运输工具的供电系统的主开关的制作方法

本发明涉及运输工具的供电系统的主开关。运输工具尤其是陆地车辆，并且例如是商用车辆或优选是农用机械。

背景技术：

1、运输工具通常具有多个辅助机组，这些辅助机组借助电动马达来运行。如果运输工具例如是农用机械或建筑机械，则这种辅助机组是液压系统，借助这些液压系统来驱动另外的执行器。换句话说，辅助机组被用于实施运输工具的特定功能。通常还存在其他辅助机组，它们为机动车用户的舒适性服务，如座椅加热器或暖风机。如果运输工具被设计为农用机械，则还有可能的是，直接借助线路将电能从该农用机械传导给与之耦接的挂车，挂车具有机组。该机组直接借助电能运行，因此降低了损耗。

2、运行分别所需的电能通常借助电池来提供，电池根据设计具有12v、24v或48v的直流电压。电池借助由运输工具的内燃机驱动的发电机进行馈电。当需要相对较多的电能来运行(辅助)机组时，而且该辅助机组应当只在运输工具运行时，即内燃机运行时才运行，有可能的是，省略电池或直接用发电机对(辅助)机组通电。因此降低了制造成本和所需的结构空间。为了降低重量和制造成本，通常使用48v直流电流用于通电。因此减少了利用各自的线路引导的电流。然而，由于电压提高，却不能排除对人和/或其他构件的危害。在此为了使各自的机组并不总是在内燃机开始运行时就运行，有必要在发电机与机组之间的线路中引入主开关，借助主开关可以中断发电机与机组之间的能量流动。

技术实现思路

1、本发明的任务在于，说明一种特别合适的运输工具的主开关，其中，尤其提高安全性并简化装配。

2、根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。

3、主开关是运输工具的供电系统的组成部分。换句话说，主开关在装配状态下被引入到运输工具的供电系统中。主开关适用于此，尤其是为此而设置且设立。运输工具在此被设计成能运动并因此是移动的。特别优选地，运输工具是机动车，其适宜地是陆地车辆。为此，机动车尤其具有多个借助驱动器驱动的车轮。机动车优选被设计成不受轨道约束，并且例如具有多个可控的车轮，借助这些车轮可以调整机动车的运动方向。机动车尤其是农用机械，例如拖拉机，即农业牵引车辆、联合收割机、播种机或撒肥机。对此替选地，机动车尤其是建筑机械，如挖掘机、前装载机、自卸车、侧卸车、叉车或其他商用车辆，如载重车辆(lkw)或巴士。对此替选地，机动车例如是乘用车辆(pkw)。在另外的替选方案中，运输工具例如是飞行器或船舶。

4、供电系统尤其用于引导电能。为此，供电系统在装配状态下适宜地在运输工具的电能源，如电池或优选是发电机，与机组之间延伸。换句话说，机组运行所需的电能至少部分借助供电系统引导。例如，机组在此是运输工具的组成部分，并且尤其是辅助机组，该辅助机组尤其不用于对运输工具进行推进，而是用于执行另外的功能。例如，辅助机组用于提高运输工具驾驶员的舒适性。然而，特别优选地，尤其如果该运输工具是农用机械或建筑机械的话，则借助辅助机组执行该运输工具的特定功能。辅助机组例如是液压泵，借助液压泵来驱动液压回路。

5、对此替选地，机组优选是与运输工具耦接的挂车的组成部分。在此，供电系统尤其包括例如布置在运输工具的车身上并延伸直到挂车的线路。对此替选地，线路被插入到供电系统的相应的插塞器中。

6、适宜地在运行中，借助供电系统引导直流电压。直流电压例如具有12v或24v。然而，特别优选地，直流电压为48v。主开关用于中断经由供电系统的电流流动，也就是说尤其中断电能的传输。优选地，主开关在此适用于在该主开关上施加48v的电压或至少施加借助供电系统引导的电压。

7、优选地，主开关适用于、尤其被设置且设立成用于承载直流电流。优选地，主开关适用于，适宜地被设置且设立成用于承载最多在100a至1000a之间或200a至500a之间的电流。以该方式也有可能借助供电系统为相对功率强劲的机组通电。

8、主开关具有第一主电流路径和第二主电流路径。在此，当运输工具运行时，在两个主电流路径之间尤其施加有供电系统的电压，该电压优选借助发电机或电池提供。尤其地，因此在两个主电流路径之间施加有优选48v的直流电压。在此在运行中，优选是在额定运行中，借助其中每个主电流路径适当地引导高达200a或250a或100a的电流。尤其地，每个主电流路径在供电系统中以如下方式布置，即，该主电流路径直接电接连在发电机或电池(即电能源)的下游，从而使主开关尤其被用作熔断器机构。换句话说，在主开关与电能源之间除了例如线路或仅引导电能的类似物外电气上没有布置另外的构件。如果它们之间还存在构件，那适宜地该构件就是熔断器。

9、主开关具有第一开关，第一开关被引入到第一主电流路径中。第一开关被设计成能切换的，并借助第一开关因此有可能的是，根据调整来闭合或分断第一主电流路径。换句话说有可能的是，将第一开关进而是第一主电流路径转移到导电或不导电的状态。第一开关例如是继电器或半导体开关，优选是场效应晶体管，如mosfet、gto或igbt。对此替选地，第一开关例如包括一个或多个这样的半导体开关和/或继电器，它们优选被适当地彼此互连，例如电串联或电并联。因此尤其有可能的是，防止在断开第一开关时构成可能的电弧，或至少缩短电弧的持续时间，其中，在第一开关的导电状态下的电阻相对较低。第一主电流路径的其余组成部分例如借助各自的导电轨形成，这些导电轨尤其在第一开关的两侧延伸。优选地，第一开关以如下方式设计，即，借助第一开关能够实现第一主电流路径的电隔离。

10、主开关还包括控制单元。控制单元例如具有多个电和/或电子的构件，这些构件被适当地互连，从而实现了电路。借助控制单元来操纵第一开关。例如，为此借助控制单元建立用于驱动器的信号，第一开关借助该信号被操纵。替选地，第一开关具有相应的驱动器，该驱动器依赖于相应的信号被操纵。在另外的替选方案中，控制单元包括驱动器，并且对第一开关的操纵例如包括对第一开关的机械操纵或通电或施加特定的电压。

11、借助主开关因此有可能的是，中断经由供电系统的电能传输，并因此开始或结束对可能的与之电连接的机组的通电。例如，第一开关能手动操纵，并且主开关例如具有手柄，该手柄例如经由控制单元与第一开关机械地或电耦接。

12、主开关还包括与第一电流路径相配属的第一电流传感器。例如，在此，第一电流传感器被引入到第一主电流路径中，从而借助第一电流传感器也引导至少有时借助第一主电流路径引导的电流。例如，第一电流传感器按照分流器的类型设计。对此替选地，第一电流传感器只与第一主电流路径作用连接，其中，第一电流传感器例如与第一主电流路径分开，并例如与该第一主电流路径间隔开。以该方式提高了安全性。适宜地，第一电流传感器为此优选包括磁场传感器，例如霍尔传感器。

13、在运行中，借助第一电流传感器建立测量数据，该测量数据表征了借助第一主电流路径所引导的电流的特征。第一电流传感器适用于此，优选地是为此而设置且设立。尤其地，借助控制单元对这些测量数据进行评估，从而能借助第一电流传感器以及控制单元检测到借助第一主电流路径引导的电流。

14、给第二主电流路径配属有主开关的第二电流传感器。第二电流传感器例如按照分流器的类型设计和/或包括磁场传感器。例如，第二电流传感器在结构上与第一电流传感器相同，从而可以使用通用件。替选地，第二电流传感器与该第一电流传感器设计不同，并且例如具有不同的结构，从而可以改善对各自要求的匹配。至少有可能借助第二电流传感器尤其是在控制单元的帮助下检测借助第二主电流路径引导的电流。为此，借助第二电流传感器适宜地建立在运行中的相应的测量数据，并适当地借助控制单元对测量数据进行评估。

15、第一和/或第二电流传感器例如在信号技术上和或/电地与控制单元耦接。优选地，两个电流传感器借助控制单元运行，并且优选适用于与控制单元互连。

16、借助控制单元依赖于借助两个电流传感器检测到的电流的偏差来操纵第一开关。在此，当两个(电)电流之间的差异，即它们之间的偏差，大于特定的边界值时，借助控制单元尤其断开第一开关。边界值例如是绝对的，并且例如为0.1a、0.5a或1a。对此替选地，边界值例如是借助第一或第二主电流路径引导的电流的10％、5％、2％或1％。

17、控制单元是为该活动而设置且设立的。例如，控制单元相应地与电流传感器和第一开关互连，和/或控制单元具有相应的算法或例程。尤其地，控制单元包括微处理器，该微处理器例如被设计为可编程的。优选地，控制单元包括计算机程序产品，计算机程序产品包括多个命令，当程序通过微处理器实施时，这些命令促使发出信号，当偏差大于边界值时，根据该信号断开第一开关。

18、当在供电系统中存在漏电流，即当供电系统的线路或机组的载流的部分经由短路而接地或者与其他的供电系统发生连接时，即当例如供电系统或机组存在绝缘故障时，则借助两个主电流路径引导的电流有所区别。由于在该情况下第一开关被操纵，使得中断了通电进而是漏电流，这提高了安全性。此外，以该方式排除了故障行为和/或对机组的进一步损害。在此只需要装配主开关，因此简化了装配。

19、特别优选地，当借助第一或第二主电流路径引导的电流高于各自的另外的边界值时，第一开关在此同样借助控制单元被操纵。例如在发生短路的情况下出现相对较高的电流。在该情况下，由于第一开关被操纵，使得通电以及短路被终止，因此在此也中断了故障行为。此外，以该方式还可以防止热过载。例如，两个电流传感器以如下方式设计，即，使得借助这两个电流传感器可以分别检测到利用配属于它们的主电流路径所引导的电流。对此替选地，这两个电流传感器形成一个结构单元，并以如下方式彼此互连，即，只可以检测到差异电流，即借助两个主电流路径所引导的电流的偏差。

20、特别优选地，主开关还具有电压传感器，电压传感器例如被接连在第一主电流路径与地电势之间、或第二主电流路径与地电势之间，或特别优选地接连在两个主电流路径之间。优选地，借助控制单元也依赖于分别检测到的电压来操纵第一开关。在此尤其地，当检测到的电压超过特定的配属的边界值或低于特定的临界边界值时，断开第一开关，这一情况例如发生在两个主电流路径短路的情况下。因此，进一步提高了安全性。优选地，主开关包括两个这样的电压传感器，其中，第一开关位于它们之间。因此有可能的是，根据检测到的电压来检查第一开关的实际开关状态。

21、例如，主开关仅由第一开关、两个主电流路径和控制单元构成。然而，特别优选地，主开关具有另外的组成部分，从而增加了功能范围。在此，只需要装配主开关，因此也进一步简化了装配。

22、尤其地，主开关包括预充电电路，第一开关借助预充电电路来跨接。尤其地，预充电电路利用控制单元来运行，或者预充电电路包括单独的控制单元。尤其地，预充电电路在此与各自的控制单元的具体设计无关地以如下方式运行，即，使得在接通第一开关之前降低经由第一开关下降的电压。为此，预充电电路尤其具有另外的开关，该另外的开关例如被机械和/或电地设计，并且例如包括不同的开关单元，如继电器和/或半导体开关。尤其地，与另外的开关电串联有预充电电路的电阻器。

23、尤其地，当主开关应被闭合时，另外的开关被切换到导电，直到经由(仍然断开的)第一开关下降的电压低于特定的值，例如1v、0.5v或0v。为此，预充电电路例如以时间控制的方式运行，或依赖于经由第一开关下降的电压来运行，该电压例如借助相应的传感器来检测。只有当经由第一开关下降的电压低于特定的值时，第一开关才闭合，该值例如为1v。因此，基于预充电电路，当主开关被接通时，避免了供电系统中的电压峰值和/或电流峰值，该电压峰值和/或电流峰值例如可能导致对电连接的部件(例如电开关)的损害或可能导致机械开关被焊在一起。

24、对此替选或与之组合地，主开关包括放电电路，放电电路被引向其中一个主电流路径。在此，放电电路尤其位于第一开关的远离电能源的一侧上。放电电路适宜地包括附加开关，该附加开关例如包括一个或多个开关单元，如继电器或半导体开关，它们被适当地互连。尤其地，除了附加开关外，还电串联有放电电路的电阻器。

25、在第一开关断开后，仍然存在于供电系统中的电能借助放电电路被耗散掉。为此，尤其闭合附加开关，并因此使主电流路径经由附加开关以及优选是电阻器被引向另外的电势，如地电势。因此，在断开主开关后，至少在经过一段时间后，在供电系统中或至少在与之联接的机组中没有另外的电能存在，从而提高了安全性。例如，放电电路被引向第二主电流路径或第一主电流路径。特别优选地，两个主电流路径借助放电电路彼此连接，从而在附加开关被操纵时，两个主电流路径被短路。优选地，借助控制单元或单独的控制单元来操纵放电电路。优选地，在操纵第一开关使其断开后，放电电路也借助控制单元被操纵，从而尤其闭合了附加开关。

26、特别优选地，第二主电流路径被电引向地电势，从而在断开第一开关时，尤其是在供电系统上存在一个电势，即地电势。例如，在此只有第一开关用于中断电能流动，从而实现单极分离。因此有可能的是，将借助供电系统运行的机组有针对性地引向地电势，并因此将其转移到特定的状态，这提高了安全性。

27、对此替选地，将第二开关引入到第二主电流路径中，借助控制单元来操纵第二开关。例如，第二开关在结构上与第一开关相同或不同。尤其地，第二开关借助继电器形成或者至少包括该继电器。对此替选或与之组合地，第二开关包括半导体开关，尤其是场效应晶体管。半导体开关和继电器，如果它们存在的话，在此尤其适当地彼此互连，例如电并联和/或串联。

28、尤其地，当第一开关被操纵时，第二开关也被操纵。换句话说，也依赖于借助两个电流传感器检测到的电流的偏差来操纵第二开关。基于第二开关，因此尤其对供电系统进行两极分离，因此提高了安全性。例如，两个开关的操纵同时进行。对此替选地，第二开关在第一开关被操纵后或当第一开关出现故障时被操纵。由于第二开关，使得供电系统或至少由其通电的机组被安全地从运输工具的电能源中分离，这进一步提高了安全性。在另外的替选方案中，例如给两个开关配属不同的边界值，并且只有在超过分别配属的边界值时才操纵这些开关。

29、例如，控制单元经由其中一个主电流路径、优选是两个主电流路径来通电。尤其地，在此，在主电流路径与控制单元之间接连有直流电压转换器。然而，特别优选地，主开关具有另外的电流端子，经由另外的电流端子对控制单元通电。因此，控制单元尤其与另外的电流端子电接触，并相应地与之互连。尤其地，在装配状态下与另外的电流端子联接并进而在那里能联接有运输工具的次级供电系统。次级供电系统适当地与供电系统电隔离，或者至少具有不同的电压水平。优选地，在装配状态下与另外的电流端子联接有运输工具的可能的电池，而主开关的两个主电流路径直接与运输工具的可能的发电机电连接。优选地，借助次级供电系统仅引导比借助运输工具的供电系统更少的能量。

30、优选地，如果借助供电系统引导48v的电压，则借助次级供电系统引导12v或24v的直流电压。因此降低了用于实现控制单元所需的元件的耐压强度，因此降低了制造成本。优选地，第一开关以如下方式设计，即，使得只有当控制单元被通电时才可以转移到导电状态。因此，例如在次级供电系统失效的情况下，供电系统也被中断，因此提高了安全性。

31、例如，控制单元借助施加在另外的电流端子上的电压来通电。然而，特别优选地，在另外的电流端子与控制单元之间接连有直流电压转换器。也被称为dc/dc转换器或dc/dc变流器的直流电压转换器尤其被用于稳定施加在控制单元上的电压。对此替选或与之组合地，直流电压转换器用于将施加在另外的电流端子上的电压减低到较低的电压水平，例如5v，控制单元借助该较低的电压水平运行。以该方式进一步降低了控制单元的所需的耐压强度，因此减少了制造成本。

32、尤其地，直流电压转换器只在运输工具的特定的状态下运行，从而控制单元同样只在那时运行。优选地，在此，当运输工具的点火装置被操纵或该运输工具至少处于特定的运行状态时，才运行。为此，直流电压转换器被适宜地相应互连，并且例如被加载相应的输入端，尤其是所谓的接线柱。以该方式，减少了主开关的能量需求并且避免了漏泄电流。

33、特别优选地，主开关具有数据接口，数据接口在信号技术上与控制单元连接。换句话说，数据接口和控制单元相应地彼此互连。数据接口例如设计成模拟的或者优选设计成数字的。优选地，数据接口包括电容器，借助电容器来稳定所存在的电压/信号。尤其地，数据接口相当于优选是总线系统的特定的标准。can、lin、以太网或sent总线系统被适当地用作总线系统。优选地，在装配状态下借助与控制单元连接的数据接口实现总线系统的客户控制器(以前的“从”控制器)。在对此的替选方案中，控制单元作为主控制器。对此替选或与之组合地，数据接口包括usb端子或其他串行端口。适当地，数据接口包括更多这样的端子，从而提高灵活性。

34、尤其地，在运行中经由数据接口接收到请求和/或命令，尤其是用于操纵第一开关和/或可能的第二开关。优选地，控制单元以如下方式运行，即，接收和/或处理这些请求/命令。适宜地，控制单元以如下方式运行，即，经由数据接口输出数据，如测量到的电流和/或可能的电压。对此替选或与之组合地，经由数据接口传输主开关的故障状态或其他状态。基于数据接口因此例如有可能借助运输工具的运输工具计算机来操纵第一开关和/或评估借助主开关检测到的数据，因此进一步提高了功能范围。适当地，数据接口与可能的另外的电流端子机械地整合在共同的插塞器中，因此进一步简化了主开关的装配。

35、适宜地，主开关具有壳体，第一开关布置在该壳体之内。因此，第一开关借助壳体得到保护。如果存在第二开关、预充电电路和/或放电电路，则这些也可以适宜地布置在壳体之内。此外，在壳体中还布置有控制单元和电流传感器，从而进一步提高了坚固性。

36、两个主电流路径在此分别在两个端子之间延伸。例如，这些端子也布置在壳体之内，从而这些端子借助壳体受到机械保护。然而，特别优选地，端子布置在壳体外部，并且壳体尤其具有多个缺口，其中，其中至少一个主电流路径的一部分被引导通过其中每个缺口。优选地，壳体在此具有四个缺口。尤其地，每个主电流路径包括至少一个导电轨，导电轨被引导通过各自的缺口。然而特别优选地，每个缺口被设计成流体密封，从而防止外来颗粒侵入到壳体中。

37、端子例如以如下方式设计，即，使得可以分别与端子联接有电缆接线夹或类似物。为此，其中每个端子例如借助扁平导体形成，在其中压入(螺)栓或使(螺)栓焊接到其上。对此替选地，其中每个端子按照插塞器的类型形成，从而使供电系统的相应配合插塞器也能被插接以用于进行电接触。例如，在此，其中两个配合插塞器分别借助共同的插塞器壳体来保持，这便于装配。特别优选地，主开关具有联锁系统。在此，给两个端子分别配属一个或多个辅助端子，在装配状态下，这些辅助端子与同样保持在插塞器壳体上的辅助配合插塞器进行电接触。在此，借助辅助端子/辅助配合插塞器只引导相对较低的电流和/或将相对较低的电压施加到它们上。在插塞器壳体被脱开时，辅助配合插塞器首先与辅助端子分离，甚至在端子与配合插塞器分离之前分离。一旦检测到辅助端子的脱开，就在此借助控制单元操纵第一开关，从而使端子处不再有电压存在，从而保护在场的可能人员。对此替选或与之组合地，输出警告，从而提醒主开关附近的人注意配合插塞器的脱开。

38、例如，壳体由铝制成。以该方式简化了壳体之内生成的热量的排出。优选地，壳体在此至少分区段地按照冷却体的类型设计，并因此在外侧至少部分具有冷却肋，这些冷却肋尤其与另外的组成部分是一体的。因此进一步简化了散热，其中，壳体是流体密封的。对此替选地，壳体至少部分由塑料制成，这就可以降低重量和制造成本。适当地，壳体在此具有切口，其中置入由铝或其他金属制成的冷却体。因此仍然能够实现将多余的热量排出。

39、尤其地，壳体具有盒状的基体，用其盖封闭。以该方式，能分开地制造壳体和主开关的其他部件。以该方式例如也能够实现对构件的维修和/或更换。适宜地，在基体与盖之间存在密封件，该密封件例如片状或泡沫状密封件。对此替选地，密封件被设计为注塑密封件，或者盖与基体环绕地被粘接，或者设置有梭织物。以该方式，使得尽管壳体被多件式地设计，但仍避免外来颗粒侵入到壳体中。壳体或至少是基体例如由塑料或金属(例如铝，即纯铝或铝合金)制成。

40、适宜地，壳体包括多个凸耳，这些凸耳尤其被紧固、适当地被成形在可能的基体上。借助凸耳简化了壳体在运输工具的另外组成部分上的装配。尤其地，每个凸耳具有开口，用于紧固到运输工具的另外的组成部分上的装配螺钉能分别引导穿过开口，并且在装配状态下也布置在那里。适当地，在其中每个凸耳中设置有压缩力限制器，例如金属套筒，其被置入各自的开口中。借助压缩力限制器尤其确保了在拧紧时所加载的预紧力得以保持。因此，装配螺钉的强度得到了保证和维持。尤其是借助金属套筒与壳体之间的适当的协调实现了免于受损。

41、特别优选地，盒状的基体具有留空部。尤其地，留空部在此在边缘侧是开放的。塑料体被置入到留空部中，借助塑料体将留空部尤其完全填满。优选地，塑料体与基体粘接，这就可以提高密封性和坚固性。塑料体例如由电工塑料制成，如pbt或聚酰胺。例如，塑料体在边缘侧具有密封件，或者在塑料体上紧固有密封件，密封件例如由橡胶制成。塑料体和/或可能的橡胶密封件例如借助注塑成型来建立。借助密封件，在此填满了塑料体与留空部的边缘之间的过渡部，从而在装配状态下，使塑料体以流体密封的方式与基体连接。因此，尽管有留空部，但仍避免了颗粒侵入到壳体中。尤其地，塑料体至少形成壳体的壁的一部分。

42、第一主电流路径的端子被紧固在塑料体上。尤其地，可能与之相连的导电轨在此延伸穿过塑料体，从而这些端子借助塑料体被电地引导到壳体的内部中。适宜地，塑料体包括绝缘板，该绝缘板布置在端子之间。借助绝缘板，在此避免了在将线路联接到端子上时的无意的短路。此外，第一开关被紧固在塑料体上。因此，提供了模块，该模块包括塑料体、端子、第一开关以及可能的导电轨，并且优选用它们来形成。因此能够实现在一个工作步骤中把第一开关以及端子装配在壳体上。在第一开关出现缺陷的情况下在此能够实现对模块的替换，其中，除了第一开关与控制单元的连接外，基本上不需要执行附加的活动，从而使得替换也可以在车间之外执行。也有可能的是，通过替换相应的模块使主开关与分别所期望的应用相匹配。总之，能够实现模块化，并降低了制造成本。

43、如果存在第二开关，则壳体优选具有第二留空部，第二塑料体被置入到其中。在此，在第二塑料体上紧固有第二开关和所配属的接口。优选地，第二开关是相应的模块的组成部分，该模块与具有第一开关的模块结构相同。以该方式可以使用通用件，因此简化了存放并降低了制造成本。