DE102011103834A1 - Switching system for motor vehicle power conductor, has separating device which is arranged for irreversibly cutting the current path in motor vehicle power conductor, and a switching device connected in series with the separating device - Google Patents

Abstract

The switching system (1) comprises a switching device (5) arranged to receive a switching signal (7) and for the reversible switching of current path in the motor vehicle power conductor (2), as a function of the switching signal. A separating device (6) is adapted for irreversibly cutting the current path in the motor vehicle power conductor. The switching device and the separating device are connected in series, and the separating device functions based on a release signal (8) output from an external transmitter such as airbag control unit. An independent claim is included for method for separating current path in motor vehicle power conductor.

Description

Der Gegenstand betrifft ein Schaltsystem für Kraftfahrzeugenergieleiter. Ebenso betrifft der Gegenstand ein mit einem solchen Schaltsystem ausgestattetes Kraftfahrzeug. Ferner betrifft der Gegenstand ein Verfahren zum Trennen eines Strompfades in einem Kraftfahrzeugenergieleiter.The subject matter relates to a shifting system for motor vehicle power conductors. Likewise, the subject matter relates to a motor vehicle equipped with such a shifting system. Further, the subject matter relates to a method of disconnecting a current path in a motor vehicle power line.

Schaltsysteme für Kraftfahrzeugenergieleiter werden einerseits dazu eingesetzt, um im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs elektrische Ströme zwischen einer Batterie und elektrischen Verbrauchern zu schalten. Beispielsweise werden solche Schaltsysteme für Starterkabel, Generatorkabel oder Hauptbatterieleitungen verwendet.Switching systems for motor vehicle power conductors are used on the one hand to switch electrical currents between a battery and electrical consumers during normal operation of the motor vehicle. For example, such switching systems are used for starter cables, generator cables or main battery lines.

Es ist jedoch auch erforderlich, dass die jeweils eingesetzten Schaltsysteme eine sichere Trennung der durch die Energieleiter laufenden Ströme bei einem Umfall gewährleisten. Hierdurch soll verhindert werden, dass es zu Kurzschlüssen und damit zur Funkenbildung und Entzündung von auslaufenden Treibstoffen kommt.However, it is also necessary that the switching systems used in each case ensure a secure separation of the current flowing through the power conductors in a fall. This is to prevent short circuits and hence sparking and ignition of leaking fuel.

In modernen Kraftfahrzeugen wird eine zunehmend hohe Anzahl elektrischer Verbraucher eingesetzt. Daher besteht in der Kraftfahrzeugtechnik verstärkt der Bedarf, hohe Ströme bei gleichzeitig hohen Spannungen zu schalten. Diese Anforderungen sind in Bezug auf Elektro- und Hybridfahrzeuge zusätzlich erhöht.In modern motor vehicles, an increasingly high number of electrical consumers is used. Therefore, there is an increasing need in automotive engineering to switch high currents with simultaneously high voltages. These requirements are further increased in relation to electric and hybrid vehicles.

Es ist bekannt, zum Schalten von Strompfaden in mit hohen Strömen und hohen Spannungen beaufschlagten Energieleitern Hochleistungsrelais zu verwenden. Gemäß einer bekannten Bauart umfassen derartige Relais zwei Kontaktelemente, einen verschiebbar angeordneten, ferromagnetischen Kontaktanker sowie einen Elektromagneten, der zum Schließen des Relais aktiviert wird, um den ferromagnetischen Kontaktanker in eine die Kontaktelemente elektrisch verbindende Stellung zu verschieben. Dabei ist der ferromagnetische Kontaktanker durch eine Rückholfeder abgestützt, deren Federkraft beim Schließen des Relais durch den Elektromagneten überwunden werden muss. Zum Öffnen des Relais wird der Elektromagnet deaktiviert, sodass der ferromagnetische Kontaktanker durch die Rückholfeder wieder in seine Ausgangsstellung verschoben wird, in der die Kontaktelemente nicht in Verbindung stehen.It is known to use high power relays to switch current paths in high power, high voltage power conductors. According to a known type such relays comprise two contact elements, a slidably disposed, ferromagnetic contact armature and an electromagnet, which is activated to close the relay to move the ferromagnetic contact armature into a position electrically connecting the contact elements. In this case, the ferromagnetic contact armature is supported by a return spring whose spring force must be overcome when closing the relay by the electromagnet. To open the relay, the electromagnet is deactivated, so that the ferromagnetic contact armature is moved by the return spring back to its initial position in which the contact elements are not in communication.

Der Einsatz solcher Relais zum Schalten von hohen Strömen bei gleichzeitig großen Spannungen erfordert jedoch, dass Rückholfedern mit starken Federkräften und großen Federwegen vorgesehen werden. Dies ist zum einen dadurch bedingt, dass ein sicheres Trennen des ferromagnetischen Kontaktankers von den Kontaktelementen im stromdurchflossenen Zustand des Relais große Kräfte erfordert. Zudem ist zwischen der Kontakt- und der Ausgangsstellung des ferromagnetischen Kontaktankers ein ausreichend großer Hub vorzusehen um die Entstehung eines Lichtbogens zwischen den Kontaktelementen und dem Kontaktanker im geöffneten Zustand des Relais zu vermeiden. Dies gilt insbesondere vor dem Hintergrund der im Falle eines Kurzschlusses entstehenden großen Ströme und Spannungen.However, the use of such relays for switching high currents at high voltages simultaneously requires that return springs are provided with strong spring forces and large spring travel. This is due to the fact that a secure separation of the ferromagnetic contact armature of the contact elements in the current-carrying state of the relay requires large forces. In addition, between the contact and the initial position of the ferromagnetic contact armature to provide a sufficiently large stroke to avoid the formation of an arc between the contact elements and the contact armature in the open state of the relay. This is especially true against the background of large currents and voltages arising in the event of a short circuit.

Entsprechend diesen Anforderungen dimensionierte Rückholfedern erfordern auch den Einsatz von Elektromagneten, die hohe magnetische Kräfte aufbringen um zum Schließen des Relais die Federkraft einer solchen Rückholfeder zu überwinden. Mit solchen Rückholfedern und entsprechend dimensionierten Elektromagneten ausgestattete Hochleistungsrelais sind jedoch teuer in der Herstellung, erfordern einen großen Bauraum und weisen ein hohes Gewicht auf.Resilient springs sized according to these requirements also require the use of electromagnets that apply high magnetic forces to overcome the spring force of such a return spring to close the relay. High-performance relays equipped with such return springs and suitably dimensioned electromagnets, however, are expensive to produce, require a large amount of space and have a high weight.

Aus diesem Grund lag dem Gegenstand die Aufgabe zu Grunde, ein Schaltsystem für Kraftfahrzeugenergieleiter zur Verfügung zu stellen, welches kostengünstig herstellbar ist, einen kleinen Bauraum erfordert und gleichzeitig ein sicheres Trennen von hohen elektrischen Strömen bei gleichzeitig hohen Spannungen gewährleistet.For this reason, the subject matter of the object to provide a switching system for motor vehicle power ladder available, which is inexpensive to produce, requires a small space and at the same time ensures a safe separation of high electrical currents at the same time high voltages.

In Bezug auf das Schaltsystem ist diese Aufgabe gegenständlich durch Anspruch 1 gelöst.With respect to the switching system, this object is solved by claim 1.

In Bezug auf das Kraftfahrzeug ist diese Aufgabe gegenständlich durch Anspruch 13 gelöst.With respect to the motor vehicle, this object is solved by claim 13.

In Bezug auf das Verfahren ist die Aufgabe gegenständlich durch Anspruch 14 gelöst.With respect to the method, the object is solved by claim 14.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.Advantageous embodiments of the subject matter are specified in the dependent claims and are explained below.

Ein gegenständliches Schaltsystem für Kraftfahrzeugenergieleiter umfasst eine Schalteinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Schaltsignal zu empfangen und in Abhängigkeit des Schaltsignals einen Strompfad in einem Kraftfahrzeugenergieleiter zu schalten. Dabei ist eine solche Schalteinrichtung derart gebildet, dass die möglichen Schaltvorgänge reversibel sind.An objective switching system for motor vehicle power conductors comprises a switching device which is adapted to receive a switching signal and to switch a current path in a motor vehicle power conductor as a function of the switching signal. In this case, such a switching device is formed such that the possible switching operations are reversible.

Eine gegenständliche Schaltvorrichtung kann demnach in Abhängigkeit des Schaltsignals von einer geöffneten in eine geschlossene sowie von einer geschlossenen in eine geöffnete Schaltstellung geschaltet werden, wobei in einer geschlossenen Schaltstellung ein Strompfad durch die Schalteinrichtung verläuft und in einer geöffneten Schaltstellung der Strompfad unterbrochen ist.An objective switching device can thus be switched depending on the switching signal from an open to a closed and from a closed to an open switching position, wherein in a closed switching position, a current path passes through the switching device and is interrupted in an open switching position of the current path.

Durch reversibles Schalten von Strompfaden in Kraftfahrzeugenergieleitern wird im Normalbetrieb eines Kraftfahrzeuges die Bereitstellung einer Vielzahl von Fahrzeugfunktionen ermöglicht. Beispielsweise ist das reversible Schalten von Strompfaden im Starterkabel oder in der Hauptbatterieleitung notwendig um den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs zu starten und auszustellen oder durch Betätigung der Fahrzeugzündung das Bordnetz zu aktivieren oder zu deaktivieren. Ferner ist in Elektro- oder Hybridfahrzeugen das schaltsignalabhängige Bereitstellen und Trennen von Strompfaden auch in Bezug auf Versorgungsleitungen des elektrischen Antriebsmotors oder des elektrischen Hilfsantriebes erforderlich. By reversibly switching current paths in motor vehicle power conductors, the provision of a multiplicity of vehicle functions is made possible during normal operation of a motor vehicle. For example, the reversible switching of current paths in the starter cable or in the main battery line is necessary to start and stop the internal combustion engine of a vehicle or to activate or deactivate the vehicle electrical system by actuating the vehicle ignition. Furthermore, in electric or hybrid vehicles, the switching signal-dependent provision and disconnection of current paths is also required with respect to supply lines of the electric drive motor or the auxiliary electric drive.

Die reversiblen Schaltvorgänge im Normalbetrieb eines Kraftfahrzeugs erfolgen bei verhältnismäßig geringen Strömen und niedrigen Spannungen, sodass für diese Anwendungen eine Schalteinrichtung vorgesehen werden kann, die für verhältnismäßig geringe Ströme und niedrige Spannungen ausgelegt ist. Gegenständlich kann damit eine Schalteinrichtung zum reversiblen Schalten von Strompfaden vorgesehen werden, die kleiner dimensioniert ist und damit ein geringeres Gewicht aufweist, weniger Bauraum erfordert und zudem kostengünstiger herstellbar ist als herkömmliche Hochleistungsrelais. Gleichzeitig gewährleistet eine solch ökonomisch dimensionierte Schalteinrichtung aber das sichere reversible Schalten von Strompfaden und somit eine Vielzahl von Fahrzeugfunktionen.The reversible switching operations in normal operation of a motor vehicle are carried out at relatively low currents and low voltages, so that for these applications, a switching device can be provided, which is designed for relatively low currents and low voltages. Objectively, a switching device for reversible switching of current paths can thus be provided, which is smaller in size and thus has a lower weight, requires less space and is also less expensive to produce than conventional high-performance relays. At the same time ensures such an economically dimensioned switching device but the reliable reversible switching of current paths and thus a variety of vehicle functions.

Ein gegenständliches Schaltsystem weist neben einer Schalteinrichtung zum reversiblen Schalten von Strompfaden ferner eine Trenneinrichtung zum irreversiblen Trennen des Strompfades in einem Kraftfahrzeugenergieleiter auf. Die Trenneinrichtung weist demgemäß eine geschlossene Betriebsstellung sowie eine geöffnete Trennstellung auf, wobei in der geschlossenen Betriebsstellung in der Trenneinrichtung ein Strompfad gebildet und in der geöffneten Trennstellung der Strompfad getrennt ist.An objective switching system has, in addition to a switching device for the reversible switching of current paths, a disconnecting device for irreversibly disconnecting the current path in a motor vehicle power conductor. The separator accordingly has a closed operating position and an open disconnected position, wherein in the closed operating position in the separator a current path is formed and separated in the open disconnected position of the current path.

Das Trennen des Strompfades mittels einer Trenneinrichtung erfolgt gegenständlich durch mechanisches Trennen eines innerhalb der Trenneinrichtung vorgesehenen elektrischen Leiters. Dieser in der Trenneinrichtung vorhandene elektrische Leiter kann gegenständlich aus einzelnen leitenden Element bestehen oder aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein.The separation of the current path by means of a separating device takes place objectively by mechanical separation of an electrical conductor provided inside the separating device. This present in the separator electrical conductor may represent representate of individual conductive element or composed of several elements.

Unter irreversiblem Trennen des Strompfades kann verstanden werden, dass ein Herstellen des Strompfades in dem betreffenden Kraftfahrzeugenergieleiter nach Betätigung der Trenneinrichtung nicht mehr oder nur durch Austausch der Trenneinrichtung möglich ist. Diesem Verständnis zufolge kann die Trenneinrichtung lediglich ein einziges Mal ausgelöst werden. Die Trenneinrichtung ist demnach einmalig von der geschlossenen Betriebsstellung in die geöffnete Trennstellung schaltbar. Für die Bereitstellung sicherheitsrelevanter Funktionen in einem Kraftfahrzeug ist das irreversible Betätigen von Vorrichtungen jedoch ausreichend.Under irreversible disconnection of the current path can be understood that a production of the current path in the relevant motor vehicle power conductor after actuation of the separating device is no longer possible or only by replacing the separating device. According to this understanding, the separator can only be triggered once. The separator is therefore once switched from the closed operating position to the open disconnected position. For the provision of safety-related functions in a motor vehicle, however, the irreversible actuation of devices is sufficient.

Gegenständlich ist die Trenneinrichtung dazu vorgesehen, im Falle eines Unfalls oder einem vergleichbaren sicherheitsrelevanten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ein sicheres Trennen des Strompfades in dem betreffenden Kraftfahrzeugenergieleiter zu gewährleisten, um beispielsweise im Fall von Kurzschlüssen die Funkenbildung und damit die Entzündung von Treibstoffen sicher zu vermeiden. In einem solchen Fall ist die unmittelbare Wiederherstellung des Strompfades in dem Energieleiter durch eine reversible Schalteinrichtung nicht notwendig, da in der Regel zahlreiche weitere Komponenten erneuert werden müssen oder gar umfangreiche Reparaturen am Fahrzeug erforderlich sind.Concretely, the separation device is provided to ensure safe disconnection of the current path in the relevant motor vehicle power conductor in the event of an accident or a comparable safety-relevant operating condition of the motor vehicle, for example in the case of short circuits to avoid the sparking and thus the ignition of fuels safely. In such a case, the immediate restoration of the current path in the energy conductor by a reversible switching device is not necessary because usually many other components must be renewed or even extensive repairs to the vehicle are required.

Gegenständlich wird demnach die Trennung des Strompfades in dem betreffenden Kraftfahrzeugenergieleiter im Sicherheitsfall durch eine zusätzlich zur Schalteinrichtung vorgesehene, irreversibel auslösbare Trenneinrichtung sichergestellt. Diese Sicherheitsfunktion kann alleine durch die in dem gegenständlichen Schaltsystem vorgesehene, verhältnismäßig klein dimensionierte Schalteinrichtung nicht gewährleistet werden, da diese nur für Schaltvorgänge im Normalbetrieb des Fahrzeugs ausgelegt ist.In concrete terms, therefore, the separation of the current path in the relevant motor vehicle energy ladder is ensured in the event of safety by means of an irreversibly triggerable isolating device provided in addition to the switching device. This safety function can not be guaranteed solely by the relatively small-sized switching device provided in the subject switching system, since this is designed only for switching operations during normal operation of the vehicle.

Demnach liegt dem Gegenstand auch der Gedanke zu Grunde, für die Bereiststellung der Fahrzeugfunktionen im Normalbetrieb eine klein dimensionierte und damit kostengünstig herstellbare, reversible Schalteinrichtung und für die Bereitstellung der Sicherheitsfunktionen zusätzlich eine irreversibel betätigbare Trenneinrichtung vorzusehen.Accordingly, the subject matter is also based on the idea of providing a small-sized and therefore cost-effectively producible, reversible switching device for the provision of the vehicle functions in normal operation, and an irreversibly actuatable separating device for providing the safety functions.

Solche irreversibel betätigbaren Trenneinrichtungen sind einfach im Aufbau, damit ebenfalls kostengünstig herstellbar und gewährleisten insbesondere in Kombination mit einer reversiblen Schalteinrichtung eine sichere Trennung des Strompfades in einem gegenständlichen Schaltsystem. Ein gegenständlich aus einer reversiblen Schalteinrichtung sowie einer irreversiblen Trenneinrichtung bestehendes Schaltsystem ist damit gegenüber einem groß dimensionierten Hochleistungsrelais insgesamt kostengünstiger, leichter und zudem kompakter.Such irreversibly actuated separating devices are simple in construction, thus also inexpensive to produce and ensure, especially in combination with a reversible switching device, a secure separation of the current path in a representational switching system. An objectively consisting of a reversible switching device and an irreversible separator switching system is thus compared to a large-sized high-performance relay overall cheaper, lighter and more compact.

Für die sichere Funktion eines gegenständlichen Schaltsystems ist zudem erforderlich, dass die Schalteinrichtung und die Trenneinrichtung in Reihe geschaltet sind. Einerseits wird hierdurch vermieden, dass nach Betätigung der Trenneinrichtung der Strompfad durch die Schalteinrichtung überbrückt wird.For the secure operation of an objective switching system is also required that the switching device and the separator are connected in series. On the one hand, this avoids the fact that after actuation of the separating device, the current path is bridged by the switching device.

Andererseits verbessert die Reihenschaltung die Trennsicherheit eines gegenständlichen Schaltsystems insbesondere dann, wenn im Sicherheitsfall sowohl die Schalteinrichtung als auch die Trenneinrichtung aktiviert wird. So gewährleistet die Reihenschaltung aus Schalt- und Trenneinrichtung im Fall der Entstehung eines Lichtbogens in der betätigten Trenneinrichtung eine Trennung des durch den jeweiligen Kraftfahrzeugenergieleiter verlaufenden Strompfades durch sicheres öffnen der Schalteinrichtung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der hohe elektrische Widerstand in dem Lichtbogen zu einer reduzierten Stromstärke durch den betreffenden Energieleiter führt, welche durch die klein dimensionierte Schalteinrichtung aufgrund der nunmehr geringen Stromstärke sicher geschaltet werden kann. On the other hand, the series connection improves the separation safety of an objective switching system, in particular when both the switching device and the separating device is activated in the case of safety. Thus, the series connection of switching and disconnecting device ensures in the case of the emergence of an arc in the actuated disconnecting device separation of the running through the respective motor vehicle power conductor current path by securely opening the switching device. This is due to the fact that the high electrical resistance in the arc leads to a reduced current through the relevant energy conductor, which can be safely switched by the small-sized switching device due to the now low current.

In modernen Kraftfahrzeugen sind zum Erkennen sicherheitsrelevanter Betriebssituationen Sensoren vorgesehen, die Betriebsdaten des Kraftfahrzeuges an Empfängereinheiten senden. Um solche Betriebsdaten auch für die Betätigung eines gegenständlichen Schaltsystems zu nutzen, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die Trenneinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Trennsignal von einem externen Sender zu empfangen und in Abhängigkeit des Trennsignals den durch die Trenneinrichtung verlaufenden Strompfad zu trennen.In modern motor vehicles, sensors for detecting safety-relevant operating situations are provided which send operating data of the motor vehicle to receiver units. In order to use such operating data also for the actuation of an objective switching system, it is provided according to an advantageous embodiment that the separating device is adapted to receive a separation signal from an external transmitter and to separate the current path passing through the separation device as a function of the separation signal.

Bei einem solchen externen Sender kann es sich um ein Steuergerät handeln, welches Betriebsdaten von Sensoren empfängt und in Abhängigkeit der Betriebsdaten Signale an Aktoren wie beispielsweise Schaltsysteme für Energieleiter sendet. Das Steuergerät kann beispielsweise ein Airbagsteuergerät sein. Dieses empfängt im Falle eines Unfalls entsprechende Signale von sogenannten ”Crashsensoren” und löst die im jeweiligen Fahrzeug vorhandenen Airbags aus.Such an external transmitter can be a control unit which receives operating data from sensors and, depending on the operating data, sends signals to actuators, such as switching systems for energy conductors. The control unit may be, for example, an airbag control unit. This receives in the event of an accident corresponding signals from so-called "crash sensors" and triggers the present in each vehicle airbags.

Vorteilhaft ist nun vorgesehen, dass das Airbagsteuergerät im Falle eines Unfalls auch die Trenneinrichtung des Schaltsystems auslöst.Advantageously, it is now provided that the airbag control unit triggers the separation device of the switching system in the event of an accident.

Wie oben bereits erwähnt, ist das gegenständliche Schaltsystem durch die Reihenschaltung von Schalt- und Trenneinrichtung besonders zum Trennen hoher Ströme bei gleichzeitig hohen Spannungen geeignet. Für den Fall, dass nach dem Auslösen der Trenneinrichtung ein Lichtbogen in der Trenneinrichtung entsteht, kann dieser durch zusätzliches Schalten der Schalteinrichtung gelöscht werden und die Trennung des durch den Energieleiter verlaufenden Strompfades sicher erreicht werden. Da auch hierbei die Nutzung extern ermittelter Betriebsdaten vorteilhaft ist, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gegenstandes die Schalteinrichtung dazu eingerichtet, ein Trennsignal von einem externen Sender zu empfangen und in Abhängigkeit des Trennsignals den Strompfad zu trennen. Auch hier kann es sich bei dem externen Sender um ein Steuergerät, insbesondere um ein Airbagsteuergerät handeln, welches im Crashfall Daten von den ”Crashsensoren” empfängt und entsprechende Signale zum Öffnen der Schalteinrichtung an diese sendet.As already mentioned above, the subject switching system is particularly suitable for the separation of high currents at high voltages simultaneously by the series connection of switching and disconnecting device. In the event that an arc arises in the separator after triggering the separator, this can be deleted by additional switching of the switching device and the separation of the current path passing through the power conductor can be achieved safely. Since the use of externally determined operating data is also advantageous in this case, according to a further embodiment of the object, the switching device is configured to receive a separation signal from an external transmitter and to separate the current path as a function of the separation signal. Here, too, the external transmitter may be a control device, in particular an airbag control device, which receives data from the "crash sensors" in the event of a crash and sends corresponding signals for opening the switching device to the latter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes weist das Schaltsystem ferner eine Verzögerungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, das von dem externen Sender empfangene Trennsignal gegenüber der Trenneinrichtung zu verzögern. Bei der Dauer der Signalverzögerung durch die Verzögerungseinrichtung kann es sich um wenige Millisekunden handeln.According to a further embodiment of the subject matter, the switching system further comprises a delay device which is adapted to delay the separation signal received from the external transmitter with respect to the separation device. The duration of the signal delay by the delay device may be a few milliseconds.

Durch die Bereitstellung der Verzögerungseinrichtung wird sichergestellt, dass das von dem externen Sender gesendete und von dem Schaltsystem empfangene Signal zunächst die Schalteinrichtung und dann die Trenneinrichtung erreicht. Demnach erfolgt zunächst die Betätigung der Schalteinrichtung und anschließend der Trenneinrichtung. Sofern aufgrund hoher Ströme und hoher Spannungen die Betätigung der Schalteinrichtung keinen unmittelbar erfolgenden Schaltvorgang auslöst, wird spätestens durch Auslösung der Trenneinrichtung der Strompfad getrennt. Dabei kann entweder die Auslösung der Trenneinrichtung eine unmittelbare Trennung des Strompfades bewirken. Oder nach der Auslösung der Trenneinrichtung entsteht in dieser ein Lichtbogen, durch den der elektrische Widerstand stark erhöht wird und schließlich ein tatsächlicher Schaltvorgang in der Schalteinrichtung ermöglicht wird.The provision of the delay device ensures that the signal transmitted by the external transmitter and received by the switching system first reaches the switching device and then the separating device. Accordingly, first the actuation of the switching device and then the separator takes place. If, due to high currents and high voltages, the actuation of the switching device does not trigger an immediately occurring switching operation, the current path is disconnected at the latest by triggering the disconnecting device. In this case, either the release of the separator cause an immediate separation of the current path. Or after the release of the separator is formed in this an arc through which the electrical resistance is greatly increased and finally an actual switching operation in the switching device is made possible.

Ebenso kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des beanspruchten Schaltsystems vorgesehen sein, dass die Verzögerungseinrichtung dazu vorgesehen ist, das Trennsignal gegenüber der Schalteinrichtung zu verzögern. Bei dieser Ausgestaltung wird zunächst die Trenneinrichtung ausgelöst und dann die Schalteinrichtung geschaltet. Bereits bei Trennung der Trenneinrichtung kann der Strompfad in dem Energieleiter getrennt sein. Ebenfalls kann sich in der Trenneinrichtung ein Lichtbogen einstellen, der den elektrischen Widerstand stark erhöht und schließlich das anschließend erfolgende Schalten der Schalteinrichtung sicherstellt.Likewise, it can be provided according to a further embodiment of the claimed switching system, that the delay means is provided to delay the separation signal relative to the switching device. In this embodiment, the separator is first triggered and then switched the switching device. Even with separation of the separator, the current path can be separated in the power conductor. Also, an arc can be set in the separator, which greatly increases the electrical resistance and finally ensures the subsequent switching of the switching device.

Das Trennen des durch den Kraftfahrzeugenergieleiter verlaufenden Strompfades mittels einer Trenneinrichtung erfolgt gegenständlich, wie oben bereits erwähnt, durch mechanisches Trennen eines innerhalb der Trenneinrichtung vorgesehenen elektrischen Leiters, der entweder aus einem einzelnen oder mehreren zusammengesetzten Leiterelementen bestehen kann.The separation of the running current path through the motor vehicle energy conductor by means of a disconnecting device is objectively, as already mentioned above, by mechanically separating an electrical conductor provided within the disconnecting device, which may consist of either a single or a plurality of composite conductor elements.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Trenneinrichtung zum Trennen des Strompfades wenigstens ein durch einen Hilfsantrieb bewegbares Trennmittel auf. Dieses kann beispielsweise zum Verschieben oder Durchtrennen von weiteren Elementen ausgebildet sein und dadurch eine besonders sichere Trennung des durch den betreffenden Kraftfahrzeugenergieleiter verlaufenden Strompfades erzielen. Es ist je nach Ausführung der Trenneinrichtung ebenso möglich, zwei oder mehrere Trennmittel vorzusehen.According to an advantageous embodiment, the separating device for separating the Current paths at least one movable by an auxiliary drive release agent. This can for example be designed to move or cut through other elements and thereby achieve a particularly secure separation of the running through the respective motor vehicle energy ladder current path. It is also possible, depending on the design of the separator, to provide two or more release agents.

Der Hilfsantrieb des Trennmittels ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ein pyrotechnischer Hilfsantrieb. Ein solcher pyrotechnischer Hilfsantrieb ist besonders dazu geeignet, durch ein externes Signal, wie dem Signal eines Airbagsteuergeräts, ausgelöst zu werden und das jeweils anzutreibende Element in kurzer Zeit zu bewegen. Gegenständlich ermöglicht der pyrotechnische Hilfsantrieb demnach eine einfache und sichere Auslösung der Trenneinrichtung. Der Hilfsantrieb kann jedoch auch durch gespannte Federn oder dergleichen oder der Kombination verschiedener Antriebsarten gebildet sein.The auxiliary drive of the release agent is according to an advantageous embodiment, a pyrotechnic auxiliary drive. Such a pyrotechnic auxiliary drive is particularly suitable to be triggered by an external signal, such as the signal of an airbag control unit, and to move the respective element to be driven in a short time. In concrete terms, the pyrotechnic auxiliary drive thus enables a simple and safe release of the separating device. However, the auxiliary drive can also be formed by tensioned springs or the like or the combination of different types of drives.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines gegenständlichen Schaltsystems verläuft im leitenden Zustand der Trenneinrichtung der Strompfad durch das Trennmittel sowie ein damit elektrisch leitend verbundenes Verbindungsstück. Das durch den Hilfsantrieb angetriebene Trennmittel stellt demnach selbst eine elektrisch leitende Verbindung in der Trenneinrichtung her. Zum Trennen des Strompfades ist das Trennelement durch den Hilfsantrieb von dem Verbindungselement lösbar angeordnet. Dabei wird durch Auslösung der Trenneinrichtung der Hilfsantrieb betätigt und das Trennmittel von dem Verbindungsstück gelöst. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen Trennmittel und Verbindungselement wird hierbei getrennt.According to a further embodiment of an objective switching system extends in the conductive state of the separator of the current path through the separating means and a connecting piece electrically connected thereto. The separating means driven by the auxiliary drive accordingly produces an electrically conductive connection in the separating device itself. For separating the current path, the separating element is detachably arranged by the auxiliary drive of the connecting element. The auxiliary drive is actuated by triggering the separator and the release agent is released from the connector. The electrically conductive connection between the release agent and the connecting element is thereby separated.

Das Verbindungselement und das Trennmittel können in der Ausgangsstellung, in der sie eine elektrisch leitende Verbindung herstellen, in vorteilhafter Weise kraftschlüssig verbunden sein. Hierbei kann ein Bolzen in einem Presssitz in einem Zylinder eingesetzt sein, wobei der Bolzen durch den Hilfsantrieb aus dem Zylinder gepresst werden kann. Insbesondere kann es sich auch um eine vorzugsweise konische Pressverbindung handeln, die einerseits eine sichere Verbindung für den Normalbetrieb und andererseits eine einfache Montierbarkeit gewährleistet.The connecting element and the separating means may be positively connected in the initial position in which they produce an electrically conductive connection in an advantageous manner. In this case, a bolt can be inserted in a press fit in a cylinder, wherein the bolt can be pressed out of the cylinder by the auxiliary drive. In particular, it may also be a preferably conical press connection, on the one hand ensures a secure connection for normal operation and on the other hand easy mounting.

Darüber hinaus kann die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Trennmittel auch stoffschlüssig, beispielweise mittels Schweißen, Kleben oder Löten hergestellt werden. Die Verbindungssicherheit für den Normalbetrieb kann hierdurch zusätzlich erhöht werden.In addition, the connection between the connecting element and the release agent can also be made cohesively, for example by means of welding, gluing or soldering. The connection security for normal operation can be additionally increased.

Außerdem kann auch eine formschlüssige Verbindung des Verbindungselements und des Trennmittels gewählt werden. Hierbei kommen beispielsweise Formelemente mit Sollbruchstellen in Betracht. In diesem Fall kann eine präzise Bestimmung der notwendigen Hilfsantriebskraft zum Trennen des Trennmittels von dem Verbindungselement erfolgen.In addition, a positive connection of the connecting element and the separating means can be selected. Here, for example, form elements with predetermined breaking points come into consideration. In this case, a precise determination of the necessary auxiliary driving force for separating the release agent from the connecting element can be made.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Schaltsystems verläuft im leitenden Zustand der Trenneinrichtung der Strompfad durch zwei elektrisch leitend miteinander verbundene Leiterelementen, die zum Trennen des Strompfades durch das Trennmittel zueinander verschiebbar angeordnet sind. Das Trennmittel verschiebt demnach bei Auslösung der Trenneinrichtung die miteinander in elektrischem Kontakt stehenden Leiterelemente, sodass der Strompfad getrennt wird. Die Leiterelemente können dabei nicht nur aneinander anliegen sondern auch stoff-, kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein. In diesem Fall wird durch die Betätigung des Trennmittels eine Trennung der Leiterelemente erreicht.According to a further embodiment of the switching system runs in the conductive state of the separator of the current path through two electrically conductive interconnected conductor elements, which are arranged to separate the current path through the separating means to each other. Accordingly, the release agent displaces the conductor elements which are in electrical contact with one another when the disconnecting device is triggered, so that the current path is disconnected. The conductor elements can not only abut each other but also be material, force and / or positively connected with each other. In this case, a separation of the conductor elements is achieved by the operation of the release agent.

Ferner verläuft gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schaltsystems im leitenden Zustand der Trenneinrichtung der Strompfad durch ein Leiterelement, welches zum Trennen des Strompfades durch das Trennmittel mechanisch durchtrennbar ist. Dabei wirkt das Trennmittel nach Art einer Schneide, die zumindest in Ihrem oberen, von der Schneidenklinge abgewandten Bereich aus einem isolierenden Material besteht. Nach dem Durchtrennen des Leiterelementes wird somit selbst dann eine sichere Trennung des Strompfades gewährleistet, wenn die Leiterelementreste an dem Trennmittel anliegen.Further, according to a further advantageous embodiment of the switching system in the conductive state of the separator of the current path through a conductor element, which is mechanically severable for separating the current path through the separating means. The release agent acts in the manner of a cutting edge, which consists of an insulating material at least in its upper, facing away from the cutting blade area. After cutting the conductor element, a secure separation of the current path is thus ensured even if the conductor element residues abut the release agent.

Die gegenständliche Trenneinrichtung kann in besonders einfacher und damit kostengünstiger Weise als Sicherung ausgeführt sein. Insbesondere kommen Schmelzsicherungen in Betracht, die eine hohe Betriebssicherheit und eine gute Austauschbarkeit aufweisen. Ebenso können elektrische Sicherungen die Funktion der Trenneinrichtung bereitstellen.The physical separation device can be designed in a particularly simple and thus cost-effective manner as a backup. In particular, fuse come into consideration, which have a high reliability and good interchangeability. Likewise, electrical fuses can provide the function of the separator.

Die Schalteinrichtung kann in vorteilhafter Weise als Relais, insbesondere als elektromagnetisches Relais, ausgebildet sein. Elektromagnetische Relais gewährleisten besonders zuverlässig die erforderlichen Schaltfunktionen im Normalbetrieb eines Kraftfahrzeugs. Durch die beanspruchte Reihenschaltung aus Schalt- und Trenneinrichtung ist es zudem möglich, in einem gegenständlichen Schaltsystem ein klein dimensioniertes und damit kostengünstig herstellbares Relais einzusetzen.The switching device can be advantageously designed as a relay, in particular as an electromagnetic relay. Electromagnetic relays ensure particularly reliable the required switching functions during normal operation of a motor vehicle. Due to the claimed series circuit of switching and disconnecting device, it is also possible to use a small-sized and therefore inexpensive to manufacture relays in an objective switching system.

Für die Betätigung der Schalteinrichtung im Normalbetrieb ist es ebenfalls vorteilhaft externe Signale zu nutzen. Daher ist gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schaltsystems die Schalteinrichtung dazu eingerichtet, das Schaltsignal von einem externen Sender zu empfangen. Bei dem Sender kann es sich beispielsweise um das Hauptsteuergerät des Kraftfahrzeugs handeln, welches zum Empfangen und Auswerten von Sensordaten sowie Daten aus Bedienereingaben eingerichtet ist.For the operation of the switching device in normal operation, it is also advantageous to use external signals. Therefore, according to another embodiment of the switching system is the Switching device configured to receive the switching signal from an external transmitter. The transmitter may, for example, be the main control unit of the motor vehicle, which is set up to receive and evaluate sensor data as well as data from operator inputs.

Zur Realisierung einer besonders einfachen Montierbarkeit des gegenständlichen Schaltsystems kann ein Gehäuse vorgesehen sein, in dem sowohl die Schalt- als auch die Trenneinrichtung angeordnet sind. In dem Gehäuse können auch weitere Komponenten wie beispielsweise eine Verzögerungseinrichtung angeordnet sein.To realize a particularly simple assembly of the objective switching system, a housing may be provided, in which both the switching and the separating device are arranged. In the housing, other components such as a delay device may be arranged.

Ebenso können Schalt und Trenneinrichtung in separaten Gehäusen angeordnet sein und kompakt zueinander positioniert oder beabstandet zueinander an unterschiedlichen Stellen des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch einzelner Komponenten.Likewise, the switching and separating device can be arranged in separate housings and be positioned compactly relative to one another or at a distance from one another at different locations of the motor vehicle. This allows easy replacement of individual components.

Sowohl die Schalt- als auch die Trenneinrichtung sind in vorteilhafter Weise mit jeweils zwei Anschlussstücken für den Anschluss eines Kraftfahrzeugenergieleiters ausgestattet. Die Anschlussstücke können beispielsweise durch standardisierte Kontaktelemente gebildet sein, die mit korrespondierenden, an dem Energieleiter vorgesehenen, Anschlusssteckern verbindbar sind. Der Anschluss sowie das wartungsbedingte Austauschen der einzelnen Komponenten des Schaltsystems werden hierdurch vereinfacht.Both the switching and the separating device are advantageously equipped with two connecting pieces for the connection of a motor vehicle power conductor. The connecting pieces can be formed, for example, by standardized contact elements which can be connected to corresponding connection plugs provided on the energy conductor. The connection and the maintenance-related replacement of the individual components of the switching system are thereby simplified.

Vorzugsweise bei einer Anordnung von Schalt- und Trenneinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse kann die Herstellung der gegenständlich beanspruchten Reihenschaltung aus Schalt- und Trenneinrichtung besonders einfach dadurch erfolgen, dass die Verbindung zwischen Schalt- und Trenneinrichtung durch ein gemeinsames Anschlussstück, vorzugsweise einstückig, erfolgt. Dies ist auch dann vorteilhaft, wenn Schalt- und Trenneinrichtung in separaten Gehäusen angeordnet jedoch kompakt zueinander positioniert sind.Preferably, in an arrangement of switching and disconnecting device in a common housing, the production of the objectively claimed series circuit of switching and disconnecting device can be particularly easily done by the connection between the switching and disconnecting device by a common connector, preferably in one piece. This is also advantageous if the switching and separating device are arranged in separate housings but are positioned compactly relative to one another.

Sind Schalt- und Trenneinrichtung beabstandet zueinander an unterschiedlichen Stellen des Kraftfahrzeugs angeordnet, kann die Reihenschaltung aus Schalt- und Trenneinrichtung besonders einfach dadurch erfolgen, dass ein Anschlussstück der Schalteinrichtung sowie ein Anschlussstück der Trenneinrichtung durch einen Kraftfahrzeugenergieleiter elektrisch miteinander verbunden werden.Are switching and disconnecting device spaced from each other at different locations of the motor vehicle, the series connection of switching and disconnecting device can be particularly simple in that a connecting piece of the switching device and a connector of the separator are electrically connected to each other by a motor vehicle power line.

Unabhängig von der Anordnung von Schalt- und Trenneinrichtung dienen die jeweils anderen Anschlussstücke der Schalt- und Trenneinrichtung beispielsweise der elektrischen Verbindung mit einer Energieversorgungseinheit sowie einem elektrischen Verbraucher.Regardless of the arrangement of the switching and disconnecting device, the respective other connecting pieces of the switching and disconnecting device serve, for example, for the electrical connection to a power supply unit and to an electrical consumer.

Ferner ist eine in einem gegenständlichen Schaltsystem vorgesehene Schalteinrichtung in vorteilhafter Weise dazu eingerichtet, im Normalbetrieb Strompfade in Kraftfahrzeugenergieleitern zu schalten, die mit Strömen von bis zu 100 Ampere beaufschlagt sind. In besonders vorteilhafter Weise ist die Schalteinrichtung im Normalbetrieb für das Schalten von Strömen zwischen 50 und 400 Ampere, insbesondere von bis zu 200 Ampere, insbesondere von bis zu 300 Ampere, eingerichtet. Bei Anwendungen im Normalbetrieb von Hybrid- und Elektrofahrzeugen ist es vorteilhaft, die Schalteinrichtung zum Schalten von Strompfaden in Energieleitern einzurichten, die mit Strömen zwischen 50 und 600 Ampere, insbesondere von bis zu 500 Ampere, beaufschlagt sind.Furthermore, a switching device provided in an objective switching system is advantageously set up to switch current paths in motor vehicle power conductors, which are subjected to currents of up to 100 amperes, during normal operation. In a particularly advantageous manner, the switching device is in normal operation for the switching of currents between 50 and 400 amps, in particular of up to 200 amps, in particular of up to 300 amps set up. In applications in the normal operation of hybrid and electric vehicles, it is advantageous to set up the switching device for switching current paths in energy directors, which are subjected to currents between 50 and 600 amperes, in particular of up to 500 amps.

Gleichzeitig ist eine gegenständliche Schalteinrichtung dazu eingerichtet im Normalbetrieb eines Kraftfahrzeugs Strompfade in Energieleitern zu schalten, die mit Spannungen zwischen 5 und 60 Volt, insbesondere mit Spannungen von bis 12 Volt, insbesondere von bis zu 24 Volt, insbesondere von bis zu 48 Volt, beaufschlagt sind. Für Anwendungen im Normalbetrieb von Hybrid- und Elektrofahrzeugen ist es vorteilhaft, die Schalteinrichtung zum Schalten von Strompfaden in Energieleitern einzurichten, die mit Spannungen zwischen 50 und 200 Volt, vorzugsweise mit Spannungen von bis zu 96 Volt, insbesondere von bis zu 192 Volt, beaufschlagt sind.At the same time, an objective switching device is set up to switch current paths in energy conductors in normal operation of a motor vehicle, which voltages are applied between 5 and 60 volts, in particular with voltages of up to 12 volts, in particular of up to 24 volts, in particular of up to 48 volts , For applications in the normal operation of hybrid and electric vehicles, it is advantageous to set up the switching device for switching current paths in energy directors, which are subjected to voltages between 50 and 200 volts, preferably voltages up to 96 volts, in particular up to 192 volts ,

In vorteilhafter Weise ist gegenständlich insbesondere vorgesehen, dass die Schalteinrichtung zum Schalten von Strompfaden in Energieleitern eingerichtet ist, die sowohl mit den voranstehend angegebenen Strömen als auch mit den voranstehend angegebenen Spannungen beaufschlagt sind. Die Schalteinrichtung weist daher eine entsprechende Stromtragfähigkeit auf.In an advantageous manner, it is provided, in particular, that the switching device is set up for switching current paths in energy conductors, which are acted upon both by the above-indicated currents and by the voltages indicated above. The switching device therefore has a corresponding current carrying capacity.

Bei einem gegenständlichen Schaltsystem ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die Reihenschaltung von Schalteinrichtung und Trenneinrichtung dazu eingerichtet, Strompfade in Kraftfahrzeugenergieleitern zu trennen, die mit hohen Strömen und gleichzeitig hohen Spannungen beaufschlagt sind. Für den Sicherheitsfall ist ein gegenständliches Schaltsystem insbesondere dazu eingereichtet Ströme zwischen 50 und 1200 Ampere, insbesondere von bis zu 600 Ampere, insbesondere von bis 1000 Ampere, bei Spannungen zwischen 50 und 300 Volt, insbesondere von bis zu 100 Volt, insbesondere von bis zu 200 Volt, insbesondere bei Spannungen zwischen 100 und 600 Volt, insbesondere von bis zu 500 Volt, zu trennen. Daher haben sowohl die Schalt- als auch die und Trenneinrichtung entsprechende Stromtragfähigkeiten.In an objective switching system, according to a further advantageous embodiment, the series circuit of the switching device and separating device is adapted to separate current paths in motor vehicle power conductors, which are subjected to high currents and high voltages at the same time. For the safety case, an objective switching system is especially designed for currents between 50 and 1200 amperes, in particular of up to 600 amperes, in particular of up to 1000 amps, at voltages between 50 and 300 volts, in particular up to 100 volts, in particular up to 200 Volt, in particular at voltages between 100 and 600 volts, in particular of up to 500 volts to separate. Therefore, both the switch and the separator have corresponding current carrying capacities.

Durch eine entsprechende Dimensionierung des Schaltsystems soll gewährleistet werden, dass im Falle eines Unfalls oder einer vergleichbaren sicherheitsrelevanten Betriebssituation die beispielsweise hohen Kurzschlussströme und -spannungen sicher getrennt werden. Kurzschlüsse und Funkenbildung sowie die Entzündung von Betriebsstoffen und die damit entstehenden Gefahren werden hierdurch sicher vermieden. By appropriate dimensioning of the switching system is to ensure that in the event of an accident or a comparable safety-related operating situation, for example, the high short-circuit currents and voltages are safely separated. Short circuits and sparking as well as the ignition of operating materials and the resulting dangers are thereby avoided.

Eingesetzt in einem Kraftfahrzeug kann ein gegenständliches Schaltsystem demnach die Betriebssicherheit erhöhen. Ein Schaltsystem kann beispielsweise in einem Personenkraftfahrzeug, einem Nutzfahrzeug oder einem Motorrad eingesetzt werden.Used in a motor vehicle, an objective switching system can therefore increase the reliability. A switching system can be used for example in a passenger car, a commercial vehicle or a motorcycle.

Ein solches Kraftfahrzeug weist eine Energieversorgungseinrichtung sowie wenigstens einen Energieverbraucher auf, der durch einen Kraftfahrzeugenergieleiter mit der Energieversorgungseinrichtung elektrisch verbunden ist.Such a motor vehicle has an energy supply device and at least one energy consumer, which is electrically connected to the energy supply device by a motor vehicle energy conductor.

Ferner ist zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem Energieverbraucher ein gegenständliches Schaltsystem vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Betriebssituation und der jeweils empfangenen Signale, Strompfade in dem Kraftfahrzeugenergieleiter reversibel zu schalten oder irreversibel zu trennen.Furthermore, an objective switching system is provided between the energy supply device and the energy consumer, which is set up to reversibly switch current paths in the motor vehicle energy ladder or to disconnect them irreversibly, depending on the operating situation and the respectively received signals.

Der in dem beanspruchten Kraftfahrzeug vorgesehene Kraftfahrzeugenergieleiter kann hierbei sowohl aus einem einzelnen Leitungselement als auch aus mehreren Leitungselementen bestehen. Die Verwendung eines aus einem einzelnen Leitungselement bestehenden Kraftfahrzeugenergieleiters kommt beispielsweise dann in Betracht, wenn die gegenständliche Schaltvorrichtung unmittelbar durch ein Anschlussstück mit der Energieversorgungseinrichtung oder dem Energieverbraucher elektrisch verbunden ist. Der aus einem einzelnen Leitungselement bestehende Kraftfahrzeugenergieleiter wird dann zur elektrischen Verbindung des Schaltsystems mit der jeweils anderen Komponente eingesetzt.The motor vehicle power conductor provided in the claimed motor vehicle can in this case consist both of a single line element and of a plurality of line elements. The use of a motor vehicle power conductor consisting of a single line element is considered, for example, when the subject switching device is electrically connected directly to the energy supply device or the energy consumer through a connection piece. The consisting of a single line element motor vehicle power conductor is then used for electrical connection of the switching system with the other component.

Besteht der Kraftfahrzeugenergieleiter aus mehreren Leitungselementen, können die Energieversorgungseinrichtung, der Energieverbraucher sowie das Schaltsystem jeweils beabstandet zueinander angeordnet werden und durch die einzelnen Leitungselemente des Kraftfahrzeugenergieleiters elektrisch miteinander verbunden werden. Ebenso können die Schalt- und Trenneinrichtung des Schaltsystems durch einzelne Leitungselemente des Kraftfahrzeugenergieleiters elektrisch miteinander verbunden werden.If the motor vehicle energy conductor consists of several line elements, the energy supply device, the energy consumer and the switching system can each be arranged at a distance from one another and electrically connected to one another by the individual line elements of the motor vehicle power conductor. Likewise, the switching and disconnecting device of the switching system can be electrically connected to each other by individual line elements of the motor vehicle power conductor.

Bei der Energieversorgungseinrichtung handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine Batterie, die aus mehreren Batteriezellen besteht. In vorteilhafter Weise ist die Batterie als Hochvoltbatterie ausgeführt, die den Betrieb zahlreicher elektrischer Verbraucher oder auch den Betrieb eines elektrischen Antriebs- oder Hilfsmotors sicherstellt. Unter Hochvoltbatterie wird hier eine Batterie verstanden, die im Normalbetrieb eine Spannung zwischen 50 und 500 Volt, insbesondere von bis zu 120 Volt, insbesondere von bis zu 240 Volt, insbesondere von bis zu 400 Volt, bereitstellt.The energy supply device is advantageously a battery which consists of several battery cells. Advantageously, the battery is designed as a high-voltage battery, which ensures the operation of numerous electrical consumers or the operation of an electric drive or auxiliary motor. Under high-voltage battery is here understood a battery that provides a voltage between 50 and 500 volts, in particular of up to 120 volts, in particular of up to 240 volts, in particular of up to 400 volts in normal operation.

Ebenso kann es sich bei der Energieversorgungseinrichtung auch um eine Niedrigvoltbatterie handeln, die für den Betrieb weniger Verbraucher oder zusätzlich zu mindestens einer weiteren Energieversorgungseinrichtung vorgesehen ist. Unter Niedrigvoltbatterie wird hier eine Batterie verstanden, die im Normalbetrieb eine Spannung zwischen 10 und 100 Volt, insbesondere von bis zu 12 Volt, insbesondere von bis zu 24 Volt, insbesondere von bis zu 48 Volt, insbesondere von bis zu 96 Volt, bereitstellt.Likewise, the energy supply device can also be a low-voltage battery, which is provided for the operation of fewer consumers or in addition to at least one further energy supply device. Under low-voltage battery is understood here a battery that provides a voltage between 10 and 100 volts, in particular of up to 12 volts, in particular of up to 24 volts, in particular of up to 48 volts, in particular of up to 96 volts in normal operation.

Bei dem Energieverbraucher handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um einen elektrischen Antriebs- oder Hilfsmotor für den Antrieb des Kraftfahrzeugs. Bei solchen Hybrid- oder Elektrofahrzeugen entsteht ein besonders hoher Strom- und Spannungsbedarf, der beispielsweise durch Hochvoltbatterien zur Verfügung gestellt werden kann. Gleichzeitig wird durch den Einsatz eines gegenständlichen Schaltsystems die Trennung von hohen Strömen bei hohen Spannungen in einem Sicherheitsfall gewährleistet.In one embodiment, the energy consumer is an electric drive or auxiliary motor for driving the motor vehicle. In such hybrid or electric vehicles creates a particularly high power and voltage requirements, which can be made available for example by high-voltage batteries. At the same time, the use of an objective switching system ensures the separation of high currents at high voltages in a security case.

Für den Betrieb von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ist es ferner vorteilhaft, einen Umrichter vorzusehen, der durch einen Kraftfahrzeugenergieleiter elektrisch mit der Energieversorgungseinrichtung, dem gegenständlichen Schaltsystem sowie dem als elektrischen Hilfs- oder Antriebsmotor ausgebildeten Energieverbraucher verbunden ist. In Bezug auf die einsetzbaren Elektro- und Hilfsmotoren werden hierdurch die Auswahlmöglichkeiten vergrößert.For the operation of hybrid or electric vehicles, it is also advantageous to provide a converter which is electrically connected by a motor vehicle power supply to the power supply device, the subject switching system and the trained as an electric auxiliary or drive motor power consumers. With regard to the usable electric and auxiliary motors thereby the choices are increased.

Gemäß einem gegenständlichen Verfahren zum Trennen eines Strompfades in einem Kraftfahrzeugenergieleiter mittels eines gegenständlichen Schaltsystems wird ein von einem Airbagsteuergerät gesendetes Trennsignal durch die gegenständliche Schalteinrichtung empfangen und in Abhängigkeit des empfangenen Trennsignals der durch die Schalteinrichtung verlaufende Strompfad getrennt.According to an objective method for separating a current path in a motor vehicle energy conductor by means of an objective switching system, a separation signal sent by an airbag control unit is received by the objective switching device and separated depending on the received separation signal of the current path passing through the switching device.

Gleichermaßen wird gemäß dem beanspruchten Verfahren ein von dem Airbagsteuergerät gesendetes Trennsignal durch die Trenneinrichtung empfangen und der durch die Trenneinrichtung verlaufende Strompfad in Abhängigkeit des empfangenen Trennsignals getrennt. Es ist auch denkbar, dass die Schalteinrichtung und die Trenneinrichtung unterschiedliche Trennsignale erhalten, die beispielsweise von verschiedenen externen Sendern gesendet werden.Likewise, according to the claimed method, a separation signal sent by the airbag control unit is received by the separation device and the current path passing through the separation device is disconnected depending on the received separation signal. It is also conceivable that the switching device and the separator get different separation signals that are sent, for example, from different external transmitters.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung des gegenständlichen Verfahrens wird das von dem Airbagsteuergerät gesendete Trennsignal mittels einer Verzögerungseinrichtung gegenüber der Trenneinrichtung verzögert. Das Trennsignal wird somit erst durch die Schalteinrichtung und erst verzögert von der Trenneinrichtung empfangen. Sollte aufgrund hoher Ströme und hoher Spannungen die zuerst erfolgende Betätigung der Schalteinrichtung keinen tatsächlichen Schaltvorgang auslösen, wird jedoch durch die anschließend erfolgende Auslösung der Trenneinrichtung der Strompfad sicher getrennt. So kann die Auslösung der Trenneinrichtung den durch sie verlaufenden Strompfad unmittelbar trennen. Gleichermaßen ist möglich, dass sich nach dem Auslösen in der Trenneinrichtung ein Lichtbogen einstellt, der einen so großen elektrischen Widerstand aufweist, dass der tatsächliche Schaltvorgang in der Schalteinrichtung ermöglicht wird.According to an advantageous embodiment of the subject method, the separation signal sent by the airbag control unit is delayed by means of a delay device relative to the separating device. The separation signal is thus only received by the switching device and delayed by the separator. However, if due to high currents and high voltages, the first actuation of the switching device does not trigger an actual switching operation, the current path is safely disconnected by the subsequent release of the disconnecting device. Thus, the release of the separator can separate the current path running through them immediately. Likewise, it is possible that, after being triggered in the disconnecting device, an arc occurs which has such a high electrical resistance that the actual switching operation in the switching device is made possible.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des gegenständlichen Verfahrens wird das von dem Airbagsteuergerät gesendete Trennsignal mittels einer Verzögerungseinrichtung gegenüber der Schalteinrichtung verzögert. Somit wird das Trennsignal erst durch die Trenneinrichtung und erst verzögert durch die Schalteinrichtung empfangen.According to a further embodiment of the subject method, the separation signal sent by the airbag control unit is delayed by means of a delay device relative to the switching device. Thus, the separation signal is received only by the separator and only delayed by the switching device.

Die hierbei zuerst erfolgende Auslösung der Trenneinrichtung kann eine unmittelbare Trennung des Strompfades bewirken. Sollte sich jedoch aufgrund hoher Ströme und hoher Spannungen ein Lichtbogen in der Trenneinrichtung einstellen, wird hierdurch der elektrische Widerstand so stark erhöht, dass anschließend die Schalteinrichtung sicher geschaltet und der durch den jeweiligen Energieleiter laufende Strompfad sicher getrennt wird.The first time triggering the separator can cause an immediate separation of the current path. However, should set due to high currents and high voltages, an arc in the separator, thereby the electrical resistance is increased so much that then the switching device safely connected and the current passing through the respective energy conductor current path is securely separated.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiments showing drawing. In the drawing show:

1 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines gegenständlichen Schaltsystems; 1 a block diagram of an exemplary embodiment of an objective switching system;

2a eine Trenneinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer ersten Ausführungsform in einem leitenden Zustand; 2a a separator of an objective switching system according to a first embodiment in a conductive state;

2b eine Trenneinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer ersten Ausführungsform in einem getrennten Zustand; 2 B a disconnecting device of an objective switching system according to a first embodiment in a disconnected state;

3a eine Trenneinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem leitenden Zustand; 3a a separator of an objective switching system according to a second embodiment in a conductive state;

3b eine Trenneinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem getrennten Zustand; 3b a disconnecting device of an objective switching system according to a second embodiment in a disconnected state;

4a eine Trenneinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer dritten Ausführungsform in einem leitenden Zustand; 4a a separator of an objective switching system according to a third embodiment in a conductive state;

4b eine Trenneinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer dritten Ausführungsform in einem getrennten Zustand; 4b a disconnecting device of an objective switching system according to a third embodiment in a disconnected state;

5a eine Schalteinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in einer geschlossenen Schaltstellung; 5a a switching device of a subject switching system according to an exemplary embodiment in a closed switching position;

5b eine Schalteinrichtung eines gegenständlichen Schaltsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in einer geöffneten Schaltstellung; 5b a switching device of a subject switching system according to an exemplary embodiment in an open switching position;

6 ein Ablaufdiagramm der Verwendung einer beispielhaften Ausführungsform eines gegenständlichen Schaltsystems. 6 a flowchart of the use of an exemplary embodiment of an objective switching system.

1 zeigt ein Schaltsystem 1 für Kraftfahrzeugenergieleiter 2. Ein solches Schaltsystem 1 kann beispielsweise in einem hier nicht gezeigten Kraftfahrzeug eingesetzt werden und durch einen Kraftfahrzeugenergieleiter 2 elektrisch mit einer Energieversorgungseinheit 3 sowie einem Energieverbraucher 4 verbunden sein. Die Energieversorgungseinheit 3 kann beispielsweise eine Hochvoltbatterie sein. Bei dem Energieverbraucher 4 kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Motor für den Antrieb des Kraftfahrzeugs handeln. 1 shows a switching system 1 for motor vehicle power conductors 2 , Such a switching system 1 can be used for example in a motor vehicle, not shown here and by a motor vehicle power line 2 electrically with a power supply unit 3 as well as an energy consumer 4 be connected. The power supply unit 3 For example, it can be a high-voltage battery. At the energy consumer 4 it may be, for example, an electric motor for driving the motor vehicle.

Das Schaltsystem 1 umfasst eine Schalteinrichtung 5 sowie eine Trenneinrichtung 6, wobei Schalteinrichtung 5 und Trenneinrichtung 6 in Reihe geschaltet sind. Die Schalteinrichtung 5 kann beispielsweise durch ein in 5 dargestelltes elektromagnetisches Relais gebildet sein. Die Trenneinrichtung 6 kann beispielsweise durch eine der, in den 2 bis 4 gezeigten, pyrotechnischen Trenneinrichtungen 10, 20, 30 gebildet sein.The switching system 1 includes a switching device 5 and a separator 6 , wherein switching device 5 and separating device 6 are connected in series. The switching device 5 For example, by a in 5 be formed electromagnetic relay. The separator 6 For example, by one of, in the 2 to 4 shown, pyrotechnic separation devices 10 . 20 . 30 be formed.

Die Schalteinrichtung 5 ist dazu eingerichtet ein Schaltsignal 7 zu empfangen, welches beispielsweise von einem hier nicht gezeigten externen Steuergerät gesendet wird, und in Abhängigkeit des Schaltsignals 7 einen Strompfad in dem Kraftfahrzeugenergieleiter 2 reversibel zu schalten. Die elektrische Verbindung zwischen einer Hochvoltbatterie 3 sowie einem Antriebsmotor 4 kann somit durch ein der jeweiligen Betriebssituation entsprechendes Signal eines externen Steuergeräts gesteuert werden.The switching device 5 is set up a switching signal 7 to receive, which is sent for example by an external control unit, not shown here, and in dependence of the switching signal 7 a rink in the motor vehicle power ladder 2 reversible switch. The electrical connection between a high-voltage battery 3 and a drive motor 4 can thus by a be controlled the respective operating situation corresponding signal of an external control device.

Sowohl die Schalteinrichtung 5 als auch die Trenneinrichtung 6 sind dazu eingerichtet, ein Trennsignal zu empfangen, und in Abhängigkeit des Trennsignals 8 den durch das Schaltsystem 1 verlaufenden Strompfad irreversibel zu trennen. Das Trennsignal 8 kann von einem hier nicht gezeigten Airbagsteuergerät gesendet werden.Both the switching device 5 as well as the separator 6 are adapted to receive a separation signal, and in dependence of the separation signal 8th through the switching system 1 irreversibly separate current path. The isolation signal 8th can be sent from an airbag control unit, not shown here.

Ferner kann in einem Schaltsystem 1 eine Verzögerungseinheit 9 vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, das Trennsignal 8 gegenüber der Trenneinrichtung 6 zu verzögern. Das Trennsignal 8 wird somit zunächst von der Schalteinrichtung 5 und anschließend von der Trenneinrichtung 6 empfangen. Die zeitliche Verzögerung kann wenige Millisekunden betragen.Furthermore, in a switching system 1 a delay unit 9 be provided, which is adapted to the isolation signal 8th opposite the separator 6 to delay. The isolation signal 8th is thus first of the switching device 5 and then from the separator 6 receive. The time delay can be a few milliseconds.

Durch Betätigung sowohl der Schalteinrichtung 5 als auch der Trenneinrichtung 6 kann in einem sicherheitsrelevanten Fall eine zuverlässige Trennung des durch die jeweiligen Energieleiter 2 verlaufenden Strompfades erreicht werden. Sofern aufgrund hoher Ströme und hoher Spannungen in dem Energieleiter 2 eine Schaltung der Schalteinrichtung 5 verhindert wird, ermöglicht spätestens die Auslösung der Trenneinrichtung 6 eine Trennung des Strompfades.By actuating both the switching device 5 as well as the separator 6 can in a security case, a reliable separation of the by the respective energy manager 2 running current path can be achieved. Unless due to high currents and high voltages in the power conductor 2 a circuit of the switching device 5 is prevented, allows the latest release of the separator 6 a separation of the current path.

2a zeigt eine erste Ausführungsform einer als pyrotechnische Trenneinrichtung 10 ausgebildete Trenneinrichtung 6. Die Trenneinrichtung 10 umfasst ein Trennmittel 11 sowie ein Verbindungsstück 12, die in einem, in 2a gezeigten, leitenden Betriebszustand elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das Trennmittel 11 sowie das Verbindungsstück 12 sind dabei durch eine konische Pressverbindung 15 miteinander verbunden. 2a shows a first embodiment of a pyrotechnic separation device 10 trained separating device 6 , The separator 10 includes a release agent 11 and a connector 12 in one, in 2a shown, conductive operating state are electrically connected to each other. The release agent 11 as well as the connector 12 are doing by a conical press connection 15 connected with each other.

Bei der Trenneinrichtung 10 verläuft der Strompfad in einem, in 2a gezeigten, leitenden Betriebszustand durch das Trennmittel 11 sowie das Verbindungsstück 12.At the separator 10 the current path runs in one, in 2a shown, conductive operating state by the release agent 11 as well as the connector 12 ,

Ferner weist eine Trenneinrichtung 10 einen pyrotechnischen Hilfsantrieb 13 auf, an den die Steuerleitungen 14 angeschlossen sind. Das Trennsignal 8 kann im Sicherheitsfall über die Steuerleitungen 14 die Zündung des pyrotechnischen Hilfsantriebs 13 bewirken. Durch Zündung des pyrotechnischen Hilfsantriebs 13 entsteht in einem Vorvolumen 16 zwischen Trennmittel 11 und Verbindungsstück 12 ein hoher Gasdruck. Hierdurch werden Trennmittel 11 sowie Verbindungsstück 12 mechanisch voneinander getrennt, wie in 2b dargestellt. Der im leitenden Betriebszustand durch die Trenneinrichtung verlaufende Strompfad ist nach Auslösung des Hilfsantriebs 13 und mechanischer Trennung von Trennmittel 11 und Verbindungsstück 12 folglich getrennt.Further, a separator 10 a pyrotechnic auxiliary drive 13 on, to the control lines 14 are connected. The isolation signal 8th can in case of security via the control lines 14 the ignition of the pyrotechnic auxiliary drive 13 cause. By ignition of the pyrotechnic auxiliary drive 13 arises in a pre-volume 16 between release agent 11 and connector 12 a high gas pressure. As a result, release agents 11 as well as connector 12 mechanically separated from each other, as in 2 B shown. The running in the conducting state by the separator current path is after triggering the auxiliary drive 13 and mechanical separation of release agent 11 and connector 12 therefore separated.

3a zeigt eine zweite Ausführungsform einer Trenneinrichtung 6, die als pyrotechnische Trenneinrichtung 20 ausgebildet ist. Die Trenneinrichtung 20 umfasst ein Trennmittel 21 sowie ein elektrisch leitendes Leiterelement 22, durch welches im geschlossenen Betriebszustand der Trenneinrichtung 20 ein Strompfad verläuft. Das Leiterelement 22 weist einen Trennabschnitt 23 auf, in dem das Leiterelement 22 mechanisch durchtrennbar ausbildet ist. Dies kann, wie in 3a gezeigt, durch eine dünnwandige Ausbildung des Trennabschnitts 23 erreicht werden. Der Trennabschnitt 23 dient hierdurch als Sollbruchstelle des Leiterelements 22. 3a shows a second embodiment of a separator 6 acting as a pyrotechnic separator 20 is trained. The separator 20 includes a release agent 21 and an electrically conductive conductor element 22 , by which in the closed operating state of the separator 20 a current path runs. The conductor element 22 has a separation section 23 on, in which the conductor element 22 is formed mechanically severable. This can, as in 3a shown by a thin-walled construction of the separating section 23 be achieved. The separation section 23 serves as a predetermined breaking point of the conductor element 22 ,

Das Trennmittel 21 ist in dem Gehäuse 24 der Trenneinrichtung 20 beweglich geführt. Ebenso ist ein in den 3a und 3b nicht gezeigter pyrotechnischer Hilfsantrieb vorgesehen, der durch Zündung eine Bewegung des Trennmittels 21 bewirkt.The release agent 21 is in the case 24 the separator 20 movably guided. Likewise, one in the 3a and 3b not shown pyrotechnic auxiliary drive provided by ignition a movement of the release agent 21 causes.

Das Trennmittel 21 weist ferner eine dem Trennabschnitt 23 des Leiterelements 22 zugeordnete Trennklinge 25 auf, die bei Auslösung der Trenneinrichtung 20 den Trennabschnitt 23 durchtrennt. Darüber hinaus weist das Trennmittel 21 einen von dem Trennabschnitt 23 des Leiterelements 22 abgewandten, elektrisch isolierenden Isolatorabschnitt 26 auf, an den die Trennklinge 25 angrenzt.The release agent 21 also has a separation section 23 of the conductor element 22 associated separating blade 25 on when the release device is triggered 20 the separation section 23 severed. In addition, the release agent has 21 one of the separating section 23 of the conductor element 22 remote, electrically insulating insulator section 26 on, to the the separating blade 25 borders.

Wie in 3b zu erkennen ist, wird durch den Isolatorabschnitt 26 sichergestellt, dass nach der Durchtrennung des Trennabschnitts 23 durch das Trennmittel 21, die verbleibenden Elemente des durchtrennten Leiterelements 22 elektrisch isoliert sind. Der im leitenden Betriebszustand der Trenneinrichtung 20 durch sie verlaufende Strompfad wird dadurch sicher getrennt.As in 3b can be seen is through the insulator section 26 Ensure that after the separation of the separation section 23 through the release agent 21 , the remaining elements of the severed conductor element 22 are electrically isolated. The in the conductive state of the separator 20 Through them running path is thereby separated safely.

4a zeigt eine dritte Ausführungsform einer Trenneinrichtung 6, die als pyrotechnische Trenneinrichtung 30 ausgebildet ist. Die Trenneinrichtung 30 weist ein Trennmittel 31 sowie zwei elektrische Leiterelemente 32, 33 auf, die in einem, in 3a gezeigten, geschlossenen Betriebszustand elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Leiterelementen 32, 33 kann form-, kraft- oder stoffschlüssig sein. Ebenso sind Kombinationen dieser Verbindungsarten denkbar. 4a shows a third embodiment of a separator 6 acting as a pyrotechnic separator 30 is trained. The separator 30 has a release agent 31 and two electrical conductor elements 32 . 33 on, in one, in 3a shown closed operating state are electrically connected to each other. The connection between the conductor elements 32 . 33 can be positive, cohesive or cohesive. Likewise, combinations of these types of connection are conceivable.

Die Leiterelemente 32, 33 sind abgesehen von Ihrer Verbindung miteinander in dem Gehäuse 38 in den Öffnungsrichtung O, O' verschiebbar angeordnet. Durch Überwindung der zwischen den Leiterelementen 32, 33 vorherrschenden Verbindungskraft, sind die Leiterelemente 32, 33 demnach in die gegensätzlichen Richtungen O, O' verschiebbar.The ladder elements 32 . 33 are apart from your connection with each other in the case 38 slidably disposed in the opening direction O, O '. By overcoming the between the conductor elements 32 . 33 predominant bonding force, are the conductor elements 32 . 33 accordingly displaceable in the opposite directions O, O '.

Das Trennmittel 31 ist unter einem Winkel, insbesondere quer, zu den Richtungen O, O' beweglich in einem Gehäuse 38 der Trenneinrichtung 30 geführt. Ferner ist ein in den 4a und 4b nicht gezeigter pyrotechnischer Hilfsantrieb vorgesehen, der durch Zündung eine Bewegung des Trennmittels 31 bewirkt. The release agent 31 is movable at an angle, in particular transversely, to the directions O, O 'in a housing 38 the separator 30 guided. Furthermore, one in the 4a and 4b not shown pyrotechnic auxiliary drive provided by ignition a movement of the release agent 31 causes.

Das Trennmittel 31 weist ferner einen Anschlagabschnitt 39 auf, der bei Auslösung der Trenneinrichtung 30 mit den Leiterelementen 32, 33 in Kontakt kommt und diese in die Richtungen O, O' verschiebt. Dabei weist der Anschlagabschnitt 39 einen Kontaktabschnitt 37 auf der in Richtung des Kontaktbereichs der Leiterelemente spitz zuläuft. Die Verschiebung der Leiterelemente 32, 33 wird dadurch ermöglicht, dass diese in ihrem Kontaktbereich Angriffsflächen 34, 35 aufweisen, die jeweils entgegengesetzt gegenüber den Öffnungsrichtungen O, O' geneigt sind, und in dieser Anordnung mit dem spitz zulaufenden Kontaktabschnitt 37 des Trennmittels 31 korrespondieren.The release agent 31 also has a stopper portion 39 on, the triggering of the separator 30 with the ladder elements 32 . 33 comes into contact and moves them in the directions O, O '. In this case, the stopper section 39 a contact section 37 on which tapers in the direction of the contact region of the conductor elements. The displacement of the conductor elements 32 . 33 is made possible by these attack surfaces in their contact area 34 . 35 which are respectively opposite to the opening directions O, O 'inclined, and in this arrangement with the tapered contact portion 37 of the release agent 31 correspond.

Ebenso weist das Trennmittel 31 einen von den Leiterelementen 32, 33 abgewandten, elektrisch isolierenden Isolatorabschnitt 36 auf, an den der Kontaktabschnitt 37 angrenzt. Wie in 4b gezeigt, stellt der Isolatorabschnitt 36 sicher, dass nach der Verschiebung oder Trennung der Leiterelemente 32, 33 durch das Trennmittel 31 die einzelnen Leiterelemente 32, 33 elektrisch voneinander isoliert sind. Der im leitenden Betriebszustand der Trenneinrichtung 30 durch sie verlaufende Strompfad wird dadurch sicher getrennt.Likewise, the release agent 31 one of the ladder elements 32 . 33 remote, electrically insulating insulator section 36 on, to the contact section 37 borders. As in 4b shown represents the insulator section 36 sure that after the displacement or separation of the conductor elements 32 . 33 through the release agent 31 the individual conductor elements 32 . 33 are electrically isolated from each other. The in the conductive state of the separator 30 Through them running path is thereby separated safely.

5a zeigt eine als solche aus dem Stand der Technik bereits bekannte Schalteinrichtung 5, die als elektromagnetisches Relais 40 ausgeführt ist. Das Relais 40 weist einen Elektromagneten 41 auf, der einen ferromagnetischen Kern 42 sowie eine um den Kern 42 angeordnete Erregerspule 43 umfasst. 5a shows a switching device already known as such from the prior art 5 acting as an electromagnetic relay 40 is executed. The relay 40 has an electromagnet 41 on top of a ferromagnetic core 42 as well as one around the core 42 arranged excitation coil 43 includes.

Ferner weist das Relais 40 einen ferromagnetischen Kontaktanker 44 auf, der in einer, in 5a gezeigten, geschlossenen Schaltstellung die zwei Kontaktelemente 45, 46 elektrisch verbindet. Die Kontaktelemente 45, 46 sind elektrisch mit den Anschlussstücken 47, 48 verbunden, über die der Kraftfahrzeugenergieleiter 2 an das Relais 40 anschließbar ist.Further, the relay has 40 a ferromagnetic contact anchor 44 on, in one, in 5a shown, closed switching position, the two contact elements 45 . 46 connects electrically. The contact elements 45 . 46 are electrical with the fittings 47 . 48 connected via the the motor vehicle power conductor 2 to the relay 40 is connectable.

Der Kontaktanker 44 ist fest mit einem Schaft 49 verbunden, der innerhalb des Kerns 42 beweglich ist. An dem von dem Kontaktanker 44 abgewandten Ende des Schafts 49 ist daran ferner eine Zugplatte 50 fest angeordnet, die durch eine Rückholfeder 51 federnd in Richtung der Kontaktelemente 45, 46 abgestützt ist.The contact anchor 44 is firm with a shaft 49 connected within the core 42 is mobile. At the of the contact anchor 44 opposite end of the shaft 49 it is also a pull plate 50 firmly arranged by a return spring 51 resilient in the direction of the contact elements 45 . 46 is supported.

Durch Betätigung des Elektromagneten wird die Zugplatte von dem Elektromagneten angezogen, was die Kontaktierung des Kontaktankers 44 und der Kontaktelemente 45, 46 zur Folge hat. Die Schließbewegung des Kontaktankers 44 erfolgt demgemäß entgegen der von der Rückholfeder 51 auf die Zugplatte 50 ausgeübten Federkraft. Durch Deaktivierung des Elektromagneten 41 wird die Zugplatte 50 durch die Rückholfeder wieder in ihre, in 5b gezeigte, Ausgangsstellung verschoben. Wie in 5b dargestellt ist die Kontaktplatte 44 in dieser geöffneten Schaltstellung nicht mehr mit den Kontaktelementen 45, 46 in Verbindung.By actuation of the electromagnet, the tension plate is attracted by the electromagnet, which is the contacting of the contact armature 44 and the contact elements 45 . 46 entails. The closing movement of the contact anchor 44 takes place accordingly against that of the return spring 51 on the pull plate 50 applied spring force. By deactivating the electromagnet 41 becomes the tension plate 50 through the return spring back into their, in 5b shown, initial position shifted. As in 5b shown is the contact plate 44 in this open switching position no longer with the contact elements 45 . 46 in connection.

6 zeigt den beispielhaften Ablauf 100 der Verwendung des gegenständlichen Schaltsystems 1. 6 shows the exemplary procedure 100 the use of the subject switching system 1 ,

In Schritt 101 wird ein von einem externen Sender gesendetes Signal an das Schaltsystem 1 gesendet und von diesem empfangen. Bei einem von dem Schaltsystem 1 empfangenen Signal kann es sich grundsätzlich um ein Schaltsignal 7 oder ein Trennsignal 8 handeln.In step 101 becomes a signal sent from an external transmitter to the switching system 1 sent and received by this. In one of the switching system 1 The received signal can basically be a switching signal 7 or a disconnect signal 8th act.

Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs werden an das Schaltsystem 1 lediglich Schaltsignale 7 gesendet. Gemäß Schritt 102 wird ein solches Schaltsignal dann von der Schalteinrichtung 6 empfangen. Im anschließenden Schritt 103 schaltet die Schalteinrichtung 5 in Abhängigkeit des empfangenen Schaltsignals 7 von einer geöffneten in eine geschlossene Schaltstellung oder von einer geschlossenen in eine geöffnete Schaltstellung. Gemäß Schritt 103 wird der jeweils geschaltete Schaltzustand solange gehalten, bis erneut ein Signal durch das Schaltsystem 1 empfangen wird.In normal operation of the motor vehicle to the switching system 1 only switching signals 7 Posted. According to step 102 is such a switching signal then from the switching device 6 receive. In the subsequent step 103 switches the switching device 5 depending on the received switching signal 7 from an open to a closed switching position or from a closed to an open switching position. According to step 103 the switched switching state is held until again a signal through the switching system 1 Will be received.

Handelt es sich bei dem von dem Schaltsystem 1 empfangenen Signal um ein im Sicherheitsfall gesendetes Trennsignal 8, wird dieses in Schritt 105 zunächst durch die Verzögerungseinrichtung 9 gegenüber der Trenneinrichtung 6 verzögert.Is it the case of the switching system 1 received signal to a sent in case of security separation signal 8th , this will be in step 105 first by the delay device 9 opposite the separator 6 delayed.

Gleichzeitig oder anschließend wird das Trennsignal in Schritt 106 durch die Schalteinrichtung 5 empfangen. In Schritt 107 wird in der Schalteinrichtung 5 ein Trennvorgang ausgelöst. Bei weniger hohen Strömen und Spannungen kann in Schritt 108 eine unmittelbare Trennung durch die Schalteinrichtung 5 erfolgen.Simultaneously or subsequently, the separation signal in step 106 through the switching device 5 receive. In step 107 will be in the switching device 5 triggered a separation process. At less high currents and voltages, in step 108 an immediate separation by the switching device 5 respectively.

Nachdem der Trennvorgang der Schalteinrichtung 5 in Schritt 107 initiiert wurde und gegebenenfalls in Schritt 108 der Trennvorgang erfolgt ist, wird das Trennsignal 8 in Schritt 109 schließlich auch von der Trenneinrichtung 6 empfangen. Diese trennt den durch Sie verlaufenden Strompfad im folgenden Schritt 110. Sollte aufgrund hoher Ströme und hoher Spannungen der Trennvorgang in der Schalteinrichtung 5 nicht unmittelbar in Schritt 108 erfolgt sein, ist spätestens durch Trennung der Trenneinrichtung 6 in Schritt 110 die nachfolgende Trennung der Schalteinrichtung 5 in Schritt 111 gewährleistet. Dies gilt auch für den Fall, dass sich nach Schritt 110 in der Trenneinrichtung 6 ein Lichtbogen einstellt.After the separation process of the switching device 5 in step 107 was initiated and, if necessary, in step 108 the separation process is done, the isolation signal 8th in step 109 Finally, from the separator 6 receive. This separates the current path through you in the following step 110 , Should due to high currents and high voltages of the separation process in the switching device 5 not immediately in step 108 be done, is at the latest by separation of the separator 6 in step 110 the subsequent separation of the switching device 5 in step 111 guaranteed. This also applies in the event that after step 110 in the separator 6 sets an arc.

Claims (14)

Schaltsystem (1) für Kraftfahrzeugenergieleiter (2) umfassend – eine Schalteinrichtung (5, 40), eingerichtet zum Empfangen eines Schaltsignals (7) sowie zum reversiblen Schalten eines Strompfads in dem Kraftfahrzeugenergieleiter (2) in Abhängigkeit des Schaltsignals (7), sowie – eine Trenneinrichtung (6, 10, 20, 30), eingerichtet zum irreversiblen Trennen des Strompfades in dem Kraftfahrzeugenergieleiter (2), wobei – die Schalteinrichtung (5, 40) und die Trenneinrichtung (6) in Reihe geschaltet sind.Switching system ( 1 ) for motor vehicle power conductors ( 2 ) - a switching device ( 5 . 40 ) arranged to receive a switching signal ( 7 ) and for reversibly switching a current path in the motor vehicle energy ladder ( 2 ) in dependence of the switching signal ( 7 ), and - a separating device ( 6 . 10 . 20 . 30 ) arranged to irreversibly disconnect the current path in the motor vehicle power line ( 2 ), wherein - the switching device ( 5 . 40 ) and the separating device ( 6 ) are connected in series. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (6, 10, 20, 30) dazu eingerichtet ist, ein Trennsignal (8) von einem externen Sender, insbesondere von einem Steuergerät, insbesondere von einem Airbagsteuergerät, zu empfangen und in Abhängigkeit des Trennsignals (8) den Strompfad zu trennen.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that the separating device ( 6 . 10 . 20 . 30 ) is adapted to a separation signal ( 8th ) from an external transmitter, in particular from a control unit, in particular from an airbag control unit, and in response to the disconnection signal ( 8th ) to separate the current path. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5, 40) dazu eingerichtet ist, ein Trennsignal (8) von einem externen Sender, insbesondere von einem Steuergerät, insbesondere von einem Airbagsteuergerät, zu empfangen und in Abhängigkeit des Trennsignals (8) den Strompfad zu trennen.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 5 . 40 ) is adapted to a separation signal ( 8th ) from an external transmitter, in particular from a control unit, in particular from an airbag control unit, and in response to the disconnection signal ( 8th ) to separate the current path. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzögerungseinrichtung (9) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, das Trennsignal (8) gegenüber der Trenneinrichtung (6, 10, 20, 30) zu verzögern.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that a delay device ( 9 ) is provided, which is adapted to the separation signal ( 8th ) opposite the separator ( 6 . 10 . 20 . 30 ) to delay. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzögerungseinrichtung (9) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, das Trennsignal (8) gegenüber der Schalteinrichtung (5, 40) zu verzögern.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that a delay device ( 9 ) is provided, which is adapted to the separation signal ( 8th ) relative to the switching device ( 5 . 40 ) to delay. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (6, 10, 20, 30) zum Trennen des Strompfades wenigstens ein durch einen Hilfsantrieb (13), insbesondere durch einen pyrotechnischen Hilfsantrieb, bewegbares Trennmittel (11, 21, 31) aufweist.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that the separating device ( 6 . 10 . 20 . 30 ) for disconnecting the current path at least one by an auxiliary drive ( 13 ), in particular by a pyrotechnic auxiliary drive, movable release agent ( 11 . 21 . 31 ) having. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im leitenden Zustand der Trenneinrichtung (6, 10) der Strompfad durch das Trennmittel (11) sowie ein damit elektrisch leitend verbundenes Verbindungsstück (12) verläuft und zum Trennen des Strompfades das Trennmittel (11) durch den Hilfsantrieb (13) von dem Verbindungselement (12) lösbar ist.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that in the conductive state of the separating device ( 6 . 10 ) the current path through the release agent ( 11 ) as well as a connecting piece electrically connected therewith ( 12 ) and for separating the current path, the release agent ( 11 ) by the auxiliary drive ( 13 ) of the connecting element ( 12 ) is solvable. Schaltsystem nach einem der vorangehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im leitenden Zustand der Trenneinrichtung (6, 30) der Strompfad durch zwei elektrisch leitend miteinander verbundenen Leiterelementen (32, 33) verläuft, die zum Trennen des Strompfades durch das Trennmittel (31) zueinander verschiebbar und/oder trennbar angeordnet sind.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that in the conducting state of the separating device ( 6 . 30 ) of the current path through two electrically conductive interconnected conductor elements ( 32 . 33 ) for separating the current path through the release agent ( 31 ) are arranged displaceable relative to each other and / or separable. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im leitenden Zustand der Trenneinrichtung (6, 20) der Strompfad durch ein Leiterelement (23) verläuft, welches zum Trennen des Strompfades durch das Trennmittel (21) mechanisch durchtrennbar ist.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that in the conductive state of the separating device ( 6 . 20 ) the current path through a conductor element ( 23 ), which for separating the current path through the release agent ( 21 ) is mechanically severable. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5, 40) dazu eingerichtet ist, Ströme zwischen 50 und 600 Ampere, insbesondere von bis zu 200 Ampere, insbesondere von bis zu 300 Ampere, insbesondere von bis zu 500 Ampere, zu schalten.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 5 . 40 ) is adapted to switch currents between 50 and 600 amperes, in particular of up to 200 amps, in particular of up to 300 amps, in particular of up to 500 amperes. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5, 40) dazu eingerichtet ist, bei Spannungen zwischen 5 und 200 Volt, insbesondere bei Spannungen von bis zu 24 Volt, insbesondere von bis zu 48 Volt, insbesondere von bis zu 96 Volt, insbesondere von bis zu 192 Volt, zu schalten.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 5 . 40 ) is adapted to switch at voltages between 5 and 200 volts, in particular at voltages of up to 24 volts, in particular of up to 48 volts, in particular of up to 96 volts, in particular of up to 192 volts. Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung von Schalteinrichtung (5, 40) und Trenneinrichtung (6, 10, 20, 30) dazu eingerichtet ist, Ströme zwischen 50 und 1200 Ampere, insbesondere von bis zu 600 Ampere, insbesondere von bis zu 1000 Ampere, bei Spannungen zwischen 50 und 600 Volt, insbesondere von bis zu 100 Volt, insbesondere von bis zu 200 Volt, insbesondere von bis zu 500 Volt, zu trennen.Switching system according to one of the preceding claims, characterized in that the series connection of switching device ( 5 . 40 ) and separating device ( 6 . 10 . 20 . 30 ) is adapted to currents between 50 and 1200 amperes, in particular of up to 600 amperes, in particular of up to 1000 amps, at voltages between 50 and 600 volts, in particular of up to 100 volts, in particular of up to 200 volts, in particular of up to 500 volts, separate. Kraftfahrzeug umfassend eine Energieversorgungseinrichtung (3), die durch einen Kraftfahrzeugenergieleiter (2) mit wenigstens einem Energieverbraucher (4) elektrisch verbunden ist, wobei zwischen der Energieversorgungseinrichtung (3) und dem Energieverbraucher (4) ein Schaltsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Schalten und Trennen von Strompfaden in dem Kraftfahrzeugenergieleiter (2) vorgesehen ist.Motor vehicle comprising a power supply device ( 3 ), which is operated by a motor vehicle 2 ) with at least one energy consumer ( 4 ) is electrically connected, wherein between the power supply device ( 3 ) and the energy consumer ( 4 ) a switching system ( 1 ) according to any one of the preceding claims to Switching and disconnecting of current paths in the motor vehicle power line ( 2 ) is provided. Verfahren zum Trennen eines Strompfades in einem Kraftfahrzeugenergieleiter (2) mit einem Schaltsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend: – Empfangen eines von einem Airbagsteuergerät gesendeten Trennsignals (8) durch eine Schalteinrichtung (5, 40), – Trennen des durch die Schalteinrichtung (5, 40) verlaufenden Strompfades in Abhängigkeit von dem empfangenen Trennsignal (8), – Empfangen des von dem Airbagsteuergerät gesendeten Trennsignals (8) durch die Trenneinrichtung (6, 10, 20, 30) sowie – Trennen des durch die Trenneinrichtung (6, 10, 20, 30) verlaufenden Strompfades in Abhängigkeit von dem empfangenen Trennsignal (8).Method for separating a current path in a motor vehicle energy ladder ( 2 ) with a switching system ( 1 ) according to one of the preceding claims comprising: receiving a separation signal sent by an airbag control unit ( 8th ) by a switching device ( 5 . 40 ), - separating the by the switching device ( 5 . 40 ) current path depending on the received separation signal ( 8th ), - receiving the separation signal sent by the airbag control unit ( 8th ) through the separating device ( 6 . 10 . 20 . 30 ) as well as - separating by the separator ( 6 . 10 . 20 . 30 ) current path depending on the received separation signal ( 8th ).

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