DE102024201745B3 - Electrical switching unit with safety device - Google Patents
Electrical switching unit with safety deviceInfo
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Abstract
Elektrische Schalteinheit (1) für ein Hochvolt-Antriebssystem eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, umfassend eine Kontaktvorrichtung mit mindestens einem feststehenden ersten Anschlusselement (2) und mindestens einem beweglichen zweiten Anschlusselement (4) wobei das bewegliche zweite Anschlusselement (4) über einen ersten Aktuator (6) in eine Schließstellung, in der das erste Anschlusselement (2) und das zweite Anschlusselement (4) elektrisch verbunden sind, und in eine Offenstellung, in der das erste Anschlusselement (2) und das zweite Anschlusselement (4) nicht elektrisch verbunden sind, aktuierbar ist, und umfassend eine Sicherungseinrichtung mit mindestens einem elektrisch isolierend ausgebildeten Trennelement (7) und mindestens einem zweiten Aktuator (8), wobei das Trennelement (7) über den zweiten Aktuator (8) derart verschiebbar ausgebildet ist, dass es bei Bedarf, unabhängig von der Stellung der beweglichen Kontaktbrücke (5), in den Bereich zwischen dem ersten Anschlusselement (2) und dem zweiten Anschlusselement (3) bewegt werden kann. Electrical switching unit (1) for a high-voltage drive system of a hybrid or electric vehicle, comprising a contact device with at least one stationary first connection element (2) and at least one movable second connection element (4), wherein the movable second connection element (4) can be actuated via a first actuator (6) into a closed position in which the first connection element (2) and the second connection element (4) are electrically connected, and into an open position in which the first connection element (2) and the second connection element (4) are not electrically connected, and comprising a safety device with at least one electrically insulating separating element (7) and at least one second actuator (8), wherein the separating element (7) is designed to be displaceable via the second actuator (8) in such a way that it can be moved into the area between the first connection element (2) and the second connection element (3) as needed, regardless of the position of the movable contact bridge (5).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinheit für ein Hochvolt-Antriebssystem eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, umfassend eine Kontaktvorrichtung mit mindestens einem feststehenden ersten Anschlusselement und mindestens einem beweglichen zweiten Anschlusselement wobei das bewegliche zweite Anschlusselement über einen ersten Aktuator in eine Schließstellung, in der das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement elektrisch verbunden sind, und in eine Offenstellung, in der das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement nicht elektrisch verbunden sind, aktuierbar ist, und umfassend eine Sicherungseinrichtung.The present invention relates to an electrical switching unit for a high-voltage drive system of a hybrid or electric vehicle, comprising a contact device with at least one fixed first connection element and at least one movable second connection element, wherein the movable second connection element can be actuated via a first actuator into a closed position in which the first connection element and the second connection element are electrically connected, and into an open position in which the first connection element and the second connection element are not electrically connected, and comprising a safety device.
Stand der TechnikState of the art
Hochvoltarchitekturen von Hybrid- und Elektrokraftfahrzeug Energiespeichersystemen verwenden als Absicherung gegen einen elektrischen Kurzschluss und/oder einer elektrischen Überlast oftmals Schmelzsicherungen und/oder pyrotechnische Sicherungen. In beiden Fällen sind separate Komponenten in den Hochvoltpfad einzubinden.High-voltage architectures of hybrid and electric vehicle energy storage systems often use fuses and/or pyrotechnic fuses to protect against electrical short circuits and/or overloads. In both cases, separate components must be integrated into the high-voltage path.
Die Verwendung von Schmelzsicherungen führt nicht nur zu einem erhöhtem Bauraumbedarf und zusätzlicher benötigter Schnittstellen, sondern auch zu einem ungewünschten Alterungseffekt. Selbst durch Normalbelastung werden Schmelzsicherungen vorgeschädigt und können daher zu einem unerwünschten Auslöseverhalten über die Lebensdauer führen.The use of fuses not only requires additional space and additional interfaces, but also leads to undesirable aging. Even normal loads can damage fuses and thus lead to undesirable triggering behavior over their lifetime.
Im Vergleich zu thermischen Sicherungen besitzen pyrotechnische Sicherungen keinen Alterungseffekt. Nichts destotrotz wird für den Einsatz dieses Sicherungstyps, analog der Schmelzsicherung, zusätzlicher Bauraum und zusätzliche Schnittstellen benötigt. Zudem muss die Kraft der pyrotechnischen Sicherung so hoch ausgelegt werden, dass sie in der Lage ist, eine Kupfer- bzw. Aluminiumstromschiene, ausgelegt für Ströme von bis zu 600 Ampere, zu durchbrechen.Compared to thermal fuses, pyrotechnic fuses do not exhibit any aging effects. Nevertheless, similar to a melting fuse, their use requires additional space and interfaces. Furthermore, the force of the pyrotechnic fuse must be sufficiently high to be able to break a copper or aluminum busbar designed for currents of up to 600 amperes.
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Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserte elektrische Schalteinheit für ein Hochvolt-Antriebssystem eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs anzugeben, dass sich insbesondere durch einen verminderten Bauraumbedarf auszeichnet.It is an object of the invention to provide an improved electrical switching unit for a high-voltage drive system of a hybrid or electric vehicle, which is characterized in particular by a reduced installation space requirement.
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This need can be met by the subject matter of the present invention according to independent claim 1. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße elektrische Schalteinheit für ein Hochvolt-Antriebssystem eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs umfasst eine Kontaktvorrichtung sowie eine Sicherungseinrichtung.An inventive electrical switching unit for a high-voltage drive system of a Hyb rid or electric vehicle includes a contact device and a safety device.
Die Kontaktvorrichtung weist erfindungsgemäß zumindest ein feststehendes erstes Anschlusselement und zumindest ein bewegliches zweites Anschlusselement auf.According to the invention, the contact device has at least one fixed first connection element and at least one movable second connection element.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist das bewegliche zweite Anschlusselement über einen ersten Aktuator in eine Schließstellung, in der das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement elektrisch verbunden sind, und in eine Offenstellung, in der das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement nicht elektrisch verbunden sind, betätigbar.According to the present invention, the movable second connection element can be actuated via a first actuator into a closed position in which the first connection element and the second connection element are electrically connected, and into an open position in which the first connection element and the second connection element are not electrically connected.
Die Sicherungseinrichtung weist erfindungsgemäß zumindest ein elektrisch isolierend ausgebildetes Trennelement und zumindest einen zweiten Aktuator auf, wobei das Trennelement über den zweiten Aktuator derart verschiebbar ausgebildet ist, dass es bei Bedarf, in der Regel in einem elektrischen Fehlerfall bei Schließstellung des beweglichen zweiten Anschlusselements, in den Bereich zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement bewegt werden kann.According to the invention, the safety device has at least one electrically insulating separating element and at least one second actuator, wherein the separating element is designed to be displaceable via the second actuator in such a way that it can be moved into the area between the first connecting element and the second connecting element if necessary, usually in the event of an electrical fault when the movable second connecting element is in the closed position.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist das Trennelement keilförmig, sich in Richtung eines Anschlusselements verjüngend, ausgeführt. Das Trennelement kann jedoch auch einer anderen, beliebigen Form ausgebildet sein.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the separating element is wedge-shaped, tapering toward a connecting element. However, the separating element can also be configured in any other shape.
Der zweite Aktuator ist kann als pyromechanischer Aktuator ausgebildet sein, über den das Trennelement durch eine explosionsartige Bewegung ausgehend von einer Grundposition in eine Trennposition, nämlich eine Position zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement, überführbar ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen pyrotechnischen Sicherungen wird dabei ein Trennelement nicht dazu benutzt eine Stromschiene („Busbar“) zu durchbrechen, sondern den Kontakt zwischen dem beweglichem zweiten Anschlusselement und dem feststehenden, also fixen, ersten Anschlusselement zu unterbinden. Die dafür notwendige Kraft ist geringer als die Kraft, die benötigt wird, um eine massive Stromschiene („Busbar“) zu durchtrennen. Durch den Einsatz eines pyromechanischen Aktuators können die notwendigen Abschaltgeschwindigkeiten, beispielsweise im Falle eines niederohmigen Kurzschlusses, erreicht werden. Es ist jedoch auch jeder andere Aktuator, der die dafür notwendigen Auslösezeiten aufbringen kann, ebenfalls denkbar.The second actuator can be designed as a pyromechanical actuator, via which the isolating element can be moved from a basic position into a isolating position, namely a position between the first connection element and the second connection element, by means of an explosive movement. In contrast to conventional pyrotechnic fuses, an isolating element is not used to break a busbar, but rather to prevent contact between the movable second connection element and the stationary, i.e. fixed, first connection element. The force required for this is less than the force required to break a solid busbar. By using a pyromechanical actuator, the necessary shutdown speeds can be achieved, for example in the case of a low-resistance short circuit. However, any other actuator that can provide the necessary triggering times is also conceivable.
Bei einem pyromechanischen Aktuator handelt es sich in der Regel um einen irreversibel auslösbaren Aktuierungsmechanismus - ist der Treibladung verbraucht muss diese erneuert werden.A pyromechanical actuator is usually an irreversibly triggered actuation mechanism - once the propellant charge is used up, it must be replaced.
Das Trennelement ist kann jedoch auch reversibel aktuierbar ausgeführt sein. Die so entstehende Lösung kann beispielsweise auch für eine Lichtbogenführung eines während einer Schließ- und/oder Öffnungssequenz entstehenden Lichtbogens, als auch als automatische oder manuelle Verriegelung im Servicefall eingesetzt werden. Eine derartige reversible Separierungsfunktion kann ebenso bei einem möglichen Federbruch einer Rückstellfeder (des beweglichen Anschlusselements) verwendet werden, um einen sicheren Notbetrieb umzusetzen.However, the separating element can also be designed to be reversibly actuated. The resulting solution can be used, for example, to guide an arc generated during a closing and/or opening sequence, as well as for automatic or manual locking during servicing. Such a reversible separating function can also be used in the event of a possible return spring break (of the movable connecting element) to implement safe emergency operation.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine Seitenansicht einer elektrischen Schalteinheit mit einem beweglichen zweiten Anschlusselement in Schließstellung und einem Trennelement in Grundposition. -
2 zeigt eine Seitenansicht einer elektrischen Schalteinheit mit einem beweglichen zweiten Anschlusselement in Offenstellung und einem Trennelement in Trennposition -
3 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Schalteinheit gemäß1 .
-
1 shows a side view of an electrical switching unit with a movable second connection element in the closed position and a separating element in the basic position. -
2 shows a side view of an electrical switching unit with a movable second connection element in the open position and a separating element in the separating position -
3 shows a cross section through an electrical switching unit according to1 .
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Schalteinheit 1 für ein Hochvolt-Antriebssystem eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs unter Bezugnahme auf die
Die elektrische Schalteinheit 1 umfasst ein Gehäuse 10, eine Kontaktvorrichtung sowie eine Sicherungseinrichtung. Die Kontaktvorrichtung und die Sicherungseinrichtung sind im Wesentlichen in dem Gehäuse 10 angeordnet.The electrical switching unit 1 comprises a housing 10, a contact device, and a safety device. The contact device and the safety device are essentially arranged in the housing 10.
Die Kontaktvorrichtung weist zwei feststehende erste Anschlusselemente 2 und zwei bewegliche zweite Anschlusselemente 4 auf.The contact device has two fixed first connection elements 2 and two movable second connection elements 4.
Die beiden zweiten Anschlusselemente 4 sind auf einer beweglichen Kontaktbrücke 5 angeordnet. Die beiden ersten Anschlusselemente 2 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils als feststehende Leitschiene („Busbar“) ausgeführt.The two second connection elements 4 are arranged on a movable contact bridge 5. In the present embodiment, the two first connection elements 2 are each designed as a fixed busbar.
Die bewegliche Kontaktbrücke 5 und somit die beiden zweiten Anschlusselemente 4 sind über einen ersten Aktuator 6 entgegen der Federkraft elastischer Elemente 9 in eine Schließstellung (
Die Sicherungseinrichtung weist ein elektrisch isolierend ausgebildetes Trennelement 7 und einen zweiten Aktuator 8 auf. Das Trennelement 7 kann über den zweiten Aktuator 8 ausgehend von einer Grundposition in eine Trennposition, und bei Einsatz eines reversibel auslösbaren zweiten Aktuators 8 auch umgekehrt, unabhängig von der Stellung der beweglichen Kontaktbrücke 5 in einen Bereich zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement verschoben werden. Eine derartige Verschiebung des Trennelements 7 wird insbesondere bei einem elektrischen Fehler, wie einem elektrischen Kurzschluss oder einer elektrischen Überlast, ausgelöst und bedingt eine Unterbrechung des Stromflusses über das erste Anschlusselement 2 und das zweite Anschlusselement 4 (
Das Trennelement 7 ist keilförmig ausgeführt - die beiden Seitenflächen des Trennelements 7 laufen unter einem spitzen Winkel zusammen. Der spitze Winkel bildet sich in Richtung zu den Anschlusselementen 2, 4 aus.The separating element 7 is wedge-shaped—its two side surfaces meet at an acute angle. This acute angle forms in the direction of the connecting elements 2, 4.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Aktuator 8 als pyromechanischer Aktuator ausgebildet, über den das Trennelement 7 durch eine explosionsartige Bewegung ausgehend von einer Grundposition in eine Trennposition, nämlich eine Position zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement, überführbar ist.In the present embodiment, the second actuator 8 is designed as a pyromechanical actuator, via which the separating element 7 can be transferred by an explosive movement starting from a basic position into a separating position, namely a position between the first connecting element and the second connecting element.
Zum Stoppen der explosionsartigen Bewegung des Trennelements 7 ist eine Anschlagplatte 12 vorgesehen. Diese ist an der beweglichen Kontaktbrücke 5 angeordnet und verhindert eine weitere (ungewollte) Verschiebung des Trennelements 7.A stop plate 12 is provided to stop the explosive movement of the separating element 7. This is arranged on the movable contact bridge 5 and prevents further (unintentional) displacement of the separating element 7.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Elektrische SchalteinheitElectrical switching unit
- 22
- Erstes AnschlusselementFirst connecting element
- 44
- Zweites AnschlusselementSecond connection element
- 55
- Bewegliche KontaktbrückeMovable contact bridge
- 66
- Erster AktuatorFirst actuator
- 77
- TrennelementSeparating element
- 88
- Zweiter AktuatorSecond actuator
- 99
- Elastisches ElementElastic element
- 1010
- GehäuseHousing
- 1111
- Führungsstiftguide pin
- 1212
- Anschlagplattestop plate
Claims (4)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150213983A1 (en) * | 2012-01-09 | 2015-07-30 | Johnson Electric International (Uk) Limited | Switching contactor |
| DE102017205833A1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Continental Automotive Gmbh | Contactor device for a motor vehicle, electrical system for a motor vehicle and method for transferring a contactor device from a closed state to an open state |
| DE102018131327A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-10 | Trw Airbag Systems Gmbh | Safety device and method for separating a current path in an electrical conductor with a safety device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017122008B4 (en) * | 2017-09-22 | 2020-11-05 | Lisa Dräxlmaier GmbH | ELECTRIC SWITCH |
| US11443910B2 (en) * | 2019-09-27 | 2022-09-13 | Gigavac, Llc | Contact levitation triggering mechanisms for use with switching devices incorporating pyrotechnic features |
-
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2025
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150213983A1 (en) * | 2012-01-09 | 2015-07-30 | Johnson Electric International (Uk) Limited | Switching contactor |
| DE102017205833A1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Continental Automotive Gmbh | Contactor device for a motor vehicle, electrical system for a motor vehicle and method for transferring a contactor device from a closed state to an open state |
| DE102018131327A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-10 | Trw Airbag Systems Gmbh | Safety device and method for separating a current path in an electrical conductor with a safety device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2025180818A1 (en) | 2025-09-04 |
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