用于高压车载电网的直流电压开关的制作方法
【专利说明】用于高压车载电网的直流电压开关 发明领域
[0001] 本发明涉及一种用于高压车载电网的直流电压开关。
【背景技术】
[0002] 例如在电动车或混动动力车辆中需要直流电压开关，以便使高压车载电网的不同 部分电分尚。
[0003] 与交流相比，直流不具有自然的电流过零，因此这样的电流的中断特别有挑战。电 流的中断和出现的开关电弧的灭除通常通过延长电弧柱的长度和/或提高每单位长度的功 率转换来实现。然而气密地封装的开关设备或直流电压开关的切断能力在电流大小和欧 姆-电感时间常数方面受限，其中，限制的因素尤其是热容量，因为须热吸收电弧中的电功 率。
[0004] 在低压范围内该问题经常由此来解决，即直流电压开关不被气密封装。由此可导 出热气。这样的解决方案例如在文件DE 35 41 514C2中公开。
[0005] 由文件DE 690 18 432T2已知一种在装备有用于灭弧气体的双重冷却装置的绝缘 材料壳体中的多极的低压功率开关，其被绝缘材料中间壁分成多个内部隔间。这些隔间分 别与电极中的一个相关联并且分别包括可分的触点对、用于使在所述触点分离时拉出的电 弧去离子的灭弧板组以及装备有第一气体冷却装置的用于灭弧气体的出口。在此，所有出 口都通到各个极共同的腔中，该腔通过排气孔与环境介质相连。第二冷却装置被置入出口 与排气孔之间气体的流动通道中。
[0006]从论文 " SchaltgCTSte ftir das Schalten von hohen Gleichspannung in Energiesystemen und elektrisch angetriebenen Fahrzeugen'，（VDE石开讨会： Gleichspannung-Kontaktverhalten und Schalten bei U>300VDC，Dr·Matthias Kroeker等，Tyco Electronics，2010年9月7日）中已知一种用于高压车载电网的这种类型 的直流电压开关，其包括壳体、至少两个固定触点和可动触点，其中，固定触点的相应第一 接触区域从壳体中伸出而固定触点的相应第二接触区域布置在带有可动触点的壳体的开 关室内，其中，壳体被气密地封装。通过使其功率转换提高到超过驱动功率，实现出现的部 分电弧的灭弧。为了该目的，将产生的电弧电压提高到驱动的电源电压之上并保持，直到系 统电流被强制至OA并且耗尽在电路的电感中所存储的能量。
【发明内容】
[0007] 本发明技术问题在于提供一种用于高压车载电网的直流电压开关，其具有改善的 切断特性。
[0008] 该技术问题的解决方案通过一种具有权利要求1的特征的直流电压开关得出。本 发明的另外有利的设计方案由从属权利要求得出。
[0009] 用于高压车载电网的直流电压开关包括壳体、至少两个固定触点和可动触点，其 中，固定触点的相应第一接触区域从壳体中引出。固定触点的相应第二接触区域布置在具 有可动触点的壳体的开关室中。在此，外壳被气密地封装。在开关室之上布置有冷却室，其 通过间壁与开关室分开，其中，间壁具有至少一个排出孔和进入孔。这引起三个正面影响开 关特性的效果。一方面通过附加的冷却室提高直流电压开关的热容量。附加地实现从开关 室中提高的热能导出并且最后可通过合适地选择排出孔和进入孔在开关室内产生自激的 气体流动，其将电弧压向壳体壁的方向。这引起直流电压开关的改善的开关特性。在此，高 压车载电网例如具有大于300V的直流电压。
[0010] 在一实施形式中，在冷却室中布置有至少一个冷却体，其与固定触点中的至少一 个热连接。由此从热气体中还更多地夺取热量并且通过固定触点从壳体中导出。在此，冷却 体还可与两个固定触点连接或者但是冷却体仅与壳体连接，那么通过壳体导出热量。同样 可将两个措施相结合。优选地设置有多个冷却体、例如四个冷却体，其中，那么例如两个半 壳状的冷却体分别与一固定触点相关联。
[0011] 在另一实施形式中，该至少一个排出孔布置在固定触点与壳体内壁之间。优选地， 在此直流电压开关具有多于一个排出孔。例如，直流电压开关具有四个排出孔，其中，分别 两个与一固定触点相关联。通过在壳体内壁的区域中的应用，排出孔位于最热的气体出现 的区域中。在此排出孔可成锥形，其中，在开关室侧上的直径大于在膨胀室侧上的直径。例 如，排出孔可具有Laval喷嘴的形式。Laval喷嘴是一种具有首先会聚的且接着散开的横截 面的流动机构，其中，从一部分至另一部分的过渡逐渐地实现。在此，横截面在每个部位处 是圆形。也可在排出孔中布置阀，以辅助定向的气流。
[0012] 在另一实施形式中，该至少一个进入孔布置在固定触点之间。由此使被冷却的气 体流到电弧中，这支持其向壳体壁的方向膨胀。相应地也可设置有多于一个、例如四个进入 孔。进入孔也可锥形地或者以Laval喷嘴的形式来构造并且/或者具有阀。在锥形构造的情 况下，在膨胀室侧上的直径优选地大于在开关室侧上的直径。
[0013] 在另一实施形式中，在壳体中作为气体的是氢气或氮气。氢气提供在电弧中高能 量吸收的优点、然而限制触点材料的选择并且在气密密封方面提出较高挑战。氮气在操纵 中更简单并且实现在材料选择方面更大的自由度，例如对于触点用银代替铜。
[0014] 在另一实施形式中，壳体由陶瓷、例如由氮化铝制成。在此，壳体也可仅部分地由 陶瓷构成，其中，壳体优选地由统一的材料构成。陶瓷相对于塑料的优点是，陶瓷更耐火，即 不会由于电弧导致烧损。另一优点是在通常情况中相对于塑料更好的导热能力。但是原则 上壳体也可由塑料构成。
[0015] 在另一实施形式中，该冷却体或多个冷却体由铜制成，其中，那么固定触点优选地 也由铜制成。在此，可通过导热胶使冷却体和触点良好地热接触。
[0016] 备选地，该冷却体或多个冷却体由导热的、然而不导电的陶瓷来构造。
[0017]该或多个冷却体可如已实施的那样在此与壳体热连接，其中，其可仅与壳体连接 或者还附加地与固定触点相连接，这提高散热。
[0018] 在另一实施形式中，在壳体上在固定触点的第一接触区域之间布置有绝缘板，以 防止飞弧。
[0019] 原则上也可在壳体外壁处布置永磁体，其产生辅助的磁场。