DE4328174A1

DE4328174A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Trennung

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Akkumulator/Verbraucherschaltkreises, in welchen eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt ist; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungs beispiels der erfindungsgemäßen Schalt vorrichtung.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bezugszeichenliste

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

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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Pluspol des Akkumulators angeschlossene Anschlußleitung gesprengt wird.

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.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren automatisch durchgeführt wird.

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.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung an der Anschlußleitung (5) im Bereich des Pluspols (3) des Akkumulators (2) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung zur Abgabe eines Zündimpulses.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennvorrichtung (9) in einem Gehäuse (10) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus Metall hergestellt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trennvorrichtung (9) einen elektrisch leitenden Bolzen (13) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung (14) am Bolzen (13) angeordnet ist.