlichen homogen ist. Das Magnetfeld lenkt die durch den Stromfluss durch den Schaltlichtbogen bewegten Ladungsträger und die ionisierten Teilchen im Bereich des Schaltlichtbogens seitlich ab. Durch die Ablenkung wird eine Länge des Schaltlichtbogens vergrößert und so der Spannungsabfall im Schaltlichtbogen erhöht. Der Blasmagnet kann den Schaltlichtbogen in Richtung der Sekundärelektrode ablenken. Bei Verwendung eines Blasmagneten kann eine Feldstärke des Magnetfelds im Bereich des Schaltglieds bei der Festlegung des Abstands zwischen der Hinleitung und der Rückleitung berücksichtigt werden.
Der Schalter kann ein bewegliches, in die geöffnete Trennstelle einschiebbares, elektrisch isolierendes Element und einen Aktor zum Bewegen des Elements aufweisen. Das Element kann ein Formstück sein, das Ausschnitte für die Komponenten der Trennstelle aufweist.
Das Element kann die Komponenten so im Wesentlichen umschließen. Durch das Umschließen wird die durch den Schaltlichtbogen zu überbrückende Strecke wesentlich vergrößert. Ein erneutes Zünden eines neuen Schaltlichtbogens kann so verhindert werden. Zusätzlich sind die Komponenten der Trennstelle in den Ausschnitten fixiert, wodurch der geöffnete Zustand der Trennstelle auch bei Erschütterungen sicher erhalten bleibt.
Kurze Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Schalters gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fign. 2a bis 2c Darstellungen eines Schalters mit einem einschiebbaren Element gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine Darstellung eines Schalters mit einer Löscheinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fign. 4a und 4b Darstellungen eines Löschens eines Schaltlichtbogens an einem Schalter gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Darstellung eines Schalters mit einem Schneidkeil und einer Löscheinrichtung; und
Fign. 6a und 6b Darstellungen eines Löschens eines Schaltlichtbogens an einem Schalter mit einem Schneidkeil.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den Figuren 1-6 als Referenz beibehalten.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Schalters 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Schalter 100 ist dazu ausgebildet einen Strompfad 102 wiederholt zu trennen und zu schließen. Der Schalter ist zum Schalten von KFZ-Hochvoltspannung mit entsprechend hohen elektrischen Stromflüssen ausgelegt und weist dementsprechend groß dimensionierte Leitungsquerschnitte aus elektrisch leitendem Material, angepasste Materialstärken elektrisch isolierenden Materials sowie die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken auf. KFZ- Hochvoltspannung kann bis zu einem Kilovolt betragen. Beispielsweise kann die Spannung im Hochvolt Bordnetz bei 400 bis 600V oder 800 bis 1000V liegen. Dabei können insbesondere im Kurzschlussfall hohe Ströme fließen. Beispielsweise kann der maximale Kurzschlussstrom bis 15kA betragen. Je nach Innenwiderstand der Batterie kann der Kurzschlussstrom bis 30kA betragen.
Der Schalter 100 weist ein erstes Terminal 104 als Eingangsschnittstelle und ein zweites Terminal 106 als Ausgangsschnittstelle auf. Die Terminals 104, 106 sind auf der gleichen Seite des Schalters 100 angeordnet, da der Schalter 100 eine Hinleitung 108 von dem ersten Terminal 104 in den Schalter 100 und eine parallel dazu angeordnete Rückleitung 110 aus dem Schalter 100 zurück zu dem zweiten Terminal 106 aufweist. Die Hinleitung 108 und die Rückleitung 110 verlaufen damit in einem innerhalb eines engen Toleranzbereichs konstanten Abstand durch den Schalter 100. Die Hinleitung 108 und die Rückleitung 110 sind an einer von den Terminals 104, 106 abgewandten Seite miteinander elektrisch leitend verbunden.
Die Terminals 104, 106 sind hier als Verlängerungen der Hinleitung 108 beziehungsweise der Rückleitung 110 ausgeführt. Die Hinleitung 108, die Rückleitung 110 und die Verbindung zwischen den beiden sind als massive Stromschienen aus elektrisch leitendem Vollmaterial, wie beispielsweise Kupfer ausgeführt. Die Terminals 104, 106 weisen je einen Durchbruch für ein Verbindungsmittel zum Verbinden des Schalters 100 mit dem Strompfad auf.
In der Hinleitung 108 ist eine T rennstelle 112 des Schalters 100 angeordnet. Hier ist die Trennstelle 112 durch ein beidseitig bewegliches Schaltglied 114 ausgebildet. Das Schaltglied 114 ist mechanisch mit einem Aktor 116 gekoppelt. Das Schaltglied 114 ist als massive Schaltbrücke ausgebildet und weist an zwei gegenüberliegenden Endbereichen Kontaktflächen 118 auf, mit denen das Schaltglied an den freien Enden der Hinleitung 108 anliegt. Die Schaltbrücke weist im Wesentlichen den gleichen Leitungsquerschnitt wie die Hinleitung 108 auf.
Das Schaltglied 114 ist hier in einem Zwischenraum 120 zwischen der Hinleitung 108 und der Rückleitung 110 angeordnet. Zum Trennen der Trennstelle 112 wird das Schaltglied 114 von der Hinleitung 108 weg weiter in den Zwischenraum 120 bewegt. Die Kontaktflächen 118 sind als Kontaktplättchen ausgeführt, um bei geschlossenem Schalter 100 eine erhöhte Flächenpressung für einen anforderungsgerechten elektrischen Kontakt beziehungsweise geringen Übergangswiderstand zwischen dem Schaltglied 114 und der Hinleitung 108 zu erreichen.
Bei geschlossenem Schalter 100 ist der Strompfad 102 geschlossen und es kann Strom durch den Schalter 100 fließen. Durch den Stromfluss resultiert an den Kontaktstellen 118 eine lokale Lorentzkraft und/oder Engekraft 122, die das Schaltglied 114 von der Hinleitung 108 abheben will. Durch den in der entgegengesetzten Richtung fließenden Stromfluss durch die parallele Rückleitung 110 wird ebenfalls eine Lorentzkraft 124 erzeugt, die entgegengesetzt zu der Lorentzkraft und/oder Engekraft 122 gerichtet ist. Die Lorentzkraft 124 und die Lorentzkraft und/oder Engekraft 122 heben sich im Wesentlichen gegenseitig auf. Die Lorentzkraft 124 ist dabei im Wesentlichen von der Stromstärke in der Rückleitung 110 und dem Abstand zwischen der Hinleitung 108 und der Rückleitung 110 abhängig.
In einem Ausführungsbeispiel sind in dem Zwischenraum 120 zwei Blasmagnete 126 angeordnet. Die Blasmagnete 126 sind rechts und links des Schaltglieds 114 angeordnet.
Die Blasmagnete 126 sind dabei so ausgerichtet, dass sich ihre Magnetfelder im Bereich des Schaltglieds 114 gegenseitig verstärken. Der Nordpol des einen Blasmagneten 126 weist dabei auf den Südpol des anderen Blasmagneten 126. Zusätzlich ergibt sich so ein homogenes Magnetfeld zwischen den Blasmagneten 126.
Fign. 2a bis 2c zeigen Darstellungen eines Schalters 100 mit einem einschiebbaren Element 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Schalter entspricht dabei im Wesentlichen dem Schalter in Fig. 1. Die Darstellung in Fig. 2a entspricht im Wesentlichen der Darstellung in Fig. 1. Im Gegensatz dazu ist der Schalter 100 mit geöffneter Trennstelle 112 dargestellt.
Das Schaltglied 114 ist durch den Aktor 116 in den Zwischenraum 128 gezogen worden. Die Kontaktstellen 118 sind kontaktfrei. In die geöffnete Trennstelle 112 ist das Element 200 durch einen nicht dargestellten weiteren Aktor von der Seite eingeschoben worden. Das Element 200 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Keramikmaterial. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird kein Blasmagnet verwendet, um die kompensierende Lorentzkraft nicht zu beeinflussen.
In Fig. 2b ist das Element 200 mir Aussparungen 202 für die Enden der Hinleitung 108 und das Schaltglied 114 dargestellt. Auch die Kontaktplättchen der Kontaktstellen 118 sind in den Aussparungen 202 abgebildet. In Fig. 2a sind die Enden und das Schaltglied 114 in den Aussparungen 202 angeordnet. Durch die Aussparungen ist eine Relativposition des Schaltglieds 114 zu der Hinleitung 108 gesichert und ein versehentliches Schließen der Trennstelle 112 durch das in der Trennstelle 112 angeordnete Element 200 ausgeschlossen. Das Element 200 stellt sicher, dass der Schalter 100 geöffnet bleibt, auch wenn der Schalter 100 starken Erschütterungen ausgesetzt ist und/oder der Aktor 116 versagt. In Fig. 2c ist der weitere Aktor 204 dargestellt. Hier ist der weitere Aktor 204 gerade dabei, das Element 200 in die geöffnete Trennstelle 112 einzuschieben.
Mit anderen Worten zeigen die Fign 1 bis 2 einen Schalter mit einer Kompensation der Levitationskraft. Dabei geht es um das Zusammenspiel zwischen Hochvolt-Schütz und Hochvolt-Sicherung in Hochvolt-Schaltboxen von Elektro- und Hybridfahrzeugen (BEV & PHEV).
Bei großen Kurzschlussströmen soll das Schütz geschlossen bleiben und eine insbesondere in Reihe zum Schütz geschaltete Sicherung soll die Unterbrechung des Stroms übernehmen. Wenn allerdings aufgrund der im Schütz vorherrschenden elektromagnetischen Kräfte, insbesondere der Lorentzkraft und der Holm’schen Engekraft, sich die Schaltkontakte ungewollt öffnen, bevor die Sicherung auslöst, so kann es zur Explosion des Schützes kommen. Weiterhin begrenzen die dann im Schütz entstehenden Lichtbögen aufgrund ihres Spannungsfalls den Kurzschlussstrom, was das Auslösen der Schmelzsicherung verzögert. Die Sicherung löst aus, wenn ihr Schmelzintegral (I2t-Wert) erreicht ist.
Die hier vorgestellte Geometrie der Stromführung führt zu einer Kompensation der Lorentz- und Engekraft. Dadurch wirkt nunmehr nur noch die durch eine Feder erzeugte und gewünschte Kontaktkraft. Zusätzlich kann der entstehende Lichtbogen durch Einschieben eines elektrischen Isolators beispielsweise aus Keramik gelöscht werden.
Blasmagnete können zur Löschung des Lichtbogens verwendet werden. Diese erzeugen ein Magnetfeld, welches quer zur Bewegungsrichtung der Elektronen in den Lichtbögen orientiert ist, wodurch die Elektronen auf eine Kreisbahn abgelenkt werden. Hierdurch verlängert sich die Lichtbogenstrecke, die proportional zur Lichtbogenspannung ist. Blasmagnete können eine zusätzliche Lorentzkraft erzeugen, die auf die Schaltbrücke wirkt, wodurch sich die Levitationsgrenze, bei der es zur Abhebung der Schaltkontakte kommt, reduziert.
Durch den hier vorgestellten Ansatz ergibt sich eine Steigerung der Systemsicherheit, da das Schütz in einem geschlossenen Zustand verbleibt, nicht explodiert, sondern maximal verschweißt. Eine in Reihe geschaltete Schmelzsicherung mit einem größeren Sicherungsnennwert kann verwendet werden, da die Robustheit des Schützes erhöht wird. So können die zukünftig sehr wahrscheinlich weiter steigenden Ladeströme bewältigt werden. Der hier vorgestellte Schalter weist deutlich erhöhte Levitationsgrenzen im Vergleich zu bekannten Schützen auf, ohne eine wesentliche Vergrößerung der Komponente. Als Levitationsgrenze kann beispielsweise mehr als acht Kiloampere erreicht werden.
Bei dem hier vorgestellten Schalter sind die Stromschienen so angeordnet, dass die Lorentzkraft auf die Schaltbrücke, verursacht durch die zusätzliche untere Stromschiene, diese andrückt. Dazu ist die untere Stromschiene genau so beabstandet, dass sich die elektromagnetischen Kräfte kompensieren. Die kompensierende Lorentzkraft kann durch
FL = B(l, d) x L * I mit dem Strom I, der vektoriellen Länge der Schaltbrücke L sowie der magnetischen Flussdichte B(l, d) an der Stelle der Schaltbrücke, die abhängig vom Strom sowie dem Abstand d zur unteren Stromschiene ist, beschrieben werden.
Durch geeignete Wahl der Parameter d und L lässt sich die äußere Lorentzkraft so einstellen, dass diese die lokale Lorentz- und Engekraft an den beiden Kontaktstellen kompensiert.
Um beim Öffnen der Kontakte unter Strom den entstehenden Schaltlichtbogen löschen zu können, können Magnete verwendet werden. Diese zwingen die Elektronen aufgrund Ihrer Magnetfeldrichtung, welche quer zur Bewegungsrichtung der Ladungsträger ist, auf eine Kreisbahn. So wird die Lichtbogenlänge vergrößert, bis der Lichtbogen schließlich abreißt. Das Magnetfeld der Magnete durchsetzt jedoch auch die Schaltbrücke und verstärkt so die abstoßend wirkende Lorentzkraft.
Um dies zu vermeiden, weist der Schalter in Fig. 2 keine Blasmagnete auf. Die Löschung des Lichtbogens erfolgt durch Einschieben eines Körpers, der aus einem elektrischen Isolator (z.B. Keramik) gefertigt ist. Dieser dringt in die Kontaktstelle ein und verlängert anschließend den Lichtbogen stark, bis er abreißt.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung eines Schalters 100 mit einer Löscheinrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Schalter 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Schalter in den Figuren 1 und 2. Zusätzlich dazu weist der Schalter 100 als die Löscheinrichtung 300 einen im Regelbetrieb stromlosen Sekundärpfad 302 zu dem Strompfad 102 auf. In dem Sekundärpfad 302 ist ein Sicherungselement 304 angeordnet. Das Sicherungselement 304 ist hier eine Schmelzsicherung. Ein erstes Ende des Sicherungselements 304 ist auf einer ersten Seite der Trennstelle 112 mit dem Strompfad 102 elektrisch leitend verbunden. Ein zweites Ende des Sicherungselements 304 ist elektrisch leitend mit einer Sekundärelektrode 306 verbunden. Die Sekundärelektrode 306 ist im Regelbetrieb elektrisch isoliert von dem Strompfad 102 angeordnet. Hier ist die Sekundärelektrode 306 seitlich neben der Trennstelle 112 angeordnet.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Sekundärelektrode 306 mit einer mittleren Zinke 308 eines Löschkamms 310 verbunden. Der Löschkamm 310 weist hier fünf Zinken 308 auf, die über eine Öffnungsweite der Trennstelle 112 verteilt angeordnet sind. Die Zinken 308 sind voneinander elektrisch isoliert. Die äußeren Zinken 308 des Löschkamms 310 sind länger als die inneren Zinken 308 des Löschkamms 310. Die mittlere Zinke 308 ist die kürzeste Zinke 308 und damit am weitesten von der Trennstelle 112 entfernt.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Sekundärelektrode 306 über das Sicherungselement 304 mit der Rückleitung 110 verbunden und verkürzt so den Sekundärpfad 302. Hier ist ein einzelner Blasmagnet 126 seitlich neben der Trennstelle 112 angeordnet. Dadurch verlaufen Feldlinien des Magnetfelds bogenförmig durch die Trennstelle 112. Der Blasmagnet 126 ist jedoch wesentlich länger als das Schaltglied 114, sodass das Magnetfeld im Bereich der Trennstelle 112 im Wesentlichen homogen ist.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Zinken 308 des Löschkamms 310 als Platten ausgeführt. Die Platten sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Jede der Platten weist einen im Wesentlichen konstanten Abstand zu dem Strompfad 102 auf.
Anders ausgedrückt weist der hier dargestellte Schalter 100 eine Hinleitung 108 mit einer Trennstelle 112 zum Trennen eines Strompfads 102 auf, wobei an der Trennstelle 112 ein zumindest einseitig bewegliches Schaltglied 114 zum Öffnen und/oder Schließen der Trennstelle 112 in der Hinleitung 108 angeordnet ist, wobei das Schaltglied 114 in einer Geschlossenstellung auf einer beweglichen Seite eine Kontaktstelle 118 zu der Hinleitung 108 aufweist, wobei der Schalter 100 eine Löscheinrichtung 300 zum Löschen eines beim Trennen der stromtragenden Trennstelle 112 resultierenden Schaltlichtbogens aufweist, wobei die Löscheinrichtung 300 ein im Regelbetrieb stromloses Sicherungselement 304 in einem Sekundärpfad 302 zu dem Strompfad 102 aufweist, wobei das Sicherungselement 304 zwischen einen Anschluss zu einer ersten Seite der Trennstelle 112 und eine Sekundärelektrode 306 des Sekundärpfads 302 geschaltet ist, wobei die Sekundärelektrode 306 im Bereich einer zweiten Seite der Trennstelle 112 angeordnet ist und im Regelbetrieb von dem Strompfad 102 elektrisch isoliert ist, wobei der Schalter 100 ferner einen benachbart zu der Trennstelle 112 angeordneten Löschkamm mit zumindest zwei Zinken 308 aufweist, wobei die Zinken 308 möglicherweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, elektrisch voneinander getrennt sind und über eine Öffnungsweite der Trennstelle 112 verteilt angeordnet sind, wobei die Sekundärelektrode 306 mit zumindest einer der Zinken 308 verbunden ist.
Fign. 4a und 4b zeigen Darstellungen eines Löschens eines Schaltlichtbogens 400 an einem Schalter 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Schalter 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Schalter in Fig. 3. In Fig. 4a ist der Schalter 100 gerade unter Verwendung des nicht dargestellten Aktors geöffnet worden. In der Kontaktstelle 118 hat der Schaltlichtbogen 400 zwischen der Hinleitung 108 und dem Schaltglied 114 gezündet. Der Blasmagnet 126 hat den Schaltlichtbogen 400 in den Löschkamm 310 geblasen. Dadurch hat sich der Schaltlichtbogen 400 in fünf Teillichtbögen 402 aufgeteilt. Die Teillichtbögen 402 verlaufen dabei von der Hinleitung 108 zur nächstgelegenen Zinke 308, von dort von Zinke 308 zu Zinke 308, wobei die kürzeste, mittlere Zinke 308 übersprungen wird, und von der letzten Zinke 308 zum Schaltglied 114. In jedem Teillichtbogen 402 fällt dabei Spannung ab und schwächt den Schaltlichtbogen 400.
In Fig. 4b ist der Schaltlichtbogen 400 auf die mittlere Zinke 308 und damit auf die Sekundärelektrode 306 übergesprungen, da an der Sekundärelektrode 306 das elektrische Potenzial der Rückleitung 110 direkt anliegt. Die Teillichtbögen 402 zu den weiteren Zinken 308 sind erloschen. Durch den Überschlag auf die Sekundärelektrode 306 übersteigt der Stromfluss im Sekundärpfad 302 eine Ansprechschwelle des Sicherungselements 304 und es löst aus. Durch das ausgelöste Sicherungselement 304 wird der Stromfluss unterbrochen, der Schaltlichtbogen 400 erlischt und die Trennstelle 112 ist getrennt.
Mit anderen Worten zeigen die Fign 3 und 4 einen Schalter mit Lichtbogenweiche in einem Löschkamm. Das hier vorgestellte Schütz kann größere Kurzschlussströme abschalten. Dabei wird die Lichtbogenweiche zum Löschen des Lichtbogens verwendet. Die Lichtbogenweiche ist in einen sogenannten Löschkamm oder Lichtbogen-Kamm integriert. Das Prinzip eines solchen Löschkamms beruht auf dem Effekt der Verlängerung der Lichtbogenstrecke sowie dem initialen Spannungsfall eines Lichtbogens von ca. 10 bis 20 V. Durch eine Luftströmung oder Magnete wird der Lichtbogen in den Löschkamm hineingetrieben. Im hinteren Teil des Löschkamms befindet sich die Sekundärelektrode der Lichtbogenweiche. Diese kann auch als Anschluss an eine Lamelle des Kamms ausgeführt sein. Durch den geringeren Widerstand des Sekundärpfads im Vergleich zum gestörten Primärpfad über den gesamten Löschkamm fließt ein Großteil des Stroms anschließend über diesen Pfad. In dem Sicherungselement der Lichtbogenweiche schmilzt durch den Strom eine Engstelle, wodurch ein Lichtbogen in diesem Element entsteht. Dieser wird von dem Sicherungselement, das bspw. mit Sand gefüllt sein kann, ebenfalls gelöscht. Damit ist der Pfad unterbrochen und galvanisch getrennt.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Schalter die in Fig. 1 dargestellte spezielle Stromschienengeometrie auf, um den Effekt der Levitation zu kompensieren. Da für die Funktion des Löschkamms Blasmagnete benötigt werden, lassen sich die elektromagnetischen Kräfte nicht vollständig eliminieren, jedoch stark reduzieren. Hierdurch wird die Levitationsgrenze signifikant erhöht.
Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine Steigerung der Systemsicherheit erreicht, da das Schütz durch den Löschkamm größere Ströme trennen kann. Hierdurch wird der unsichere Zustand, der durch das Zusammenspiel von Schütz und in Reihe geschalteter Sicherung entstehen kann, eliminiert. Hintergrund ist, dass die Auslösezeit der Sicherung durch den charakteristischen I2t-Wert bestimmt wird. Je geringer also der Strom, desto länger benötigt die Sicherung, bis ihr Schmelzintegral erreicht wird. Da die Aufheizung der Engstelle bei geringeren Strömen zusätzlich weniger adiabatisch ist, verlängert sich die Auslösezeit zusätzlich. Kann die Schaltgrenze des Schützes nun erhöht werden, ist die Auslösezeit der Sicherung deutlich reduziert.
In Fig. 3 ist das Schütz mit der in einen Löschkamm integrierten Lichtbogenweiche dargestellt. Dabei ist ein Magnet seitlich zur Schaltkammer angeordnet. Dieser Magnet kann auch wie in Fig. 1 unterbrochen sein, sodass die Anordnung zwei Magnete beinhaltet. Der Blasmagnet erzeugt ein Magnetfeld in der Schaltkammer, welches quer zur Stromrichtung der Elektronen im Lichtbogen ausgerichtet ist, wodurch diese ausgelenkt werden und in Richtung des Löschkamms getrieben werden. Wenn die Blasmagnete rechts und links der Schaltkammer angeordnet sind, entsteht ein sehr homogenes Magnetfeld im Inneren der Schaltkammer. Die Blasmagnete könnten auch als Elektromagnete ausgeführt sein.
In Fig. 4 ist die Ablenkung der Elektronen auf eine Kreisbahn gut zu erkennen. Durch die Einwirkung des Kamms wird der Lichtbogen in mehrere Teile aufgeteilt. Jeder Teil führt zu einer initialen Lichtbogenspannung von 10 bis 20 V abhängig vom Material des Kamms, sodass die Lichtbogenspannung stufenweise erhöht wird. Dies reicht für normale Überströme zum Erlöschen des Lichtbogens aus. Dabei reißt der Lichtbogen kurz nach Eintritt in den Löschkamm ab und der Strom wird unterbrochen. Die Lichtbogenweiche bleibt in diesem Fall inaktiv.
Bei sehr hohen zu trennenden Kurzschlussströmen erreicht die „Wolke“ aus ionisiertem Gas im Lichtbogenkamm die Sekundärelektrode der Lichtbogenweiche, die über eine Überstromschutzeinrichtung mit dem anderen Potential verbunden ist, sodass zwischen dem Lichtbogenfußpunkt auf dem Schütz und der Sekundärelektrode eine Potentialdifferenz vorliegt. Der Lichtbogen kommutiert zu dieser Sekundärelektrode, sodass der Anteil des Primärlichtbogens zur Schaltbrücke erlischt. Ist das Schmelzintegral der Überstromschutzeinrichtung / Sicherungselement erreicht, zündet in dieser einen Lichtbogen, wodurch in der Folge der Strompfad unterbrochen wird.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Schütz mit der Lichtbogenweiche im Löschkamm mit dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip der Kompensation der Levitationskraft kombiniert. Dabei beeinflusst das zusätzliche Magnetfeld der Permanentmagnete / Blasmagnete die Lorentzkraft stromunabhängig. Die Stromschienen sind dabei so angeordnet, dass die Lorentzkraft verursacht durch die Leiterschleife auf die Schaltbrücke schließend wirkt. Die Schaltbrücke bewegt sich im Magnetfeld der unteren Stromschiene B(l, d) und im Magnetfeld der Blasmagnete BL. Für die resultierende Lorentzkraft gilt:
FL = B(l, d) x L * I + BL x L* I mit dem Strom I und der Länge der Schaltbrücke L (vektoriell). L ist dabei so definiert, dass es positiv ist, wenn der Strom in L Richtung fließt. Bx x L beschreibt das Kreuzprodukt der jeweiligen Magnetfeldkomponente mit der Länge der Kontaktbrücke (vektoriell). Durch geeignete Wahl der Parameter d und L lässt sich die äußere Lorentzkraft so einstellen, dass diese die lokale Lorentz- und Engekraft an den beiden Kontaktstellen zu einem großen Teil kompensiert. Durch die Wirkung der Blasmagnete wird die kompensierende Kraft je nach Stromrichtung reduziert oder verstärkt. Da das Magnetfeld der Blasmagnete nicht vom Strom I abhängt, lässt sich mit dieser Anordnung ein Gleichgewicht der abstoßendend und andrückend auf die Schaltbrücke wirkenden elektromagnetischen Kräfte nur für einen bestimmten Stromwert erreichen.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Schalters 100 mit einem Schneidkeil 500 und einer Löscheinrichtung 300. Der Schalter 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Schalter in Fig. 3. Im Gegensatz dazu ist der Schalter 100 nur einmalig zum sicheren Trennen des Strompfads 102 verwendbar und wird dabei kontrolliert zerstört. Aufgrund dessen weist der Schalter 100 an der Trennstelle 112 kein Schaltglied auf. Anstelle des Schaltglieds verläuft ein massiver elektrischer Leiter 502 durch die Trennstelle 112. Der Schneidkeil 500 ist auf die Trennstelle 112 ausgerichtet. Zum Antreiben des Schneidkeils 500 weist der Schalter 100 ebenfalls den Aktor 116 auf. Der Aktor 116 ist hier im Gegensatz zu Fig. 1 eine elektrisch zündbare Sprengkapsel. Aufgrund der Verwendung der Zündkapsel als Aktor 116 kann der Schalter 100 als Pyrofuse bezeichnet werden und als steuerbare Überstromschutzeinrichtung verwendet werden.
Wie in Fig. 3 weist die Löscheinrichtung 300 den im Regelbetrieb stromlosen Sekundärpfad 302 auf. Im Sekundärpfad 302 sind ebenso das Sicherungselement 304 und die Sekundärelektrode 306 angeordnet. Der Sekundärpfad 302 ist auf der ersten Seite der Trennstelle 112 mit dem Strompfad 102 verbunden. Die Sekundärelektrode 306 ist im Bereich der gegenüberliegenden zweiten Seite der Trennstelle 112 angeordnet, aber beabstandet zum Strompfad 102 angeordnet.
Zwischen dem Strompfad 102 und dem Sekundärpfad 302 ist ein Widerlager 504 für den Schneidkeil 500 angeordnet. Das Widerlager 504 ist von dem Schneidkeil 500 aus gesehen hinter der Trennstelle 112 angeordnet und dazu ausgebildet, den Schneidkeil 500 nach dem Durchtrennen der Trennstelle 112 aufzufangen. Beim Auffangen kann der Schneidkeil 500 in das Widerlager 504 eindringen und stecken bleiben.
Der Leiter 502 weist an der Trennstelle 112 eine Verjüngung 506 auf. Die Verjüngung ist dabei eine Sollbruchstelle des Leiters 502 und weist einen verringerten Leitungsquerschnitt auf. Der Leitungsquerschnitt ist dabei jedoch weiterhin ausreichend, um die anforderungsgemäße elektrische Last zu übertragen.
Der Schalter 100 weist keine Rückleitung auf, da bei dem massiven durchgehenden Leiter 502 keine Kompensation der Lorentzkraft beziehungsweise der Engekraft erforderlich ist bzw. solche Kräfte bei der angegebenen Schaltergeometrie nicht oder lediglich vernachlässigbar auftreten.
Anders ausgedrückt weist der hier gezeigte Schalter 100 zum Trennen eines Strompfads 102 an einer Trennstelle 112 einen an der Trennstelle 112 zerstörbaren elektrischen Leiter 502 auf. Auf die Trennstelle 112 ist ein durch einen Aktor 116 antreibbarer Schneidkeil 500 ausgerichtet. Der Schalter 100 weist eine Löscheinrichtung 300 zum Löschen eines beim Trennen der stromtragenden Trennstelle 112 resultierenden Schaltlichtbogens auf. Die Löscheinrichtung 300 weist ein im Regelbetrieb stromloses Sicherungselement 304 in einem Sekundärpfad 302 zu dem Strompfad 102 auf. Das Sicherungselement 304 ist zwischen einen Anschluss zu einer ersten Seite der Trennstelle 112 und eine Sekundärelektrode 306 des Sekundärpfads 302 geschaltet. Die Sekundärelektrode 306 ist im Bereich einer zweiten Seite der Trennstelle 112 angeordnet und ist im Regelbetrieb von dem Strompfad 102 elektrisch isoliert.
Fign. 6a und 6b zeigen Darstellungen eines Löschens eines Schaltlichtbogens 400 an einem Schalter 100. Der Schalter 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Schalter in Fig. 5. In Fig. 6a ist die Sprengkapsel durch ein elektrisches Signal eines Steuergeräts gezündet worden und hat den Schneidkeil 500 an der Trennstelle 112 durch den Leiter 502 getrieben. Durch die plötzliche Trennung des Strompfads wird der Schaltlichtbogen 400 in der Trennstelle 112 aufgezogen. Hier brennt der Schaltlichtbogen 400 noch durch einen verbleibenden Spalt 600 zwischen dem Schneidkeil 500 und dem Widerlager 504, da der Schneidkeil 500 das Widerlager 504 auf seiner Trajektorie noch nicht erreicht hat.
In Fig. 6b hat der Schneidkeil 500 das Widerlager 504 erreicht und ist in das Widerlager 504 eingedrungen. Der Schneidkeil 500 steckt in dem Widerlager 504 fest. Dadurch hat sich der Spalt geschlossen und der Schaltlichtbogen 400 hat zu der Sekundärelektrode 306 kommutiert. Jetzt fließt ein elektrischer Stromfluss durch den Sekundärpfad 302 der Löscheinrichtung 300. Der Stromfluss ist größer als ein Auslösewert des Sicherungselements 304 und das Sicherungselement spricht an. Hier ist das Sicherungselement 304 eine Schmelzsicherung. In der Schmelzsicherung zündet beim Überschreiten des Auslösewerts ein weiterer Lichtbogen und zerstört dabei den durch die Schmelzsicherung führenden elektrischen Leiter. Der Lichtbogen schmilzt eine Sandfüllung der Schmelzsicherung zumindest teilweise an. Der geschmolzene Sand löscht den Lichtbogen und unterbricht damit den Sekundärpfad 302.
Mit anderen Worten ist in den Fign 5 und 6 eine Pyrofuse mit Lichtbogenweiche dargestellt.
Eine Schmelzsicherung kann parallel zu einer Pyrofuse geschaltet werden. Durch die unterschiedlichen Übergangswiderstände von Pyrofuse und Schmelzsicherung übernimmt die Pyrofuse einen Großteil des Traktions- bzw. Ladestroms. Hierdurch wird die Alterung der Schmelzsicherung reduziert. Da die Schmelzsicherung im Betrieb Ströme trägt, darf ihr Nennwert einen gewissen Wert nicht unterschreiten, da sonst die Alterung wieder zunimmt.
Die hier vorgestellte Pyrofuse beinhaltet eine „Lichtbogenweiche“. Die Sprengladung der Pyrofuse wird im Überstromfall durch ein Triggersignal gezündet. In der Folge wird ein Trennkeil, ein Löschmittel und/oder ein Gas dazu verwendet eine Stromschiene mit einer Sollbruchstelle zu durchbrechen. Hierdurch entsteht ein Lichtbogen. Mit zunehmendem Abstand der zwei Teile der Stromschiene verlängert sich der Lichtbogen, wodurch die Lichtbogenspannung zunimmt. Ein Löschmittel kann helfen den Lichtbogen zu kühlen, wodurch auch die Lichtbogenspannung steigt. Erreicht die Spannung den Wert der externen Versorgungsspannung ist die Abrissbedingung für den Lichtbogen gegeben und er reißt ab. Für größere Ströme wird eine immer größere Lichtbogenlänge benötigt, um die erforderliche Lichtbogenspannung aufzubauen.
Die Sekundärelektrode der Lichtbogenweiche mit einem Sicherungselement ist unterhalb der Stromschiene platziert. Sie ist so angeordnet, dass sich beim Trennen ein Teil der Stromschiene der Sekundärelektrode annähert. Aufgrund des Lichtbogenplasmas und der ionisierten Gase zündet zu einem bestimmten Zeitpunkt der Sekundärlichtbogen. Aufgrund des geringeren Abstands eines Teils der Stromschiene zur Sekundärelektrode im Vergleich zum zweiten Teil der Stromschiene, fließt nun ein Großteil des Stroms über den Sekundärpfad. Der Primärlichtbogen kann von der Pyrofuse gelöscht werden. In dem Sicherungselement schmilzt durch den Strom eine Engstelle, wodurch ein Lichtbogen entsteht. Dieser wird von dem Sicherungselement, das bspw. mit Sand gefüllt sein kann, ebenfalls gelöscht. Der Pfad ist unterbrochen und galvanisch getrennt.
Die Schmelzsicherung wird im normalen Betrieb des Fahrzeugs nie mit Strom belastet. Hierdurch werden strombedingte Alterungsmechanismen vollständig eliminiert. Der Nennwert der Sicherung kann deutlich reduziert werden, was wiederum auch die Trennzeit erheblich reduziert. Die Pyrofuse kann kleiner ausgeführt werden, da die Pyrofuse dazu genutzt wird, ein schnelles Auslösen zu gewährleisten. Die Aufnahme des Großteils der Schaltenergie erfolgt in dem Sicherungselement.
Die Pyrofuse in Fig. 5 weist eine im oberen Teil befindliche Sprengkapsel auf, die durch eine Ansteuerung beispielsweise über einen Strompuls gezündet werden kann. In der hier dargestellten Variante mit einem Keil statt Löschmittel oder Gas befindet sich unter der Kapsel ein Trennkeil, welcher eine Stromschiene an einer vorbestimmten Stelle unterbrechen kann. Beim in Fig. 6 dargestellten Abschaltvorgang nach der Zündung der Sprengkapsel und Trennung der Stromschiene durch den Keil zündet ein Lichtbogen, den der Keil vor sich hertreibt. In den anderen Ausführungsformen wird der Lichtbogen durch das Löschmittel bzw. den Druck des Gases in Richtung der Sekundärelektrode verlängert.
Das ionisierte Gas des Lichtbogens und der sich verringernde Abstand zwischen dem ersten Teil der Stromschiene und der Sekundärelektrode führen dazu, dass der Sekundärlichtbogen zündet. Die Stromschiene kann die Sekundärelektrode auch berühren. Da der Strom nun mit geringerem Widerstand über den Sekundärpfad fließen kann, fließt ein großer Teil nun über diesen Pfad. Der Primärlichtbogen erlischt auch wegen der Einwirkung des Keils.
Ist das Schmelzintegral der Überstromschutzeinrichtung erreicht, zündet ein weiterer Lichtbogen in der Komponente. Aufgrund der konstruktiven Auslegung des Sicherungselements wird schnell ein langer Lichtbogen aufgezogen, in welchem der wesentliche Energieumsatz, welcher für das Trennen des Kurzschlussstroms zwingend ist, stattfindet. Bei einer Momentanleistung bis ca. 1,5 MW schmilzt die Sandfüllung lokal. Der geschmolzene Sand löscht den Lichtbogen, wodurch der Stromfluss unterbrochen wird. Durch eine adäquate Auslegung des zeitlichen Ablaufs beim Trennvorgang wird erreicht, dass der Keil während der Unterbrechung des Stromflusses in dem Sicherungselement bereits soweit verfahren ist, dass ein „Zurückspringen“ des Lichtbogens auf den Primärpfad nicht möglich ist. Der Lichtbogen erlischt. Anschließend ist der Stromfluss vollständig unterbrochen und der Pfad ist galvanisch getrennt. Das Prinzip den Lichtbogen energiegeführt auf einen sekundären Pfad umzulenken wird Lichtbogenweiche genannt.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicherweise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft gewählt.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Schalter 102 Strom pfad 104 Terminal 106 Terminal 108 Hinleitung 110 Rückleitung 112 Trennstelle 114 Schaltglied 116 Aktor 118 Kontaktfläche 120 Zwischenraum 122 Engekraft 124 Lorentzkraft 126 Blasmagnet
200 Element 202 Aussparung 204 Aktor
300 Löscheinrichtung 302 Sekundärpfad 304 Sicherungselement 306 Sekundärelektrode 308 Zinke 310 Löschkamm
400 Schaltlichtbogen 402 Teillichtbogen
500 Schneidkeil 502 Leiter 504 Widerlager 506 Verjüngung 600 Spalt

Claims

ANSPRÜCHE
1. Elektrischer Schalter (100) zum T rennen eines Strompfads (102), wobei der Schalter (100) eine Hinleitung (108) mit einer Trennstelle (112) zum Trennen des Strompfads (102) aufweist, wobei an der Trennstelle (112) ein zumindest einseitig bewegliches Schaltglied (114) zum Öffnen und/oder Schließen der Trennstelle (112) in der Hinleitung (108) angeordnet ist, wobei das Schaltglied (114) in einer Geschlossenstellung auf einer beweglichen Seite eine Kontaktstelle (118) zu der Hinleitung (108) aufweist, wobei der Schalter (100) ferner eine an einem Ende der Hinleitung (108) elektrisch leitend mit der Hinleitung (108) verbundene Rückleitung (110) aufweist, wobei eine im Wesentlichen antiparallel beabstandete Anordnung von Hinleitung (108) und Rückleitung (110) zumindest im Bereich der T rennstelle (112) dazu ausgebildet ist, eine bei stromtragendem Strompfad (102) aufgrund einer lokalen Lorentzkraft in der Hinleitung (108) und dem Schaltglied (114) und/oder einer Engekraft (122) in der Kontaktstelle (118) auf das Schaltglied (114) wirkende Kraft durch eine von der Rückleitung (110) auf das Schaltglied (114) wirkende Lorentzkraft (124) zumindest teilweise zu kompensieren.
2. Schalter (100) gemäß Anspruch 1 , wobei eine Länge (L) des Schaltglieds (114) in Erstreckungsrichtung des Schaltglieds (114) und ein Abstand (d) zwischen dem Schaltglied (114) und der Rückleitung (110) in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Schaltglieds (114) derart bemessen sind, dass die aufgrund der lokalen Lorentzkraft und/oder der Engekraft (122) auf das Schaltglied (114) an der Kontaktstelle (118) wirkende Kraft durch die bei stromtragendem Strompfad (102) in der Rückleitung (110) bewirkte Lorentzkraft (124) bei einer durch den stromtragenden Strompfad (102) fließenden Stromstärke (I), für die der Schalter (100) ausgelegt ist, zu zumindest 50% kompensiert werden.
3. Schalter (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schaltglied (114) an der Kontaktstelle (118) an einer hin zu der Rückleitung (110) gerichteten Seite lösbar an der Hinleitung (108) anliegt.
4. Schalter (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Schaltglied (114) zum Öffnen der Trennstelle (112) in einen Zwischenraum (120) zwischen der Hinleitung (108) und der Rückleitung (110) hinein beweglich ist.
5. Schalter (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Aktor (116) zum Heranführen des Schaltglieds (114) an und Wegbewegen des Schaltglieds (114) von der Kontaktstelle (118).
6. Schalter (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Schaltglied (114) als beidseitig bewegliche Schaltbrücke ausgebildet ist, wobei die Schaltbrücke im Wesentlichen parallel zu der Rückleitung (110) ausgerichtet ist.
7. Schalter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Löscheinrichtung (300) zum Löschen eines beim Trennen der stromtragenden Trennstelle (112) resultierenden Schaltlichtbogens (400), wobei die Löscheinrichtung (300) ein im Regelbetrieb stromloses Sicherungselement (304) in einem Sekundärpfad (302) zu dem Strompfad (102) aufweist, wobei das Sicherungselement (304) zwischen einen Anschluss zu einer ersten Seite der Trennstelle (112) und eine Sekundärelektrode (306) des Sekundärpfads (302) geschaltet ist, wobei die Sekundärelektrode (306) im Bereich einer zweiten Seite der Trennstelle (112) angeordnet ist und im Regelbetrieb von dem Strompfad (102) elektrisch isoliert ist.
8. Schalter (100) gemäß Anspruch 7, ferner aufweisend einen benachbart zu der Trennstelle (112) angeordneten Löschkamm mit zumindest zwei Zinken, wobei die Zinken (308) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, elektrisch voneinander getrennt sind und über eine Öffnungsweite der Trennstelle (112) verteilt angeordnet sind, wobei die Sekundärelektrode (306) mit zumindest einer der Zinken (308) verbunden ist.
9. Schalter (100) gemäß Anspruch 8, bei dem die Zinken (308) des Löschkamms (310) als im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Platten ausgebildet sind, wobei eine Vorderkante der Platten beabstandet zu dem Strompfad (102) im Bereich der Trennstelle (112) angeordnet ist und im Wesentlichen parallel zu dem Strompfad (102) ausgerichtet ist.
10. Schalter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend zumindest einen Blasmagnet (126), der benachbart zu der Trennstelle (112) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, den Schaltlichtbogen (400) aus der T rennstelle (112) abzulenken.
11. Schalter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein bewegliches, in die geöffnete Trennstelle (112) einschiebbares, elektrisch isolierendes Element (200) und einem Aktor (204) zum Bewegen des Elements (200).
EP19759288.4A 2019-08-05 2019-08-05 Elektrischer schalter zum trennen eines strompfads Pending EP4010914A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2019/200095 WO2021023325A1 (de) 2019-08-05 2019-08-05 Elektrischer schalter zum trennen eines strompfads

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4010914A1 true EP4010914A1 (de) 2022-06-15

Family

ID=67770334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19759288.4A Pending EP4010914A1 (de) 2019-08-05 2019-08-05 Elektrischer schalter zum trennen eines strompfads

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4010914A1 (de)
WO (1) WO2021023325A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113963990B (zh) * 2021-10-19 2024-01-02 中国电信股份有限公司 一种直流接触器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4467301A (en) * 1982-08-27 1984-08-21 Essex Group, Inc. Electric switch having enhanced fault current capability
WO2008087136A1 (de) * 2007-01-18 2008-07-24 Siemens Aktiengesellschaft Löschelement, löscheinrichtung, lösch- und verdämmungseinrichtung sowie schaltgerät
JP5838920B2 (ja) * 2011-07-18 2016-01-06 アンデン株式会社 継電器
JP5585550B2 (ja) * 2011-07-18 2014-09-10 アンデン株式会社 継電器
EP2680288B1 (de) * 2012-06-25 2015-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Schützanordnung zur Verwendung in einer dielektrischen Flüssigkeit
DE102017205833B4 (de) * 2017-04-05 2019-01-10 Continental Automotive Gmbh Schaltschütz-Einrichtung für ein Kraftfahrzeug, Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Überführen einer Schaltschütz-Einrichtung von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand
JP7066996B2 (ja) * 2017-08-10 2022-05-16 オムロン株式会社 電磁継電器
EP3719825A1 (de) * 2017-11-27 2020-10-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Kontaktvorrichtung, elektromagnetisches relais und elektrisches gerät

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021023325A1 (de) 2021-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011015449B4 (de) Schalteinheit zum Schalten von hohen Gleichspannungen
EP2689445B1 (de) Ein- oder mehrpolige schalteinrichtung, insbesondere für gleichstromanwendungen
EP3542386B1 (de) Niederspannungs-schutzschaltgerät
WO2015149994A1 (de) BATTERIESYSTEM MIT EINER BATTERIE ZUM VERSORGEN EINES HOCHVOLTNETZES UND MINDESTENS EINER SCHALTEINHEIT ZUM BEGRENZEN EINES ÜBER DIE BATTERIE UND DIE HOCHVOLTANSCHLÜSSE DER BATTERIE FLIEßENDEN FEHLERSTROMES UND/ODER ZUM BEGRENZEN EINER VON DER BATTERIE ÜBER DIE HOCHVOLTANSCHLÜSSE DER BATTERIE AN DAS HOCHVOLTNETZ ANGELEGTEN SPANNUNG UND ENTSPRECHENDES VERFAHREN
DE102015217704A1 (de) Lichtbogen-Löschvorrichtung und Schutzschaltgerät
DE202006020625U1 (de) Kurzschlusseinrichtung zur Löschung eines Störlichtbogens innerhalb einer Mittel- und Hochspannungsschaltanlage
DE102015114894B4 (de) Zwei Verfahren zum gezielten Kurzschließen einer Sekundärbatterie sowie zwei elektrische Schaltkreise mit einer Sekundärbatterie und einer Überbrückungseinheit
DE102014001708A1 (de) Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs
DE4235329A1 (de) Kurzschlußeinrichtung, insbesondere zum Löschen von Störlichtbögen in Niederspannungs-Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie, Anordnung und Verwendung hierfür
DE102017122008A1 (de) Elektrischer schalter
EP3198692A1 (de) ÜBERSPANNUNGSSCHUTZANORDNUNG MIT KURZSCHLIEßEREINRICHTUNG
EP3428942B1 (de) Gleichstrom-lichtbogenlöschvorrichtung und elektromechanisches gleichstrom-schaltgerät
EP1683173B1 (de) Lichtbogen-löschvorrichtung
DE102012223168A1 (de) Elektromechanisches Schaltgerät
EP2555217B1 (de) Strombegrenzungssystem
EP3716304A1 (de) Elektrischer schalter zum unterbrechen einer elektrischen hochvoltverbindung und verfahren zum unterbrechen einer elektrischen hochvoltverbindung
WO2021023325A1 (de) Elektrischer schalter zum trennen eines strompfads
DE102017204942B4 (de) Elektromechanisches Schutzschaltgerät
DE102007004528B3 (de) Elektrisches Gleichstromnetz für Wasserfahrzeuge sowie für Offshoreanlagen mit erhöhter Abschaltsicherheit
DE102012005031A1 (de) Installationsschaltgerät
DE102014201809A1 (de) Erdungsschalter für Bahnstromanlagen und Verfahren zum Erden eines Teils einer Bahnstromanlage mittels eines Erdungsschalters
EP1615246A1 (de) Lichtbogenlöscheinrichtung für Schutzschalter
DE102017214557B4 (de) Elektromechanisches Schutzschaltgerät
EP3889986B1 (de) Elektromechanisches kompakt-schutzschaltgerät
EP0104599B1 (de) Hochspannungstrennschalter mit Vorkontakten

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220119

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)