CN113994450B - 直流电路中断开关组件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是创造一种小且简单的开关组件，其一方面应当能够承受长期重复的感应相关的影响以及动态的电流负载，即每个直流电压(DC)电路内部电流值的变化，并且另一方面即使存在比已知开关组件中的额定电流值高得多的标称电流值时，即电流值至少为400A时，也应当能够通过激活该开关组件而迅速中断所述电路且不形成任何电弧，以确保在所述中断后每个电负载或电负载组与一个或多个直流电压电源完全电隔离。为此目的，根据本发明的开关组件(1)包括爆炸熔丝组件(5)，其包括至少两个爆炸熔丝(5'、5")，它们彼此并联连接并且各自分别集成在其各自的导电分支(112'、112")中共同形成一次电导体的所述第二分支，称为第一，即在前的，爆炸熔丝(5')和第二，即在后的爆炸熔丝(5")。爆炸熔丝(5'，5”)各自包括中断件(5V，51”)，用于在正常操作期间连通每个爆炸熔丝(5'，5”)的各分支(112'，112”)，或者当满足各预定条件时通过将每个对应中断件(51'，51”)置于另一位置而使各分支(112'，112”)中断。

Description

直流电路中断开关组件

本发明涉及直流电路中断开关组件，其中，根据国际专利分类，此发明属于电学中的基本电气元件，即开关装置中列出的开关和开关组件，其通过激发而启动，激发借助依赖于电流的适当装置发起，此发明类属于H 01H 39/006。

本发明基于如何创造小而简单的开关组件这一问题，即，该开关组件一方面应当能够承受长期重复的与感应相关的影响，以及动态电流负载，即每个直流(DC)电路内电流值的变化，另一方面即使在该开关组件的标称电流值比已知开关组件标称电流值高得多的情况下，即电流值至少为400A时，也应当能通过开启该开关组件来迅速中断所述电路且不形成电弧，以确保在所述断路后每个电负载或电负载组与一个或更多个直流电压电源完全电隔离。

所述电流中断应当无论电流和电压的每个可处理值如何都执行，其中开关组件应配备有其自己的致动器，该致动器应可靠地对电气过载和机械过载(例如在撞车情况下)做出反应，因此应该被认为是一个完全自主的组件，适于独立于任何其他组件来安装和工作，任何其他组件指可用于各种目的并且可以在将安装有所述开关组件的每辆车或任何其他设备中使用的其他组件。

SI 25501A中描述了一种直流中断开关组件，通过经由一次电导体和二次电导体建立电连接，该开关组件适于集成在直流电压电源与至少一个电负载之间，从而借助于所述开关组件的导体，所述直流电压电源的一次端子能够与每个电负载的一次端子电连接，并且所述直流电压电源的二次端子能够与每个电负载的二次端子电连接。所述开关组件的一次电导体包括两个彼此并联的分支，其中第一分支包括具有熔断件的电熔断器，第二分支包括爆炸熔丝和致动器，所述爆炸熔丝能够使延伸穿过所述爆炸熔丝的、一次电导体的所述分支中断，致动器能够通过电脉冲使爆炸熔丝组件中包含的至少一种化学反应物爆炸来激活所述爆炸熔丝组件以使一次电导体的所述第二分支中断，该电脉冲从所述外部传感器或任何其他传感器接收，外部传感器适于监测某个电路内的电流，任何其他传感器适于监测至少一个其他物理特性并且可用于集成有该开关组件的设备区域中的每个期望位置。所述爆炸熔丝包括中断件，该中断件在爆炸熔丝中可从其第一位置即非中断位置移动到另一位置即中断位置，在第一位置处，中断件使一次电导体的第二分支被连接并且在此处中断件与二次电导体保持足够的距离，在另一位置处，通过爆炸熔丝组件的一次电导体的第二分支的电路被中断，并且中断件与开关组件的二次导体直接导电接触。

然而，在上述开关组件中，在危急情况下，即机械过载的情况，特别是在碰撞情况下，所述致动器从用于监测每个电路中的电流值的传感器或者任何其他传感器接收所需的脉冲或信号，所述任何其他传感器用于监测任何其他物理值并且在安装有该开关组件的装置内的每个期望位置可用。在这种情况下，该开关组件的运行取决于所述致动器从中接收到触发和移动中断件所需信号的另一装置的运行。在实际应用中，这意味着这种开关组件的致动器必须适于每个应当能从其接收到触发信号的特定组件，因此这种开关组件的运行可靠性也绝对取决于致动器从中接收到触发该致动器所需信号的其他设备。

SI 25500A和SI 25501还有WO 2019/027374 A1中描述了下述直流电路中断开关组件。这种开关组件预计用于中断直流电路，并且在经由一次电导体和二次电导体建立电连接的情况下，适于集成在直流电压电源与至少一个负载之间，从而通过开关组件的所述导体，所述直流电压电源的一次端子能够与每个电负载的一次端子电连接，并且所述直流电压电源的二次端子能够与每个电负载的二次端子电连接。开关组件的一次电导体包括彼此并联连接的两个分支，并且第一分支包括具有熔断件的熔体插入式熔断器形式的电熔断器，第二分支包括爆炸熔丝和致动器。所述爆炸熔丝包括中断件，该中断件能够使延伸穿过所述爆炸熔丝的一次电导体的所述第二分支中断，致动器能够通过电脉冲使爆炸熔丝组件中包含的至少一种化学反应物爆炸来确保所述中断件由于一次电导体的所述第二分支的中断而适当移动。所述爆炸熔丝包括中断件，该中断件在所述爆炸熔丝内可从其第一位置，即原始位置，移位进入其第二位置，即移位位置，在第一位置处，借助该中断件使得一次电导体的所述第二分支不被中断，并且所述中断件被保持与二次电导体相距足够距离，在第二位置处，穿过一次电导体的第二分支的电路被中断，并且中断件与开关组件的二次导体保持导电接触。所述致动器能够经由所述中断件与开关组件的二次导体连接并且包括：

-电引爆件，适于通过电脉冲引起其中包含的至少一种化学反应物的爆炸性化学反应；

-致动件，其在所述电引爆件被激活时所述反应物的所述化学反应期间可沿朝向中断件的方向移位，以确保所述中断件从其与一次导体接触且远离二次导体的初始位置移位至与二次导体接触的二次位置；以及

-电路，其与所述并联分支共同以下述方式集成在所述一次电导体中，该电路、所述直流电压电源、以及所述负载与一次导体的所述分支串联连接，其中所述电路由具有接触件的至少一个不可逆热电熔断器以及具有中断件的至少一个电磁簧片开关组成，所述接触件在开关组件正常操作期间被中断，并且仅在发生电过载时被闭合，即被置于非中断状态，所述中断件在开关组件正常操作期间被中断，并且仅在超出开关组件内的电流的预定值并因此超出电磁场的预定值时被闭合，即被置与非中断状态。致动器的所述熔断器与致动器的所述电磁簧片开关彼此并联连接。

在所述致动器包括多于一个熔断器的情况下，这些熔断器彼此并联连接。类似地，在所述致动器包括多于一个电磁簧片开关的情况下，各可用电磁簧片开关也彼此并联连接。

至少一个附加导体可以连接到所述电路，然后所述电路借助该附加导体与至少一个外部传感器连接，使得在危急情况下，例如在车辆碰撞情况下，所述可以通过所述附加导体向致动器提供信号，该信号用于发起中断件的位移，并且是从所述外部传感器或任何其他传感器接收的，该外部传感器适于监测特定电路内的电流，任何其他传感器适于监测至少一个其他物理值并且可用于集成有所述开关组件的设备区域中的每个期望位置。

所述中断件可机械中断，并且在一次电导体的第二分支的部分可从其初始位置移位到其第二位置。

此外，处于第二位置即移位位置的所述中断件被保持与开关组件的第二电导体导电接触，并因此还与每个负载以及直流电压电源的二次端子电接触，在该第二位置处，通过一次电导体的第二分支的电路被中断。

电引爆件既与所述电路连接又与至少一个附加电导体连接，该附加电导体适于与至少一个外部传感器建立互连。

与其他已知开关组件类似，所述已知开关组件对于直流电流标称值不超过大约400A的电路是可靠的并且可以在需要时有效地中断该电路，但是在较高的电流值下该开关组件的运行不可预测且不可靠。

WO 2017/042321 A中还公开了一种电路保护装置。

US 9,221,343 B2(Tesla Motors,Inc.)中公开了另一种直流电路中断开关组件。这种开关组件包括直流电压电源，该直流电压电源经由一次导体和二次导体与每个负载电连接。这种组件通常适于安装到电动车辆中，并用于在紧急情况下，例如车祸，中断电路。在实践中，所述直流电压电源是电池或相互互连的一组电池，而所述负载是逆变器，经由该逆变器向各其他电路供电以例如用于驱动车辆、照明、暖气和空调、驱动伺服电机等。对于该方案，二次电导体在直流电压电源的负端子与负载的相应连接端子之间连续延伸。在所述直流电压电源的正极端子与负载的其他连接端子之间延伸的一次电导体是分支的，由彼此并联的两个独立分支组成，其中第一分支中集成有具有熔断件的电熔断器，而第二分支包括爆炸熔丝，该爆炸熔丝在电路正常操作期间不被中断。所述爆炸熔丝配备有壳体，电导体延伸穿过该壳体，在该特定情况下，该电导体对应于一次导体的所述第二分支。在所述壳体内部集成有裁切台形式的片，其由电绝缘材料组成并且在电路正常运行期间与所述导体保持一定距离，然而，原则上当需要时，其可以借助于烟火致动器朝向导体移动。所述致动器的激活基于信号发生，该信号由致动器从适于监测电路内的电流值的传感器侧接收，或者可选地从任何其他可用传感器侧接收，例如从用于激活每辆车内的充气安全气囊的传感器接收。通过激活这种开关，这种被中断的电导体的两个部分彼此偏转分开并且保持在这种彼此分开状态下而且还与任何其他导电部件分开。

商业上，爆炸熔丝通常可以两种实施方式获得，即正常情况下中断型(NO-常开)和正常情况下不中断型(NC-常闭)。在上述解决方案中，这种开关在正常操作期间不中断，但可以在任何需要时被中断，由此使电路中断。常闭开关体积更大，因此不适用于电动车辆。

除了低电力损失外，这种爆炸熔丝在激活(即电路中断)后反应时间极短，大约10毫秒内实现。另一方面，考虑随着时间以及由于温度变化导致的其中包含的化学反应物的特性的潜在变化，以及考虑电压过载和与感应相关的现象，这种开关是有问题的。因此，在开关组件的每次正常操作期间，两个导体均一方面与直流电压电源连接，另一方面与每个电负载连接，由此由于电熔断器内的熔断件的相对高的电阻，电流仅通过集成有所述爆炸熔丝的分支传导。以这种方式，特别是通过在电动车辆中使用这种开关组件，与不能承受持久动态电流过载的具有熔断件的电熔断器有关的缺陷被最小化。也就是说，在对电动汽车中的电熔断器的开发过程中已经发现，由于通过熔断件传导的电流值长期变化，导致熔断件的材料的物理特性可能一定程度上改变，使得在即将到来的电流加载期间，熔断件的进一步反应变得相对不可预测且不可靠。

当根据US 9,221,343 B2所述的开关组件暴露于其所在的电路的这种电流过载时，该开关组件应该以基于接收到的信号中断一次电流的方式做出反应，首先所述爆炸熔丝被激活，导致相应分支内的电流中断，此时电流仍可通过另一分支传导，即通过电熔断器的熔断件传导，然后熔断器开始熔断，由此贯穿整个开关组件的电路，即直流电压电源与每个电负载之间的电路，完全中断。在电流超过电熔断器中的标称电流极限值的倍数这样的电流过载的情况下，熔断件的中断被相对快速地执行，这在实践中意味着在大约20毫秒内。然而，当在车辆中使用这种开关组件时的电流过载，特别是在平稳行驶期间的电流过载，通常不会那么高。在这种情况下，由于车辆碰撞，所述致动器通常应当触发爆炸熔丝，使电路中一次导体的所属分支中断，由此电流被重新引导通过所述导体的剩余分支。当电流过载略高于电熔断器的标称值时，所述熔断件的熔化可能需要几分钟甚至多于一小时，而在任何碰撞情况下，由于存在产生短路和/或电弧的风险，这非常不可接受且很危险。除此之外，即使在直流电压电路和每个电负载之间的电路中的一次导体快速成功地中断的情况下，二次导体仍然保持不中断并与直流电压电源和电负载连接。特别是在车辆中，这种缺陷可能会导致问题，因为所述电负载一方面与所述直流电压电源相连，另一方面也与各种电路相连，其中一些电路还可能包含仍然存有电量的电容器，该电容器可能代表额外的直流电压电源，尽管这种开关组件的一次电导体中断，但电容器仍保持活动。这种“隐藏”直流电压电源在所述车辆碰撞情况下也可能极其危险。

前述技术中的电磁簧片开关对于本领域技术人员来说是已知的并且例如在US 5,847,632A中被公开。这种电磁簧片开关基于受到加速的磁体的位移导致电磁场变化来起作用，加速与机械负载的变化和/或变形相关。

本发明涉及直流电中断开关组件，通过经由一次电导体和二次电导体建立电连接，该开关组件适于集成在直流电压电源与至少一个电负载之间，从而借助于开关组件的所述导体，所述直流电压电源的一次端子能够与每个电负载的一次端子电连接，并且所述直流电压电源的二次端子能够与每个电负载的二次端子电连接。所述开关组件的一次电导体包括彼此并联连接的两个分支，其中第一分支包括具有熔断件的电熔断器，第二分支包括爆炸熔丝和致动器，爆炸熔丝能够使延伸穿过所述爆炸熔丝的、一次电导体的所述分支中断，致动器能够通过电脉冲使爆炸熔丝组件中包含的至少一种化学反应物爆炸来激活所述爆炸熔丝组件以使一次电导体的所述第二分支中断。

在根据本发明最初陈述的问题的解决方案的上下文中，可以看出，所述爆炸熔丝组件包括至少两个爆炸熔丝，它们彼此并联连接并且各自分别集成在其各自的导电分支中共同形成一次电导体的所述第二分支，称为第一，即在前的，爆炸熔丝和第二，即在后的，爆炸熔丝，其中所述爆炸熔丝各自包括中断件，该中断件用于在正常操作期间连通每个所述爆炸熔丝的各分支，或者当满足各预定条件时通过将每个对应中断件置于另一位置而使每个所述爆炸熔丝的各分支中断。所述致动器能够经由爆炸熔丝组件的爆炸熔丝的至少两个中断件的序列与开关组件的二次电导体电连接，并且所述致动器包括：

-电路，其与所述并联分支共同以下述方式集成在所述一次电导体中，该电路、所述直流电压电源、以及所述电负载与一次电导体的所述分支串联连接，其中所述电路由具有接触件的至少一个不可逆热电熔断器以及具有中断件的至少一个电磁簧片开关组成，所述接触件在开关组件正常操作期间被中断，并且仅在发生电过载时被闭合，即置于非中断状态，所述中断件在开关组件正常操作期间被中断，并且仅在开关组件内的电流的预定值时被闭合，即置于非中断状态，其中所述致动器的熔断器和所述致动器的电磁簧片开关彼此并联，其中在所述致动器包括多于一个熔断器的情况下，这些熔断器彼此并联，在所述致动器包括多于一个电磁簧片开关的情况下，所有可用的电磁簧片开关也彼此并联，以及

-电引爆件，其处于爆炸熔丝组件的每个可用爆炸熔丝中，其中所述电引爆件适于通过电脉冲引起爆炸熔丝组件中包含的至少一种化学反应物的爆炸性化学反应；

-致动件，其可用于爆炸熔丝组件的每个可用爆炸熔丝中，在所述电引爆件激活之后的反应物的所述化学反应期间可沿朝向中断件的方向移动，以确保中断件从其与所述一次电导体接触且远离所述二次电导体的第一位置移动到其与所述二次电导体间接或直接接触的另一位置。

在前爆炸熔丝的电引爆件与所述致动器的所述电路电连接的情况下，当满足预定条件时，每个在前爆炸熔丝的中断件能够借助致动件从其非中断位置移动到另一位置，在该另一位置处，穿过所述爆炸熔丝的对应分支被中断并且中断件在移动之后与每个后续爆炸熔丝构件的电引爆件导电接触，而在最后爆炸熔丝中，中断件能够移动到另一位置，在该位置处，穿过所述最后爆炸熔丝的相应分支被中断，所述中断件与二次电导体直接导电接触。

此外，根据本发明，可以预见至少一个附加导体连接到所述电路，然后所述电路借助该附加导体与至少一个外部传感器连接，使得在危急情况下，例如在车辆碰撞情况下，可以通过所述附加导体向所述致动器提供信号，该信号用于发起每个中断件的位移，并且是从所述外部传感器或任何其他传感器接收的，所述外部传感器适于监测特定电路内的电流，任何其他传感器适于监测至少一个其他物理特性并且可用于集成有所述开关组件的设备区域中的每个期望位置。

此外，根据本发明，可以预见，中断件中的至少一个能够机械中断，并且能够从其初始位置，通过一次电导体的第二分支的经过爆炸熔丝的分支的对应部分，移位到另一位置。

此外，根据本发明可以预见，每个爆炸熔丝组件中的最后爆炸熔丝的处于第二位置及中断位置的中断件与开关组件的二次电导体导电接触，并且还与任何电负载以及直流电压电源的二次端子间接电接触，在所述第二位置处，通过开关组件的一次电导体的第二分支的所有分支的电路被中断。

此外，根据本发明，可以预见，每个电引爆件一方面连接到致动器的所述电路，另一方面连接到爆炸熔丝组件中的每个后续爆炸熔丝的电引爆件，其中爆炸熔丝组件中的最后爆炸熔丝的电引爆件与集成有该开关组件的电路的二次电导体电连接。

将通过附图中示意性呈现的实施例更详细地解释本发明，在附图中，

图1示出了在电路正常运行期间的开关组件以及相应的电路；

图2示出了在电路中存在外部干扰或电过载时处于中断该电路的第一步骤中的图1的开关组件；

图3示出了在电路中存在外部干扰或电过载时处于中断该电路的后续步骤期间的图1的开关组件；以及

图4示出了由于电路中的外部干扰或电过载而使电路完全中断后图1的开关组件。

因此，图1至图4示意性地示出了直流中断开关组件1，其通过经由一次电导体11和二次电导体12建立电连接而适于集成在直流电压电源2与至少一个电负载3之间，从而借助于开关组件1的所述导体11、12，所述直流电压电源2的一次端子21能够与每个电负载3的一次端子31电连接，并且所述直流电压电源2的二次端子22能够与每个电负载3的二次端子32电连接，其中所述开关组件1的一次电导体11包括彼此并联连接的两个分支111、112，其中第一分支111包括具有熔断件41的电熔断器4，第二分支112包括爆炸熔丝组件5和致动器52，爆炸熔丝组件能够使延伸穿过所述爆炸熔丝组件5的、一次电导体11的所述分支112中断，致动器52能够通过电脉冲使所述爆炸熔丝组件(5)中包含的至少一种化学反应物爆炸来激活所述爆炸熔丝组件(5)以使所述一次电导体(11)的所述第二分支(112)中断。

如图1至图4所示，所述爆炸熔丝组件5包括至少两个爆炸熔丝5'、5”，其彼此并联连接并且各自分别集成在其各自的导电分支112'、112”中共同形成一次电导体11的所述第二分支112，这两个爆炸熔丝称为第一(在前)爆炸熔丝5'和第二(后续)爆炸熔丝5”。所述爆炸熔丝5'、5”分别包括中断件51'、51”，用于在正常操作期间连通爆炸熔丝5'、5”的各个导电分支112'、112”，或者当满足各预定条件时通过将每个对应中断件51'、51”置于另一位置而使爆炸熔丝5'、5”的各个导电分支112'、112”中断。在图1至图4所示示例中，爆炸熔丝组件5包括两个爆炸熔丝，但是通常可以在爆炸熔丝组件5中使用由三个或更多爆炸熔丝5'、5”组成的爆炸熔丝阵列。

所述致动器52能够经由爆炸熔丝组件5的爆炸熔丝5'、5”的至少两个中断构件51'、51”的序列与开关组件1的二次电导体12电连接，并且致动器52包括电路523，电路523与所述并联分支111、112共同以下述方式集成在所述一次电导体11中：电路523、所述直流电压电源2以及所述电负载3与一次电导体11的所述分支111、112串联连接。所述电路523由具有接触件524'的至少一个不可逆热电熔断器524以及具有中断件525'的至少一个电磁簧片开关525组成，接触件524'在开关组件1正常操作期间被中断，并且仅在发生电过载时被闭合，即置于非中断状态，中断件525'在开关组件1正常操作期间被中断，并且仅在超出开关组件1内的电流的预定值时被闭合，即置于非中断状态。致动器52的所述熔断器524与致动器52的所述电磁簧片开关525彼此并联连接。在所述致动器52包括多于一个熔断器524的情况下，熔断器524彼此并联连接。类似地，在所述致动器52包括多于一个电磁簧片开关525的情况下，所有可用的电磁簧片开关525也彼此并联连接。

此外，所述致动器52包括电引爆件521'、521”，其处于爆炸熔丝组件5的每个可用爆炸熔丝5'、5”中，其中所述电引爆件521'、521”适于通过电脉冲引起爆炸熔丝中包含的至少一种化学反应物的爆炸性化学反应。

此外，所述致动器52包括致动件522'，致动件522'可用于爆炸熔丝组件5的每个可用爆炸熔丝5'、5”中，在所述电引爆件521激活之后的反应物的所述化学反应期间可沿朝向中断件51的方向移动，以确保中断件51从其与一次电导体11接触且远离二次电导体12的第一位置移动到其与二次电导体12间接或直接接触的另一位置。

在前爆炸熔丝5'的电引爆件521'与所述致动器52的电路523电连接的情况下，当满足预定条件时，每个在前爆炸熔丝5'的中断件51'能够借助致动件522'从其非中断位置移动到另一位置，在该另一位置处穿过所述爆炸熔丝5'的相应导电分支112'被中断并且中断件51'在移动之后与每个后续爆炸熔丝5”的电引爆件521”导电接触，而在最后爆炸熔丝构件5”中，中断件51”能够移动到另一位置，在该位置处，穿过所述最后爆炸熔丝5”的重要导电分支112”被中断，中断件51”与二次电导体12直接导电接触。

至少一个附加导体526可选地连接到所述电路523，然后所述电路523借助该附加导体与至少一个外部传感器526'连接，使得在危急情况下，例如在车辆碰撞情况下，可以通过所述附加导体526向所述致动器52提供信号，该信号用于发起每个中断件51'、51”的位移，并且是从所述外部传感器526'或任何其他传感器接收的，外部传感器526'适于监测特定电路内的电流，任何其他传感器适于监测至少一个其他物理特性并且可用于集成有所述开关组件1的设备区域中的每个期望位置。

此外，选择性地，中断件51'、51”中的至少一个能够机械中断，并且能够从其初始位置，通过爆炸熔丝5'、5”经过一次电导体11的第二分支112的导电分支112'、112”，移动到对应的另一位置。

每个爆炸熔丝组件5中的最后爆炸熔丝5”的处于第二位置即中断位置的中断件51”，与开关组件1的二次电导体12导电接触，并且与任何电负载3以及直流电压电源2的二次端子22间接电接触，在所述第二位置处，通过开关组件1的一次电导体11的第二分支112的所有导电分支112'、112”的电路被中断。(图3和图4)。

每个电引爆件521'一方面连接到致动器52的所述电路523，另一方面连接到爆炸熔丝组件5中的每个后续爆炸熔丝5'、5”的电引爆件521”，其中爆炸熔丝组件5中的最后爆炸熔丝5'、5”的电引爆件521”与集成有开关组件1的电路的二次电导体12电连接。

一次电导体11的第一分支111的电阻远高于第二分支112、112'、112”的电阻，导致在电路正常运行期间大部分电流通过第二分支112、112'、112”。在实践中，由于电熔断器4及其熔断件41，第一分支111的电阻通常占一次电导体总电阻的95％以上，而第二分支112的电阻小于总电阻的5％。当电引爆件521'在第一爆炸熔丝5'的区域内时，当满足电路523中的预定条件时，电引爆件521'触发致动件522'并引起第一爆炸熔丝5'的中断件51'运动(图2)以与另一爆炸熔丝5”的电引爆件521”接触，电路从新中断的导电分支112'重新定向经过另一可用导电分支112”和爆炸熔丝5”。当再次满足预定条件、在电路523中第二爆炸熔丝5”的电引爆件521”被激活的情况下，致动件522”触发第二爆炸熔丝5'的中断件51”运动(图2)以与又一后续爆炸熔丝的电引爆件电接触，则该爆炸熔丝可用。在所示示例中仅预见到两个爆炸熔丝5'、5”，这意味着在电引爆件521”激活后，第二爆炸熔丝5”的中断件51”移动以与电路的二次电导体12接触，根据本发明的开关组件1集成在开关组件1中。

由于根据本发明的爆炸熔丝组件5由连接到电路并以前述方式布置的爆炸熔丝5'、5”阵列组成，电路的中断经一系列的多个步骤逐渐执行，取决于爆炸熔丝组件5中爆炸熔丝5'、5”的数量，这在实践中使得能够在暴露于高直流电流值(可能超过400A)的电路中使用该开关组件1。

根据本发明的开关组件1无疑是简单的，并且尽管引入了适当的爆炸熔丝组件5，但从所需的空间考虑并不笨重。由于所述爆炸熔丝组件5和电熔断器4连同其熔断件41被布置在一次电导体11的两个独立分支111、112中，使得开关组件1能够承受温度变化并且还能够处理电感的电感变化以及动态的电流强度，即每个特定直流电压(DC)电路中电流值的频繁变化。另一方面，例如在电动车辆碰撞的情况下，所述开关组件1能够基于致动器52的激活使所述直流电压电路迅速中断，无论每个电压和实际电流值如何，并且不会在爆炸熔丝组件5的区域内建立电弧。每个可用电负载相对于每个可用直流电压电源2完全绝缘。由于每个中断件51'、51”从其原始位置，即非中断位置，到其与每个直流电压电路中的二次电导体12接触的移位位置的所述位移，经由所述开关组件1和每个负载3建立了额外的电路，该电路与直流电压电源2完全分离，尽管在该新建电路中仍隐藏有额外的直流电压电源，但这些直流电压电源无法与直流电压电源2接触。

本发明实现了在满足每个预定要求时自动激活开关组件1。为此，所述爆炸熔丝组件5的所述致动器52经由所述中断件51可与开关组件1的二次电导体12连接并且在每个爆炸熔丝5'、5”的区域中包括电引爆件521'、521”，电引爆件521'、521”附近布置有致动件522'、522”，还包括电路523，将更详细地一一说明。

每个电引爆件521'、521”适于通过电脉冲启动爆炸熔丝组件5的每个对应的爆炸熔丝5'、5”中包含的至少一种化学反应物的爆炸性化学反应，其中所述化学反应物的化学结构可以对应于现有技术中已知的爆炸熔丝中使用的化学结构。

在由于每个对应的电引爆件521'、521”的激活而发生所述反应物的所述化学反应期间，每个致动件522'、522”能够沿朝向每个对应的中断件51'、51”的方向位移，以确保每个中断件51'、51”从其与一次电导体11接触且远离二次电导体12的初始位置移动到其与每个后续爆炸熔丝5”的电引爆件521”接触的二次位置，在最终爆炸熔丝构件5”的情况下与二次电导体12本身接触。

所述电路523与所述并联分支111、112共同以下述方式集成在所述一次电导体11中：电路523、所述直流电压电源2以及所述负载3与所述一次电导体11的所述分支111、112串联连接。在此，所述电路523由至少一个具有接触件524'的不可逆热电熔断器524以及至少一个具有中断件525'的电磁簧片开关525组成，接触件524'在开关组件1正常操作期间被中断，并且仅在发生电过载时被闭合，即置与非中断状态，中断件525'在开关组件1正常操作期间被中断，并且仅在超过开关组件1内的电流的预定值时被闭合，即置于非中断状态。致动器52的所述熔断器524与致动器52的所述电磁簧片开关525彼此并联连接。

同样在这种情况下，当所述致动器52包括多于一个熔断器524时，各个可用熔断器524彼此并联，并且类似地，当所述致动器52包括多于一个电磁簧片开关525时，各个可用电磁簧片开关525也彼此并联。

电引爆件521与所述电路523以及至少一个附加电导体526连接，该附加电导体526适于与至少一个外部传感器526'建立互连。

还可以有另一个实施方式，其中所述致动器52可以在处于危急情况例如车辆碰撞情况下，提供启动中断件51位移所需的信号，并且该信号通过所述附加导体526从所述外部传感器526'或任何其他传感器接收，外部传感器526'适于监测特定电路内部的电流值，任何其他传感器适于监测至少一个另外的物理值并且可用于集成有所述开关组件1的设备区域中的每个期望位置。

该开关组件的激活通常由过电流过载或短路情况实现。

通过过电流的激活借助所述不可逆热电熔断器524实现，所述不可逆热电熔断器被布置成与开关组件的导电部件导热接触。通过增大电流，温度也随之增加，并且可以基于合适的尺寸或熔断器524的选择预先限定各个激活条件。一旦电流变得高于预定标称值，爆炸熔丝的传导部件开始加热，熔断器524及其接触件524'也被加热。一旦达到预定温度，熔断器524的接触件524'被移动并且建立起经过熔断器524的电路，即电路不被中断，并且电流开始流过该电路，然而电路受到致动器52的电阻的限制，使得在过载的情况下激活所述爆炸熔丝组件5，因此中断件51借助致动器52从其与一次电导体11接触的初始位置偏移到其与二次电导体12接触的二次位置。

短路情况下的激活借助所述电磁簧片开关525实现，电磁簧片开关525对外部磁场敏感并且能够在极短的时间段(例如50微秒)内做出反应。随着电流增大和磁场强度相应增大，所述时间段更短。特别是由于在短路条件下爆炸熔丝的电流耐受性，需要实现这种短激活，即短的触发时间段。所述电磁簧片开关被布置成与爆炸熔丝5'、5”的传导部件相距适当距离，并且电磁簧片开关525对短路过载做出反应的每种情况也可以根据基于所述电磁簧片开关525位置的调整而预先确定，因为所述电磁簧片开关525的灵敏度即反应性与距电磁场源的距离成反比。当在短路情况下电流开始增大时，产生电磁场，其影响电磁簧片开关525。在预定磁场强度下，电磁簧片开关525中的接触件525'彼此接触，并且因此在所述电磁簧片开关525内建立适合传导电流的电路。在这种情况下，电流也被确定，即受到致动器52的电阻限制，并且通过过载，即通过短路，所述爆炸熔丝5'、5”被激活，从而借助所述致动器52，每个中断件51'、51”从其与一次电导体11接触的初始位置移动到其与每个后续爆炸熔丝5”及二次电导体12接触的二次位置。

Claims (5)

1.一种直流电路中断开关组件(1)，通过经由一次电导体(11)和二次电导体(12)建立电连接，所述开关组件(1)适于集成在直流电压电源(2)与至少一个电负载(3)之间，从而借助于所述开关组件(1)的所述一次电导体(11)和所述二次电导体(12)，所述直流电压电源(2)的一次端子(21)能够与所述电负载(3)的一次端子(31)电连接，并且所述直流电压电源(2)的二次端子(22)能够与所述电负载(3)的二次端子(32)电连接，其中所述开关组件(1)的所述一次电导体(11)包括彼此并联连接的两个分支(111，112)，其中所述分支(111，112)中的第一分支(111)包括具有熔断件(41)的电熔断器(4)，所述分支(111，112)中的第二分支(112)包括爆炸熔丝组件(5)和致动器(52)，所述爆炸熔丝组件(5)能够使延伸穿过所述爆炸熔丝组件(5)的、所述一次电导体(11)的所述第二分支(112)中断，致动器(52)能够通过电脉冲使所述爆炸熔丝组件(5)中包含的至少一种化学反应物爆炸来激活所述爆炸熔丝组件(5)以使所述一次电导体(11)的所述第二分支(112)中断，

其中，所述爆炸熔丝组件(5)包括至少两个爆炸熔丝(5'，5”)，所述至少两个爆炸熔丝(5'，5”)彼此并联连接并且各自分别集成在其各自的导电分支(112'、112”)中共同形成所述一次电导体(11)的所述第二分支(112)，所述至少两个爆炸熔丝(5'，5”)称为第一爆炸熔丝(5')和第二爆炸熔丝(5”)，其中所述爆炸熔丝(5'，5”)各自包括中断件(51'，51”)，所述中断件(51'，51”)用于在正常操作期间连通所述爆炸熔丝(5'，5”)的所述导电分支(112'，112”)，或者当满足各预定条件时通过将所述中断件(51'，51”)置于另一位置而使每个所述爆炸熔丝(5'，5”)的所述导电分支(112'，112”)中断，所述导电分支(112'、112”)包括第一导电分支(112')和第二导电分支(112”)，

并且其中所述致动器(52)能够经由所述爆炸熔丝组件(5)的所述爆炸熔丝(5'，5”)的至少两个所述中断件(51'，51”)的序列与所述开关组件(1)的所述二次电导体(12)电连接，所述中断件(51'，51”)包括第一中断件(51')和第二中断件(51”)，

并且其中，所述致动器(52)包括：

-电路(523)，其与并联连接的两个所述分支(111，112)共同以下述方式集成在所述一次电导体(11)中，所述电路(523)、所述直流电压电源(2)、以及所述电负载(3)与所述一次电导体(11)的所述分支(111，112)串联连接，其中所述电路(523)由具有接触件(524')的至少一个不可逆热电熔断器(524)以及具有第三中断件(525')的至少一个电磁簧片开关(525)组成，所述接触件(524')在所述开关组件(1)正常操作期间被中断，并且仅在发生电过载时被闭合，即置于非中断状态，所述第三中断件(525')在所述开关组件(1)正常操作期间被中断，并且仅在超出所述开关组件(1)内的电流的预定值时被闭合，即置于非中断状态，其中所述致动器(52)的所述熔断器(524)与所述致动器(52)的所述电磁簧片开关(525)彼此并联连接，并且其中，在所述致动器(52)包括多于一个熔断器(524)的情况下，所述熔断器(524)彼此并联连接，并且其中，在所述致动器(52)包括多于一个的所述电磁簧片开关(525)的情况下，所述电磁簧片开关(525)也彼此并联连接；

-电引爆件(521'，521”)，其处于所述爆炸熔丝组件(5)的所述爆炸熔丝(5'，5”)中，其中，所述电引爆件(521'，521”)适于通过电脉冲引起其中包含的至少一种化学反应物的爆炸性化学反应，所述电引爆件(521'，521”)包括第一电引爆件(521')和第二电引爆件(521”)；以及

-致动件(522')，其可用于所述爆炸熔丝组件(5)的每个所述爆炸熔丝(5'，5”)中，在所述电引爆件(521'，521”)激活之后的反应物的所述化学反应期间可沿朝向所述中断件(51'，51”)的方向移动，以确保所述中断件(51'，51”)从其与所述一次电导体(11)接触且远离所述二次电导体(12)的第一位置移动到其与所述二次电导体(12)间接或直接接触的另一位置；

其特征在于，所述第一爆炸熔丝(5')的所述第一电引爆件(521')与所述致动器(52)的所述电路(523)电连接的情况下，当满足预定条件时，所述第一爆炸熔丝(5')的所述第一中断件(51')能够借助所述致动件(522')从其非中断位置移动到另一位置，在所述另一位置处，穿过所述第一爆炸熔丝(5')的所述第一导电分支(112')被中断并且所述第一中断件(51')在移动之后与所述第二爆炸熔丝(5”)的所述第二电引爆件(521”)导电接触，而在所述第二爆炸熔丝(5”)中，所述第二中断件(51”)能够移动到另一位置，在该位置处，穿过所述第二爆炸熔丝(5”)的所述第二导电分支(112”)被中断，所述第二中断件(51”)与所述二次电导体(12)直接导电接触。

2.根据权利要求1所述的开关组件，其特征在于，至少一个附加导体(526)连接到所述电路(523)，然后所述电路(523)借助所述附加导体(526)与至少一个外部传感器(526')连接，使得在危急情况下，通过所述附加导体(526)向所述致动器(52)提供信号，所述信号用于发起每个所述中断件(51'，51”)移动，并且是从所述外部传感器(526')或任何其他传感器接收的，所述外部传感器(526')适于监测特定电路内的电流，所述任何其他传感器适于监测至少一个其他物理特性并且用于集成有所述开关组件(1)的设备区域中的每个期望位置。

3.根据权利要求1或2所述的开关组件，其特征在于，所述中断件(51'，51”)中的至少一个能够机械中断，并且能够相应地从其初始位置，通过所述一次电导体(11)的所述第二分支(112)的经过所述爆炸熔丝(5'，5”)的所述导电分支(112'，112”)的对应部分，移位到另一位置。

4.根据权利要求1或2所述的开关组件，其特征在于，每个所述爆炸熔丝组件(5)中的所述第二爆炸熔丝(5”)的处于第二位置即中断位置的所述第二中断件(51”)，与所述开关组件(1)的所述二次电导体(12)导电接触，并且还与所述电负载(3)以及所述直流电压电源(2)的二次端子(22)间接电接触，在所述第二位置处，通过所述开关组件(1)的所述一次电导体(11)的所述第二分支(112)的所述导电分支(112'，112”)的电路被中断。

5.根据权利要求1或2所述的开关组件，其特征在于，所述第一电引爆件(521')一方面连接到所述致动器(52)的所述电路(523)，另一方面连接到所述爆炸熔丝组件(5)中的所述第二爆炸熔丝(5”)的所述第二电引爆件(521”)，其中，所述爆炸熔丝组件(5)中的所述第二爆炸熔丝(5”)的所述第二电引爆件(521”)与集成有所述开关组件(1)的电路的所述二次电导体(12)电连接。