烟火式开关和中间电路放电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于切断和建立电路的烟火式开关(10、20)，包括：第一电导体(11、21)、第二电导体(12、22)和点火元件(16、26)，在烟火式开关(10、20)的第一状态中，第一电导体(11、21)和第二电导体(12、22)彼此电连接，在第一电导体(11、21)和第二电导体(12、22)之间设置预定分离点(14、24)，一旦点火元件(16、26)被触发，则预定分离点(14、24)分离，所述烟火式开关(10、20)包括第三电导体(13、23)，在烟火式开关(10、20)的第一状态中第三电导体(13、23)与第二电导体(12、22)和第三电导体(13、23)电分离并且在烟火式开关(10、20)的第二状态中第三电导体(13、23)与第二电导体(12、22)电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烟火式开关和中间电路放电系统
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分的用于切断电路的烟火式开关和一种根据权利要求10前序部分的中间电路放电系统以及一种根据权利要求16前序部分的车辆。
技术介绍
电动或混合动力车辆具有高压网络，在其中可存在范围在60伏至几百伏(如400伏)范围内的电压。高压网络通常包括高压电池，其通过具有至少一个中间电路电容器的所谓中间电路与高压网络的其余部分连接。在电动或混合动力车辆发生事故时，高压网络可能对车辆乘客、其它交通参与者或救援人员造成潜在危险。因此，在发生事故时必须可靠地切断高压网络，即高压电池必须可靠地与高压网络分离。高压电池例如可通过所谓的电池接触器(Batterie-Schütze)与高压网络分离。为了紧急切断电路，尤其是为了断开电源与连接的网络，使用紧急开关，紧急开关在需要时被触发并且切断电路。这种紧急开关必须可靠地切断电路且不允许意外的重新连接。在发生事故时，必须将电动车辆的高压电池与车载网络的其余部分断开，以防止发生火灾。在断开高压电池与电动或混合动力车辆的高压网络之后，仍可能有大量能量存储在一个或多个中间电路电容器中。因此，出于安全原因高压中间电路、尤其是设置其中的中间电路电容器应尽可能快地被放电到相对无害的、例如低于60V的电压水平上(在例如小于5秒的时间段内)。可通过功率电子装置控制高压中间电路的放电。为此可设置放电电路。放电持续时间可由开关结合欧姆电阻来调节。由于根据现有技术高压中间电路的能量仅可缓慢地在秒范围内、如5到40秒中放电，因此这些能量也可能导致安全隐患。如图1(现有技术)所示，在传统的电动车辆中高压部件在中间电路中设有无源和有源放电支路。无源放电用于中间电路的放电。有源放电在向停车状态过渡时或在故障情况、如碰撞时被接上，以耗散存在于中间电路中的能量。在现有技术中能量在秒范围(如5-40秒)内被耗散。中间电路中的放电过程持续时间越长，安全隐患就越大。对未来高压系统的要求显著提高，也就是说，放电持续时间必须相对短。到目前为止没有令人满意的方案用来在紧急情况下在短时间(如10到30毫秒)内可靠地耗散存储在中间电路电容器中的电能，且无需大型昂贵且占用空间的部件。烟火式开关(也称为高温熔断器)用于在出现特定条件时有针对性且可靠地切断电路。烟火式开关具有快速分离特性，这使得在车辆碰撞后高压电池可在极短的时间内可靠地与车辆的高压网络分离。例如参考DE10209627A1，其中已知一种用于断路的烟火式开关，其具有主体，在该主体中设有两个导体区域和设置在其间的预定分离点。主体中的空腔包围点火装置。在点火装置触发后，预定分离点分解成小碎片并且因此两个导体区域彼此分离。这种烟火式开关只能用于切断电路。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种烟火式开关，其适合于可靠地将电动或混合动力车辆的高压电池与高压车载网络断开并且还具有附加功能。本专利技术的任务还在于提供一种具有这种烟火式开关的中间电路放电系统。所述任务通过权利要求1或10和16的特征来解决。本专利技术的有利实施方式和扩展方案可由从属权利要求获知，各个权利要求特征也可彼此组合。根据本专利技术的烟火式开关包括第一电导体、第二电导体和点火元件。在烟火式开关的第一状态中第一电导体和第二电导体彼此电连接。在第一电导体和第二电导体之间设置预定分离点。一旦点火元件被触发，则预定分离点分离，即第一电导体与第二电导体分离。因此，点火元件的点火或触发引起预定分离点分离并且因此先前存在于第一和第二电导体之间的电连接断开。根据本专利技术的烟火式开关包括第三电导体。在烟火式开关的第一状态中第三电导体与第一电导体和第二电导体电分离。在烟火式开关的第二状态中，即在点火元件触发或点燃后，第三电导体与第二电导体电连接。但在第二状态中第三电导体继续与第一电导体电分离。这种烟火式开关可在其第一状态中用作高压电池和车辆的高压车载网络之间的“电连接”。通过点燃点火元件根据本专利技术的烟火式开关进入其第二状态，在该第二状态中第二和第三电导体彼此连接，这可用于有针对性地将电容放电，即用于有针对性地降低(例如高压车载网路中间电路中的)电压。烟火式开关优选包括具有空腔的壳体，点火元件设置在该空腔内。一旦点火元件被触发，则点火元件可产生用于断开预定分离点的压力升高。在烟火式开关的第二状态中第二电导体和第三电导体这样彼此电连接，使得第二电导体在预定分离点断开后被压到第三电导体上，或者反之亦然，即第三电导体在预定分离点断开后被压到第二电导体上。点火元件的触发因此引起第二或第三电导体相对于彼此的机械运动，使得第二和第三电导体接触并且彼此电连接。优选在烟火式开关的第二状态中，第一电导体不仅与第二电导体分离，而且也与第三电导体分离。优选烟火式开关可具有分离销，当在烟火式开关的第二状态中第二和第三电导体电直接彼此电连接时，该分离销可以是电绝缘的。优选分离销的端面可具有逐渐变尖的部分、如锥形部，该分离销这样分离预定分离点，使得在点火元件触发后锥形部的尖端将第二电导体压离第一电导体并且断开预定分离点。在本专利技术的一种变型方案中，点火元件设置在第一电导体中或集成在第一电导体中。在点火元件触发时预定分离点分离并且第二电导体被压离第一电导体，由此第一和第二电导体之间的电连接断开。在本专利技术的另一种变型方案中，烟火式开关包括用于断开预定分离点的黏性材料，该黏性材料在点火元件触发后将第二电导体压离第一电导体并且断开预定分离点。此外，本专利技术提出一种中间电路放电系统，在其中使用上述烟火式开关。根据本专利技术的、尤其是用于电动或混合动力车辆的中间电路放电系统包括上述烟火式开关和车辆高压网络的中间电路，该中间电路具有中间电路电容。烟火式开关的第一电导体与高压电池连接。烟火式开关的第二电导体与中间电路电容的第一端子连接并且烟火式开关的第三电导体与中间电路电容的第二端子连接。在烟火式开关的第一状态中，烟火式开关通过第一和第二电导体将高压电池与电动或混合动力车辆的高压网络的中间电路连接。在烟火式开关的第二状态中，烟火式开关连接中间电路电容的第一端子与中间电路电容的第二端子，由此闭合放电电路，通过该放电电路使中间电路电容放电。优选中间电路放电系统包括放电电阻器，烟火式开关的第三电导体通过该放电电阻器与中间电路电容的第二端子连接。优选这样设计放电电路，使得中间电路电容上的电压在小于100毫秒的时间段内降低到小于60V的电压。优选烟火式开关可通过电动车辆的触发信号触发。触发信号例如可以是由碰撞传感器产生的碰撞信号，该信号指示电动或混合动力车辆发生或已发生碰撞，在该碰撞中已经超过预定的变形程度阈值和/或预定的加速度值。优选中间电路电容具有0.5mF至4mF的值。如果该值小于4mF，则电容相对便宜。如果该值大于0.5mF，则高频纹波较少，这可能会影响电磁兼容性(EMV)。优选放电电阻器具有0.2欧姆至10欧姆的值。如果该值大于15欧姆，则放电时间将相对较长。如果该值小于0.1欧姆，则流动的电流将相对较大。此外，本专利技术还提出一种具有上述中间电路放电系统的电动车辆或混合动力车辆。根据本专利技术，在触发后高压电池可在毫秒范围内与车辆车载电网分离。放电电路由此连接，即烟火式开关在触发后建立新的电连接，即第二和第三电导体之间的连接。存储在中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于切断和建立电路的烟火式开关(10、20)，包括：第一电导体(11、21)、第二电导体(12、22)和点火元件(16、26)，在烟火式开关(10、20)的第一状态中，第一电导体(11、21)和第二电导体(12、22)彼此电连接，在第一电导体(11、21)和第二电导体(12、22)之间设置预定分离点(14、24)，一旦点火元件(16、26)被触发，则预定分离点(14、24)分离，其特征在于，所述烟火式开关(10、20)包括第三电导体(13、23)，在烟火式开关(10、20)的第一状态中第三电导体(13、23)与第一电导体(12、22)和第二电导体(11、21)电分离，并且在烟火式开关(10、20)的第二状态中第三电导体(13、23)与第二电导体(12、22)电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.15 DE 102016222339.91.用于切断和建立电路的烟火式开关(10、20)，包括：第一电导体(11、21)、第二电导体(12、22)和点火元件(16、26)，在烟火式开关(10、20)的第一状态中，第一电导体(11、21)和第二电导体(12、22)彼此电连接，在第一电导体(11、21)和第二电导体(12、22)之间设置预定分离点(14、24)，一旦点火元件(16、26)被触发，则预定分离点(14、24)分离，其特征在于，所述烟火式开关(10、20)包括第三电导体(13、23)，在烟火式开关(10、20)的第一状态中第三电导体(13、23)与第一电导体(12、22)和第二电导体(11、21)电分离，并且在烟火式开关(10、20)的第二状态中第三电导体(13、23)与第二电导体(12、22)电连接。2.根据权利要求1所述的烟火式开关(10、20)，其特征在于，所述烟火式开关(10、20)包括具有空腔的壳体(17)，点火元件(16、26)设置在该空腔内。3.根据前述权利要求中任一项所述的烟火式开关(10、20)，其特征在于，一旦点火元件(16、26)被触发，则点火元件(16、26)产生用于断开预定分离点(14、24)的压力升高。4.根据前述权利要求中任一项所述的烟火式开关(10、20)，其特征在于，在烟火式开关(10、20)的第二状态中第二电导体(12、22)和第三电导体(13、23)彼此电连接，使得第二电导体(12、22)在预定分离点(14、24)断开之后被压到第三电导体(13、23)上，或第三电导体(13、23)在预定分离点(14、24)断开之后被压到第二电导体(12、22)上。5.根据前述权利要求中任一项所述的烟火式开关(10、20)，其特征在于，在烟火式开关(10、20)的第二状态中，第一电导体(11、21)与第二电导体(12、22)和第三电导体(13、23)电分离。6.根据前述权利要求中任一项所述的烟火式开关(10)，其特征在于，所述烟火式开关(10)具有分离销(15)，该分离销是电绝缘的。7.根据权利要求6所述的烟火式开关(10)，其特征在于，所述分离销(15)的端面具有锥形部，该分离销(15)分离预定分离点(14)，使得在点火元件(16)触发之后锥形部的尖端将第二电导体(12)压离第一电导体(11)并且断开预定分离点(14)。8.根据权利要求1至5中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·哈默施密特，W·瓦格，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE