WO2006077268A1 - Passive auslösung eines stromunterbrecher für elektrische versorgungsleitungen von kraftfahrzeugen - Google Patents

Passive auslösung eines stromunterbrecher für elektrische versorgungsleitungen von kraftfahrzeugen Download PDF

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Franz-Josef Lietz
Oliver Kastrop
Tomas Schulz
Reiner MÄCKEL
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Auto Kabel Management GmbH
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Definitions

  • the invention generally relates to a circuit breaker for electrical supply lines, in particular power lines or battery cables, of motor vehicles with a first connection element, with a connectable to the first connection element second connection element and with a running in a conductive state of the circuit breaker between the first connection element and the second connection element current path.
  • Circuit breakers for motor vehicles are well known.
  • DE 199 28 713 A1 discloses a circuit breaker which has a fusible conductor.
  • the fusible conductor is attached to a reaction vessel. After ignition of a chemical mixture in the reaction vessel by an ignition mechanism, the reaction vessel heats up so much that the melt conductor melts and thus interrupts the current path.
  • Another circuit breaker for interrupting at least two current paths is known from DE 101 11 254 A1. This is to be made possible to interrupt a rung while a second can continue to be active. This ensures a redundant supply of, for example, safety-relevant systems in automobiles and, at the same time, any current path is protected against overloading. Therefore Each breaker has at least three connections and is located close to the consumer. One connection is used to connect the load, the others to connect the circuits that are to be interrupted individually. If the current in a circuit rises above the maximum limit, it will be disconnected. However, the other circuits can continue to supply their respective consumers.
  • the known circuit breakers have various disadvantages. Elements of the circuit breaker are first permanently destroyed. Furthermore, expensive elements for measuring the current flowing in the element to be destroyed and for igniting the chemical mixture are necessary for interrupting the current path, so that the circuit breaker are expensive to produce.
  • the technical object of the invention was to provide a circuit breaker for electrical supply lines available, on the one hand low in the production and on the other hand ensures a fault-free operation.
  • connection element Jouleschen heat Pyrotechnic separation unit is provided on at least one of the connection elements and that by means of the activated pyrotechnic separation unit, the connection between the connection elements is detachable.
  • connection of the connection elements can be made by material connection.
  • the second connection element could be connected by gluing to the first connection element.
  • the second connection element may have a simple geometry.
  • connection elements are non-positively connected to each other. Then the connection can be solved by the pyrotechnic separation unit in particular non-destructive.
  • a pyrotechnic separation unit - passive - can be activated by the temperature generated by the electrical current flowing through the connection elements.
  • Each electrical resistor R generates a Joule heat Q, which is proportional to the product of the resistor R and the
  • an inventive circuit breaker is characterized by its compact and cost-effective production.
  • the pyrotechnic separation unit may be designed so that it ignites between 16O 0 C and 195 0 C, in particular at 17O 0 C.
  • a continuous operating temperature of the circuit breaker between 100 0 C and 125 0 C, in particular at 115 0 C would be possible.
  • the temperatures are assigned a current intensity as a function of the cross-section of the elements and the duration of the currents, by the relationship explained above.
  • the external climatic conditions which are to be considered in the interpretation, adjust an activation current of the circuit breaker.
  • a pyrotechnic separation unit for example, such mixtures can be used, as disclosed in DE 20 2004 002 292 Ul. These mixtures are characterized by a particularly high long-term stability. In principle, however, all mixtures can be used that can be thermally activated, ie by the supply of heat, and can generate a sufficiently high pressure to dissolve the frictional connection. In particular, the pyrotechnic separation unit should have a sufficiently long service life or service life. Number of operating hours to be optimized, for example, the life of a motor vehicle according to or over 10 years.
  • At least the first connection element has a first receptacle on .
  • the pyrotechnic separation unit can be arranged.
  • the first receptacle can be formed integrally from the first connection element in a particularly simple manner.
  • the first receptacle may be a pot pulled out of the first connection element.
  • the first receptacle can be formed from at least two receiving elements.
  • a first receiving element of the first connection element can be integrally formed and a second receiving element, such as a sleeve, later be arranged on the first receiving element.
  • the second receiving element can be arranged in advance the pyrotechnic separation unit, wherein the method for attaching the second
  • Receiving element is used to the first receiving element is not a warming up to
  • Activation temperature of the pyrotechnic separation unit leads.
  • methods such as friction welding, rotary friction welding, soldering or gluing can be used.
  • the second connection element may have a second receptacle.
  • the pyrotechnic separation unit can be arranged either in the first shot, the second shot or in both shots. It is also possible to provide a two-part pyrotechnic separation unit, it being possible in each case for a part to be arranged in each case in a receptacle.
  • the term second recording does not necessarily mean the presence of a first recording, so that only on second connection element may be provided a receptacle.
  • the second connection element may have a projection corresponding to the first receptacle, such that in the conductive state of the circuit breaker the projection is arranged in a non-positive fit in the first receptacle.
  • the first receptacle take over the function of receiving the pyrotechnic separation unit and the non-positive connection with the second connection element simultaneously.
  • separate receptacles for the separation unit and the non-positive connection could be provided.
  • any other ways to connect the connecting elements frictionally, are covered by this invention.
  • first recording and the projection of at least two projection elements may be made in several parts.
  • at least one first and / or second projection element may then have a possible second receptacle.
  • connection element ie the conductive cross section, the length and the specific resistance of the material
  • the first connection element and / or the second connection element can have at least one notch increasing the ohmic resistance.
  • the electrically conductive cross sections are reduced, whereby the ohmic resistance increases, ultimately leads to a higher heat generation at the same power. Thereby, a simple and cost-effective means is given to influence the resistance of the connection elements.
  • the cross-section of the connected cables can also influence the heat introduced.
  • the various parts of a multi-part recording or. a multi-part projection also be made of different materials and thus have different, the required resistors for triggering the pyrotechnic separation unit adapted resistors.
  • the resistance can also be reduced by increasing the cross section. Also, by different compressed cross-sections of the elements of the resistance can be influenced.
  • circuit breaker can be designed so that one to achieve the
  • Activation temperature of the pyrotechnic separation unit by generating Joulescher heat required activation current is less than or equal to, as one for the connected to the connecting elements lines or.
  • Cable and / or consumer maximum allowable current may correspond to the current that, if exceeded, would result in burning through and destroying the connection cables and / or the insulation of the cables.
  • the first and / or the second connection element of a Flat part formed. This results in a particularly cost-effective production of the circuit breaker.
  • the flat parts can be easily deformed and thus can be formed in the connection elements with little technical effort both a first recording, if necessary, a second recording and a projection.
  • the two connection elements can be mechanically connected to one another. A current path is thereby made.
  • the force that needs to be expended in order to release this connection can be set by designing the first receptacle and the projection.
  • the projection is arranged by means of a press fit in the first receptacle.
  • Preferred is an immediate clamping connection between the projection and the first receptacle.
  • a conical interference fit is preferred.
  • the first receptacle and / or the projection may be formed tapered. It is preferred if the pot tapers, starting from the flat part.
  • the connecting elements can be formed particularly favorably if at least one flat part is produced from a metal sheet. Sheets of various strengths of electrically conductive materials are cheap and can be easily processed. Also, extruded strips can be used for the production of flat parts.
  • the flat parts are formed from the sheets by means of separation processes.
  • punching, laser cutting, sawing or cutting are suitable as a separation process. other non-cutting or cutting separation methods.
  • the first receptacle can be deep-drawn from the connection element or, for example, in two-part design of the first receptacle, punched.
  • the first receiving element may be a collar.
  • This collar can be formed, for example, during punching of the first receiving element from the connection element. Further, the collar may be formed by inserting a mandrel into the punch. On the collar then a second receiving element, for example by rotational friction welding, gluing or another, preferably cohesive, but also non-positive method can be attached.
  • the first receiving element and / or projection element can also only the surface in the region of a punched in the first or. be the second connection element, with the second receiving element or. Projecting element is connected.
  • the circuit breaker can be produced in a particularly favorable manner if the projection is formed in one piece from the flat part.
  • the projection can be pulled out of the flat part. This can be done, for example, by means of ironing or deep drawing or deep drawing. done by bending.
  • a stamp can be performed in the flat part, which forms in the flat part of the projection.
  • the projection it is also possible for the projection to be attached to the flat part by means of material and / or non-positive joining. It is preferred if the projection is a deep-drawn pot corresponding to the recess.
  • Particularly preferred here is the very cost-effective and rapid production of the circuit breaker, when the projection is pulled only during the joining of the first connection element with the second connection element from the flat part.
  • the second connection element can be placed on the first connection element and a stamp can simultaneously form the projection and drive it into the first receptacle in order to join the connection elements together.
  • Another object of this invention is a method for interrupting an electric current, in particular with a circuit breaker according to one or a combination of the previously described embodiments, in which a circuit breaker is flowed through by an activation current, in which the first and / or the second connection element heated by the Joule heat to the activation temperature at which the pyrotechnic separation unit is activated by the activation temperature and in which the activated pyrotechnic separation unit, the connection of the connection elements, in particular non-destructive dissolves and thus interrupts the current path.
  • Fig. 1 a circuit breaker with a one-piece first receptacle
  • Fig. 2 shows a circuit breaker with a two-part first receptacle
  • Fig. 3 a circuit breaker with a tapered projection
  • Fig. 4 a circuit breaker in a frictionally connected form
  • Fig. 5 a circuit breaker in dissolved by the pyrotechnic separation unit form
  • Fig. 6 an alternative embodiment with housing
  • Fig. 7 shows an alternative embodiment with a housing in a form dissolved by the pyrotechnic separation unit
  • Fig. 8 shows another embodiment
  • Fig. 9 shows a further embodiment in dissolved by the pyrotechnic separation unit shape
  • Fig. 10 a diagram of the current and temperature curves.
  • Fig. 1 shows a circuit breaker for electrical supply lines, in particular power lines or battery cables, of motor vehicles, with a first connection element 1 and with a second connection element 3 frictionally connected to the first connection element 1.
  • the state shown is the conductive state of the circuit breaker, between the first Connection element 1 and the second connection element 3 is a current path.
  • a pyrotechnic separation unit 5 that can be thermally activated by at least one connection element 1, 3 is provided on the first connection element 1.
  • connection elements 1, 3 are also formed from an electrically conductive flat part.
  • the first connection element 1 has a first receptacle 7, which is integrally formed from the first connection element 1.
  • the first receptacle 7 is a drawn from the first connection element 1 pot.
  • the pyrotechnic separation unit 5 is arranged in the first receptacle 7.
  • the second connection element 3 has a projection 9 corresponding to the first receptacle 7.
  • the projection 9 is arranged non-positively in the first receptacle 7.
  • the projection 9 can, as shown in FIG. 1, integrally formed from the flat part of the second connection element 3.
  • the projection 9 can be pulled out of the flat part and, for example, be a corresponding to the first receptacle 7, deep-drawn pot.
  • the first receptacle 7 is formed from two receiving elements 11, 13.
  • the first receiving element 11 is formed integrally from the first connecting element 1.
  • the second receiving element 13 is connected to the first receiving element 11. This can be done for example by rotary friction welding.
  • first the second receiving element 13 with the pyrotechnic separation unit 5, in particular a chemical mixture are filled. All other methods for attaching the second receiving element 13 can also be used. It only has to be ensured that a sufficient connection strength is produced.
  • the receiving element 13 may be a previously manufactured sleeve, which is attached by friction welding to the first receiving element 11.
  • the first receiving element 11 could be only one surface in the region of the punched-out portion of the first connecting element 1. In other words, the collar could be omitted. Then, the second receiving element 13 could cohesively with the surface or. the first receiving element 11 are connected.
  • the second receiving element 13 may also be made of a material having a different resistivity than the first connecting element 1. This makes it particularly easy to influence the development of Joule's heat.
  • Fig. 3 an alternative embodiment is shown, in which the projection 9 tapers in the direction extending from the flat part. This allows a particularly good transmission of the heating of the second connection element 3 or. of the projection 9 on the pyrotechnic separation unit 5 can be achieved.
  • the projection 9 can be pulled out of the flat part during the joining of the first connection element 1 with the second connection element 3.
  • the production can be effectively simplified and accelerated.
  • the projection 9 can form a conical press fit with the first receptacle 7 after joining.
  • At least one flat part is made of a metal sheet.
  • at least one flat part may be formed from a sheet by means of a separation process.
  • Fig. 4 is a circuit breaker in a force-locking and thus electrically connected position of the connection elements 1, 3 shown before the activation of the pyrotechnic separation unit 5.
  • terminals 15a, 15b may be formed for connection to a battery terminal.
  • the terminals 15 may be integral with the
  • Connection elements 1, 3 may be formed. At the terminals 15 also points can be arranged in addition to the holes. The terminals 15 allow connection to battery terminals. This allows the current path between a battery terminal and the motor vehicle network are hedged.
  • a current flow can run from terminal 15a via connection element 1, connection element 3 and connection 15b.
  • the circuit breaker heats up so much at least in the area of the pyrotechnic separation unit 5 that it ignites.
  • the resulting by the ignition of the pyrotechnic separation unit 5 gas pressure causes the projection 9 is pressed out of the first receptacle 7 and the current path between the connection element 1 and connection element 3 is interrupted.
  • the constriction 17 serves the purpose of simplifying the release of the connection elements 1, 3.
  • the connecting element 3 can be bent more easily along the constriction 17. When blowing off, therefore, a smaller force acts on the port 15.
  • connection element 3 The position of the connecting elements 1, 3 resulting from the sequence shown above is shown in FIG. 5 shown.
  • the projection 9 of the connection element 3 was blown out of the first receptacle 7 in the direction of the arrow A.
  • Fig. 6 shows a sectional view of a circuit breaker according to one embodiment.
  • the circuit breaker in addition to a catch housing 19.
  • this catch housing 19 a part of the connection element 3 is pivoted after the ignition of the pyrotechnic separation unit 5.
  • the catch housing prevents the connection element 3 can get into the engine compartment.
  • a second receptacle 21 can also be provided in the second connecting element 3.
  • the pyrotechnic separation unit 5 can then be arranged in the second receptacle 21.
  • a particularly compact design can be achieved if the second receptacle 21 is combined with the projection 9. Then, the first receptacle 7 may have a smaller depth.
  • the projection 9 is thus arranged non-positively in the first receptacle 7, the pyrotechnic separation unit 5 in a second receptacle 21, which in turn is arranged on the projection 9.
  • the first and / or second connection element 1, 3 may in each case have a notch 23.
  • the electrically conductive cross section can be reduced at a favorable point and thus the Joule heat generated at this point can be increased.
  • the notches 23 or other adjustments of the component geometry in the area of the pyrotechnic separation unit 5 are provided.
  • an O-ring 25 may be arranged, for example, on the circumference of the projection 7.
  • the effect of a notch can also be created at this point.
  • the gas pressure of the pyrotechnic separation unit 5 can thus be utilized particularly well. Manufacturing tolerances in the manufacture of the Projection 9 and the first receptacle 7 occur, the O-ring can also compensate.
  • Fig. 7 shows the circuit breaker from FIG. 6 in a position after the activation of the pyrotechnic separation unit 5.
  • the connection element 3 is thereby released from the connection element 1, in particular non-destructive, and pivoted into the catching housing 19.
  • connection elements 1, 3 are designed as tubes.
  • the first connection element 1 has two receptacles 7a, 7b.
  • the receptacle 7a serves to receive the projection 9 of the second connection element 3 and thus to the non-positive connection of the connection elements 1, 3.
  • the electrically conductive state is shown.
  • the second connection element 3 also has a receptacle 21.
  • pyrotechnic separation units 5a and 5b are arranged.
  • the method for interrupting a current in particular with a circuit breaker according to one of the previously illustrated exemplary embodiments, will now be explained in greater detail. It should be noted that the temperature curves are not absolutely related to the current can always be a temporal component on the temperature profile.
  • the current profile is below the activation current I A ⁇ - This should preferably be below the maximum allowable current I MAX of the system to be protected, such as the connecting lines or the consumer.
  • the electric current leads to a Joule heating of the connection elements.
  • the pyrotechnic separation unit 5 is also heated, wherein the temperature is below the activation temperature T AKT until the time t A ⁇ .
  • the circuit breaker is designed as a function of the element to be protected in each case. These can be, in addition to the connection lines and consumers. It is crucial in each case that the pyrotechnic separation unit in combination with the connecting elements is chosen such that the pyrotechnic separation unit 5 reliably ignites before reaching the maximum permissible current I M ⁇ X .
  • the circuit breaker according to the invention is characterized by cost-effective and simple production.
  • the pyrotechnic separation unit of the circuit breaker can be reassembled, so that an exchange of components can be omitted.
  • connecting elements of this invention are included, which are designed as connecting rails and, for example, can separate a plurality of current paths.
  • a connecting rail similar to a comb, could be provided.
  • Each tooth of the comb can then have for itself a pyrotechnic separation unit and solve the current path to another connection element as described above.
  • the individual current paths can be separated at different currents.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen mit einem ersten Anschlusselement (1), mit einem mit dem ersten Anschlusselement (1) verbindbaren zweiten Anschlusselement (3) und mit einem in einem leitenden Zustand des Stromunterbrechers zwischen dem ersten Anschlusselement (1) und dem zweiten Anschlusselement (3) verlaufenden Strompfad, bei dem die technische Aufgabe, einen Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen zur Verfügung zu stellen, der einerseits günstig in der Herstellung ist und andererseits einen fehlerfreien Betrieb gewährleistet dadurch gelöst ist, dass eine durch von zumindest einem Anschlusselement (1,3) abgegebener Jouleschen Wärme thermisch aktivierbare pyrotechnische Trenneinheit (5) an mindestens einem der Anschlusselemente (1,3) vorgesehen ist und dass mittels der aktivierten pyrotechnischen Trenneinheit (5) die Verbindung zwischen den Anschlusselementen (1,3) lösbar ist.

Description

Passive Auslösung eines Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen mit einem ersten Anschlusselement, mit einem mit dem ersten Anschlusselement verbindbaren zweiten Anschlusselement und mit einem in einem leitenden Zustand des Stromunterbrechers zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement verlaufenden Strompfad.
Stromkreisunterbrecher für Kraftfahrzeuge sind hinlänglich bekannt . Beispielsweise ist in der DE 199 28 713 Al ein Stromunterbrecher offenbart, der einen Schmelzleiter aufweist . Der Schmelzleiter ist an einem Reaktionsbehälter befestigt . Nach einem Zünden eines im Reaktionsbehälter befindlichen chemischen Gemisches durch einen Zündmechanismus erwärmt sich der Reaktionsbehälter so stark, dass der Schmelzleiter schmilzt und somit den Strompfad unterbricht .
Ein weiterer Stromunterbrecher zum Unterbrechen von mindestens zwei Strompfaden ist aus der DE 101 11 254 Al bekannt . Dadurch soll es ermöglicht werden, einen Strompfad zu unterbrechen, während ein zweiter weiter aktiv sein kann . Hierdurch wird eine redundante Versorgung von beispielsweise sicherheitsrelevanten Systemen in Automobilen gewährleistet und gleichzeitig ist j eder Strompfad gegen Überlastung geschützt . Dafür weist j eder Stromunterbrecher mindestens drei Anschlüsse auf und wird nahe beim Verbraucher angeordnet . Ein Anschluss dient zum Anschließen des Verbrauchers , die weiteren zum Anschluß der Stromkreise, die Einzeln unterbrochen werden sollen . Steigt nun in einem Stromkreis der Strom über die Maximalgrenze, wird dieser getrennt werden . Die weiteren Stromkreise können j edoch ihre j eweiligen Verbraucher weiterhin versorgen .
Zum Unterbrechen wird dabei im Stromunterbrecher ein bestimmter Querschnitt im Anschlusselement des j eweiligen Stromkreises zerstört, so dass der Strompfad unterbrochen ist . Zum Zerstören wird beispielsweise ein chemisches Gemisch verwendet, das an dem Querschnitt angeordnet ist und dem Zünden den Querschnitt zerstört .
Die bekannten Stromunterbrecher haben diverse Nachteile . Elemente des Stromunterbrechers werden zunächst dauerhaft zerstört . Weiterhin sind zum Unterbrechen des Strompfades aufwändige Elemente zur Messung des im zu zerstörenden Element fließenden Stromes und zur Zündung des chemischen Gemisches notwendig, so dass die Stromunterbrecher teuer herzustellen sind.
Ausgehend von den zuvor aufgezeigten Nachteilen lag der Erfindung die technische Aufgabe zugrunde, einen Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen zur Verfügung zu stellen, der einerseits günstig in der Herstellung ist und andererseits einen fehlerfreien Betrieb gewährleistet .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine durch von zumindest einem Anschlusselement abgegebener Jouleschen Wärme thermisch aktivierbare pyrotechnische Trenneinheit an mindestens einem der Anschlusselemente vorgesehen ist und dass mittels der aktivierten pyrotechnischen Trenneinheit die Verbindung zwischen den Anschlusselementen lösbar ist .
Dabei kann die Verbindung der Anschlusselemente durch Stoffschluss hergestellt sein . Beispielsweise könnte das zweite Anschlusselement durch Verkleben mit dem ersten Anschlusselement verbunden sein . Dann kann insbesondere das zweite Anschlusselement eine einfache Geometrie aufweisen .
Besonders bevorzugt ist es , wenn die Anschlusselemente kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dann kann die Verbindung durch die pyrotechnische Trenneinheit insbesondere zerstörungsfrei gelöst werden .
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine pyrotechnische Trenneinheit - passiv - durch die durch den durch die Anschlusselemente fließenden elektrischen Strom erzeugte Temperatur aktiviert werden kann . Jeder elektrische Widerstand R erzeugt eine Joulesche Wärme Q, die proportional zum Produkt aus dem Widerstand R und dem
Quadrat des durch ihn fließenden Stromes I ist (Q ~ R * I2) . In Abhängigkeit der erzeugten Wärme steigt dann die Temperatur der Anschlusselemente . Somit kann der Widerstand des ersten und/oder des zweiten Anschlusselements so angepasst werden, dass bei einem bestimmten Strom und nach einer bestimmten Zeit eine bestimmte Aktivierungstemperatur der pyrotechnischen Trenneinheit erreicht wird. Dabei zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Stromunterbrecher besonders durch seine kompakte und kostengünstige Herstellung aus . Beispielsweise kann die pyrotechnische Trenneinheit so ausgelegt sein, dass sie zwischen 16O 0C und 1950C, insbesondere bei 17O 0C zündet . Somit wäre eine Dauerbetriebstemperatur des Stromunterbrechers zwischen 1000C und 1250C, insbesondere bei 1150C möglich . Natürlich können auch höhere oder niedrigere Temperaturniveaus , abhängig von der Auslegung der pyrotechnischen Trenneinheit, realisiert werden . Den Temperaturen ist j eweils , durch den oben erläuterten Zusammenhang, eine Stromstärke, im Abhängigkeit vom Querschnitt der Elemente und der Dauer der Ströme, zugeordnet . Darüber läßt sich, eventuell in geringem Maße beeinflusst durch die äußeren klimatischen Bedingungen, die bei der Auslegung zu berücksichtigen sind, ein Aktivierungsstrom des Stromunterbrechers justieren .
Als pyrotechnische Trenneinheit lassen sich beispielsweise solche Mischungen verwenden, wie sie in der DE 20 2004 002 292 Ul offenbart sind. Diese Mischungen zeichnen sich durch eine besonders hohe Langzeitstabilität aus . Es lassen sich j edoch im Prinzip alle Mischungen verwenden, die thermisch aktiviert werden können, also durch Zufuhr von Wärme, und einen genügend hohen Druck zur Lösung der kraftschlüssigen Verbindung erzeugen können . Insbesondere sollte die pyrotechnische Trenneinheit auf eine genügend hohe Lebensdauer bzw . Anzahl Betriebsstunden optimiert sein, beispielsweise der Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs entsprechend oder über 10 Jahre .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist mindestens das erste Anschlusselement eine erste Aufnahme auf . In dieser Aufnahme kann die pyrotechnische Trenneinheit angeordnet werden .
Besonders einfach läßt sich die erste Aufnahme einstückig aus dem ersten Anschlusselement formen . Dabei kann die erste Aufnahme ein aus dem ersten Anschlusselement gezogener Topf sein .
Alternativ kann die erste Aufnahme aus mindestens zwei Aufnahmeelementen gebildet sein . Somit kann beispielsweise ein erstes Aufnahmeelement aus dem ersten Anschlusselement einstückig geformt werden und ein zweites Aufnahmeelement, beispielsweise eine Hülse, später an dem ersten Aufnahmeelement angeordnet werden . In dem zweiten Aufnahmeelement kann dabei zuvor die pyrotechnische Trenneinheit angeordnet werden, wobei das Verfahren, das zum Anbringen des zweiten
Aufnahmeelementes an das erste Aufnahmeelement verwendet wird nicht zu einer Erwärmung bis zur
Aktivierungstemperatur der pyrotechnischen Trenneinheit führt . Beispielsweise können Verfahren wie Reibschweißen, Rotationsreibschweißen, Löten oder Kleben angewendet werden .
Weiterhin kann das zweite Anschlusselement eine zweite Aufnahme aufweisen . Somit kann die pyrotechnische Trenneinheit entweder in der ersten Aufnahme, der zweiten Aufnahme oder in beiden Aufnahmen angeordnet sein . Es kann auch eine zweiteilige pyrotechnische Trenneinheit vorgesehen werden, wobei j eweils ein Teil in j eweils einer Aufnahme angeordnet sein kann . Der Begriff zweite Aufnahme muß dabei nicht zwangsläufig das Vorhandensein einer ersten Aufnahme bedeuten, so dass auch nur am zweiten Anschlusselement eine Aufnahme vorgesehen sein kann .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das zweite Anschlusselement einen mit der ersten Aufnahme korrespondierenden Vorsprung aufweisen, derart dass im leitenden Zustand des Stromunterbrechers der Vorsprung kraftschlüssig in der ersten Aufnahme angeordnet ist . Somit kann die erste Aufnahme die Funktion zur Aufnahme der pyrotechnischen Trenneinheit und zur kraftschlüssigen Verbindung mit dem zweiten Anschlusselement gleichzeitig übernehmen . Alternativ könnten auch getrennte Aufnahmen für die Trenneinheit und die kraftschlüssige Verbindung vorgesehen sein . Auch etwaige weitere Möglichkeiten, die Anschlusselemente kraftschlüssig zu verbinden, sind von dieser Erfindung mit erfasst .
Ebenso wie die erste Aufnahme kann auch der Vorsprung aus mindestens zwei Vorsprungelementen mehrteilig ausgeführt sein . Ebenso kann dann mindestens ein erstes und/oder zweites Vorsprungelement eine etwaige zweite Aufnahme aufweisen .
Zur Einflussnahme auf die vom Strom erzeugte Joulesche Wärme sind zunächst alle den Widerstand eines Anschlusselements beeinflussenden Parameter, also der leitende Querschnitt, Länge sowie spezifischer Widerstand des Werkstoffs geeignet . Beispielsweise kann das erste Anschlusselement und/oder das zweite Anschlusselement mindestens eine den ohmschen Widerstand erhöhende Einkerbung aufweisen . Durch eine oder mehrere Einkerbungen eines der oder beider Anschlusselemente werden die elektrisch leitenden Querschnitte verkleinert, wodurch sich der ohmsche Widerstand erhöht, was letztlich zu einer höher Wärmeerzeugung bei gleichem Strom führt . Dadurch ist ein einfaches und kostengünstiges Mittel gegeben, den Widerstand der Anschlusselemente zu beeinflussen . Auch der Querschnitt der angeschlossenen Kabel kann Einfluss auf die eingebrachte Wärme haben .
Alternativ können beispielsweise die verschiedenen Teile einer mehrteiligen Aufnahme bzw . eines mehrteiligen Vorsprungs ebenfalls aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein und somit verschiedene, den erforderlichen Widerständen zum Auslösen der pyrotechnischen Trenneinheit angepasste spezifische Widerstände aufweisen .
Falls erforderlich kann der Widerstand auch durch Vergrößern des Querschnitts verringert werden . Auch kann durch unterschiedlich verpresste Querschnitte der Elemente der Widerstand beeinflusst werden .
Insbesondere kann der Stromunterbrecher so ausgelegt werden, dass ein zur Erreichung der
Aktivierungstemperatur der pyrotechnischen Trenneinheit durch Erzeugung von Joulescher Wärme benötigter Aktivierungsstrom kleiner oder gleich ist, als ein für die an die Anschlusselemente angeschlossenen Leitungen bzw . Kabel und/oder Verbraucher maximal zulässiger Strom. Beispielsweise kann der maximal zulässige Strom dem Strom entsprechen, der beim Übersteigen zum Durchbrennen und Zerstören der Anschlusskabel und/oder der Isolierung der Kabel führen würde .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste und/oder das zweite Anschlusselement aus einem Flachteil gebildet . Daraus ergibt sich eine besonders kostengünstige Herstellung des Stromunterbrechers .
Die Flachteile lassen sich leicht verformen und somit kann in den Anschlusselementen mit geringem technischem Aufwand sowohl eine erste Aufnahme, bei Bedarf eine zweite Aufnahme als auch ein Vorsprung gebildet werden . Mittels der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Vorsprung und erster Aufnahme lassen sich die beiden Anschlusselemente mechanisch miteinander verbinden . Ein Strompfad wird hierdurch hergestellt . Die Kraft, die aufgewendet werden muss , um diese Verbindung zu lösen, lässt sich durch Gestaltung der ersten Aufnahme und des Vorsprungs einstellen . Vorzugsweise ist der Vorsprung mittels Presspassung in der ersten Aufnahme angeordnet . Bevorzugt ist eine unmittelbare Spannverbindung zwischen Vorsprung und erster Aufnahme . Insbesondere ein konischer Presssitz ist bevorzugt . Hierbei kann die erste Aufnahme und/oder der Vorsprung sich verjüngend geformt sein . Bevorzugt ist es , wenn der Topf sich ausgehend vom Flachteil verjüngt .
Besonders günstig lassen sich die Anschlusselemente bilden, wenn zumindest ein Flachteil aus einem Blech hergestellt ist . Bleche verschiedenster Stärken aus elektrisch leitenden Werkstoffen sind günstig und lassen sich einfach verarbeiten . Auch lassen sich stranggepresste Bänder für die Herstellung der Flachteile verwenden .
Bevorzugt ist es , wenn aus den Blechen die Flachteile mittels Trennverfahren geformt werden . Als Trennverfahren eignen sich insbesondere Stanzen, Laserschneiden, Sägen bzw . sonstige spanlose oder spanhebende Trennverfahren . Die erste Aufnahme kann aus dem Anschlusselement tiefgezogen oder, beispielsweise bei zweiteiliger Ausführung der ersten Aufnahme, gestanzt werden .
Bei zweiteiliger Ausführung der ersten Aufnahme kann das erste Aufnahmeelement ein Kragen sein . Dieser Kragen kann beispielsweise beim Ausstanzen des ersten Aufnahmeelements aus dem Anschlusselement gebildet werden . Ferner kann der Kragen durch Einfügen einer Dorns in die Ausstanzung gebildet werden . An dem Kragen kann dann ein zweites Aufnahmeelement, beispielsweise durch Rotationsreibschweißen, Kleben oder ein anderes , vorzugsweise stoffschlüssiges , aber auch kraftschlüssiges Verfahren angebracht werden .
Das erste Aufnahmeelement und/oder Vorsprungelement kann auch lediglich die Fläche im Bereich einer Ausstanzung im ersten bzw . zweiten Anschlusselement sein, mit der das zweite Aufnahmeelement bzw . Vorsprungelement verbunden wird.
Besonders günstig lässt sich der Stromunterbrecher herstellen, wenn der Vorsprung einstückig aus dem Flachteil gebildet ist . Vorzugsweise lässt sich der Vorsprung aus dem Flachteil ziehen . Dies kann beispielsweise mittels Streckziehen oder Tiefziehen bzw . mittels Biegen erfolgen . Hierbei kann ein Stempel in das Flachteil geführt werden, wodurch sich in dem Flachteil der Vorsprung ausbildet . Es ist j edoch auch möglich, dass der Vorsprung an das Flachteil mittels stoff- und/oder kraftschlüssigen Fügens angebracht wird. Bevorzugt ist es , wenn der Vorsprung ein mit der Ausnehmung korrespondierender, tiefgezogener Topf ist . Besonders bevorzugt ist hierbei die sehr kostengünstige und schnelle Herstellung des Stromunterbrechers , wenn der Vorsprung erst während des Fügens des ersten Anschlusselementes mit dem zweiten Anschlusselement aus dem Flachteil gezogen wird. Hierbei kann beispielsweise das zweite Anschlusselement auf das erste Anschlusselement gelegt werden und ein Stempel kann gleichzeitig den Vorsprung formen und in die erste Aufnahme treiben, um die Anschlusselemente miteinander zu fügen .
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes , insbesondere mit einem Stromunterbrecher nach einer oder einer Kombination einer der zuvor erläuterten Ausführungen, bei dem ein Stromunterbrecher von einem Aktivierungsstrom durchflössen wird, bei dem sich das erste und/oder das zweite Anschlusselement durch die Joulesche Wärme bis zur Aktivierungstemperatur erwärmt, bei dem die pyrotechnische Trenneinheit durch die Aktivierungstemperatur aktiviert wird und bei dem die aktivierte pyrotechnische Trenneinheit die Verbindung der Anschlusselemente, insbesondere zerstörungsfrei, löst und somit den Strompfad unterbricht .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert .
In der Zeichnung zeigen
Fig . 1 einen Stromunterbrecher mit einer einteiligen ersten Aufnahme, Fig . 2 einen Stromunterbrecher mit einer zweiteiligen ersten Aufnahme,
Fig . 3 einen Stromunterbrecher mit einem sich verjüngenden Vorsprung,
Fig . 4 einen Stromunterbrecher in kraftschlüssig verbundener Form,
Fig . 5 einen Stromunterbrecher in durch die pyrotechnische Trenneinheit gelöster Form,
Fig . 6 eine alternative Ausgestaltungsform mit Gehäuse,
Fig . 7 eine alternative Ausgestaltungsform mit Gehäuse in durch die pyrotechnische Trenneinheit gelöster Form,
Fig . 8 eine weitere Ausgestaltungsform,
Fig . 9 eine weitere Ausgestaltungsform in durch die pyrotechnische Trenneinheit gelöster Form und
Fig . 10 ein Diagramm der Strom- und Temperaturverläufe .
Fig . 1 zeigt einen Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen, mit einem ersten Anschlusselement 1 und mit einem mit dem ersten Anschlusselement 1 kraftschlüssig verbundenen zweiten Anschlusselement 3. Der gezeigte Zustand ist der leitende Zustand des Stromunterbrechers , wobei zwischen dem ersten Anschlusselement 1 und dem zweiten Anschlusselement 3 ein Strompfad verläuft .
Des Weiteren ist eine durch von zumindest einem Anschlusselement 1 , 3 abgegebener Jouleschen Wärme thermisch aktivierbare pyrotechnische Trenneinheit 5 an dem ersten Anschlusselemente 1 vorgesehen .
Beide Anschlusselemente 1 , 3 sind zudem aus einem elektrisch leitenden Flachteil gebildet .
Wie in Fig . 1 gezeigt, weist das erste Anschlusselement 1 eine erste Aufnahme 7 auf, die einstückig aus dem ersten Anschlusselement 1 geformt ist . Dabei ist die erste Aufnahme 7 ein aus dem ersten Anschlusselement 1 gezogener Topf . Die pyrotechnische Trenneinheit 5 ist in der ersten Aufnahme 7 angeordnet .
Das zweite Anschlusselement 3 weist einen mit der ersten Aufnahme 7 korrespondierenden Vorsprung 9 auf . Im leitenden Zustand des Stromunterbrechers ist der Vorsprung 9 kraftschlüssig in der ersten Aufnahme 7 angeordnet . Der Vorsprung 9 kann, wie in Fig . 1 gezeigt, einstückig aus dem Flachteil des zweiten Anschlusselements 3 gebildet sein . Hierfür kann der Vorsprung 9 aus dem Flachteil gezogen werden und beispielsweise ein mit der ersten Aufnahme 7 korrespondierender, tiefgezogener Topf sein .
Beispielhafter Einbauort für einen Stromunterbrecher ist die Polnische der Batterie oder eine Sicherungsbox im Leitungsnetz . In Fig . 2 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt . Abweichend von dem zuvor erläuterten Beispiel ist hier die erste Aufnahme 7 aus zwei Aufnahmeelementen 11 , 13 gebildet . Das erste Aufnahmeelement 11 ist aus dem ersten Anschlusselement 1 einstückig geformt . Dafür wurde ein Teil des ersten Anschlusselements ausgestanzt, so dass das erste Aufnahmeelement 11 der Kragen einer Ausstanzung aus dem Flachteil ist . Das zweite Aufnahmeelement 13 ist mit dem ersten Aufnahmeelement 11 verbunden . Dies kann beispielsweise durch Rotationsreibschweißen bewerkstelligt werden . Dabei kann in einem vorgelagerten Arbeitsschritt zunächst das zweite Aufnahmeelement 13 mit der pyrotechnischen Trenneinheit 5, insbesondere einer chemischen Mischung, befüllt werden . Auch alle anderen Verfahren zum Anbringen des zweiten Aufnahmeelements 13 können angewendet werden . Es muß nur sichergestellt werden, dass eine genügende Verbindungsfestigkeit hergestellt wird. Das Aufnahmeelement 13 kann eine zuvor gefertigte Hülse sein, die durch Reibschweißen an das erste Aufnahmeelement 11 angebracht wird.
Alternativ könnte das erste Aufnahmeelement 11 lediglich eine Fläche im Bereich der Ausstanzung aus dem ersten Anschlusselement 1 sein . Anders ausgedrückt : Es könnte der Kragen entfallen . Dann könnte das zweite Aufnahmeelement 13 Stoffschlüssig mit der Fläche bzw . dem ersten Aufnahmeelement 11 verbunden werden .
Das zweite Aufnahmeelement 13 kann darüber hinaus aus einem einen anderen spezifischen Widerstand aufweisenden Material als das erste Anschlusselement 1 hergestellt sein . So kann besonders einfach auf die Entwicklung der Jouleschen Wärme Einfluss genommen werden . In Fig . 3 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der sich der Vorsprung 9 in der vom Flachteil erstreckenden Richtung verjüngt . Dadurch kann eine besonders gute Übertragung der Erwärmung des zweiten Anschlusselements 3 bzw . des Vorsprungs 9 auf die pyrotechnische Trenneinheit 5 erreicht werden .
Generell kann der Vorsprung 9 während des Fügens des ersten Anschlusselements 1 mit dem zweiten Anschlusselement 3 aus dem Flachteil gezogen sein . So kann die Herstellung effektiv vereinfacht und beschleunigt werden . Um einen guten Kraftschluss zu erhalten, kann der Vorsprung 9 mit der ersten Aufnahme 7 nach dem Fügen einen konischen Pressitz bilden .
Eine besonders kostengünstige Herstellung kann dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Flachteil aus einem Blech hergestellt ist . Dabei kann vorzugsweise zumindest ein Flachteil aus einem Blech mittels eines Trennverfahrens geformt werden .
In Fig . 4 ist ein Stromunterbrecher in einer kraftschlüssig und somit elektrisch verbundenen Stellung der Anschlusselemente 1 , 3 vor der Aktivierung der pyrotechnischen Trenneinheit 5 gezeigt . An den Anschlusselementen 1 , 3 können Anschlüsse 15a, 15b zum Anschluss an eine Batterieklemme angeformt sein . Die Anschlüsse 15 können einstückig mit den
Anschlusselementen 1 , 3 gebildet sein . An den Anschlüssen 15 können neben den Bohrungen auch Stützpunkte angeordnet sein . Die Anschlüsse 15 ermöglichen den Anschluss an Batteriepolklemmen . Hierdurch kann der Strompfad zwischen einer Batteriepolklemme und dem Kraftfahrzeugnetz abgesichert werden .
Ein Stromfluss kann von Anschluss 15a über Anschlusselement 1 , Anschlusselement 3 und Anschluss 15b verlaufen . Im Fall eines zu großen elektrischen Stromes , beispielsweise durch einen Kurzschluss , erhitzt sich der Stromunterbrecher zumindest im Bereich der pyrotechnischen Trenneinheit 5 so stark, dass diese zündet . Der durch das Zünden der pyrotechnischen Trenneinheit 5 entstehende Gasdruck bewirkt, dass der Vorsprung 9 aus der ersten Aufnahme 7 gepresst wird und der Strompfad zwischen Anschlusselement 1 und Anschlusselement 3 unterbrochen wird. Die Einschnürung 17 dient dabei dem Zweck, das Lösen der Anschlusselemente 1 , 3 zu vereinfachen . Das Anschlusselement 3 lässt sich entlang der Einschnürung 17 leichter verbiegen . Beim Absprengen wirkt daher eine geringere Kraft auf den Anschluss 15.
Die sich aus dem zuvor dargestellten Ablauf ergebende Stellung der Anschlusselemente 1 , 3 ist in Fig . 5 gezeigt . Der Vorsprung 9 des Anschlusselements 3 wurde aus der ersten Aufnahme 7 in Richtung des Pfeils A gesprengt .
Besonders vorteilhaft ist, dass nach dem Auslösen lediglich die pyrotechnische Trenneinheit 5 erneuert und das Anschlusselement 3 entgegen der Richtung des Pfeils A wieder in die erste Aufnahme 7 geklappt werden muss . Eine kostenintensive und aufwändige Reparatur des Stromunterbrechers kann entfallen .
Fig . 6 zeigt eine Schnittansicht eines Stromunterbrechers gemäß eines Ausführungsbeispieles . Neben den zuvor beschriebenen Elementen weist der Stromunterbrecher zusätzlich ein Fanggehäuse 19 auf . In dieses Fanggehäuse 19 wird ein Teil des Anschlusselements 3 nach dem Zünden der pyrotechnischen Trenneinheit 5 geschwenkt . Das Fanggehäuse verhindert, dass das Anschlusselement 3 in den Motorraum gelangen kann .
Wie in Fig . 6 gezeigt, kann auch im zweiten Anschlusselement 3 eine zweite Aufnahme 21 vorgesehen werden . Die pyrotechnische Trenneinheit 5 kann dann in der zweiten Aufnahme 21 angeordnet werden . Eine besonders kompakte Bauform läßt sich erreichen, wenn die zweite Aufnahme 21 mit dem Vorsprung 9 kombiniert wird. Dann kann die erste Aufnahme 7 eine geringere Tiefe aufweisen . Der Vorsprung 9 ist also kraftschlüssig in der ersten Aufnahme 7 angeordnet, die pyrotechnische Trenneinheit 5 in einer zweiten Aufnahme 21 , die wiederum an dem Vorsprung 9 angeordnet ist .
Zusätzlich ist in Fig . 6 gezeigt, dass das erste und/oder zweite Anschlusselement 1 , 3 j eweils eine Einkerbung 23 aufweisen können . Durch die Einkerbungen 23 kann an günstiger Stelle der elektrisch leitende Querschnitt verringert und so die an dieser Stelle erzeugte Joulesche Wärme erhöht werden . Vorteilhaft werden die Einkerbungen 23 oder andere Anpassungen der Bauteilegeometrie im Bereich der pyrotechnischen Trenneinheit 5 vorgesehen . Weiterhin kann, wie in Fig . 6 gezeigt, ein O-Ring 25 beispielsweise am Umfang des Vorsprungs 7 angeordnet sein . Einerseits kann an dieser Stelle so ebenfalls der Effekt einer Einkerbung hervorgerufen werden . Andererseits kann so der Gasdruck der pyrotechnischen Trenneinheit 5 besonders gut ausgenutzt werden . Fertigungstoleranzen, die bei der Herstellung des Vorsprungs 9 und der ersten Aufnahme 7 auftreten, kann der O-Ring ebenso ausgleichen .
Fig . 7 zeigt den Stromunterbrecher aus Fig . 6 in einer Position nach der Aktivierung der pyrotechnischen Trenneinheit 5. Das Anschlusselement 3 ist dabei vom Anschlusselement 1 , insbesondere zerstörungsfrei, gelöst und in das Fanggehäuse 19 geschwenkt .
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig . 8 gezeigt . Die beiden Anschlusselemente 1 , 3 sind als Rohre ausgeführt . Das erste Anschlusselement 1 weist zwei Aufnahmen 7a, 7b auf . Die Aufnahme 7a dient der Aufnahme des Vorsprungs 9 des zweiten Anschlusselements 3 und somit zur kraftschlüssigen Verbindung der Anschlusselemente 1 , 3. In Fig . 8 ist der elektrisch leitende Zustand gezeigt . Wie weiterhin dargestellt, weist auch das zweite Anschlusselement 3 eine Aufnahme 21 auf . In den Aufnahmen 7b und 9 sind pyrotechnische Trenneinheiten 5a und 5b angeordnet .
Wird durch die von einem elektrischen Strom erzeugte Joulesche Wärme die Aktivierungstemperatur erreicht, führt dies zum Zünden der pyrotechnischen Trenneinheiten 5, so dass die Anschlusselemente 1 , 3 in Richtung des Pfeils B, wie in Fig . 9 gezeigt, getrennt werden, wodurch wiederum der Strompfad getrennt wird.
Anhand des in Fig . 10 gezeigten Diagramms soll nun das Verfahren zum Unterbrechen eines Stromes , insbesondere mit einem Stromunterbrecher nach einem der zuvor dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden . Es wird darauf hingewiesen, dass die Temperaturverläufe nicht absolut auf den Strom bezogen werden können, sondern stets auch eine zeitliche Komponente sich auf den Temperaturverlauf auswirkt .
Bis zum Zeitpunkt ti befindet sich der Stromverlauf unterhalb des Aktivierungsstroms IAκτ - Dieser sollte vorzugsweise unterhalb des maximal zulässigen Stromes IMAX des zu schützenden Systems , beispielsweise der Anschlussleitungen oder der Verbraucher liegen . Der elektrische Strom führt zu einer Jouleschen Erwärmung der Anschlusselemente . Dadurch wird ebenfalls die pyrotechnischen Trenneinheit 5 erwärmt, wobei die Temperatur bis zum Zeitpunkt tAκτ unterhalb der Aktivierungstemperatur TAKT liegt . Steigt nun der Strom zum Zeitpunkt ti über den Aktivierungsstrom IAKτ so führt dies zu einer Erwärmung der pyrotechnischen Trenneinheit bis zur Aktivierungstemperatur TAKτ - Dabei kann eine kleine Verzögerung auftreten, so dass TAKτ zu einem Zeitpunkt tAKτv der nach dem Zeitpunkt ti liegen kann, erreicht wird.
Zum Zeitpunkt tAKτ zündet die pyrotechnische Trenneinheit 5, so dass die kraftschlüssige Verbindung der Anschlusselemente 1 , 3, insbesondere zerstörungsfrei, gelöst wird, was zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung führt .
Der Stromunterbrecher wird dabei in Abhängigkeit von dem j eweils zu schützenden Element ausgelegt . Dies können, neben den Anschlussleitungen auch Verbraucher sein . Entscheidend ist j eweils , dass die pyrotechnische Trenneinheit in Kombination mit den Anschlusselemente so gewählt wird, dass die pyrotechnische Trenneinheit 5 vor dem Erreichen des maximal zulässigen Stromes IMÄX verlässlich zündet . Vorteilhaft wird dabei der Stromunterbrecher so gestaltet, dass das Zeitintervall tΛ zwischen ti und tAκτ (tΛ = tAκτ - ti) so gering wie möglich ausfällt . Dies kann insbesondere durch Wahl besonderer Materialien für die Anschlusselemente, besondere Ausgestaltung der Einkerbungen sowie der Aufnahmen und des Vorsprungs erreicht werden .
Der erfindungsgemäße Stromunterbrecher zeichnet sich durch kostengünstige und einfache Herstellung aus . Außerdem kann nach der Aktivierung der pyrotechnischen Trenneinheit der Stromunterbrecher wieder zusammengefügt werden, so dass ein Austausch von Bauteilen entfallen kann .
Ebenso sind Anschlusselemente von dieser Erfindung umfasst, die als Anschlussschienen ausgebildet sind und beispielsweise mehrere Strompfade trennen können . So könnte eine Anschlussschiene, ähnlich einem Kamm, vorgesehen sein . Jeder Zahn des Kamms kann dann für sich eine pyrotechnische Trenneinheit aufweisen und den Strompfad zu einem weiteren Anschlusselement wie zuvor beschrieben lösen . Insbesondere durch verschiedenartige Ausgestaltung der einzelnen Zähne können dann die einzelnen Strompfade bei verschiedenen Stromstärken getrennt werden .

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Stromunterbrecher für elektrische Versorgungsleitungen, insbesondere Energieleitungen oder Batteriekabel, von Kraftfahrzeugen
- mit einem ersten Anschlusselement (1 ) ,
- mit einem mit dem ersten Anschlusselement (1 ) verbindbaren zweiten Anschlusselement (3) und
- mit einem in einem leitenden Zustand des Stromunterbrechers zwischen dem ersten Anschlusselement (1 ) und dem zweiten Anschlusselement
(3) verlaufenden Strompfad, dadurch gekennzeichnet,
- dass eine durch von zumindest einem Anschlusselement (1 , 3) abgegebener Jouleschen Wärme thermisch aktivierbare pyrotechnische Trenneinheit (5) an mindestens einem der Anschlusselemente (1 , 3) vorgesehen ist und
- dass mittels der aktivierten pyrotechnischen Trenneinheit (5) die Verbindung zwischen den Anschlusselementen (1 , 3) lösbar ist .
2. Stromunterbrecher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (1 ) mit dem zweiten Anschlusselement (3) kraftschlüssig verbunden ist .
3. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (1 ) mit dem zweiten
Anschlusselement (3) Stoffschlüssig verbunden ist .
4. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (1 ) aus einem elektrisch leitenden Flachteil gebildet ist .
5. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das erste Anschlusselement (1 ) eine erste Aufnahme (7 ) aufweist .
6. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (7 ) einstückig aus dem ersten
Anschlusselement (1 ) geformt ist .
7. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (7 ) ein aus dem ersten
Anschlusselement (1 ) gezogener Topf ist .
8. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (7 ) aus mindestens zwei
Aufnahmeelementen (11 , 13) gebildet ist .
9. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Aufnahmeelement (11 ) aus dem ersten
Anschlusselement (1 ) einstückig geformt ist .
10. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufnahmeelement (11 ) ein Kragen einer
Ausstanzung aus dem Flachteil ist .
11. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Aufnahmeelement (13) an dem ersten
Aufnahmeelement (11 ) angeordnet ist .
12. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlusselement (3) eine zweite
Aufnahme (21 ) aufweist .
13. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Trenneinheit (5) in mindestens einer der Aufnahmen (7 , 21 ) angeordnet ist ,
14. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlusselement (3) aus einem elektrisch leitenden Flachteil gebildet ist .
15. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlusselement (3) einen mit der ersten Aufnahme (7 ) korrespondierenden Vorsprung ( 9) aufweist, derart dass im leitenden Zustand des Stromunterbrechers der Vorsprung ( 9) kraftschlüssig in der ersten Aufnahme (7 ) angeordnet ist .
16. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ( 9) einstückig aus dem Flachteil gebildet ist .
17. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ( 9) aus dem Flachteil gezogen ist
18. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ( 9) ein mit der ersten Aufnahme
(7 ) korrespondierender, tiefgezogener Topf ist .
19. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ( 9) sich in der vom Flachteil erstreckenden Richtung verjüngt .
20. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ( 9) während des Fügens des ersten Anschlusselements (1 ) mit dem zweiten Anschlusselement (3) aus dem Flachteil gezogen ist .
21. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ( 9) aus mindestens zwei
Vorsprungelementen gebildet ist .
22. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ( 9) mit der ersten Aufnahme (7 ) nach dem Fügen einen konischen Pressitz bildet .
23. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flachteil aus einem Blech hergestellt ist .
24. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flachteil aus einem Blech mittels eines Trennverfahrens geformt ist .
25. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (1 ) und/oder das zweite Anschlusselement (3) mindestens eine den ohmschen Widerstand erhöhende Einkerbung (23) aufweist .
26. Stromunterbrecher nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Erreichung der Aktivierungstemperatur der pyrotechnischen Trenneinheit (5) durch Erzeugung von Joulescher Wärme benötigter Aktivierungsstrom kleiner oder gleich ist, als ein für die an die Anschlusselemente (1 , 3) angeschlossenen Leitungen bzw . Kabel und/oder Verbraucher maximal zulässiger Strom.
27. Verfahren zum Unterbrechen eines Stromes , insbesondere mit einem Stromunterbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
- bei dem ein Stromunterbrecher von einem Aktivierungsstrom durchflössen wird, bei dem sich das erste und/oder das zweite Anschlusselement (1 , 3) durch die Joulesche Wärme bis zur Aktivierungstemperatur erwärmt,
- bei dem die pyrotechnische Trenneinheit (5) durch die Aktivierungstemperatur aktiviert wird und
- bei dem die aktivierte pyrotechnische Trenneinheit
(5) die kraftschlüssige Verbindung der Anschlusselemente (1 , 3) löst und somit den Strompfad unterbricht .
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