WO2018206273A1 - Pyrotechnischer schutzschalter und versorgungsnetz mit einem pyrotechnischen schutzschalter - Google Patents

Pyrotechnischer schutzschalter und versorgungsnetz mit einem pyrotechnischen schutzschalter Download PDF

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WO2018206273A1
WO2018206273A1 PCT/EP2018/060219 EP2018060219W WO2018206273A1 WO 2018206273 A1 WO2018206273 A1 WO 2018206273A1 EP 2018060219 W EP2018060219 W EP 2018060219W WO 2018206273 A1 WO2018206273 A1 WO 2018206273A1
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pyrotechnic circuit
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Tzeichoun Chalil
Peter Steiner
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Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a pyrotechnic circuit breaker, in particular for a motor vehicle, comprising a one-piece current guide plate with at least two connection elements and at least one fuse conductor connecting the at least two connection elements, a pyrotechnic unit with a separating body for severing the at least one fuse conductor in the event of tripping, and a housing. Furthermore, the invention relates to a supply network with a corresponding pyrotechnic circuit breaker
  • a pyrotechnic circuit breaker also called pyrotechnic fuse element
  • it is not a protection device for securing a current path against overcurrents, as is the case for example with fuses.
  • the pyrotechnic circuit breaker also known as pyrotechnic safety switch, pyrotechnic separator or short pyrotechnic switch to a kind of stop category 0 emergency stop (EN ISO 13850: 2008 Pkt. 4.1 .4 and EN 60204-1: 2006 pt. 9.2.2), which can be triggered manually and / or automatically controlled and triggered under predetermined conditions.
  • the pyrotechnic circuit breaker is constructed according to a principle known per se. It comprises a pyrotechnic propellant which is typically ignited by an electrical ignition signal, in particular a sensor signal of a connected sensor, and as a result accelerates a separating body, usually a wedge or a bolt, so that it mechanically cuts through an electrical conductor, usually a conductor strip.
  • an electrical ignition signal in particular a sensor signal of a connected sensor
  • a separating body usually a wedge or a bolt
  • an electrical conductor usually a conductor strip.
  • the electrical conductor given electrical connection, for example, between an electrical energy source, for example, a battery in a motor vehicle, and a connected current path interrupted with various consumers. Due to this principle of operation, such a pyrotechnic circuit breaker is sometimes referred to as a battery disconnector.
  • the present invention seeks to provide an advantageous embodiment of a pyrotechnic circuit breaker and a supply network with a corresponding pyrotechnic circuit breaker.
  • a corresponding pyrotechnic circuit breaker is designed in particular for an electrical system of a motor vehicle and is accordingly preferably used in a vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • the pyrotechnic circuit breaker comprises a one-piece, one-piece current-carrying sheet or stamped sheet metal, for example of aluminum, with at least two connection elements or connection arms and with at least one fuse conductor connecting the at least two connection elements.
  • at least in the installed state of the pyrotechnic circuit breaker of one of the at least two connection elements typically forms an input terminal for a Stromzuhnetechnisch and the other of the at least two connection elements an output terminal for a Stromabloom protest.
  • the pyrotechnic circuit breaker on a pyrotechnic unit and a separator for the transection of the at least one fuse conductor in the event of tripping wherein the pyrotechnic unit and the separator are typically housed in a housing.
  • the current guide plate has a parallel to the fuse conductor connected and designed as a fuse fuse contour.
  • the fuse contour serves primarily to prevent arcing after a triggering event, ie arcing, which bridge the separation point after a severance of at least one fuse conductor in the event of tripping.
  • the pyrotechnic circuit breaker and in particular the separating body is preferably designed such that the fuse contour is maintained in the case of triggering the pyrotechnic unit and thus of the pyrotechnic circuit breaker and accordingly is not severed by the separating body.
  • the fuse contour connects after a corresponding triggering case of the pyrotechnic unit more preferably as a single electrical connection, the at least two connecting arms, at least until the triggering case for the fuse contour, ie until melting of the fuse.
  • the fuse contour is preferably the only electrical connection between the at least two connection elements, so that the current then has to flow through the fuse contour, wherein the resistance given here is at least lower than during a current flow via an arc.
  • the residual voltage between the connection elements and, in particular, any remaining electrical energy remaining after a severance of the at least one fuse conductor or of all fuse conductors in the event of tripping, is then reduced by means of the fuse contour, wherein the electrical energy which may still be present is substantially reduced is converted into heat in the fuse contour, whereby the fuse contour and thus the fuse melts or melts.
  • the fuse conductor on the one hand and the fuse contour on the other hand, and in particular the entire current-carrying sheet, are extended in a longitudinal direction or extending in a longitudinal direction.
  • the fuse conductor and the fuse contour are arranged in a good approximation parallel to the longitudinal direction and connected at their longitudinally opposite ends, in particular only at their longitudinally opposite ends, in each case via a connection element with each other and thus also with the corresponding connection element.
  • the current-carrying plate has at least two and in particular exactly two fuse conductors arranged parallel to the longitudinal direction, which in the case of activation of the pyrotechnic unit are preferably all or both severed by the separating body and between which the securing contour is positioned.
  • a conductor strip forms the securing contour, wherein the conductor strip has, for example, an S-shape or a straight and elongate shape.
  • the conductor strip further preferably has at least one cross-sectional taper.
  • the securing contour is formed by a conductor strip having a plurality, in particular more than two, spaced-apart Queritessverjüngungen that are preferably configured similar and / or evenly distributed, ie in particular uniformly over the extent of the fuse contour in Are arranged distributed longitudinally.
  • Each of these cross-sectional tapers which locally reduce the cross section of the securing contour transversely to the longitudinal direction, forms a quasi-eighte- ne, simple fuse, so that in a fuse contour with a plurality of cross-sectional tapers quasi several fuses are connected in series and are arranged side by side in, for example, in the longitudinal direction.
  • each of these simple fuses so each of these cross-sectional tapers acts, such as an electrical resistance or an electrical switch, over which a portion of the optionally applied between the terminal arms voltage drops.
  • the total stress then results from the sum of the partial stresses. As a result, an arc effect can be prevented by reducing the number of
  • Cross-section tapers is suitably increased when it is assumed that a higher residual voltage between the connecting arms after a triggering event. It is typically assumed that an arc, depending on the material of the current-carrying conductor, only at a voltage of about 12V (with copper between 12V and 13V / aluminum already from about 10V) arises and accordingly it is ensured that at an expected residual stress between the connecting arms after a triggering case so many cross-sectional taper can be realized that over each individual cross-sectional taper drops a voltage which is less than the critical voltage of about 12V.
  • an embodiment of the pyrotechnic circuit breaker is advantageous in which at least one solder bump, for example made of tin, is applied to the securing contour.
  • the corresponding solder ball is further preferably positioned in the region of a cross-sectional taper of the securing contour. If the securing contour has a plurality of cross-sectional tapers, then an embodiment in which a solder bump is applied to the securing contour in the area of each cross-sectional tapering is also advantageous.
  • solder bumps are also applied to the securing contour both on an upper side and on an underside opposite the upper side, wherein, in the case of a plurality of cross-sectional tapers, preferably one solder bump on the upper side and one on the lower side are applied to the securing contour in the region of each cross-sectional connection is.
  • an ionization inhibitor for example an alkali metal salt
  • a corresponding ionization inhibitor is provided in particular as a so-called flame extinguisher or spark extinguisher.
  • the exploited principle is also known as spark quenching.
  • the term "flame” refers to the arc, as it ensures a high level of heat generation, in principle the purpose of this is to prevent arcing, for example with the aid of certain gases or substances.
  • Another advantage is an embodiment of the pyrotechnic circuit breaker, in which this is designed for a current path or circuit with a predetermined nominal current and in which the fuse contour forms a fuse, wherein the fuse value or fuse threshold of
  • a corresponding pyrotechnic circuit breaker is expediently designed for a supply network and, as already mentioned, preferably for an electrical system of a motor vehicle and is accordingly used in such a supply network or vehicle electrical system.
  • the pyrotechnic circuit breaker is further preferred for a supply voltage> 10 V, so for example 48 V, designed and thus, for example, for a 48 V electrical system.
  • the pyrotechnic circuit breaker is typically designed and designed for a supply voltage ⁇ 500 V and in particular ⁇ 100 V.
  • the pyrotechnic unit of the pyrotechnic circuit breaker is preferably kept simple and constructed according to a known principle.
  • the pyrotechnic unit expediently comprises a pyrotechnic propellant charge and an electric detonator with a signal input, so that a triggering signal or ignition signal can be fed into the detonator via the signal input, which activates the detonator and thus triggers the ignition of the pyrotechnic propellant charge.
  • the ignited pyrotechnic propellant turn accelerates the separating body, which is typically configured wedge-like or thorn-like and thus has a kind of cutting edge or cutting edge, so that it is driven onto the current-carrying sheet and subsequently cuts through the at least one fuse conductor or all fuse conductors.
  • the feeding of a trigger signal ultimately causes a galvanic separation of the connection elements and thus an interruption of the electrical connection between an input terminal and an output terminal.
  • the signal input of the igniter is signal technically connected to a signal generator, by which the triggering condition for the pyrotechnic circuit breaker is specified, ie when a predetermined condition, the Tripping case, a trigger signal generated and transmitted to the pyrotechnic switch.
  • a corresponding pyrotechnic circuit breaker is installed, for example, in a motor vehicle, for example, an airbag control unit in the motor vehicle serves as a signal generator, so that in the event of triggering of an airbag in the motor vehicle and the pyrotechnic circuit breaker is triggered, so the pyrotechnic propellant is ignited.
  • the triggering of the pyrotechnic circuit breaker then takes place, in the case of a traffic accident, the pyrotechnic circuit breaker is typically involved in such a way in the electrical system of the motor vehicle that are virtually isolated by the triggering electrical energy sources of the motor vehicle after a traffic accident and separated from the rest of the motor vehicle electrical system , This prevents that accidentally exposed and / or damaged electrical cable connections or exposed and / or damaged electronic components pose a risk, especially for rescue workers, so ignite, for example, leaking oil or gasoline.
  • FIG. 1 shows a side view of a pyrotechnic circuit breaker with a
  • Current guide plate, 2 shows a plan view of the current guide plate
  • FIG. 3 shows a perspective view of the current guide plate.
  • a pyrotechnic circuit breaker 2 described below by way of example and outlined in FIG. 1 is designed for use in a vehicle electrical system of a motor vehicle and is accordingly preferably used in a vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • the pyrotechnic circuit breaker 2 in this case has a pyrotechnic unit 4 and a separator 6, which are housed in a housing 8.
  • the pyrotechnic unit 4 is grown according to a known principle and controlled by a signal input 10 and consequently activated or triggered by means of an electrical signal.
  • the current-carrying conductor is formed by a current-carrying plate 14 or stamped sheet metal shown in FIGS. 2 and 3, and in the initial state, that is, until the pyrotechnic unit 4 is activated, connects two connecting arms 16 which extend from the housing 8 on opposite sides protrude the pyrotechnic circuit breaker 2.
  • the current-carrying conductor which is formed in the embodiment by two each configured as a conductor strip fuse conductor 18, mechanically and electrically conductive.
  • the current-carrying sheet or stamped sheet 14 is extended in a longitudinal direction 20 and the two connecting arms 16 are arranged side by side in the longitudinal direction 20.
  • the two fuse conductors 18 are again extended as conductor strips in the longitudinal direction 20 and, viewed in the longitudinal direction 20, are positioned between the two connection arms 16. Further, the two fuse conductors 18 are each aligned parallel to the longitudinal direction 20, so that each of the two fuse conductors 18, the two connecting arms 16 in the initial state mechanically and electrically conductive connects.
  • the current guide plate or stamped sheet 14 in the exemplary embodiment a securing contour 24, which in turn is extended in the longitudinal direction 20.
  • that securing contour 24 is aligned parallel to the longitudinal direction 20 and thus also parallel to the two fuse conductors 18 and arranged between the two fuse conductors 18.
  • the fuse contour 24 in the initial state also connects the two connecting arms 16 to one another in a mechanically and electrically conductive manner.
  • the securing contour 24 seen in the longitudinal direction 20 is connected at both ends to the connecting arms 16.
  • the fuse contour 24 is not penetrated when the pyrotechnic unit 4 is triggered. separates, therefore, the cutting blade 12 has the above-described interruption in the center region.
  • the fuse contour 24 is used after a triggering case of the pyrotechnic unit 4, so after a successful transection of the fuse conductor 18, to prevent arcing in the separation points of the severed fuse conductor 18.
  • the fuse contour 24 acts as a kind of fuse over which an optionally on the Connecting arm 16 applied residual voltage is reduced, and in particular without a relevant amount of electrical energy is transmitted from a connecting arm 16 to the other connecting arm 16.
  • the optionally present electrical energy in the security contour 24 is converted into heat, so that it at least partially melts and / or melts. If the fuse contour 24 melts at least at one point, then there is no further electrical connection between the two connection arms 16.
  • the securing contour 24 in the exemplary embodiment has a plurality of uniformly distributed along the longitudinal direction 20
  • Cross-sectional tapers 26 which locally reduce the cross-section of the securing contour 24 transversely to the longitudinal direction 20 and parallel to the dividing line 22, form virtually a separate, simple fuse, so that in the exemplary embodiment quasi several fuses are connected in series and arranged side by side in the longitudinal direction 20.
  • each of these fuses so each of these cross-sectional tapers 26 acts as an electrical resistance or an electrical switch, over which a portion of the optionally applied between the connection arms 16 voltage drops.
  • the total stress results from the sum of the partial stresses.
  • an arc effect can then be prevented by appropriately increasing the number of cross-sectional tapers 26 when a higher residual voltage is expected between the terminal arms 16 after a trip event.
  • Cross-sectional tapering 26 each applied a solder bump 28 on the top and a solder bump 28 on the underside of the fuse contour 24, through which a desired melting behavior for the securing contour 24 is realized.
  • an ionization inhibitor is alternatively or additionally applied to the securing contour 24, which serves as a flame extinguisher and has, for example, a salt of the alkali metals.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Schutzschalter (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein einstückiges Stromführungsblech (14) mit zu- mindest zwei Anschlusselementen (16) und mit zumindest einem die zumindest zwei Anschlusselemente (16) verbindenden Sicherungsleiter (18), eine pyrotech- nische Einheit (4) und einen Trennkörper (6) zur Durchtrennung des zumindest einen Sicherungsleiters (18) im Auslösefall sowie ein Gehäuse (8), wobei das Stromführungsblech (14) eine parallel zum Sicherungsleiter (18) geschaltete und als Schmelzsicherung ausgebildete Sicherungskontur (24) aufweist.

Description

Beschreibung
Pyrotechnischer Schutzschalter und Versorgungsnetz mit einem pyrotechnischen Schutzschalter
Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Schutzschalter, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein einstückiges Stromführungsblech mit zumindest zwei Anschlusselementen und mit zumindest einem die zumindest zwei Anschlusselemente verbindenden Sicherungsleiter, eine pyrotechnische Einheit mit einem Trennkörper zur Durchtrennung des zumindest einen Sicherungsleiters im Auslösefall sowie ein Gehäuse. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Versorgungsnetz mit einem entsprechenden pyrotechnischen Schutzschalter
Bei einem pyrotechnischen Schutzschalter, auch pyrotechnisches Sicherungselement genannt, handelt es sich nicht um eine Schutzvorrichtung zur Absicherung eines Strompfades gegen Überströme, wie dies beispielsweise bei Schmelzsicherungen der Fall ist. Stattdessen handelt es sich bei dem pyrotechnischen Schutzschalter, auch pyrotechnischer Sicherheitsschalter, pyrotechnisches Trennelement oder kurz pyrotechnischer Schalter genannt, um eine Art Notausschalter der Stopp-Kategorie 0 (EN ISO 13850:2008 Pkt. 4.1 .4 und EN 60204-1 :2006 Pkt. 9.2.2), welcher sich manuell auslösen lässt und/oder unter vorgegebenen Bedingungen automatisch angesteuert und ausgelöst wird.
Hierbei ist der pyrotechnische Schutzschalter nach einem an sich bekannten Prinzip aufgebaut. Er umfasst einen pyrotechnischen Treibsatz, der typischerweise durch ein elektrisches Zündsignal, insbesondere ein Sensorsignal eines angeschlossenen Sensors, gezündet wird und infolgedessen einen Trennkörper, meist ein Keil oder ein Bolzen, beschleunigt, so dass dieser einen elektrischen Leiter, meist einen Leiterstreifen, mechanisch durchtrennt. Hierdurch wird die durch den elektrischen Leiter gegebene elektrische Verbindung, beispielsweise zwischen einer elektrischen Energiequelle, zum Beispiel einer Batterie in einem Kraftfahrzeug, und einem angeschlossenen Strompfad mit diversen Verbrauchern unterbrochen. Aufgrund dieses Funktionsprinzips wird ein solcher pyrotechnischer Schutzschalter mitunter auch als Batterietrennschalter bezeichnet.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Ausgestaltung für einen pyrotechnischen Schutzschalter anzugeben und ein Versorgungsnetz mit einem entsprechenden pyrotechnischen Schutzschalter.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen pyrotechnischen Schutzschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Versorgungsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf den pyrotechnischen Schutzschalter angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Versorgungsnetz übertragbar und umgekehrt.
Ein entsprechender pyrotechnischer Schutzschalter ist dabei insbesondere für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeuges ausgelegt und wird dementsprechend bevorzugt in ein Bordnetz eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Hierbei weist der pyrotechnische Schutzschalter ein einstückiges, einteiliges Stromführungsblech oder Stanzblech beispielsweise aus Aluminium auf mit zumindest zwei Anschlusselementen oder Anschlussarmen und mit zumindest einem die zumindest zwei Anschlusselemente verbindenden Sicherungsleiter. Dabei bildet zumindest im verbauten Zustand des pyrotechnischen Schutzschalters eines der zumindest zwei Anschlusselemente typischerweise einen Eingangsanschluss für eine Stromzuflussleitung und das andere der zumindest zwei Anschlusselemente einen Ausgangsanschluss für eine Stromabführleitung aus. Weiter weist der pyrotechnische Schutzschalter eine pyrotechnische Einheit sowie einen Trennkörper zur Durchtrennung des zumindest einen Sicherungsleiters im Auslösefall auf, wobei die pyrotechnische Einheit und der Trennkörper typischerweise in einem Gehäuse untergebracht sind. Außerdem weist das Stromführungsblech eine parallel zum Sicherungsleiter geschaltete und als Schmelzsicherung ausgebildete Sicherungskontur auf. Jene Sicherungskontur dient dabei in erster Linie zur Verhinderung von Lichtbögen nach einem Auslösefall, also von Lichtbögen, die nach einer Durchtrennung des zumindest einen Sicherungsleiters im Auslösefall die Trennstelle überbrücken. Hierbei ist der pyrotechnische Schutzschalter und insbesondere der Trennkörper bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Sicherungskontur im Auslösefall der pyrotechnischen Einheit und somit des pyrotechnischen Schutzschalters erhalten bleibt und dementsprechend nicht durch den Trennkörper durchtrennt wird. Die Sicherungskontur verbindet nach einem entsprechenden Auslösefall der pyrotechnischen Einheit weiter bevorzugt als einzige elektrische Verbindung die zumindest zwei Anschlussarme, zumindest bis zum Auslösefall für die Sicherungskontur, also bis zum Durchschmelzen der Schmelzsicherung.
Bei dieser Ausgestaltung des pyrotechnischen Schutzschalters und insbesondere bei der entsprechenden Ausgestaltung des Stromführungsbleches wird dabei das einfache Prinzip ausgenutzt, nach dem der Strom zwischen zwei Punkten entlang des Weges mit dem geringsten Widerstand fließt, weswegen davon auszugehen ist, dass im Ausgangszustand des pyrotechnischen Schutzschalters, also vor einer entsprechenden Auslösung der pyrotechnischen Einheit, der Strom im Wesentlichen über den Sicherungsleiter oder, sofern mehrere Sicherungsleiter vorgesehen sind, über die Sicherungsleiter fließt und eben nicht über die Sicherungskontur, also die Schmelzsicherung. Nach einem Auslösen der pyrotechnischen Einheit dagegen ist die Sicherungskontur bevorzugt die einzige elektrische Verbindung zwischen den zumindest zwei Anschlusselementen, sodass der Strom dann über den Sicherungskontur fließen muss, wobei der hier gegebene Widerstand zumindest geringer ist als bei einem Stromfluss über einen Lichtbogen.
Die nach einer Durchtrennung des zumindest einen Sicherungsleiters oder aller Sicherungsleiter im Auslösefall gegebenenfalls noch vorhandene Restspannung zwischen den Anschlusselementen und insbesondere die gegebenenfalls noch vorhandene elektrische Energie wird dann mittels der Sicherungskontur abgebaut, wobei die gegebenenfalls noch vorhandene elektrische Energie im Wesentlichen in der Sicherungskontur in Wärme umgewandelt wird, wodurch die Sicherungskontur und somit die Schmelzsicherung anschmilzt oder durchschmilzt.
Bevorzugt ist weiter eine Ausgestaltung des pyrotechnischen Schutzschalters, bei der der Sicherungsleiter einerseits und die Sicherungskontur andererseits und insbesondere das gesamte Stromführungsblech, in einer Längsrichtung ausgedehnt sind oder sich in einer Längsrichtung erstrecken. Dabei sind der Sicherungsleiter und die Sicherungskontur in guter Näherung auch parallel zur Längsrichtung angeordnet und an ihren in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden, insbesondere lediglich an ihren in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden, jeweils über ein Anschlusselement miteinander und somit auch mit dem entsprechenden Anschlusselement verbunden.
In vorteilhafter Weiterbildung weist das Stromführungsblech zumindest zwei und insbesondere genau zwei parallel zur Längsrichtung angeordnete Sicherungsleiter auf, die im Auslösefall der pyrotechnischen Einheit bevorzugt alle bzw. beide durch den Trennkörper durchtrennt werden und zwischen denen die Sicherungskontur positioniert ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bildet ein Leiterstreifen die Sicherungskontur aus, wobei der Leiterstreifen beispielsweise eine S-Form oder eine gerade und langgestreckte Form aufweist. Jener Leiterstreifen weist weiter bevorzugt zumindest eine Querschnittsverjüngung auf.
Vorteilhaft ist weiter eine Ausführung, bei der die Sicherungskontur durch einen Leiterstreifen ausgebildet ist, der mehrere, insbesondere mehr als zwei, voneinander beabstandete Querschnittsverjüngungen aufweist, die bevorzugt gleichartig ausgestaltet und/oder gleichmäßig verteilt positioniert sind, also insbesondere gleichmäßig über die Ausdehnung der Sicherungskontur in Längsrichtung verteilt angeordnet sind.
Jede dieser Querschnittsverjüngungen, die jeweils den Querschnitt der Sicherungskontur quer zur Längsrichtung lokal verringern, bildet dabei quasi eine eige- ne, einfache Schmelzsicherung aus, so dass bei einer Sicherungskontur mit mehreren Querschnittsverjüngungen quasi mehrere Schmelzsicherungen in Reihe geschaltet sind und in beispielsweise in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei wirkt jede dieser einfachen Schmelzsicherungen, also jede dieser Querschnittsverjüngungen, wie ein elektrischer Widerstand oder ein elektrischer Schalter, über dem ein Teil der gegebenenfalls zwischen den Anschlussarmen anliegenden Spannung abfällt. Demnach ergibt sich nach der Kirchhoffschen Maschenregel dann die Gesamtspannung aus der Summe der Teilspannungen. Als Folge lässt sich ein Lichtbogeneffekt verhindern, indem die Anzahl der
Querschnittsverjüngungen geeignet erhöht wird, wenn von einer höheren Restspannung zwischen den Anschlussarmen nach einem Auslösefall auszugehen ist. Dabei ist typischerweise anzunehmen, dass ein Lichtbogen je nach Material des stromführenden Leiters, erst bei einer Spannung von etwa 12V (bei Kupfer zwischen 12V und 13V/bei Aluminium schon ab etwa 10V) entsteht und dementsprechend wird dafür gesorgt, dass bei einer zu erwartenden Restspannung zwischen den Anschlussarmen nach einem Auslösefall so viele Querschnittsverjüngung realisiert werden, dass über jeder einzelnen Querschnittsverjüngung eine Spannung abfällt, die geringer als die kritische Spannung von etwa 12V ist.
Zudem ist eine Ausgestaltung des pyrotechnischen Schutzschalters von Vorteil, bei dem auf die Sicherungskontur zumindest eine Lötperle, z.B. aus Zinn, aufgebracht ist. Die entsprechende Lötperle ist dabei weiter bevorzugt im Bereich einer Querschnittsverjüngung der Sicherungskontur positioniert. Weist die Sicherungskontur mehrere Querschnittsverjüngungen auf, so ist zudem eine Ausgestaltung von Vorteil, bei der im Bereich einer jeden Querschnittsverjüngung eine Lötperle auf die Sicherungskontur aufgebracht ist. In vorteilhafter Weiterbildung sind zudem Lötperlen sowohl auf eine Oberseite als auch auf eine der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite auf die Sicherungskontur aufgebracht, wobei im Falle mehrerer Querschnittsverjüngungen zudem bevorzugt im Bereich einer jeden Querschnittsverbindung je eine Lötperle auf der Oberseite und eine auf der Unterseite auf die Sicherungskontur aufgebracht ist. Günstig ist außerdem eine Ausführung, bei der auf die Sicherungskontur ein loni- sationshemmer aufgebracht ist, beispielsweise ein Alkalimetallsalz. Ein entsprechender lonisationshemmer ist dabei insbesondere als sogenannter Flammenlöscher oder Funkenlöscher vorgesehen. Das dabei ausgenutzte Prinzip ist auch als Funkenlöschung bekannt. Konkret ist hier mit„Flamme" der Lichtbogen gemeint, da dieser für eine hohe Wärmeentwicklung sorgt. Prinzipiell soll hier die Lichtbogenentstehung beispielsweise mithilfe von bestimmten Gasen oder Stoffen verhindert werden.
Von Vorteil ist zudem eine Ausgestaltung des pyrotechnischen Schutzschalters, bei der dieser für einen Strompfad oder Stromkreis mit einem vorgegebenen Nennstrom ausgebildet ist und bei der die Sicherungskontur eine Schmelzsicherung ausbildet, wobei der Sicherungswert oder Sicherungsschwellwert der
Schmelzsicherung und damit der Sicherungskontur, kleiner als der vorgegebene Nennstrom ist.
Ein entsprechender pyrotechnischer Schutzschalter ist zweckdienlicherweise für ein Versorgungsnetz und, wie bereits zuvor erwähnt, bevorzugt für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeuges ausgelegt und wird dementsprechend in einem solchen Versorgungsnetz bzw. Bordnetz eingesetzt. Dabei ist der pyrotechnische Schutzschalter weiter bevorzugt für eine Versorgungsspannung >10 V, also beispielsweise 48 V, ausgelegt und somit beispielsweise für ein 48 V-Bordnetz.
Außerdem ist der pyrotechnische Schutzschalter typischerweise für eine Versorgungsspannung < 500 V und insbesondere < 100 V eingerichtet und ausgelegt.
Weiter ist die pyrotechnische Einheit des pyrotechnischen Schutzschalters bevorzugt einfach gehalten und nach an sich bekanntem Grundprinzip aufgebaut. Dabei umfasst die pyrotechnische Einheit zweckdienlicherweise einen pyrotechnischen Treibsatz sowie einen elektrischen Zünder mit einem Signaleingang, so dass über den Signaleingang ein Auslösesignal oder Zündsignal in den Zünder eingespeist werden kann, welches den Zünder aktiviert und damit die Zündung des pyrotechnischen Treibsatzes auslöst. Der gezündete pyrotechnische Treibsatz wiederum beschleunigt den Trennkörper, welche typischerweise keilartig oder dornartig ausgestaltet ist und somit eine Art Schneide oder Trennschneide aufweist, so dass dieser auf das Stromführungsblech zugetrieben wird und in der Folge den zumindest einen Sicherungsleiter oder alle Sicherungsleiter durchtrennt. Somit bewirkt die Einspeisung eines Auslösesignals letzten Endes eine galvanische Trennung der Anschlusselemente und damit eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss.
Im Rahmen des Einbaus des pyrotechnischen Schutzschalters, also im Rahmen der Einbindung in einen Strompfad oder Stromkreis, wird der Signaleingang des Zünders signaltechnisch mit einem Signalgeber verbunden, durch welchen die Auslösebedingung für den pyrotechnischen Schutzschalter vorgegeben wird, der also beim Eintreten einer vorgegebenen Bedingung, dem Auslösefall, ein Auslösesignal generiert und an den pyrotechnischen Schalter übermittelt. Ist nun ein entsprechender pyrotechnischer Schutzschalter beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verbaut, so dient zum Beispiel ein Airbag-Steuergerät im Kraftfahrzeug als Signalgeber, sodass im Falle eines Auslösens eines Airbags im Kraftfahrzeug auch der pyrotechnische Schutzschalter ausgelöst wird, also der pyrotechnische Treibsatz gezündet wird. Die Auslösung des pyrotechnischen Schutzschalters erfolgt dann, im Falle eines Verkehrsunfalls, wobei der pyrotechnische Schutzschalter hierbei typischer Weise derart in das Bordnetz des Kraftfahrzeuges eingebunden ist, dass durch die Auslösung elektrische Energiequellen des Kraftfahrzeuges nach einem Verkehrsunfall quasi isoliert und vom übrigen Kraftfahrzeug-Bordnetz getrennt werden. Dadurch wird verhindert, dass unfallbedingt freiliegende und/oder beschädigte elektrische Kabelverbindungen oder aber freiliegende und/oder beschädigte Elektronikkomponenten ein Risiko, insbesondere für Rettungskräfte, darstellen, also zum Beispiel auslaufendes Öl oder Benzin entzünden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 in einer Seitenansicht ein pyrotechnischer Schutzschalter mit einem
Stromführungsblech, FIG 2 in einer Aufsicht das Stromführungsblech sowie
FIG 3 in einer perspektivischen Ansicht das Stromführungsblech.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein nachfolgend exemplarisch beschriebener und in Fig. 1 skizzierter pyrotechnischer Schutzschalter 2 ist für den Einsatz in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges ausgelegt und wird dementsprechend bevorzugt in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Jener pyrotechnische Schutzschalter 2 weist dabei eine pyrotechnische Einheit 4 sowie einen Trennkörper 6 auf, welche in einem Gehäuse 8 untergebracht sind. Die pyrotechnische Einheit 4 ist dabei nach an sich bekanntem Prinzip angebaut und über einen Signaleingang 10 ansteuerbar und infolgedessen mittels eines elektrischen Signals aktivierbar oder auslösbar.
Geht nun über den Signaleingang 10 ein entsprechendes elektrisches Signal ein, so wird die pyrotechnische Einheit 4 aktiviert und der Auslösefall liegt vor. Daraufhin wird durch die pyrotechnische Einheit 4 der Trennkörper 6 beschleunigt und dieser durchtrennt dann mit einer Trennschneide 12 einen stromführenden Leiter, also einen elektrischen Leiter, der für eine Stromführung vorgesehen und hierfür ausgelegt ist.
Der stromführende Leiter ist dabei im Ausführungsbeispiel durch ein in Fig. 2 und Fig. 3 dargestelltes Stromführungsblech 14 oder Stanzblech ausgebildet und verbindet im Ausgangszustand, also bis zu einer Aktivierung der pyrotechnischen Einheit 4, zwei Anschlussarme 16, die an gegenüberliegenden Seiten aus dem Gehäuse 8 des pyrotechnischen Schutzschalters 2 herausragen. Diese zwei Anschlussarme 16, die Teil des pyrotechnischen Schutzschalters 2 sind und ebenfalls durch das einteilige und einstückige Stromführungsblech 14 oder Stanzblech ausgebildet sind, bilden im verbauten Zustand des pyrotechnischen Schutzschalters 2 zwei Anschlusselemente aus, wobei eines der zwei Anschlusselemente als Eingangsanschluss für eine Stromzuflussleitung und das andere der zwei An- schlusselemente als Ausgangsanschluss für eine Stromabführleitung dient.
Jene zwei Anschlussarme 16 sind also im Ausganszustand des pyrotechnischen Schutzschalters 2 durch den stromführende Leiter, der im Ausführungsbeispiel durch zwei jeweils als Leiterstreifen ausgestaltete Sicherungsleiter 18 ausgebildet ist, mechanisch und elektrisch leitend verbunden. Hierbei ist das Stromführungsblech oder Stanzblech 14 in einer Längsrichtung 20 ausgedehnt und die beiden Anschlussarme 16 sind in Längsrichtung 20 nebeneinander angeordnet. Dabei sind die beiden Sicherungsleiter 18 als Leiterstreifen wiederum in Längsrichtung 20 ausgedehnt und in Längsrichtung 20 gesehen zwischen den beiden Anschlussarmen 16 positioniert. Weiter sind die beiden Sicherungsleiter 18 jeweils parallel zur Längsrichtung 20 ausgerichtet, so dass jeder der beiden Sicherungsleiter 18 die beiden Anschlussarme 16 im Ausgangszustand mechanisch und elektrisch leitend verbindet.
Im Auslösefall werden dann diese zwei den stromführenden Leiter ausbildenden Sicherungsleiter 18 durch die Trennschneide 12 des Trennkörpers 6 durchtrennt. Die Trennung erfolgt dabei entlang einer Trennlinie 22, entlang derer die Trennschneide 12 angeordnet ist, wobei die Trennschneide 12 im Ausführungsbeispiel in einem Mittenbereich eine nicht näher dargestellte Unterbrechung aufweist.
Weiter weist das Stromführungsblech oder Stanzblech 14 im Ausführungsbeispiel eine Sicherungskontur 24 auf, die wiederum in Längsrichtung 20 ausgedehnt ist. Dabei ist jene Sicherungskontur 24 parallel zur Längsrichtung 20 und somit auch parallel zu den beiden Sicherungsleitern 18 ausgerichtet und zwischen den zwei Sicherungsleitern 18 angeordnet. So wie jeder der beiden Sicherungsleiter 18 verbindet auch die Sicherungskontur 24 im Ausgangszustand die beiden Anschlussarme 16 mechanisch und elektrisch leitend miteinander. Hierfür ist die Sicherungskontur 24 in Längsrichtung 20 gesehen an beiden Enden mit den Anschlussarmen 16 verbunden. Im Gegensatz zu den Sicherungsleitern 18 wird die Sicherungskontur 24 jedoch im Auslösefall der pyrotechnischen Einheit 4 nicht durch- trennt, weswegen die Trennschneide 12 die zuvor beschriebene Unterbrechung im Mittenbereich aufweist.
Die Sicherungskontur 24 dient nach einem Auslösefall der pyrotechnischen Einheit 4, also nach einer erfolgten Durchtrennung der Sicherungsleiter 18, zur Unterbindung von Lichtbögen im Bereich der Trennstellen der durchtrennten Sicherungsleiter 18. Hier wirkt die Sicherungskontur 24 wie eine Art Schmelzsicherung, über die eine gegebenenfalls über den Anschlussarmen 16 anliegende Restspannung abgebaut wird und zwar insbesondere ohne dass eine relevante Menge an elektrischer Energie von einem Anschlussarm 16 an den anderen Anschlussarm 16 übertragen wird. Stattdessen wird die gegebenenfalls vorhandene elektrische Energie in der Sicherungskontur 24 in Wärme umgewandelt, so dass diese zumindest Stellenweise anschmilzt und/oder durchschmilzt. Sofern die Sicherungskontur 24 an zumindest einer Stelle durchschmilzt, so ist nachfolgend zwischen den beiden Anschlussarmen 16 keine elektrische Verbindung mehr gegeben.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich weist die Sicherungskontur 24 im Ausführungsbeispiel mehrere entlang der Längsrichtung 20 gleichmäßig verteilt angeordnete
Querschnittsverjüngungen 26 auf. Jede dieser gleichartig ausgestatteten
Querschnittsverjüngungen 26, die jeweils den Querschnitt der Sicherungskontur 24 quer zur Längsrichtung 20 und parallel zur Trennlinie 22 lokal verringern, bildet quasi eine eigene, einfache Schmelzsicherung aus, so dass im Ausführungsbeispiel quasi mehrere Schmelzsicherungen in Reihe geschaltet und in Längsrichtung 20 nebeneinander angeordnet sind. Dabei wirkt jede dieser Schmelzsicherungen, also jede dieser Querschnittsverjüngungen 26 wie ein elektrischer Wiederstand oder ein elektrischer Schalter, über dem ein Teil der gegebenenfalls zwischen den Anschlussarmen 16 anliegenden Spannung abfällt. Demnach ergibt sich nach der Kirschhoffschen Maschenregel die Gesamtspannung aus der Summe der Teilspannungen. Als Folge lässt sich dann ein Lichtbogeneffekt verhindern, indem die Anzahl der Querschnittsverjüngungen 26 geeignet erhöht wird, wenn von einer höheren Restspannung zwischen den Anschlussarmen 16 nach einem Auslösefall auszugehen ist. Dabei ist typischerweise davon auszugehen, dass ein Lichtbogen je nach Material des stromführenden Leiters 14, erst bei einer Spannung von etwa 12V (bei Kupfer zwischen 12V und 13V/bei Aluminium schon ab etwa 10V) entsteht und dementsprechend wird dafür gesorgt, dass bei einer zu erwartenden Restspannung zwischen den Anschlussarmen 16 nach einem Auslösefall so viele Querschnittsverjüngung 26 realisiert werden, dass über jeder ein- zelnen Querschnittsverjüngung 26 eine Spannung oder Teilspannung abfällt, die geringer als die kritische Spannung von etwa 12V ist.
Außerdem ist im Ausführungsbeispiel im Bereich einer jeden
Querschnittsverjüngung 26 jeweils eine Lötperle 28 auf der Oberseite und eine Lötperle 28 auf der Unterseite der Sicherungskontur 24 aufgebracht, durch die ein gewünschtes Aufschmelzverhalten für die Sicherungskontur 24 realisiert wird. Im Falle einer alternativen Ausgestaltungsvariante ist alternativ oder zusätzlich ein lonisationshemmer auf die Sicherungskontur 24 aufgebracht, der als Flammlöscher dient und beispielsweise ein Salz der Alkalimetalle aufweist.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungs- beispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
2 pyrotechnischer Schutzschalter
4 pyrotechnische Einheit
6 Trenn körper
8 Gehäuse
10 Signaleingang
12 Trennschneide
14 Stromführungsblech
16 Anschlusselement/Anschlussarm
18 Sicherungsleiter
20 Längsrichtung
22 Trennlinie
24 Sicherungskontur
26 Querschnittsverjüngung
28 Lötperle

Claims

Ansprüche
1 . Pyrotechnischer Schutzschalter (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein einstückiges Stromführungsblech (14) mit zumindest zwei Anschlusselementen (16) und mit zumindest einem die zumindest zwei Anschlusselemente (16) verbindenden Sicherungsleiter (18), eine pyrotechnische Einheit (4) und einen Trennkörper (6) zur Durchtrennung des zumindest einen Sicherungsleiters (18) im Auslösefall sowie ein Gehäuse (8),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stromführungsblech (14) eine parallel zum Sicherungsleiter (18) geschaltete und als Schmelzsicherung ausgebildete Sicherungskontur (24) aufweist.
2. Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sicherungskontur (24) im Auslösefall für die pyrotechnische Einheit (4) erhalten bleibt und nachfolgend als einzige elektrische Verbindung die zumindest zwei Anschlusselemente (16) verbindet.
3. Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sicherungsleiter (18) einerseits und die Sicherungskontur (24) andererseits in einer Längsrichtung (20) ausgedehnt sowie parallel zur Längsrichtung (20) angeordnet sind und dass der Sicherungsleiter (18) und die Sicherungskontur (24) an ihren in Längsrichtung (20) gegenüberliegenden Enden jeweils über ein Anschlusselement (16) miteinander verbunden sind.
4. Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stromführungsblech (14) zwei parallel zur Längsrichtung (20) angeordnete Sicherungsleiter (18) aufweist, zwischen denen die Sicherungskontur (24) positioniert ist.
Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Trennkörper (6) derart ausgestaltet ist, dass im Auslösefall für die pyrotechnische Einheit (4) beide Sicherungsleiter (18) durch den Trennkörper (6) durchtrenn werden.
Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sicherungskontur (24) als Leiterstreifen ausgebildet ist, welcher eine Querschnittsverjüngung (26) aufweist.
Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sicherungskontur (24) als Leiterstreifen ausgebildet ist, wobei der Leiterstreifen mehrere, insbesondere mehr als zwei, voneinander
beabstandete Querschnittsverjüngungen (26) aufweist.
Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf die Sicherungskontur (24) zumindest eine Lötperle (28) aufgebracht ist.
Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich einer jeden Querschnittsverjüngung (26) eine Lötperle (28) auf die Sicherungskontur (24) aufgebracht ist.
Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich einer jeden Querschnittsverjüngung (26) je eine Lötperle (28) auf einer Oberseite und einer Unterseite auf die Sicherungskontur (24) aufgebracht ist.
1 1 Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass auf die Sicherungskontur (24) ein lonisationshemmer aufgebracht ist.
12. Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass diese für einen Strompfad mit vorgegebenem Nennstrom ausgebildet ist und dass die Sicherungskontur (24) eine Schmelzsicherung ausbildet, wobei der Sicherungsschwellwert kleiner als der vorgegebene Nennstrom ist.
13. Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass das Stromführungsblech (14) als einteiliges Stanzbiegeblech (14) ist.
14. Pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das einteilige Stanzbiegeblech (14) die Sicherungskontur (24) aufweist.
15. Versorgungsnetz, insbesondere Kraftfahrzeug-Bordnetz, aufweisend einen pyrotechnischer Schutzschalter (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass dieses für eine Versorgungsspannung größer 10 V eingerichtet ist.
16. Versorgungsnetz nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses für eine Versorgungsspannung kleiner 100 V eingerichtet ist.
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