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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sicherung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb.
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Ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb umfasst typischerweise einen elektrischen Energiespeicher (in diesem Dokument auch als Hochvolt(HV)-Energiespeicher bezeichnet), der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine zu speichern. Desweiteren umfasst das Fahrzeug Leistungselektronik (insbesondere einen Wechselrichter), die eingerichtet ist, auf Basis der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie einen Wechselstrom zum Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine bereitzustellen. Bei einem Allradantrieb (mit mehreren elektrischen Antriebsmaschinen) kann die Leistungselektronik ebenfalls mehrfach bereitgestellt werden.
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Außerdem kann das Fahrzeug ein oder mehrere Hochvolt(HV)-Nebenaggregate umfassen, wie z. B. einen DC/DC-Wandler für ein Niedervolt (NV) Bordnetz, einen elektrischen Kältemittelverdichter, einen elektrischen Durchlauferhitzer etc., die ebenfalls direkt mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher versorgt werden. Außerdem kann das Fahrzeug eine DC-Ladedose umfassen, durch die der elektrische Energiespeicher zum Laden mit einer Fahrzeug-externen Energiequelle (z. B. mit einem Versorgungsnetz) verbunden werden kann.
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Die einzelnen HV-Komponenten (d. h. die Leistungselektronik, die Nebenaggregate, die Ladedose, etc.) sind über einen Kabelbaum und/oder über einen HV-Stromverteiler mit dem Energiespeicher und untereinander verbunden. Die HV-Komponenten, der HV-Energiespeicher und der HV-Stromverteiler können als Teil eines HV-Bordnetzes eines Fahrzeugs betrachtet werden.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Kosteneffiziente und zuverlässige Sicherung für ein HV-Bordnetz eines Fahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere soll eine Sicherung des Bordnetzes für eine Überlast- oder Kurzschlussfall bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Stromverteiler für ein Bordnetz eines Fahrzeugs beschrieben. Der Stromverteiler kann dafür ausgelegt sein, einen elektrischen Energiespeicher (insbesondere einen HV-Energiespeicher wie z. B. einen Lilonen Akkumulator mit einer Vielzahl von Speicherzellen) mit einer Vielzahl von HV-Komponenten elektrisch leitend zu koppeln. Der Stromverteiler umfasst zu diesem Zweck eine Speicherleitung für eine erste Polarität (z. B. für eine Plus-Polarität) und eine Speicherleitung für eine zweite Polarität (z. B. für eine Minus-Polarität) zum Anschluss an einen ersten respektive an einen zweiten Pol (z. B. an einen Plus-Pol respektive an einen Minus-Pol) eines Energiespeichers (insbesondere eines HV-Energiespeichers) des Bordnetzes. Die in den Klammern genannten Polaritäten können alternativ auch genau umgekehrt sein, d. h. die erste Polarität kann der Minus-Polarität, die zweite Polarität kann der Plus-Polarität, der erste Pol kann dem Minus-Pol und der zweite Pol kann dem Plus-Pol entsprechen.
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Der Stromverteiler umfasst weiter eine erste und eine zweite Komponentenleitung für die erste Polarität zum Anschluss an entsprechende erste Pole einer ersten und einer zweiten Komponente des Bordnetzes. Desweiteren umfasst der Stromverteiler eine erste und eine zweite Komponentenleitung für die zweite Polarität zum Anschluss an entsprechende zweite Pole der ersten und der zweiten Komponente des Bordnetzes. Beispielhafte Komponenten des Bordnetzes sind ein DC/DC-Wandler (d. h. ein Gleichstromwandler), ein Wechselrichter und/oder eine (DC-)Ladedose.
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Der Stromverteiler umfasst außerdem Sicherungsmittel (z. B. ein Sicherungs-Bauteil) mit einem ersten thermisch trennbaren Pfad und einem zweiten thermisch trennbaren Pfad. Ein thermisch trennbarer Pfad kann dabei derart ausgelegt sein, dass der thermisch trennbare Pfad durch thermische Energie (d. h. durch Wärme) aufgetrennt werden kann, so dass an der Auftrennung kein elektrischer Strom mehr über den thermisch trennbaren Pfad geführt wird. Dabei kann die thermische Energie zur Trennung eines Pfades durch einen Stromfluss über den trennbaren Pfad bewirkt werden. Insbesondere kann durch einen Strom, der größer als ein vordefinierter Auslösestrom ist, ausreichend thermische Energie erzeugt werden, um den thermisch trennbaren Pfad zu trennen. Typischerweise kann ein thermisch trennbarer Pfad nach einer Trennung nicht wieder elektrisch leitend gemacht werden. Mit anderen Worten, die Sicherungsmittel müssen typischerweise nach der Trennung eines Pfades ausgetauscht werden. Beispielsweise kann ein thermisch trennbarer Pfad eine Schmelzsicherung umfassen.
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Der Stromverteiler ist derart ausgelegt, dass die erste und zweite Komponentenleitung für die erste Polarität (typischerweise direkt) mit der Speicherleitung für die erste Polarität gekoppelt sind.
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Desweiteren ist die erste Komponentenleitung für die zweite Polarität über den ersten thermisch trennbaren Pfad mit der Speicherleitung für die zweite Polarität gekoppelt. Somit kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Komponentenleitung für die zweite Polarität und der Speicherleitung für die zweite Polarität durch Trennung des ersten thermisch trennbaren Pfades unterbrochen werden. Mit anderen Worten, die elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Komponentenleitung für die zweite Polarität und der Speicherleitung für die zweite Polarität ist durch den ersten thermisch trennbaren Pfad gesichert.
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Außerdem ist die zweite Komponentenleitung für die zweite Polarität über den zweiten thermisch trennbaren Pfad mit der Speicherleitung für die zweite Polarität gekoppelt. Somit kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Komponentenleitung für die zweite Polarität und der Speicherleitung für die zweite Polarität durch Trennung des zweiten thermisch trennbaren Pfades unterbrochen werden. Mit anderen Worten, die elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Komponentenleitung für die zweite Polarität und der Speicherleitung für die zweite Polarität ist durch den zweiten thermisch trennbaren Pfad gesichert.
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Die Sicherungsmittel sind derart ausgelegt, dass wenn bei einem Überlast- oder Kurzschlussfall zwischen der ersten Komponente und dem Energiespeicher der erste thermisch trennbare Pfad getrennt wird, auch der zweite thermisch trennbare Pfad getrennt wird. Desweiteren können die Sicherungsmittel auch für den umgekehrten Fall ausgelegt sein, d. h., dass wenn bei einem Überlast- oder Kurzschlussfall zwischen der zweiten Komponente und dem Energiespeicher der zweite thermisch trennbare Pfad getrennt wird, auch der erste thermisch trennbare Pfad getrennt wird. Insbesondere können die Sicherungsmittel derart ausgelegt sein, dass wenn bei einem Überlast- oder Kurzschlussfall zwischen zumindest einer Komponente und dem Energiespeicher zumindest ein thermisch trennbarer Pfad getrennt wird, alle anderen thermisch trennbaren Pfade der Sicherungsmittel getrennt werden.
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Der Stromverteiler kann somit in zuverlässiger und Kosten-effizienter Weise sicherstellen, dass nach einem Überlast- oder Kurzschlussfall das Bordnetz spannungsfrei ist, so dass z. B. eine sichere Wartung des Bordnetzes ermöglicht wird.
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Der erste thermisch trennbare Pfad und der zweite thermisch trennbare Pfad können derart thermisch miteinander gekoppelt sein, dass thermische Energie, die bei dem Überlast- oder Kurzschlussfall in dem ersten thermisch trennbaren Pfad entsteht, eine Trennung des zweiten thermisch trennbaren Pfades bewirkt (und/oder umgekehrt). Insbesondere können die Sicherungsmittel derart ausgelegt sein, dass die bei einem Überlast- oder Kurzschlussfall auf einem thermisch trennbaren Pfad erzeugte thermische Energie, die Trennung aller anderen thermisch trennbaren Pfade der Sicherungsmittel bewirkt. Durch eine derartige thermische Kopplung der thermisch trennbaren Pfade können die Zuverlässigkeit der Trennung weiter erhöht und die Kosten weiter reduziert werden.
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Der erste thermisch trennbare Pfad kann eine erste (elektrisch leitende, typischerweise metallische) Stromschiene mit ein oder mehreren ersten Schmelzleitern umfassen, wobei die ein oder mehreren ersten Schmelzleiter schmelzen und so die erste Stromschiene unterbrechen (d. h. einen Stromfluss über die erste Stromschiene unterbrechen), wenn ein Strom über die erste Stromschiene einen ersten Auslösestrom erreicht oder überschreitet (d. h. wenn ein Überlast- oder Kurzschlussfall auf dem ersten thermisch trennbaren Pfad vorliegt). In analoger Weise kann der zweite thermisch trennbare Pfad eine zweite (elektrisch leitende, typischerweise metallische) Stromschiene mit ein oder mehreren zweiten Schmelzleitern umfassen, wobei die ein oder mehreren zweiten Schmelzleiter schmelzen und die zweite Stromschiene unterbrechen (d. h. einen Stromfluss über die zweite Stromschiene unterbrechen), wenn ein Strom über die zweite Stromschiene einen zweiten Auslösestrom erreicht oder überschreitet (d. h. wenn ein Überlast- oder Kurzschlussfall auf dem zweiten thermisch trennbaren Pfad vorliegt).
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Die ein oder mehreren ersten Schmelzleiter und die ein oder mehreren zweiten Schmelzleiter können derart thermisch miteinander gekoppelt sein, dass ein Schmelzen der ein oder mehreren ersten Schmelzleiter zu einem Schmelzen der ein oder mehreren zweiten Schmelzleiter führt (und/oder umgekehrt). Durch eine thermische Kopplung von Schmelzleitern kann eine zuverlässige und Kosteneffiziente Sicherung bereitgestellt werden.
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Die ein oder mehreren ersten Schmelzleiter und die ein oder mehreren zweiten Schmelzleiter können von einem gemeinsamen Sicherungskörper umgeben sein. Die beiden thermisch trennbaren Pfade können somit in einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt werden. So kann in effizienter Weise eine thermische Kopplung der thermisch trennbaren Pfade bewirkt werden.
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Zwischen dem ersten thermisch trennbaren Pfad und dem zweiten thermisch trennbaren Pfad kann ein Material angeordnet sein, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die höher als die Wärmeleitfähigkeit von Luft ist, insbesondere höher als 0,1 W/mK, 1 W/mK, 10 W/mK oder 100 W/mK. Durch die Verwendung eines thermisch leitenden Materials kann eine effektive thermische Kopplung der thermisch trennbaren Pfade der Sicherungsmittel bereitgestellt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann zwischen dem ersten thermisch trennbaren Pfad und dem zweiten thermisch trennbaren Pfad ein exothermes und/oder pyrotechnisches Material angeordnet sein, das in Reaktion auf thermische Energie, die die Trennung des ersten thermisch trennbaren Pfades bewirkt, zusätzliche thermische Energie für die Trennung des zweiten thermisch trennbaren Pfades generiert. Beispielsweise kann durch die thermische Energie im ersten thermisch trennbaren Pfade eine exotherme Reaktion des Materials ausgelöst werden, durch die genügend thermische Energie erzeugt wird, um eine Trennung des zweiten thermisch trennbaren Pfades zu bewirken (und/oder umgekehrt). So kann eine zuverlässige thermische Kopplung der thermisch trennbaren Pfade eines Sicherungsmittels bereitgestellt werden.
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Der Stromverteiler kann weiter umfassen, ein Schütz für die erste Polarität, durch das eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Speicherleitung für die erste Polarität und dem ersten Pol des Energiespeichers getrennt oder hergestellt werden kann. Desweiteren kann der Stromverteiler ein Schütz für die zweite Polarität umfassen, durch das eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Speicherleitung für die zweite Polarität und dem zweiten Pol des Energiespeichers getrennt oder hergestellt werden kann. Ein Schütz kann typischerweise elektrisch angesteuert werden, um eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen oder zu trennen. Somit kann bei Bedarf über die Schütze der elektrische Energiespeicher von dem Stromverteiler (und damit von den weiteren Komponenten des Bordnetzes getrennt werden). Andererseits kann es bei einem Überlast- oder Kurzschlussfall zu einem Anschmelzen der Kontakte eines Schützes kommen, so dass das Schütz nicht mehr geöffnet und die elektrisch leitende Verbindung nicht mehr getrennt werden können. Durch die in diesem Dokument beschriebenen thermisch gekoppelten Sicherungsmittel kann auch in einem solchen Fall zuverlässig gewährleistet werden, dass das Bordnetz eines Fahrzeugs nach einem Überlast- oder Kurzschlussfall spannungsfrei ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermodul für ein Fahrzeug beschrieben. Das Speichermodul umfasst einen Energiespeicher mit einer Vielzahl von Speicherzellen (z. B. Lilonen Speicherzellen). Außerdem umfasst das Speichermodul einen in diesem Dokument beschriebenen Stromverteiler. Desweiteren umfasst das Speichermodul einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss zum Anschluss der Pole einer ersten Komponente an die ersten Komponentenleitungen respektive zum Anschluss der Pole einer zweiten Komponente an die zweiten Komponentenleitungen des Stromverteilers.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Bordnetz für ein Fahrzeug beschrieben. Das Bordnetz umfasst einen Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs bereitzustellen. Außerdem umfasst das Bordnetz einen in diesem Dokument beschriebenen Stromverteiler. Desweiteren umfasst das Bordnetz eine Vielzahl von Komponenten, insbesondere einen Wechselrichter, eine Ladedose und/oder einen Gleichstromwandler, die über den Stromverteiler mit dem Energiespeicher elektrisch leitend verbunden sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Sicherungs-Bauteil (auch als Sicherungsmittel bezeichnet) zur Trennung einer ersten elektrischen Leitung und zur Trennung einer zweiten elektrischen Leitung in einem Überlast- oder Kurzschlussfall beschrieben. Das Sicherungs-Bauteil umfasst einem ersten thermisch trennbaren Pfad zur Trennung der ersten elektrischen Leitung sowie einem zweiten thermisch trennbaren Pfad zur Trennung der zweiten elektrischen Leitung. Das Sicherungs-Bauteil ist derart ausgelegt, dass thermische Energie, die bei einem Überlast- oder Kurzschlussfall auf der ersten elektrischen Leitung zu einer Trennung des ersten thermisch trennbaren Pfades führt, auch eine Trennung des zweiten thermisch trennbaren Pfades bewirkt (und/oder umgekehrt).
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Desweiteren kann das Sicherungs-Bauteil einen Sicherungskörper umfassen, der sowohl den ersten thermisch trennbaren Pfad als auch den zweiten thermisch trennbaren Pfad umschließt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz umfasst.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können.
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Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1a ein Blockdiagramm eines beispielhaften Bordnetzes eines Fahrzeugs;
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1b ein Blockdiagramm eines beispielhaften Bordnetzes mit dedizierten Schützen für Leitungen des Bordnetzes;
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2a ein Blockdiagramm eines beispielhaften Bordnetz mit gekoppelten Sicherungen;
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2b ein Blockdiagramm eines beispielhaften Bordnetz mit einer kombinierten Sicherung;
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3a einen beispielhaften Aufbau einer Schmelzsicherung; und
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3b einen beispielhaften Aufbau einer kombinierten Sicherung.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit einer effizienten und zuverlässigen Sicherung eines Bordnetzes für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb.
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1a zeigt ein beispielhaftes Bordnetz 100 mit einem Hochvolt-Speichermodul 101 in dem ein HV-Stromverteiler 103 (kurz HV-Verteiler) integriert ist. Der HV-Verteiler 103 stellt eine Vielzahl von HV-Anschlüssen 105 für eine entsprechende Vielzahl von Komponenten 107, 108, 109 des Bordnetzes 100 bereit, um eine elektrisch leitende Verbindung der Komponenten 107, 108, 109 mit dem Hochvolt-Energiespeicher 110 des Speichermoduls 101 zu ermöglichen. Die Komponenten 107, 108, 109 können Leistungselektronik 107 zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs, ein oder mehrere Nebenaggregate 108 (z. B. einen DC/DC-Wandler) sowie eine DC-Ladedose 109 umfassen.
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Im Speichermodul 101 können Schütze 102 verwendet werden, um bei Bedarf die Batteriezellen des Energiespeichers 110 von dem Verteiler 103 bzw. von dem Zwischenkreis abschalten zu können. Im Betrieb sind die Schütze 102 geschlossen.
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Die einzelnen Komponenten 107, 108, 109 können über jeweilige Leitungen 106 mit den jeweiligen Anschlüssen 105 und damit mit dem Verteiler 103 elektrisch leitend verbunden werden. Die unterschiedlichen Leitungen 106 können dabei unterschiedliche Eigenschaften (z. B. unterschiedliche Durchmesser bzw. Querschnitte und/oder unterschiedliche Materialien) umfassen, aus denen sich ggf. unterschiedliche Maximalströme ergeben, die über die unterschiedlichen Leitungen 106 in sicherer Weise geführt werden können.
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Insbesondere wenn die HV-Leitungen 106 unterschiedliche Querschnitte aufweisen, können pro Anschluss 105 jeweils eine Sicherung 104 (insbesondere eine Schmelzsicherung) verwendet werden, die für die entsprechende Leitung 106 einen Leitungsschutz (für einen Überlast- und/oder Kurschlussfall der Leitung 106) bereitstellt. Bei Überlast oder bei einem Kurzschluss kann ein hoher Strom über eine Leitung 106 fließen, der dann durch die jeweilige Leitungs-Sicherung 104 unterbrochen wird (sobald ein Auslösestrom der Sicherung 104 erreicht oder überschritten wird). Dabei hängt der jeweilige Auslösestrom einer Sicherung 104 typischerweise von dem Maximalstrom ab, der von der zu sichernden Leitung 106 geführt werden kann.
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Es kann vorkommen, dass ein Schütz 102 nach einem Überlast- oder Kurzschlussfall ausfällt, da Schaltelemente und/oder Kontakte des Schützes 102 aufgrund einer, durch den hohen Strom verursachten, thermischen Belastung verschmelzen oder verkleben, und das Schütz 102 daher nach einem Überlast- oder Kurzschlussfall möglicherweise nicht mehr geöffnet werden kann. Das bedeutet, dass an den ein oder mehreren Anschlüssen 105 des Speichermoduls 101, die nicht auf dem Überlast- oder Kurzschlusspfad lagen, die Spannung aus dem Energiespeicher 110 nicht mehr abgeschaltet werden kann. Dies kann insbesondere für eine Wartung des Bordnetzes 100 (z. B. zur Behebung eines Kurzschlusses und/oder zum Austausch der Schütze 102) nachteilig sein, da bestimmte Komponenten 107, 108, 109 mit dem Energiespeicher 110 verbunden bleiben.
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Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ist es, pro Anschluss 105 ein dediziertes Schütz 102 (zusätzlich zu einer Leitungs-Sicherung 104) zu verbauen (siehe 1b). So kann gewährleistet werden, dass nach einem Überlast- oder Kurschlussfall auch Leitungen 106, die nicht auf dem Überlast- oder Kurzschlusspfad lagen, bei Bedarf von dem Energiespeicher 110 abgekoppelt werden können. Der Verbau von dedizierten Schützen 102 ist jedoch in Bezug auf die damit verbundenen Kosten nachteilig.
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Die 2a und 2b zeigen Bordnetze 100 mit Sicherungen 204, 214 für die einzelnen HV-Leitungen 106, die eingerichtet sind, bei Vorliegen eines Überlast- oder Kurzschlussfalles auf zumindest einer der Leitungen 106, alle Leitungen 106 zu unterbrechen (insbesondere auch eine Leitung 106, die nicht auf dem Überlast- oder Kurzschlusspfad lag). So kann gewährleistet werden, dass nach einem Überlast- oder Kurzschlussfall alle Komponenten 107, 108, 109 galvanisch von dem Energiespeicher 110 getrennt sind, und somit u. a. eine sichere Wartung des Fahrzeugs ermöglicht wird. Derartige gekoppelte Sicherungen 204, 214 können (insbesondere im Vergleich zu Schützen 102) in Kosten-effizienter Weise bereitgestellt werden. Es kann somit eine Kosten-effiziente und zuverlässige Sicherung von Bordnetzen 100 bei Überlast- oder Kurzschlussfällen bereitgestellt werden.
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Durch die Sicherungen 204, 214 werden somit bei einem Kurzschluss an einem der HV-Anschlusse 105 auch in anderen HV-Pfaden die Anschlüsse 105 getrennt. Dadurch können ohne Zusatzschütze 102 nach einem Fehler (z. B. Überlast oder Kurzschluss) die Spannungsfreiheit im Bordnetz 100 und damit ein sicherer Zustand hergestellt werden.
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Ein kombiniertes Unterbrechen von mehreren Anschlüssen 105 kann dadurch erreicht werden, dass einzelne Sicherungen 104 derart thermisch miteinander gekoppelt werden, dass bei einem Überlast- oder bei einem Kurzschlussfall an einem Anschluss 105 die thermische Energie, die in einer Sicherung 104 entsteht, ausreicht, um auch zu einem Trennen der anderen ein oder mehreren Sicherungen 104 führt. Eine derartige Anordnung 204 von thermisch gekoppelten Einzelsicherungen 104 ist in 2a veranschaulicht.
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Alternativ kann eine kombinierte Sicherung 214 bereitgestellt werden, die eine Vielzahl von thermisch trennbaren Pfaden für eine entsprechende Vielzahl von zu trennenden Leitungen 106 umfasst. Die trennbaren Pfade können derart miteinander thermisch gekoppelt sein, dass ein Überlast- oder ein Kurzschlussfall auf einem Pfad auch zu einer Unterbrechung von zumindest einem anderen Pfad der kombinierten Sicherung 214 führt. Ggf. kann in ein derart kombiniertes Sicherungs-Bauteil 214 die Stromverteilung mit integriert werden.
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Ein Vorteil eines kombinierten Sicherungs-Bauteils 214 ist es, dass ggf. die Stromtragfähigkeit der kombinierten Sicherung in der Summe über alle Anschlüsse 105 begrenzt werden kann. Mit anderen Worten, die einzelnen thermisch trennbaren Pfade können derart ausgelegt sein, dass ein thermisch trennbarer Pfade getrennt wird, wenn a) ein vordefinierter Auslösestrom des einzelnen thermisch trennbaren Pfades erreicht oder überschritten wird, und/oder wenn b) ein vordefinierter Gesamt-Auslösestrom für die Gesamtheit der thermisch trennbaren Pfade des kombinierten Sicherungs-Bauteils 214 erreicht oder überschritten wird. Insbesondere kann durch den Gesamt-Auslösestrom in dem Sicherungs-Bauteil 214 eine Menge an thermischer Energie generiert werden, durch die alle thermisch trennbaren Pfade des kombinierten Sicherungs-Bauteils 214 getrennt werden. Diese Eigenschaft eines kombinierten Sicherungs-Bauteils 214 kann durch ein Abstimmen der Sicherungscharakteristik der einzelnen Pfade des Sicherungs-Bauteils 214 erreicht werden.
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3a zeigt den schematischen Aufbau einer Schmelzsicherung 104. Die Sicherung 104 umfasst eine Stromschiene 301, die ein oder mehrere Schmelzleiter 302 aufweist. Die Schmelzleiter 302 sind derart ausgelegt, dass die Schmelzleiter 302 bei einem vordefinierten Auslösestrom der Sicherung 104 schmelzen und dadurch eine elektrisch leitende Verbindung über die Stromschiene 301 unterbrechen. Als Folge der Unterbrechung kann es zu einem Lichtbogen zwischen den getrennten Teilen der Stromschiene 301 kommen. Die Sicherung 104 kann daher einen Sicherungskörper 303 mit Lichtbogenlöschmittel umfassen, so dass ein Lichtbogen unterbunden werden kann.
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3b zeigt den schematischen Aufbau einer beispielhaften kombinierten Sicherung 214 mit zwei leitenden Pfaden. Für jeden leitenden Pfad umfasst die Sicherung 214 eine Stromschiene 301 mit ein oder mehreren Schmelzleitern 302. Dabei sind die Schmelzleiter 302 der Stromschienen 301 bevorzugt möglichst nah zueinander angeordnet, um eine möglichst gute thermische Kopplung zwischen den Schmelzleitern 302 der unterschiedlichen trennbaren Pfade zu erreichen. Desweiteren umfasst die Sicherung 214 einen gemeinsamen Sicherungskörper 303 mit Lichtbogenlöschmittel für die Schmelzleiter 302 der unterschiedlichen Pfade.
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Die Schmelzleiter 302 in der kombinierten Sicherung 314 sind angeordnet, um eine möglichst große thermische Kopplung zwischen den Schmelzleitern 302 der unterschiedlichen trennbaren Pfade zu erreichen. Desweiteren können zur Verstärkung der thermischen Kopplung passende Materialien mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit im Sicherungskörper 303 verwendet werden.
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Ggf. kann ein pyrotechnisches oder exothermes Material verwendet werden, dass bei Erwärmung durch einen Kurzschluss oder durch eine Überlast auf einem Schmelzleiter 302 aktiviert wird, und thermische Energie erzeugt, durch die dann ein benachbarter Schmelzleiter 302 zumindest eines anderen Pfades zum Schmelzen gebracht werden kann. So kann eine zuverlässige Trennung aller Pfade der kombinierten Sicherung 214 gewährleistet werden.
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Die in diesem Dokument beschriebene Verwendung von thermisch gekoppelten Sicherungen 204 und/oder von einer kombinierten Sicherung 214 ermöglicht die Bereitstellung eines sicheren und Kosten-effizienten HV-Bordnetzes 100 für ein Fahrzeug.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
