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Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Schaltelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige elektrische Schaltelemente kommen insbesondere bei der Energieversorgung für einen elektrischen Verbraucher zum Einsatz. Beispielsweise kann das elektrische Schaltelement zum Schalten der Versorgungsleitung in einem Batteriesystem, insbesondere für ein Bordnetz im Kraftfahrzeug, dienen.
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Ein solches elektrisches Schaltelement, das insbesondere zur Anordnung in einer Leitung zu einer Batterie und/oder zu einem Akkumulator in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, umfasst zwei Festkontakte und einen zwischen einer Aus-Schaltstellung und einer Ein-Schaltstellung bewegbaren Schaltkontakt. Der Schaltkontakt liegt in der Ein-Schaltstellung an den Festkontakten an und ist in der Aus-Schaltstellung von den Festkontakten entfernt. Weiter wirkt mit dem Schaltkontakt eine Feder zusammen, derart dass der Schaltkontakt von der Ein-Schaltstellung in die Aus-Schaltstellung mittels Federkraft bewegbar ist. Zur Bewegung des Schaltkontakts von der Aus-Schaltstellung in die Ein-Schaltstellung ist in herkömmlicher Weise ein gegen die Federkraft wirkender Elektromagnet vorgesehen. Zwar bewirkt einerseits die Federkraft eine erhöhte Kontaktöffnungsgeschwindigkeit, welche zur Verringerung der Belastung für die Kontakte dienlich ist. Jedoch ist andererseits die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit aufgrund der Induktivität der Spule des Elektromagneten wiederum reduziert. Insgesamt gesehen resultiert folglich keine nennenswerte Erhöhung der Kontaktöffnungsgeschwindigkeit. Somit besteht insbesondere bei hohen Strömen die Gefahr eines vorzeitigen Ausfalls des Schaltelements.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schaltelement derart weiterzuentwickeln, dass eine erhöhte Kontaktöffnungsgeschwindigkeit erzielbar ist. Insbesondere soll das Schaltelement eine höhere Lebensdauer besitzen.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schaltelement durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Schaltelement ist ein Elektromotor zur Bewegung des Schaltkontaktes von der Aus-Schaltstellung in die Ein-Schaltstellung vorgesehen, wobei der Elektromotor die Feder bei der Bewegung des Schaltkontakts in die Ein-Schaltstellung spannt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In weiterer, kompakter Ausgestaltung kann der Schaltkontakt als ein drehbarer Schaltkontakt ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise kann der Schaltkontakt in der Art eines Drehankers ausgestaltet sein. Es kann sich anbieten, dass der Schaltkontakt mittels einer Welle drehbar ausgebildet ist. Des Weiteren kann der Schaltkontakt zwei, an der Welle gegenüberliegende Arme aufweisen. An dem der Welle abgewandten Ende des Arms kann eine Kontaktfläche zur Zusammenwirkung mit dem Festkontakt vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise fließt dann der Strom über die zwei Kontaktflächen des Schaltkontakts zu den beiden Festkontakten, so dass die Belastung der einzelnen Kontakte entsprechend reduziert ist, was wiederum die Lebensdauer des Schaltelements steigert.
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Um eine besonders hohe Kontaktöffnungsgeschwindigkeit zu erzielen, kann die Feder als eine Spiralfeder ausgebildet sein. Zwecks Kompaktheit kann die Spiralfeder weiterhin als eine Flachspiralfeder ausgestaltet sein. Der Elektromotor kann über ein Getriebe den Schaltkontakt, und zwar insbesondere mittels der Welle, bewegen. Damit ist zum einen eine besonders feinfühlige Bewegung des Schaltkontakts gewährleistet. Zum anderen lässt sich auch eine Feder, die zwecks Erzielung einer hohen Kontaktöffnungsgeschwindigkeit eine große Federkonstante aufweist, mit geringen Kräften spannen. In einfacher Art und Weise kann der Elektromotor die Feder mittels einer Mitnehmerscheibe spannen, welche zweckmäßigerweise an der Welle befestigt sein kann.
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In funktionssicherer Art und Weise kann ein Haltemagnet zur verrastenden Verriegelung der gespannten Feder, und zwar insbesondere in der Ein-Schaltstellung des Schaltkontakts, vorgesehen sein. Die Verrastung der gespannten Feder kann in einfacher Weise durch Bestromen des Haltemagneten entriegelbar sein. Dadurch kann der Schaltkontakt sich dann aufgrund der Entspannung der Feder in die Aus-Schaltstellung bewegen. Zwecks Erzeugung eines Kontaktanpressdrucks für die Kontaktfläche des Schaltkontakts an dem Festkontakt in der Ein-Schaltstellung kann eine weitere Feder, die ebenfalls als eine Spiralfeder ausgestaltet sein kann, mit dem Schaltkontakt zusammenwirken.
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Zur Schonung der Kontakte, insbesondere bei hohen Strömen, kann eine elektrisch parallel zum Schaltkontakt schaltbare Vorlade-Schaltung vorgesehen sein, derart dass der Schaltkontakt bei der Bewegung zwischen der Ein- und der Aus-Schaltstellung elektrisch entlastet ist. In betriebssicherer Art und Weise kann die Vorladeschaltung einen Leistungshalbleiter umfassen. Bevorzugterweise kann ein Siliziumkarbid-Feldeffekttransistor (SiC-FET) als Leistungshalbleiter verwendet werden. Des Weiteren kann die Vorlade-Schaltung zwei antiseriell geschaltete Feldeffekt-Transistoren als Leistungshalbleiter aufweisen. In effizienter Art und Weise kann der Leistungshalbleiter mittels einer PWM(Puls-Weiten-Modulation) zum Betrieb der Vorlade-Schaltung ansteuerbar sein.
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Zwecks erhöhter Funktionalität kann im und/oder am Schaltkontakt ein Sensor zur Messung des im Schaltkontakt fließenden elektrischen Stroms angeordnet sein. In einfacher Art und Weise kann es sich bei dem Sensor um einen Fluxgate Magnetometer handeln. Zwecks weiterer Steigerung der Betriebssicherheit des Schaltelements kann ein mit dem Festkontakt und/oder dem Schaltkontakt zusammenwirkender Blasmagnet zur Löschung im Falle eines auftretenden Lichtbogens vorgesehen sein.
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Das Schaltelement kann weiterhin eine Steuereinheit umfassen, welche zur Ansteuerung des Elektromotors und/oder des Haltemagnets und/oder der Vorlade-Schaltung vorgesehen ist. Damit erübrigt sich eine zusätzliche, Kosten verursachende externe elektronische Schaltung für den Betrieb des Schaltelements. In kompakter sowie kostengünstiger Art kann die Steuereinheit von einem Mikrocomputer gebildet sein.
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In weiterer Ausgestaltung des elektrischen Schaltelements kann die Welle mittels wenigstens eines Lagerbocks drehbar gelagert sein, wobei der Lagerbock zwecks guter Fixierung auf einem Sockel befindlich sein kann. In bevorzugter Weise ist die Welle jedoch beidseitig mittels zwei Lagerböcken drehbar gelagert. Der Lagerbock kann in kompakter Art als ein Multifunktionsteil ausgebildet sein. Und zwar können der Haltemagnet und/oder das Getriebe an dem einen Lagerbock angeordnet sein. Der Festkontakt und/oder der Schaltkontakt und/oder die Feder können wiederum an dem anderen Lagerbock befindlich sein. Zweckmäßigerweise ist der Lagerbock aus elektrisch isolierendem Material hergestellt. Des Weiteren kann der Blasmagnet in einer Halterung am anderen Lagerbock sowie dem Sockel befestigt sein. Schließlich kann der Elektromotor zwecks Befestigung auf dem Sockel befindlich sein.
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Zum Schutz des Schaltelements vor schädlichen äußeren Einflüssen kann ein Gehäuse zur Aufnahme des Festkontakts sowie des Schaltkontakts vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise können der Sockel und/oder der Lagerbock und/oder die Welle und/oder die Feder im Gehäuse befindlich sein. Des Weiteren können der Elektromotor und/oder der Haltemagnet und/oder der Blasmagnet im Gehäuse befindlich sein. Schließlich können die Vorlade-Schaltung und/oder die Steuereinheit im Gehäuse angeordnet sein. Damit ist das Schaltelement weitgehend integriert sowie in kompakter Art ausgestaltet.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist nachfolgendes festzustellen.
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Zur Trennung einer Hochvolt(HV)-Batterie, beispielsweise mit einer Spannung von 450 V / 800 V in Elektrofahrzeugen, werden aus Sicherheitsgründen jeweils ein Schütz in den als BusBars ausgebildeten Zuleitungen HV+ und HV- verwendet, um die Batterie im Ruhezustand allpolig vom Bordnetz sicher zu trennen. Eine solche Trennung ist beispielsweise im Zustand „Fahrzeug geparkt“, bei einem Werkstattbesuch oder nach einem Unfall vorgesehen. Dies ist notwendig, da die Spannung in Elektrofahrzeugen in der Regel deutlich über der Schutzkleinspannung von kleiner 60 V liegt und die gespeicherte Energiemenge, beispielsweise von ca. 10 bis 100 kWh, bei Kurzschlüssen zur Lichtbogenbildung ausreicht. Damit sind zwei gegebenenfalls tödliche Gefahren vorhanden.
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Hierfür geeignete Schütze sind relativ teuer, da diese Gleichstrom sicher schalten müssen. Eine typische Forderung der Fahrzeughersteller ist die Trennung von 2.500 A bei der Betriebsspannung über 1 bis 5 Zyklen. Dies ist aktuell nur mit gasgefüllten Schaltkammern und unter Zuhilfenahme von Blasmagneten möglich, die den entstehenden Lichtbogen beim Abschaltvorgang durch Wegführung löschen.
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Die bekannten Ausgestaltungen für den Schütz verwenden eine Feder, um die Kontakte zu öffnen. Die Federkraft der Feder wird von einer elektromagnetischen Kraft übersteuert, um den Kontakt zu schließen. Da es komplex ist, den beweglichen Anker elektrisch zu kontaktieren, verfügen die Schütze über zwei in Reihe geschaltete Kontaktpaare. Hierdurch teilt sich die Schaltspannung idealerweise auf die zwei Kontaktpaare auf, und der Kontaktabstand addiert sich zu der erforderlichen Luftstrecke für eine Funktionsisolierung.
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Entscheidend für den Abschaltvorgang des Schützes ist die Öffnungsgeschwindigkeit für die Kontakte. Die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit wird durch die Induktivität der Schützspule jedoch gebremst und kann durch eine entsprechende Widerstands- und Diodenbeschaltung der Schützspule maximiert werden.
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Da bei einem Schalten unter elektrischer Last ein Materialtransport von einem Kontakt zum anderen stattfindet, wird die Lebensdauer der Kontakte durch möglichst leistungslose Schaltvorgänge erhöht. Hierzu dienen externe Beschaltungen, die beispielsweise die Differenzspannungen zwischen den Kontakten durch Vorladen des Bordnetzes minimieren, oder auch Steuerungsmaßnahmen, die entsprechende Lasten, beispielsweise die Heizung, den Klimakompressor, den Traktionsumrichter o. dgl. des Fahrzeugs, erst verzögert einschalten.
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Zur Optimierung eines HV(Hochvolt)-Schützes stellt sich die Aufgabe, folgende Anforderungen zu erfüllen:
- - Erhöhung der Kontakttrenngeschwindigkeit.
- - Sicherstellung des leistungslosen Schaltens im Normalfall.
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Zudem können sich durch eine dezentrale Baukasten-Topologie folgende weitere Anforderungen ergeben:
- - Eigenständige Diagnose für den Schütz.
- - Optionale Strommessung mit Abschaltfunktion.
- - Busanbindung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement wird eine sehr hohe Kontakttrenngeschwindigkeit durch eine Flachspiralfeder erreicht, die entsprechend aufgezogen über einen Haltemagnet verrastet wird und durch Entriegelung des Haltemagneten sich schnell entspannt. Für die Spannung der Flachspiralfeder wird ein elektromotorischer Antrieb verwendet, der über eine Mitnehmerscheibe die Flachspiralfeder spannt. Eine zweite kleinere Spiralfeder sorgt für einen möglichen mechanischen Ausgleich und konstanten Kontaktanpressdruck. Die verhältnismäßig geringe Kontaktgeschwindigkeit beim elektromotorischen Schließen ist nicht relevant, da dieser Prozess leistungslos erfolgt. Durch die Verwendung einer vorgespannten Flachspiralfeder wird die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit vergrößert. Dies ermöglicht wiederum höhere Trennströme beziehungsweise Trennzyklen. Somit werden die bisherigen Maximalwerte von 3 Schaltzyklen bei 2.500 A sowie 750 V, die unter Laborbedingungen und ohne die induktiven Lastkreise im Elektrofahrzeug erreicht werden, deutlich erhöht.
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Das leistungslose Schalten kann durch die Verwendung von externen PreCharge(Vorlade)-Schaltungen oder aber auch durch die Verwendung eines optionalen Halbleiterentlastungselements ermöglicht werden. Ein solches Entlastungselement verfügt über zwei antiseriell geschaltete Feldeffekttransistoren (N-FET, SiC-FET), die für einen Zeitraum von ca. 20 ms (Milli-Sekunden) vor und nach dem Kontaktschluss und/oder der Kontaktöffnung den Strom übernehmen sowie den mechanischen Kontakt entlasten. Durch die Verwendung von SiC-FETs ist eine PreCharge-Funktion durch schnelle PWM(Puls-Weiten-Modulations)-Ansteuerung für die Verwendung mit üblichen Kapazitäten im Automotive-Bereich ermöglicht.
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Durch die Verwendung eines Drehankers kann der konstruktiv erreichbare Kontaktabstand gegenüber herkömmlichen Schützen bei identischem Bauraum vergrößert werden. Der Kontaktabstand ist für die Löschung des Lichtbogens wichtig. Je größer der Kontaktabstand ist, desto leichter lässt sich der Lichtbogen löschen. Wie in herkömmlichen Schützen kann zur Löschung des Schaltlichtbogens eine Unterstützung durch Blasmagnete vorgesehen sein.
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Für die Ansteuerung des elektromotorischen Antriebes dient eine Steuerung mit einem Mikrocomputer. Diese ermöglicht die Funktionen der Ansteuerung des Elektro(DC - Direct Current)-Motors, der Ansteuerung des Haltemagneten, der Ansteuerung der FETs, einer eventuellen Temperaturmessung, der Ankerstrommessung mittels eines Sensors im Ankerdrehpunkt, der Diagnose der Ankerposition, beispielsweise mittels Detektion der Mitnehmerscheibe, oder der Busankopplung an einen LIN-, CAN- und/oder IOlink-Bus.
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Geschaffen ist somit ein Schaltelement in der Art eines Smart Relais, das insbesondere zur Verwendung als Hochvoltrelais für die Elektromobilität geeignet ist. Beispielsweise lässt sich das erfindungsgemäße Schaltelement bei Batterietrennsystemen in einem Elektro-, Hybrid- und/oder Brennstoffzellenfahrzeug einsetzen. Des Weiteren ist auch der Einsatz in Industrieanwendungen möglich, bei denen große Gleich(DC - Direct Current)-Ströme sicher getrennt werden müssen, wie in Photovoltaikanlagen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass beim erfindungsgemäßen Schaltelement die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit vergrößert ist. Dadurch werden vorteilhafterweise höhere Trennströme und/oder mehr Trennzyklen als bisher ermöglicht. Des Weiteren ist das Schaltelement sehr kompakt ausgestaltet. Dadurch lässt sich wiederum ein größerer Kontaktabstand bei gleichem Bauraum erzielen, so dass die Löschung von Lichtbögen verbessert wird. Das Schaltelement besitzt in vorteilhafter Weise somit eine erhöhte Lebensdauer.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
- 1 ein elektrisches Schaltelement in schematischer Ansicht,
- 2 eine Draufsicht gemäß Richtung II in 1,
- 3 ein Blockschaltbild des Schaltelements aus 1,
- 4 ein Blockschaltbild des Schaltelements gemäß einer Weiterbildung,
- 5 die nähere Ausgestaltung des Schaltelements in perspektivischer Explosionsdarstellung,
- 6 die Ansicht des Schaltelements gemäß Richtung VI in 5 und
- 7 einen Längsschnitt durch das Schaltelement in 5.
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In 1 ist ein elektrisches Schaltelement 1 zu sehen, das zur Anordnung in einer Leitung zu einer Batterie und/oder einem Akkumulator, nachfolgend lediglich als Batterie bezeichnet, vorgesehen ist. Insbesondere eignet sich das Schaltelement 1 als Trennschaltelement im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Das Schaltelement 1 umfasst zwei Festkontakte 2, 3 und einen zwischen einer Aus-Schaltstellung und einer Ein-Schaltstellung bewegbaren Schaltkontakt 4. Die Festkontakte 2, 3 sind gleichzeitig zum Anschluss der Leitungen zur Batterie mittels einer Gewindeschraube, beispielsweise einer M8-Gewindeschraube, ausgebildet. Der Schaltkontakt 4 liegt mittels Kontakten 4', 4" beziehungsweise Kontaktflächen 4', 4" in der geschlossenen Ein-Schaltstellung an den Festkontakten 2, 3 an und ist in der offenen Aus-Schaltstellung von den Festkontakten 2, 3 entfernt, wie in 2 gezeigt ist. Mit dem Schaltkontakt 4 wirkt eine Feder 5 derart zusammen, dass der Schaltkontakt 4 von der Ein-Schaltstellung in die Aus-Schaltstellung mittels Federkraft in der Art eines Öffners bewegbar ist. Zur Unterstützung bei der Löschung eventuell entstehender Lichtbögen können in 2 gezeigte Blasmagnete 16 vorhanden sein. Des Weiteren ist ein liegend angeordneter Elektromotor 6 zur Bewegung des Schaltkontaktes 4 von der Aus-Schaltstellung in die Ein-Schaltstellung in der Art eines Schließers vorgesehen. Falls erforderlich kann der Elektromotor 6 mittels eines Getriebes 7 den Schaltkontakt 4 bewegen. Dabei spannt der Elektromotor 6 die Feder 5 bei der Bewegung des Schaltkontakts 4 in die Ein-Schaltstellung in der Art eines Federspanners.
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Wie anhand der 2 zu erkennen ist, ist der Schaltkontakt 4 als stromführender, drehbarer Schaltkontakt, und zwar in der Art eines Drehankers ausgebildet. Die Feder 5 ist gemäß 1 als eine Spiralfeder, und zwar als eine Flachspiralfeder, ausgebildet. Der Elektromotor 6 spannt mittels einer Mitnehmerscheibe 8 die Feder 5. Des Weiteren ist gemäß 3 ein Haltemagnet 9 zur verrastenden Verriegelung der gespannten Feder 5 in der Ein-Schaltstellung, beispielsweise mittels eines Haltestößels, vorgesehen. Die Verrastung der gespannten Feder 5 ist durch Bestromen des Haltemagnets 9 entriegelbar, so dass die Feder 5 dann den Schaltkontakt 4 durch deren Rückstellkraft aufgrund der Entspannung schlagartig in die Aus-Schaltstellung bewegt. Es kann noch eine weitere, nicht näher gezeigte Feder, und zwar bevorzugterweise eine Spiralfeder, mit dem Schaltkontakt 4 zur Erzeugung eines Kontaktanpressdrucks der Kontaktflächen 4', 4" an den Festkontakten 2, 3 in der Ein-Schaltstellung zusammenwirken. Schließlich ist noch ein Positionssensor 10 zur Erfassung und Rückmeldung der Stellung des Schaltkontakts 4 vorgesehen, so dass der Elektromotor 6 bei Erreichen der Ein-Schaltstellung für den Schaltkontakt 4 abschaltbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung, die in 4 näher zu sehen ist, ist eine elektrisch parallel zum Schaltkontakt 4 schaltbare Vorlade-Schaltung 13 vorgesehen, wobei die Vorladeschaltung 13 wenigstens einen Leistungshalbleiter 14 sowie einen Treiber 17 für den Leistungshalbleiter 14 umfasst. Mit Hilfe der Vorladeschaltung 13 ist der Schaltkontakt 4 bei der Bewegung zwischen der Ein- und der Aus-Schaltstellung elektrisch entlastet. Als Leistungshalbleiter 14 kann ein Siliziumkarbid-Feldeffekttransistor (SiC-FET) verwendet werden. In bevorzugter Weise weist die Vorlade-Schaltung 13 zwei antiseriell geschaltete Feldeffekt-Transistoren als Leistungshalbleiter 14 auf, wie in 4 dargestellt ist. Der Treiber 17 steuert den Leistungshalbleiter 14 mittels einer PWM(Puls-Weiten-Modulation) zum Betrieb der Vorlade-Schaltung 13 an, womit eine gezielte sowie feinfühlige Steuerung des Vorladestroms in der Vorlade-Schaltung 13 ermöglicht ist.
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Schließlich ist im und/oder am Schaltkontakt 4 noch ein Sensor 1.5 zur Messung des im Schaltkontakt 4 fließenden elektrischen Stroms angeordnet. Bei diesem Sensor 15 handelt es sich in bevorzugter Weise um einen Fluxgate Magnetometer. Übersteigt der im Schaltkontakt 4 mittels des Sensors 15 gemessene elektrische Strom einen vorgegebenen Grenzwert, so steuert der Mikrocomputer 11 den Haltemagnet 9 zur Entriegelung der gespannten Feder 5 an, so dass sich der Schaltkontakt 4 mit großer Kontaktöffnungsgeschwindigkeit in die Aus-Schaltstellung bewegt. Optional kann noch ein Temperatursensor vorgesehen sein, um eine thermische Überlastung des Schaltelements 1 rechtzeitig zu erkennen, was jedoch nicht weiter gezeigt ist.
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Des Weiteren ist eine Steuereinheit 11, bei der es sich insbesondere um einen Mikrocomputer 11 handelt, zur Steuerung des Schaltelements 1 vorgesehen, wie man der 3 entnimmt. Der Mikrocomputer 11 ist entsprechend 1 auf einer Leiterplatte (PCB - Printed Circuit Board) 12 angeordnet. Die Steuereinheit 11 dient somit zur Ansteuerung des Elektromotors 6 und/oder des Haltemagneten 9 und/oder der Vorlade-Schaltung 13. Des Weiteren ist mittels der Steuereinheit 11 auch eine Bus-Ankopplung des Schaltelements 1, beispielsweise an einen LIN-, CAN- und/oder IOlink-Bus, ermöglicht. Zum Schutz des Schaltelements 1 vor der Einwirkung von schädlichen äußeren Einflüssen ist ein Gehäuse 18 zur Aufnahme des Festkontakts 2, 3 sowie des Schaltkontakts 4 vorgesehen. Dabei ist der Festkontakt 2, 3 derart an der Oberfläche des Gehäuses 18 angeordnet, dass die in 3 dargestellte Gewindebuchse 19 für den Anschluss der elektrischen Leitung zugänglich ist. Des Weiteren sind die Feder 5 und/oder der Elektromotor 6 und/oder der Haltemagnet 9 und/oder der Blasmagnet 16 im Gehäuse 18 befindlich. Schließlich sind auch die Vorlade-Schaltung 13 und/oder die Steuereinheit 11 mitsamt der Leiterplatte 12 im Gehäuse 18 angeordnet.
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In einer näheren Ausgestaltung des Schaltelements 1, die in 5 bis 7 näher dargestellt ist, ist der Schaltkontakt 4 mittels einer Welle 20 drehbar ausgebildet. Der Schaltkontakt 4 weist zwei, an der Welle 20 gegenüberliegende Arme 21 auf, wie man der 7 entnimmt. An dem der Welle 20 abgewandten Ende des Arms 21 ist die Kontaktfläche 4', 4" zur Zusammenwirkung mit dem Festontakt 2, 3 angeordnet. Die Mitnehmerscheibe 8 zur Spannung der Feder 5 mittels des Elektromotors 6 ist an der Welle 20 befestigt. Wie weiter in 5 zu sehen ist, umfasst das Getriebe 7 eine an der Abtriebswelle des Elektromotors 6 befindliche Schnecke 22 sowie ein, von der Schnecke 22 angetriebenes Zahnrad 23, das der Welle 20 angeordnet ist. Die Welle 20 ist mittels wenigstens eines Lagerbocks 24, und zwar genauer beidseitig mittels zwei Lagerböcken 24, 25, drehbar gelagert. Der Lagerbock 24, 25 ist wiederum auf einem Sockel 26 angeordnet. Der Sockel 26 und/oder der Lagerbock 24, 25 und/oder die Welle 20 sind ebenfalls im Gehäuse 18 befindlich.
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Wie man weiter in der 5 oder 7 sieht, sind der Haltemagnet 9 und/oder das Getriebe 7 an dem einen Lagerbock 24 angeordnet. Der Festkontakt 2, 3 und/oder der Schaltkontakt 4 und/oder die Feder 5 sind an dem anderen Lagerbock 25 befindlich. Und zwar sind die Arme 21 mit den Kontaktflächen 4', 4" innerhalb einer Aufnahme 27 im Lagerbock 25 angeordnet. Der Blasmagnet 16 ist in einer Halterung 28 am anderen Lagerbock 25 sowie in einer weiteren Halterung 29 am Sockel 26 befestigt, wie man anhand von 6 erkennt. Der Elektromotor 6 ist schließlich auf dem Sockel 26 befindlich.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann das erfindungsgemäße Schaltelement nicht nur in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, sondern kann auch in allen sonstigen Batterieprojekten und/oder -systemen, in denen hohe Ströme fließen, Verwendung finden.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Schaltelement
- 2,3:
- Festkontakt
- 4:
- Schaltkontakt
- 4',4":
- Kontakt / Kontaktfläche (von Schaltkontakt)
- 5:
- Feder
- 6:
- Elektromotor
- 7:
- Getriebe
- 8:
- Mitnehmerscheibe
- 9:
- Haltemagnet
- 10:
- Positionssensor
- 11:
- Steuereinheit / Mikrocomputer
- 12:
- Leiterplatte
- 13:
- Vorladeschaltung
- 14:
- Leistungshalbleiter
- 15:
- Sensor (zur Strommessung)
- 16:
- Blasmagnet
- 17:
- Treiber
- 18:
- Gehäuse
- 19:
- Gewindebuchse
- 20:
- Welle
- 21:
- Arm
- 22:
- Schnecke
- 23:
- Zahnrad
- 24,25:
- Lagerbock
- 26:
- Sockel
- 27:
- Aufnahme (im Lagerbock)
- 28,29:
- Halterung (für Blasmagnet)
