DE4328174A1

DE4328174A1 - Method and device for electrical disconnection (isolation)

Info

Publication number: DE4328174A1
Application number: DE19934328174
Authority: DE
Inventors: Juergen Becker; Guenter Loske
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-21
Filing date: 1993-08-21
Publication date: 1995-02-23

Abstract

A method and a device for carrying out the method are specified for electrical disconnection of an accumulator 2 from an electrical circuit 7 which is connected by means of connecting leads 5, 6 to the positive and negative terminals 3, 4 of said accumulator 2. According to the method, at least one of the connecting leads 5, 6 which are connected to the positive and negative terminals 3, 4 of the accumulator 2 is broken by a pulse. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Trennung eines Akkumulators von einer mittels Anschlußleitungen an dessen Plus- und Minuspolen angeschlossenen elektrischen Schaltung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur elektrischen Trennung.The invention relates to a method for electrical separation an accumulator from one by means of connecting lines to the latter Electrical circuit connected to positive and negative poles. Furthermore, the invention relates to a device for Implementation of the electrical separation process.

Akkumulatoren, also Batterien bzw. elektrische Energiespeicher, werden zunehmend als Ersatz für Verbrennungsantriebe oder zumindest zu deren Ergänzung eingesetzt. Dabei wird intensiv an dem Einsatz von Akkumulatoren als Energiequelle für Fahrzeuge, sogenannte Elektroautos, gearbeitet. Bei Unfällen gleich welcher Art kann es zwangsläufig zu einem Kurzschluß zwischen dem Minus- und Pluspol des Akkumulators kommen. In diesem Falle können eine erhebliche elektrische Energie und Leistung frei werden, so daß es zu erheblichen Folgeschäden für Menschen und Materialien kommen kann. Akkumulatoren arbeiten auf der Basis von Blei, Nickel-Cadmium, Nickel-Hydrid, Natrium-Schwefel und dgl. Kurzschlußströme können zwischen 2000 und 5000 A liegen. Derartige Kurzschlußströme können verheerende Schäden bewirken. Auch die einschlägigen Sicherheitsbestimmungen verlangen inzwischen eine Trennung des Akkumulators von den angeschlossenen Verbrauchern im Falle einer Fehlfunktion, zumindest bei einem Unfall, damit die freiwerdenden Energiemengen keinen Schaden anrichten können. Accumulators, i.e. batteries or electrical energy storage, are increasingly used as a replacement for combustion engines or at least used to complement them. This will be intense the use of batteries as an energy source for vehicles, so-called electric cars. In the event of an accident Art can inevitably lead to a short circuit between the minus and Positive pole of the accumulator come. In this case, one considerable electrical energy and power are released, so that there is significant consequential damage to people and materials can come. Accumulators work on the basis of lead, Nickel cadmium, nickel hydride, sodium sulfur and the like. Short-circuit currents can be between 2000 and 5000 A. Such short-circuit currents can cause devastating damage. The relevant safety regulations also require meanwhile a separation of the accumulator from the connected consumers in the event of a malfunction, at least in the event of an accident, so that those who are released Amounts of energy cannot do any harm.

Da sehr hohe Spannungen und Ströme abzuschalten sind, müssen mechanische oder elektromechanische Schalteinheiten grundsätzlich sehr große, schwere und damit aufwendig zu erstellende und teure Bauteile sein.Since very high voltages and currents have to be switched off mechanical or electromechanical switching units generally very large, heavy and therefore expensive creating and expensive components.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur elektrischen Trennung eines Akkumulators von einer elektrischen Schaltung anzugeben, welches einfach und ohne voluminöse, schwere und teure Bauteile und trotzdem sicher durchgeführt werden kann. Weiterhin soll mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.Proceeding from this, the invention has the object reasons, a method for the electrical separation of a Specify the accumulator of an electrical circuit, which simple and without voluminous, heavy and expensive components and can still be carried out safely. Furthermore, the Invention an apparatus for performing the method to be provided.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur elektrischen Trennung eines Akkumulators von einer mit Anschlußleitungen an dessen Plus- und Minuspolen angeschlossenen elektrischen Schaltung angegeben, wobei wenigstens eine der an den Plus- und Minuspolen des Akkumulators angeschlossenen Anschlußleitungen aufgrund eines Impulses gesprengt wird.A method is used as a technical solution to this task for the electrical separation of a battery from one Connection lines connected to its plus and minus poles specified electrical circuit, at least one of the at connected to the plus and minus poles of the accumulator Connection lines are blown up due to a pulse.

Vorrichtungsseitig wird zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt, welche wenigstens eine, an wenigstens einer der an den Plus- und Minuspolen des Akkumulators angeschlossenen Anschlußleitungen angeordnete Sprengladung, einen im Bereich der Sprengladung angeordneten Zünder und Anschlüsse zur Aktivierung des Zünders aufweist.On the device side, one is used to solve the task Device for performing the method provided which at least one, at least one of the plus and Negative poles of the connecting cables connected to the accumulator arranged explosive charge, one in the area of the explosive charge arranged igniter and connections for activating the igniter having.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann nun ohne die Verwendung großer, schwerer und teurer Bauteile eine sichere elektrische Trennung zwischen Akkumulator und Verbraucherschaltung gewährleistet werden. Da insbesondere beim Einsatz in Elektroautos sowohl auf Volumen als auch auf Gewicht geachtet werden muß, kann das erfindungsgemäße Verfahren dort mit besonderem Vorteil eingesetzt werden, da die zur Sprengung einer Anschlußleitung erforderliche Sprengladung sehr schwach sein kann.With the solution according to the invention can now be used without large, heavy and expensive components a safe electrical Separation between accumulator and consumer circuit be guaranteed. Because especially when used in Electric cars paid attention to both volume and weight the method according to the invention can be used there be used to particular advantage, since those used to blow up a Connection line required explosive charge to be very weak can.

In besonders vorteilhafter Weise wird die an dem Pluspol des Akkumulators angeschlossene Anschlußleitung gesprengt. Dadurch wird das Entstehen von Kurzschlußströmen sicher ausgeschlossen. In vorteilhafter Weise wird angegeben, daß der Sprengimpuls aufgrund eines durch Messung überwachten Parameters abgegeben wird, wenn der Parameter einen Vorgabewert erreicht. In vorteilhafter Weise wird das Verfahren automatisch durchgeführt.In a particularly advantageous manner, the positive pole of the Accumulator connected connecting line blown up. Thereby the occurrence of short-circuit currents is reliably excluded. Advantageously, it is stated that the explosive pulse based on a parameter monitored by measurement when the parameter reaches a default value. In the method is advantageously carried out automatically.

Als überwachte Parameter können beispielsweise statische bzw. kinetische Parameter herangezogen werden, wie sie von in Fahrzeugen bereits vorhandenen Überwachungseinheiten erfaßt werden. Beispielsweise kann die Überwachungseinheit eines Airbags entsprechende Parameter liefern, die im wesentlichen Beschleunigungsparameter darstellen und infolge eines Unfalles Vorgabewerte überschreiten und damit die Abgabe eines Zündimpulses bewirken können. Weiterhin kommt als zu überwachender Parameter die Temperatur in Frage. So kann beispielsweise die bei zu großem Stromfluß durch die Schalteinheit freiwerdende Wärme, beispielsweise bei Überlastung oder Kurzschluß am Akkumulator, als Parameter genutzt werden. Auch sonstige Beschleunigungs- oder Verzögerungswerte eignen sich für die Parameterüberwachung zur Anwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens.For example, static or kinetic parameters as used by in Vehicles already existing monitoring units detected become. For example, the monitoring unit can Airbags provide relevant parameters that are essentially Represent acceleration parameters and as a result of an accident Exceed default values and thus the delivery of a Can cause ignition pulse. Furthermore comes as monitoring parameter the temperature in question. So can for example, if the current flows through the Switching unit released heat, for example in case of overload or short circuit on the accumulator, can be used as parameters. Other acceleration or deceleration values are also suitable himself for the parameter monitoring for the application of the fiction according to the procedure.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sehr klein ausgestaltet werden. Sie ist störunanfällig und kostengünstig herstellbar. Je nach verwendetem Sprengmittel kann die erfindungsgemäße Vorrichtung miniaturisiert werden. Mit Vorteil wird angegeben, daß die Vorrichtung zum Trennen an der Anschlußleitung im Bereich des Pluspols des Akkumulators angeordnet ist. Mit Vorteil wird angegeben, daß die Vorrichtung eine Steuervorrichtung zur Impulsabgabe umfaßt. Diese Steuervorrichtung kann zur Parameterüberwachung und Zündimpuls abgabe verwendet werden. In vorteilhafter Weise sind die Sprengladung, der Zünder und die Anschlüsse zur Zünderaktivierung in einem Gehäuse angeordnet.The device according to the invention can be made very small become. It is not susceptible to faults and can be manufactured inexpensively. Each after the explosive used, the invention Device can be miniaturized. It is stated with advantage that the device for disconnection on the connecting line in Area of the positive pole of the battery is arranged. With Advantage is stated that the device Control device for pulse output comprises. These Control device can be used for parameter monitoring and ignition pulse levy can be used. Advantageously, the Explosive charge, the detonator and the connections to the Igniter activation arranged in a housing.

Mit Vorteil wird angegeben, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung einen elektrisch leitenden Bolzen aufweist, welcher in der Anschlußleitung am Pluspol eines Akkumulators angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird die Sprengladung am Bolzen angeordnet. Damit wird gewährleistet, daß eine definierte Sprengwirkung durch den Einsatz vorgegebener trennender und zu trennender Mittel gewährleistet ist.It is advantageously stated that the device according to the invention has an electrically conductive bolt which in the Connection line is arranged on the positive pole of an accumulator. In the explosive charge is advantageously arranged on the bolt. This ensures that a defined explosive effect through the use of predetermined separators and separators Means is guaranteed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann miniaturisiert werden und ist kostengünstig und einfach herstellbar. Sie ist ohne großen Aufwand und sicher einsetzbar. Weiterhin kann die erfindungs gemäße Vorrichtung leicht in die Elektronik bzw. Elektrik eines vorhandenen Fahrzeugs integriert werden. Durch die Sprengung der Anschlußleitung werden Kurzschlußströme vollständig vermieden und Folgeschäden damit ausgeschlossen.The inventive device for using the The method according to the invention can and is miniaturized inexpensive and easy to manufacture. It is without a big one Effort and safe to use. Furthermore, the fiction appropriate device easily into the electronics or electrics of a existing vehicle can be integrated. By blowing up the Short-circuit currents are completely avoided and consequential damage excluded.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:Further advantages and features of the invention result from the following description based on the figures. Show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Akkumulator/Verbraucherschaltkreises, in welchen eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt ist; und Figure 1 is a schematic representation of an accumulator / consumer circuit in which a device according to the invention is used. and

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungs beispiels der erfindungsgemäßen Schalt vorrichtung. Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment example of the switching device according to the invention.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Schaltkreises 1, in welchem als Energiequelle ein Akkumulator 2 angeordnet ist. Der Akkumulator 2 weist einen Pluspol 3 und einen Minuspol 4 auf, an welche die Anschlußleitungen 5, 6 des Schaltkreises 1 angeschlossen sind. Die Anschlußleitungen 5, 6 führen zu einer Verbraucherschaltung 7. In der Verbraucherschaltung sind der oder die Verbraucher der elektrischen Energie angeschlossen. Die Anschlußleitung 5 kann in bekannter Weise eine Sicherung 8 umfassen. Fig. 1 shows the basic structure of a circuit 1, in which arranged as an energy source an accumulator 2. The accumulator 2 has a positive pole 3 and a negative pole 4 , to which the connecting lines 5 , 6 of the circuit 1 are connected. The connecting lines 5 , 6 lead to a consumer circuit 7 . The consumer or consumers of electrical energy are connected in the consumer circuit. The connecting line 5 can comprise a fuse 8 in a known manner.

Im Bereich des Pluspols 3 des Akkumulators 2 ist die erfindungs gemäße Vorrichtung 9 zur elektrischen Trennung des Akkumulators 2 von der angeschlossenen Schaltung angeordnet.In the area of the positive pole 3 of the battery 2 , the device 9 according to the invention for the electrical separation of the battery 2 from the connected circuit is arranged.

Wie in Fig. 2 zu sehen, ist die Trennvorrichtung 9 in einem Gehäuse 10 angeordnet, in welches Isolierdurchführungen 11 hineinführen. Im Bereich der Isolierdurchführungen 11 sind Anschlußbolzen 12 angeordnet. An die Anschlußbolzen 12 wird die Anschlußleitung 5 von der elektrischen Schaltung zum Pluspol 3 des Akkumulators 2 angeschlossen. Im Inneren des Gehäuses 10 umfaßt die Trennvorrichtung 9 einen Bolzen 13, welcher einen definierten elektrischen Leiter darstellt. Wird die Trennvorrichtung 9 über die Anschlußbolzen 12 in die Anschlußleitung 5 vom Pluspol 3 des Akkumulators 2 zur Verbraucherschaltung 7 eingesetzt, so wird durch den Bolzen 13 die elektrische Leitung der elektrischen Energie vom Akkumulator 2 zur Verbraucherschaltung 7 gewährleistet. An dem Bolzen 13 ist eine Sprengladung 14 angeordnet, an welcher wiederum ein Zünder 15 angeordnet ist. Der Zünder 15 weist Aktivierungsanschlüsse 16 auf.As can be seen in FIG. 2, the separating device 9 is arranged in a housing 10 , into which insulating bushings 11 lead . In the area of the insulating bushings 11 , connecting bolts 12 are arranged. The connecting line 5 from the electrical circuit to the positive pole 3 of the accumulator 2 is connected to the connecting bolts 12 . In the interior of the housing 10, the separating device 9 comprises a bolt 13 , which represents a defined electrical conductor. If the separating device 9 is inserted via the connection bolts 12 into the connection line 5 from the positive pole 3 of the accumulator 2 to the consumer circuit 7 , the electrical conduction of the electrical energy from the accumulator 2 to the consumer circuit 7 is ensured by the bolt 13 . An explosive charge 14 is arranged on the bolt 13 , on which in turn an igniter 15 is arranged. The igniter 15 has activation connections 16 .

Über die Aktivierungsanschlüsse 16 wird ein Zündimpuls an den Zünder 15 zugeführt, welcher in an sich bekannter Weise die Sprengladung 1 zur Explosion bringt. Der Bolzen 13 wird dann in definierter Weise durchtrennt. Da das Gehäuse 10 aus Metall oder einem explosionssicheren Kunststoff hergestellt ist, ist die Sprengung ungefährlich. Da der Bolzen 13 durch die Zündung der Sprengladung 14 in definierter Weise durchtrennt wird, ist die elektrische Leitung vom Pluspol 3 des Akkumulators 2 zur Verbraucherschaltung 7 sicher durchtrennt.An ignition pulse is supplied to the igniter 15 via the activation connections 16 , which causes the explosive charge 1 to explode in a manner known per se. The bolt 13 is then cut in a defined manner. Since the housing 10 is made of metal or an explosion-proof plastic, the explosion is harmless. Since the bolt 13 is severed in a defined manner by the ignition of the explosive charge 14 , the electrical line from the positive pole 3 of the rechargeable battery 2 to the consumer circuit 7 is securely severed.

Für die Trennvorrichtung 9 sind alternative Ausführungsformen denkbar. In Abhängigkeit von der verwendeten Sprengladung 14 kann die Trennvorrichtung 9 beispielsweise direkt auf eine Anschlußleitung wirken, ohne daß ein elektrisch leitender Bolzen 13 dazwischengesetzt werden muß. In diesem Falle kann die Trennvorrichtung durch Anordnen der Sprengladung an einer Leitung und dem Einfassen der Vorrichtung in einem Gehäuse ohne weiteres nachgerüstet werden. Selbstverständlich ist die Nachrüstung auch durch Trennung der Anschlußleitung und Anschluß an eine wie gezeigte Ausführungsform möglich.Alternative embodiments are conceivable for the separating device 9 . Depending on the explosive charge 14 used , the separating device 9 can, for example, act directly on a connecting line without an electrically conductive bolt 13 having to be placed in between. In this case, the separating device can be easily retrofitted by arranging the explosive charge on a line and enclosing the device in a housing. Retrofitting is of course also possible by separating the connecting line and connecting to an embodiment as shown.

Der Zündimpuls kann ein direkt in den sonstigen Überwachungs einrichtungen des Fahrzeugs vorhandener Impuls sein, er kann ebenso von einer nicht gezeigten, eigens zum Betrieb der Trennvorrichtung 9 vorgesehenen Steuerschaltung infolge einer gesonderten Parameterüberwachung abgegeben werden.The ignition pulse can be a pulse present directly in the other monitoring devices of the vehicle, it can also be emitted by a control circuit, not shown, which is provided specifically for operating the separating device 9 as a result of a separate parameter monitoring.

BezugszeichenlisteReference list

1 Schaltkreis
2 Akkumulator
3 Pluspol
4 Minuspol
5 Anschlußleitung
6 Anschlußleitung
7 Verbraucherschaltung
8 Sicherung
9 Trennvorrichtung
10 Gehäuse
11 Isolierdurchführung
12 Anschlußbolzen
13 Bolzen
14 Sprengladung
15 Zünder
16 Anschlüsse 1 circuit
2 accumulator
3 positive pole
4 negative pole
5 connecting cable
6 connecting cable
7 Consumer circuit
8 fuse
9 separating device
10 housing
11 Insulated bushing
12 connection bolts
13 bolts
14 explosive charge
15 detonators
16 connections

Claims

1. Verfahren zur elektrischen Trennung eines Akkumulators von einer mit Anschlußleitungen an dessen Plus- und Minuspolen angeschlossenen elektrischen Schaltung, wobei wenigstens eine der an den Plus- und Minuspolen des Akkumulators angeschlossenen Anschlußleitungen aufgrund eines Impulses gesprengt wird.1. Method for the electrical separation of an accumulator from one with connecting cables at its plus and minus poles connected electrical circuit, at least one the at the plus and minus poles of the accumulator connected connecting lines due to a pulse is blown up.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Pluspol des Akkumulators angeschlossene Anschlußleitung gesprengt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Positive pole of the accumulator connected connecting cable is blown up.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls aufgrund wenigstens eines durch Messung überwachten Parameters abgegeben wird, wenn der Parameter einen Vorgabewert erreicht.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the pulse due to at least one parameter is monitored by measurement when the Parameter reached a default value.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren automatisch durchgeführt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the procedure is carried out automatically becomes.

5. Vorrichtung zur elektrischen Trennung eines Akkumulators (2) von einer mit Anschlußleitungen (5, 6) an dessen Plus- und Minuspolen (2, 3) angeschlossenen elektrischen Schaltung (7), mit wenigstens einer, an wenigstens einer der an den Plus- und Minuspolen (2, 3) angeschlossenen Anschlußleitungen (5, 6) angeordneten Sprengladung (14), wenigstens einem Zünder (15) und Anschlüssen (16) zur Zünderaktivierung.5. Device for the electrical separation of an accumulator ( 2 ) from an electrical circuit ( 7 ) connected to the positive and negative poles ( 2 , 3 ) with connecting lines ( 5 , 6 ), with at least one, at least one of the positive and negative poles and negative poles ( 2 , 3 ) connected connecting lines ( 5 , 6 ) arranged explosive charge ( 14 ), at least one detonator ( 15 ) and connections ( 16 ) for activating the detonator.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung an der Anschlußleitung (5) im Bereich des Pluspols (3) des Akkumulators (2) angeordnet ist. 6. The device according to claim 5, characterized in that the device is arranged on the connecting line ( 5 ) in the region of the positive pole ( 3 ) of the battery ( 2 ).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung zur Abgabe eines Zündimpulses.7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized by a control device for delivering an ignition pulse.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennvorrichtung (9) in einem Gehäuse (10) angeordnet ist.8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the separating device ( 9 ) is arranged in a housing ( 10 ).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus Metall hergestellt ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the housing ( 10 ) is made of metal.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennvorrichtung (9) einen elektrisch leitenden Bolzen (13) aufweist.10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the separating device ( 9 ) has an electrically conductive bolt ( 13 ).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung (14) am Bolzen (13) angeordnet ist.11. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the explosive charge ( 14 ) is arranged on the bolt ( 13 ).