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Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung zur Absicherung zumindest einer elektrischen Leitung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Zum Schutz von Verbrauchern aber insbesondere auch von elektrischen Leitungen beispielsweise innerhalb eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges sind allgemein Sicherungen erforderlich. Diese müssen zum Einen zuverlässig bei sowohl einem Kurzschlussstrom als auch bei einem Überstrom (Überlast) zuverlässig auslösen. Unter Überströme werden Ströme ab dem 1,5 bis 2-fachen des jeweiligen Nennstroms verstanden, für den die jeweilige elektrische Leitung ausgebildet ist.
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Aus der
DE 20 211 002 884 U1 ist eine Sicherungsanordnung zu entnehmen, bei der als Schmelzsicherung ausgebildete Sicherungselemente unmittelbar in ein als Stromverteilerelement ausgebildetes Stanzblech integriert sind. Ein derartiger Stromverteiler dient als Leistungsverteiler einer von einer Stromquelle zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung auf eine Mehrzahl von einzelnen Verbrauchersträngen, nachfolgend als Lastpfad bezeichnet. Dieser Leistungsverteiler ist eingangsseitig mit der Fahrzeugbatterie typischerweise über einen Einspeisepfad verbunden.
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Aus der
EP 1 155 919 B1 ist ein Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit zwei Spannungsebenen zu entnehmen, wobei jede Spannungsebene über ein Sicherungselement abgesichert ist. Zur Erfassung eines Kurzschlusses zwischen den beiden Spannungsebenen ist ein Spannungskomperator vorgesehen, welcher im Kurzschlussfalle als Schaltelement einen elektronischen Schalter zum Trennen eines Strompfads ansteuert.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei einem elektrischen Bordnetz eines Kraftfahrzeuges im Bedarfsfall eine zuverlässige Abschaltung eines Strompfades sicher zu stellen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Sicherungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese dient allgemein der Absicherung zumindest einer elektrischen Leitung eines Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug und umfasst einen Einspeisepfad als einen ersten Strompfad sowie zumindest einen, vorzugsweise mehrere Lastpfade als weitere Strompfade. Der Einspeisepfad ist mit einer Stromquelle, insbesondere Batterie verbindbar und im eingebauten Zustand auch verbunden. Die verschiedenen Lastpfade sind im eingebauten Zustand jeweils mit Verbraucher-Lastkreisen verbunden. Zur Sicherung gegenüber einem elektrischen Kurzschluss sowie gegenüber einer Überlast ist sowohl ein Kurzschlussauslöser als auch ein in Reihe hierzu geschalteter Überlastauslöser angeordnet, welcher jeweils über eine mechanische Kopplung mit einem Schaltelement zur Unterbrechung zumindest eines der Strompfade verbunden ist.
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Über die Reihenschaltung der beiden Auslöseelemente in den jeweiligen Strompfad wird ein zuverlässiges Auslösen und Trennen des Strompfades auch für unterschiedliche Überlast-Fälle sichergestellt, nämlich sowohl bei Kurzschlüssen mit extrem hohen Strömen als auch bei Überströmen, die lediglich im Bereich von beispielsweise dem 1,5 bis 3-fachen des Nennstroms liegen. Die Auslöser selbst sind dabei nicht als Trennelemente ausgebildet, sondern stehen über die mechanische Kopplung mit einem Schaltelement in Verbindung, welches daher mechanisch im Auslösefall mit Hilfe des jeweiligen Auslösers betätigt wird. Dadurch erfolgt auch eine räumliche Trennung zwischen Auslöseelement und Trenn- oder Schaltelement. Die beiden Auslöser sind dabei insbesondere als rein passiv wirkende Elemente ausgebildet, die unmittelbar in den Strompfad eingebunden und damit im Betriebsfall stromdurchflossen sind. Für die Auslösung ist daher keine aktive Ansteuerung erforderlich. Diese erfolgt auf rein passivem Wege.
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Die Sicherungseinrichtung ist vorzugsweise in einen Leistungsverteiler integriert, welcher eingangsseitig den Einspeisepfad und ausgangsseitig mehrere Lastpfade aufweist. Der Leistungsverteiler umfasst dabei vorzugsweise eine als Stanzblech ausgebildete Stromverteilerschiene, welche mehrere Abgangslaschen zur Ausbildung der Lastpfade aufweist. Durch die Integration in den Leistungsverteiler selbst ist eine kompakte, integrierte Ausgestaltung erzielt und die Anordnung von zusätzlichen Sicherungselementen ist nicht erforderlich. Ein derartiger Leistungsverteiler ist üblicherweise in einer sogenannten Vorsicherungsdose innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet, welche unmittelbar einer Batterie des Kraftfahrzeugs nachgeschaltet ist, und über den die Strom- und Leistungsverteilung auf unterschiedliche Lastströme innerhalb des Kraftfahrzeugs erfolgt. Die einzelnen Lastpfade sind dabei beispielsweise für Nennströme von einigen hundert Ampere ausgebildet.
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Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist zumindest ein Auslöser, insbesondere der Kurzschlussauslöser, und bevorzugt beide Auslöser unmittelbar in den Einspeisepfad eingebunden. Es erfolgt daher eine zentrale Abschaltung der Stromversorgung im Auslösefall.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die beiden Auslöser vorzugsweise mit dem gleichen, gemeinsamen Schaltelement mechanisch gekoppelt. Dieses ist daher jeweils durch einen der beiden Auslöser unabhängig von dem andren Auslöser aktivierbar, so dass eine Trennung des Strompfads erfolgt. Das Schaltelement braucht daher nur einmal ausgebildet zu sein, wodurch der schaltungstechnische Aufwand gering gehalten ist. Dies ist insbesondere beim Trennen von sehr hohen Strömen von Vorteil, da das Schaltelement sehr robust ausgebildet sein muss. Das Schaltelement ist beispielsweise als sogenannte Schnappscheibe ausgebildet.
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Um ein zuverlässiges Trennen trotz der hohen Schaltströme von bis zu mehreren hundert Ampere zu gewährleisten, umfasst das Schaltelement vorzugsweise einen in Trennrichtung mechanisch vorgespannten Schaltkontakt. Die erforderliche Trennenergie zum Lösen der Schaltkontakte des Schaltelements ist daher bereits insbesondere über ein Federelement gespeichert. Die Trennkraft zum Trennen der Schaltkontakte braucht daher nicht über die mechanische Kopplung ausgeübt zu werden. Zweckdienlicherweise ist die mechanische Kopplung mit einem Arretierelement verbunden, welches im normalen Betriebsfall die Trennung des vorgespannten Schaltkontakts blockiert. Insbesondere wird eine Feder blockiert, so dass diese nicht auf den Schaltkontakt in Trennrichtung einwirkt. Im Auslösefall braucht daher über die mechanische Kopplung nur dieses Arretierelement gelöst zu werden, so dass aufgrund der mechanischen Vorspannung die Schaltkontakte des Schaltelements getrennt werden. Nach dem Auslösen (Abschalten) kann eine Rückstellung wahlweise per Hand oder über eine externe Steuerung vorgenommen werden.
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Ergänzend zu dem rein passiven Auslösen der beiden Auslöser ist zumindest einer und sind vorzugsweise beide Auslöser auch aktiv ansteuerbar, um das Auslösen herbeizuführen bzw. zu unterstützen. Hierzu ist insbesondere eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche ein Steuersignal an ein Steuerelement übermittelt, welches letztendlich den passiv wirkenden Auslöser beeinflusst, so dass dieser auslöst und damit über die mechanische Kopplung das Schaltelement betätigt. Durch diese Ergänzung besteht die Möglichkeit, innerhalb des Bordnetzes weitere Sensoren vorzusehen, welche beispielsweise ergänzend das Bordnetz im Hinblick auf unzulässige Betriebszustände überwachen und im Bedarfsfall ein entsprechendes Auslösesignal an die Steuerung übermitteln. Insbesondere bei nur geringen Überströmen ist dies von Vorteil, um ein Auslösen des Überstromauslösers zu beschleunigen und somit Leitungsschäden zu vermeiden.
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Der Kurzschlussauslöser weist gemäß einer zweckdienlich Ausgestaltung eine Auslösespule auf, die in einen der Strompfade, insbesondere in den Einspeisepfad eingebunden und im Betrieb stromdurchflossen ist. Weiterhin ist im inneren der Auslösespule ein beweglicher Anker angeordnet, welcher im Kurzschlussfall, also bei einer kurzfristigen, deutlichen Änderung des Stroms im Strompfad, ausgelenkt wird. Der Anker selbst steht wiederum über ein mechanisches Koppelelement mit dem Schalter zur Ausbildung der mechanischen Kopplung in Verbindung, um diesen auszulösen. Hierdurch wird zur Erfassung eines Kurzschlussstromes auf bewährte, passive Standard-Bauteile zurückgegriffen.
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Zur aktiven Kurzschluss-Auslösung besteht die Möglichkeit der Ansteuerung dieser Auslösespule über eine induktive Einkopplung über eine weitere Spule. In bevorzugter Ausgestaltung jedoch vorzugsweise ergänzend ein aktiv ansteuerbarer Kurzschlussauslöser angeordnet. Dieser ist vorzugsweise ebenfalls über eine mechanische Kopplung mit dem Schaltelement verbunden. Er weist insbesondere den gleichen Auslösemechanismus wie der passive Kurzschlussauslöser auf und umfasst wie dieser insbesondere eine Steuerspule mit Anker, welcher mechanisch mit dem Schaltelement (12) gekoppelt ist.
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Der Überstromauslöser ist zweckdienlicherweise als ein thermischer Auslöser ausgebildet, welcher passiv aufgrund der bei einem Überstrom auftretenden Erwärmung der elektrischen Leitung auslöst. Zweckdienlicherweise ist hierzu in den Strompfad ein Bimetall eingebunden, welches ebenfalls wiederum über ein Koppelelement mechanisch zur Ausbildung der mechanischen Kopplung mit dem Schaltelement verbunden ist. Dieses Bimetall ist dabei vorzugsweise fest, also untrennbar in den Strompfad eingebunden. Der Strompfad über den Auslöser, also über das Bimetall, bleibt daher selbst im Auslösefall bestehen. Die Trennung des Strompfades erfolgt ausschließlich über das zum thermischen Auslöseelement getrennte angeordnetes Schaltelement.
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In bevorzugter Weiterbildung sind in zumindest einem und vorzugsweise in allen Lastpfaden weitere thermische Auslöser zusätzlich zu dem vorzugsweise im Einspeisepfad angeordneten Auslöser integriert. Dadurch kann eine zuverlässige Einzelabsicherung eines jeweiligen Lastpfades vor Überströmen sichergestellt sein.
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Zweckdienlicherweise sind einige, vorzugsweise alle der weiteren thermischen Auslöser jeweils mechanisch mit dem Schaltelement gekoppelt. Neben dem thermischen Auslöser im Einspeisepfad kann das Schaltelement daher auch über einen jeden der einzelnen weiteren thermischen Auslöser in den einzelnen Lastpfaden abgeschaltet werden. Bei Auftreten eines Fehlers in einem der Lastpfade erfolgt daher ein zentrales Abschalten über das gemeinsame Schaltelement.
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In alternativer Ausgestaltung wird über die weiteren thermischen Auslöser jeweils lediglich der einzelne Lastpfad getrennt. Vorzugsweise sind die weiteren thermischen Auslöser hierzu selbst als Schaltelemente ausgebildet. Die thermischen Auslöser sind hierbei insbesondere als Bimetall ausgebildet, welches an einem beweglichen Ende selbst einen Schaltkontakt zum Trennen des Strompfades aufweist. Das Schaltelement kann auch als sogenannte Schnappscheibe ausgebildet sein.
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Zumindest einen, vorzugsweise mehreren oder allen thermischen Auslösern ist zur Herbeiführung des Auslösens jeweils ein ansteuerbares Heizelement zugeordnet. Über das Heizelement lässt sich daher das Bimetall erwärmen und damit die Auslösefunktion herbeiführen. Auch hierdurch wird eine aktive Steuerung des ansonsten passiven Auslöseelements ermöglicht.
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Aufgrund der hohen zu schaltenden Ströme besteht die Gefahr, dass beim Trennen der Kontakte des Schaltelements ein Lichtbogen entsteht. Zweckdienlicherweise ist daher dem Schaltelement, vorzugsweise jedem Schaltelement, jeweils eine auch als Funkenlöschstrecke bezeichnete Vorrichtung zur Löschung derartiger Lichtbögen zugeordnet. Insbesondere gilt dies für das Schaltelement, welches mit dem Kurzschlussauslöser und dem thermischen Auslöser im Einspeisepfad gekoppelt ist. Ergänzend sind zweckdienlicherweise derartige Vorrichtungen auch bei den als Schaltelemente ausgebildeten thermischen Auslösern in den einzelnen Lastpfaden ausgebildet.
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Zur Verringerung der Gefahr eines Lichtbogens und insbesondere zur Reduzierung der Belastung der Schaltkontakte des Schaltelements ist das Schaltelement selbst vorzugsweise als ein mehrpoliger Kontakt ausgebildet. Die einzelnen Kontaktpole sind dabei in einer Reihenschaltung angeordnet, so dass ein Spannungsteiler gebildet ist. Dies führt zu geringeren (Lichtbogen-)Spannungen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in vereinfachten Darstellungen:
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1 eine Sicherungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante, bei der in einem Einspeisepfad ein Kurzschluss-Auslöser sowie ein thermischer Auslöser in Reihe geschalten sind und weiterhin in den Lastpfaden weitere thermische Auslöser angeordnet sind und sämtliche Auslöser mechanisch mit einem Schaltelement gekoppelt sind,
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2 eine Sicherungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante, bei der im Unterschied zu der Variante gemäß 1 die thermischen Auslöser in den Lastpfaden als Schaltelemente ausgebildet sind,
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3 eine Sicherungseinrichtung ähnlich 2, bei der beispielhaft anhand eines thermischen Auslösers in einem Lastpfad die Ansteuerung des thermischen Auslösers über ein Heizelement illustriert ist.
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In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in den Figuren dargestellte Sicherungseinrichtung ist insgesamt in einem gestrichelt dargestellten Leistungsverteiler 2 integriert, der insbesondere ein Verteilergehäuse aufweist. Der Leistungsverteiler 2 weist eingangsseitig einen Einspeisepfad 4 sowie ausgangsseitig mehrere Lastpfade 6 auf. An den Einspeisepfad 4 ist im eingebauten Zustand eine Stromquelle, insbesondere eine Fahrzeugbatterie angeschlossen. An die abgehenden Lastpfade 6 sind jeweils Verbraucherkreise angeschlossen. Die Sicherungseinrichtung ist daher insgesamt in einem Bordnetz integriert und dort insbesondere in einer Vorsicherungsdose, in der die Leistungsverteilung auf die unterschiedlichen Verbraucherteilkreise innerhalb des Kraftfahrzeugs erfolgt. Bei dem Bordnetz handelt es sich um ein Hochvolt-Bordnetz mit einer Spannung von 40 V und darüber. Der Einspeisepfad 4 sowie zum Teil auch die jeweiligen Lastpfade 6 sind dabei typischerweise für Ströme von mehreren zehn Ampere bis mehrere hundert Ampere ausgebildet. Die elektrische Spannung innerhalb des Bordnetzes liegt typischerweise im Bereich von einigen zehn Volt Gleichspannung bei herkömmlichen Bordnetzen. Die hier beschriebene Sicherungseinrichtung ist jedoch allgemein sowohl für Gleich- als auch für Wechsel- oder Mischspannungs-Netze geeignet. Insbesondere ist die Sicherungseinrichtung auch für Hochvoltanwendungen beispielsweise in Hybridfahrzeugen mit elektromotorischem Fahrantrieb mit bis zu mehreren hundert Volt Spannung geeignet.
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Die Sicherungseinrichtung umfasst jeweils eine Auslösespule 8 als Kurzschluss-Auslöser, einen ersten thermischen Auslöser 10A als Überstromauslöser sowie ein Schaltelement 12, welches zur Unterbrechung des Einspeisepfads 4 ausgebildet ist. Die Auslösespule 8 sowie der erste thermische Auslöser 10 sind in Reihe in den Einspeisepfad 4 geschalten und werden im Betrieb jeweils vom Einspeisestrom durchflossen.
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Der Auslösespule 8 ist ein Anker 14 zugeordnet, welcher über ein mechanisches Koppelelement 16A mit dem Schaltelement 12 verbunden ist. Ergänzend ist in den Ausführungsbeispielen zusätzlich eine Steuerspule 18 mit einem weiteren Anker 14 vorgesehen, welcher über ein zweites mechanisches Koppelelement 16B ebenfalls mit dem Schaltelement 12 verbunden ist. Die Steuerspule 18 lässt sich über zwei Steueranschlüsse über eine hier nicht näher dargestellte Steuereinheit ansteuern, indem sie mit einem Spulenstrom beaufschlagt wird.
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Der thermische Auslöser 10A ist als ein Bimetall ausgebildet, welches mit seinem einen Ende fest positioniert ist und dessen anderes Ende bei thermischer Belastung bewegbar ist. Insbesondere das bewegliche Ende ist dabei über eine elastische Verbindung mit dem Einspeisepfad 4 elektrisch dauerhaft und fest verbunden. Selbst bei einer Auslenkung des Bimetalls bei einer Temperaturänderung bleibt daher die elektrische Verbindung über den thermischen Auslöser 10A bestehen.
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Der thermische Auslöser 10A ist über ein drittes mechanisches Koppelelement 16C ebenfalls mit dem Schaltelement 12 mechanische gekoppelt.
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Ergänzend zu dem ersten thermischen Auslöser 10A ist in jedem der Lastpfade 6 ein weiterer thermischer Auslöser 10B angeordnet. Diese sind im Ausführungsbeispiel der 1 identisch zu dem ersten thermischen Auslöser 10A ausgebildet und fest und untrennbar jeweils in den Lastpfad 6 eingebunden. Bei der Ausführungsvariante der 1 ist jeder der weiteren thermischen Auslöser über das mechanische Koppelelement 16C mit dem Schaltelement 12 verbunden. Alternativ zu dem gemeinsamen mechanischen Koppelelement 16C ist jedem weiteren thermischen Auslöser 10B ein eigenes mechanisches Koppelelement zugeordnet.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 sind die weiteren thermischen Auslöser 10B demgegenüber selbst als weitere Schaltelemente 20 ausgebildet, die direkt den jeweiligen Lastpfad 6 im Auslösefall unterbrechen.
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Das Schaltelement 12 umfasst mit Hilfe eines Federelements 22 vorgespannte Schaltkontakte 24. Die Federspannung ist dabei in Trennrichtung orientiert, das Federelement 22 dient daher als Kraftspeicher zum Trennen der Schaltkontakte 24 im Auslösefall. Die mechanischen Koppelelemente 16A bis C wirkend jeweils auf ein hier nicht näher dargestelltes Arretierelement ein, welches das Federelement 22 in der vorgespannten Normalposition hält.
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In einer alternativen Ausgestaltung werden als Schaltelemente 12 sogenannte Schnappscheiben eingesetzt, die typischerweise eine gewölbte Scheibe beispielsweise aus Federstahl umfassen.
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Das Schaltelement 12 weist weiterhin eine Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung 26 auf. Diese Vorrichtung ist in an sich bekannter Weise ausgebildet und vermeidet, dass beim Trennen der Schaltkontakte 24 ein eventuell entstehender Lichtbogen über längere Zeit bestehen bleibt.
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Das Schaltelement 12 ist vorzugsweise als zwei- oder mehrpoliges Schaltkontaktelement ausgebildet, so dass also mehrere Trenn- oder Abschaltpfade innerhalb des einzelnen Strompfads 4 angeordnet sind, auf die sich die elektrische Spannung verteilt, wodurch die Gefahr eines Lichtbogens verringert ist.
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Bei den in 2 und 3 dargestellten Ausführungsvarianten, bei denen die weiteren thermischen Auslöser 10B zugleich auch als Schaltelement 24 ausgebildet sind, ist jedem dieser Schaltelemente 24 ebenfalls eine derartige Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung 26 zugeordnet.
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In die 3 ist beispielhaft an einem der weiteren thermischen Auslöser 10B noch ein Heizelement 28 dargestellt, welches zur unmittelbaren Erwärmung des Bimetalls ausgebildet ist. Das Heizelement 28 wird wiederum in hier nicht näher dargestellte mittels einer Steuereinheit über zwei Steueranschlüsse angesteuert. Bei dem Heizelement handelt es sich beispielsweise um ein PTC-Element oder auch um einen Heizdraht.
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Die Wirkungsweise der Sicherungseinrichtung ist wie folgt:
Im Normalfall fließt durch die Auslösespule 8 und über die geschlossenen Schaltkontakte 24 ein Einspeisestrom, der über die einzelnen thermischen Auslöser 10A, 10B auf die verschiedenen Lastpfade 6 aufgeteilt wird. Bei einem Überlastfall sind zwei unterschiedliche Situationen zu unterscheiden:
Im Falle eines Kurzschlusses, bei dem der Strom im Einspeisepfad 4 innerhalb kurzer Zeit stark ansteigt wird durch diese Stromänderung in der Auslösespule 8 ein sich veränderndes Magnetfeld erzeugt, welches auf den magnetischen Anker 14 einwirkt und diesen mechanisch versetzt. Diese mechanische Stellbewegung wird über das mechanische Koppelelement 16A auf das Schaltelement 12 übertragen. Hierbei wird die Arretierung der vorgespannten Federelement 22 gelöst, so dass die Schaltkontakte 24 getrennt werden und damit der Einspeisepfad 4 unterbrochen ist. Somit erfolgt im Kurzschlussfalle eine sichere zentrale Abschaltung der Stromversorgung der einzelnen Lastpfade 6.
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Eine derartige Abschaltung lässt sich auch mit Hilfe der Steuerspule 18 herbeiführen. Diese bildet einen zweiten Kurzschluss-Auslöser, welcher im Ausführungsbeispiel nach dem gleichen Prinzip ausgebildet ist wie der erste durch die Auslösespule 8 mit dem Anker 14 gebildete Kurzschlussauslöser. Im Unterschied zu diesem ist die Steuerspule 18 jedoch für deutlich geringere Ströme zur Herbeiführung der Versetzung des Ankers 14 ausgebildet, so dass durch deutlich geringere Signalströme beispielsweise bereits im unteren Ampere- oder auch Milliampere-Bereich der Anker 14 versetzt wird und über das mechanische Koppelelement 16B das Schaltelement 12 betätigt wird.
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Im Falle eines Überstroms erfolgt die Trennung zumindest von einem der Pfade 4, 6 mit Hilfe eines der thermischen Auslösers 10A, 10B. Der thermische Auslöser 10A ist dabei üblicherweise für höhere Ströme ausgelegt als die weiteren thermischen Auslöser 10B, da über den ersten thermischen Auslöser 10A der gesamte Strom fließt.
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Allgemein führt ein Überstrom zu einer Erwärmung in den thermischen Auslösern 10A, 10B im Strompfad 4, 6, was zu einer Auslenkung des jeweiligen Bimetalls führt. Über das mechanische Koppelelement 16C wird diese thermisch bedingte Auslenkung wiederum auf das Schaltelement 12 übertragen, so dass die Schaltkontakte 24 geöffnet werden.
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Aufgrund der Federvorspannung wird im Auslösefall das Schaltelement 12 in der Offenstellung gehalten. Es muss daher wieder aktiv zurückgesetzt werden, um den Einspeisepfad 4 wieder zu schließen. Ein besonderer Vorteil des federvorgespannten Schaltelements 12 ist in der kurzfristigen, schnellen Auslösung zu sehen.
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Die in den 2 und 3 dargestellten weiteren, als Schaltelemente 20 ausgebildete thermische Auslöser 10B arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie der erste thermische Auslöser 10A mit dem Unterschied, dass ein Auslenken des Bimetalls unmittelbar zu einer Trennung der weiteren Schaltkontakte 30 der jeweiligen Schaltelemente 20 führt. Bei diesen erfolgt nach dem Auslösefall ein reversibles Zurücksetzen, sobald das Bimetall sich wieder abkühlt. Die weiteren Schaltkontakte 30 werden daher wieder geschlossen. Alternativ werden für ein irreversibles Trennen entsprechend ausgestaltete Auslöser 10A, 10B eingesetzt, beispielsweise die bereits zuvor erwähnten Schnappscheiben, für die dann ein aktives Zurücksetzten erforderlich ist. Dies kann per Hand oder auch über eine externe Ansteuerung erfolgen.
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Mit Hilfe des Heizelements 28 besteht nunmehr die Möglichkeit, im Auslösefall durch Beheizen des Bimetalls die Trennung gesteuert aufrecht zu erhalten. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, aktiv durch Beheizen des jeweiligen weiteren Schaltelements 20 den jeweiligen Lastpfad 6 zu trennen. Insgesamt besteht daher die Möglichkeit, ergänzend zu dem rein passiven Auslösen sowohl des Schaltelements 12 als auch der weiteren Schaltelemente 20 diese jeweils auch bei Bedarf gesteuert zu aktivieren. Hierzu ist die bereits erwähnte Steuereinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise ergänzend mit einer Auswerteelektronik und/oder mit Sensoren verbunden ist, welche das Bordnetz auf Unregelmäßigkeiten überwachen und die im Bedarfsfall eben die Trennung der einzelnen Strompfade 4, 6 bedarfsweise veranlasst.
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Die Erfindung wurde anhand eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes beschrieben, ist jedoch auch für andere Anwendungsfälle allgemein in elektrischen Anlagen, beispielsweise der Photovoltaik, geeignet.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Leistungskabel
- 4
- Einspeisepfad
- 6
- Lastpfad
- 8
- Auslösespule
- 10A
- erster thermischer Auslöser
- 10B
- weiterer thermischer Auslöser
- 12
- Schaltelement
- 14
- Anker
- 16A, B, C
- mechanische Koppelelemente
- 18
- Steuerspule
- 20
- weiteres Schaltelement
- 22
- Federelement
- 24
- Schaltkontakt
- 26
- Vorrichtung zur Lichtbogenlöschung
- 28
- Heizelement
- 30
- weiterer Schaltkontakt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20211002884 U1 [0003]
- EP 1155919 B1 [0004]
