本发明涉及一种用于清洁电开关设备的电触头的方法，以及一种具有电开关设备的机动车。
背景技术：
在接触器中设计为电源触头的电触头尤其基于各种因素受到老化引起的磨损，所述因素例如是温度、开关电流、载流、转换时间、机械振动和其它因素。在电触头在其使用寿命中经过一定的老化和一定次数的开关循环之后，这种磨损导致电开关设备由于触头的脏污和/或烧毁而失灵。已知有不同的措施以便尤其是避免或去除电触头上的脏污和腐蚀产物。
例如由us4,617,604a已知了一种方法，其中，具有多个电触头的电开关设备有时—为了保护触头—切换至无电流状态中以及有时—为了清洁触头—切换至通电状态中。在此，切换至无电流状态中导致了延长电开关设备的使用寿命，然而也导致了形成脏污和/或氧化膜。所述脏污和/或氧化膜能够通过切换至通电状态中而至少部分地去除或减少，然而这又—尤其是由于形成了火花放电或电弧放电—导致了开关设备的使用寿命缩短。
由de102011115707a1已知了一种方法，其中通过对处于闭合位置中的电触头加载设计为直流的防腐蚀电流来清洁电开关设备。
还从us7,362,011b2已知了对电触头加载防腐蚀电流，所述防腐蚀电流具有低频率。
这种防腐蚀电流作为自由燃烧电流起作用并且引起对电触头的电清洁和/或热清洁。
技术实现要素：
与此相对地，本发明的任务在于，提出一种用于清洁电开关设备的电触头的方法，以及一种具有这种电开关设备的机动车，其中通过替代且优选得到改进的方式进行对电触头的清洁。
该任务通过独立权利要求的主题完成。由从属权利要求得到有利的设计方案。
该任务尤其通过一种用于清洁电开关设备的电触头的方法来完成，其中清洁至少一个电触头，所述电触头具有至少一个第一触头元件和至少一个第二触头元件，所述触头元件相对于彼此能够移动到打开位置和闭合位置中。所述第一触头元件和第二触头元件布置在闭合位置中，其中在闭合位置中，通过电波形的施加来激励第一触头元件和第二触头元件相对于彼此产生机械振动。由于触头元件被激励至相对于彼此振动或震动，这些触头元件在其闭合位置中接触摩擦或上下重叠式摩擦，由此得到机械清洁效果。在此，触头执行了自清洁，由此对电触头元件来说以及进而对电触头来说整体得出尤其由于脏污和/或腐蚀导致的磨损的减缓或减弱。在此表明：该机械清洁一方面特别有效，然而另一方面刺激很小，这尤其是因为触头元件保持闭合且进而不必担心火花或电流放电事件，以及由于触头元件不必承受高的自由燃烧电流。
在此，电触头尤其理解为可切换的电连接装置，其具有第一触头元件和第二触头元件，所述第一触头元件和第二触头元件相对于彼此一方面能够移动到打开电触头的打开位置中，以及闭合电触头的闭合位置中。因此，电触头可以通过第一触头元件和第二触头元件的相对于彼此的移动而打开和闭合。可以仅实际上移动触头元件中的一个，而另一个触头元件保持静止。然而也可以使两个触头元件都移动。
电开关设备理解为一种设备，该设备具有至少一个电触头，其中电开关设备设置用于切换所述至少一个电触头。电开关设备优选具有多个电触头，其中所述电开关设备设置用于——优选彼此无关地——切换多个电触头。
电开关设备优选被设计为断路器设备，且进而被设置用于切换电功率连接，这与开关设备不同，开关设备仅设置用于控制电压或控制电流的切换。
触头元件理解为一种元件，该元件适合和/或被设置用于与另一个触头元件共同作用，以便建立或分开电接触。触头元件尤其能够导电地设计。
打开位置尤其理解为触头元件的一种相对位置，在该相对位置中这些触头元件如此彼此间隔开布置，使得电触头打开。闭合位置尤其理解为触头元件的一种相对布置，在该相对布置中这些触头元件如此相对于彼此布置，使得电触头闭合。触头元件尤其在闭合位置中彼此机械连接、即彼此接触，从而能够通过触头元件传递电流或电信号。
触头元件能够布置在打开位置以及闭合位置中，这尤其意味着，触头元件能够如此被切换，使得触头元件彼此间隔开或者处于彼此机械的、相接触的连接中。
电波形应理解为一种电信号、尤其是一种电流或电压，所述电信号是随着时间可变的，尤其是随着时间变化的。在此，其可以是一种——尤其是正弦形的——交流电压、三角形信号、矩形信号或其它合适的波形。特别优选将交流电压用作电波形，其中该交流电压设计为正弦形，然而也可以具有其他形状，例如三角形或矩形信号的形状。电波形可以具有振动脉冲，该振动脉冲把触头元件激励至机械振动。
机械振动尤其理解为触头元件相对于彼此的相对运动，其中实际上仅触头元件中的一个触头元件运动，而另一个触头元件保持布置为空间位置固定。然而两个触头元件也可以相对于彼此运动。机械振动的振动形式优选位于一平面中，电流沿着一方向从一触头元件流向另一个触头元件，该方向垂直于所述平面。即触头元件由于机械振动彼此横向摩擦，从而避免了触头元件由于振动而暂时地打开和再次闭合。相反，在振动期间它们也保持在闭合状态中且彼此机械接触。由于横向进行的震动，触头元件迅速且有效地自清洁。由于触头元件的有针对性起作用的横向振动运动，产生了触头元件的自清洁以及磨损的减慢或减缓。
根据本发明的改进方案提出：电波形在电开关设备的运行中叠加在一电流上、尤其是工作电流上。在此，电流流经闭合的触头元件，因此流经其上叠加了用于激励机械振动的电波形的电触头。因为触头元件并未由于振动而离开彼此，而是保留在闭合位置中，所以在开关设备的运行中以及尤其在开关设备的带电的状态中，可以在闭合位置中执行清洁。在此，在带电状态中，触头元件彼此重叠的横向振动完全没有增加磨损，因为避免了火花或电弧放电现象。
根据本发明的设计方案，电波形在开关设备的运行中叠加在一直流电流上。根据本发明的另一个设计方案，电波形在开关设备的运行中叠加在一交流电流上，其中在这种情况下优选电波形的频率不同于交流电流的频率，其中尤其优选电波形的频率比交流电流的频率更大，优选大数倍。
根据本发明的另一个改进方案规定了，产生具有至少一个频率的电波形，所述频率适合于在电触头的固有频率下产生机械振动。即电波形的所述至少一个频率优选至少位于电触头的谐振或固有频率附近，由此可以极其有效地激励电触头产生机械振动。电触头的谐振频率在此尤其通过触头元件的质量确定，所述质量分摊在机械振动上。
可以产生具有恰好一种频率、即频率单一的电波形。然而备选地，也可以产生具有频率带的电波形或者电波形具有多个不同频率的叠加。在此，至少一个频率优选如此位于电触头的固有频率的范围内，使得有效地激励该电触头至机械振动。频率带优选同样处于电触头的固有频率附近，其中频率带优选包括固有频率。频率带尤其能够以电触头的固有频率为中心。
电波形的至少一个频率优选在数khz的范围内产生。即在电触头的谐振频率范围内较高频率的激励频率被施加在该电触头上，由此该电触头有效地被激励产生更高频率运动，尤其是在khz范围内的机械振动。
根据本发明的改进方案规定了，产生具有一频率的电波形，该频率相当于电触头的固有频率或固有频率的多倍。在此，可以特别高效地激励触头元件产生机械振动。固有频率的多倍在此尤其是理解为整数多倍，尤其是电触头的固有频率的泛音或谐波。
根据本发明的改进方案规定了，通过施加白噪声至电触头来测定电触头的固有频率。通过这种方式，尤其是通过针对白噪声的频谱中包含的频率来检查电触头的减震性能，能够特别简单且迅速地测定谐振频率或固有频率。固有频率的测定优选在电触头的清洁之前进行。在此可以执行一次这种行为，随后为进行清洁，为电波形确定和保持一频率、频率的叠加，或者频带。然而也可以多次地、尤其是以预定的间隔或者按照需求重新测定固有频率，这样做的优点在于，通过电波形产生的激励能够适应于触头元件的尤其是老化导致的、例如由于基于机械磨损的质量损失导致的变化。然而在这种情况下，施加白噪声至电触头至少首要不是用于清洁目的，而是用于相应地重新测定固有频率。
根据本发明的改进方案规定了，电开关设备设计为接触器。在此，接触器——其也被称为开关接触器——应理解为一种用于电功率、尤其是大电功率的尤其是能够电操纵或气动操纵的开关。接触器优选具有两个开关位置，且优选是单稳态切换。
备选地，电开关设备可以设计为继电器。该继电器在此通常针对与接触器相比更小的控制功率而设计。
在本方法的框架内，尤其是清洁电开关设备的电触头，所述电开关设备设计为接触器或继电器。
根据本发明的改进方案规定了，清洁电开关设备的电触头，该电开关设备被设计为用于机动车的、尤其是用于机动车的车载电器的电开关设备。借助于所述方法可以有利地改进机动车的车载电器的可靠性和寿命。
根据本发明的改进方案规定了，清洁至少一个电触头，该电触头具有触头元件，所述触头元件在接触区域内具有一几何形状，该几何形状取决于触头元件在闭合位置中的点接触或线接触。这尤其意味着：触头元件中的至少一个触头元件在触头元件之间的接触区域中具有如此形状，使得实现触头元件在闭合位置中的点接触或线接触。例如，触头元件中的至少一个触头元件在接触区域中可以具有凸出的形状。另一个触头元件则例如可以具有平坦的或同样凸出的形状。在这种情况下，在闭合位置中，触头元件在接触区域中优选仅在点接触或线接触的意义上彼此接触。在此有利的是，流入触头元件中的电流必须以紧邻所述点状或线状的接触区域的方式在所述一个触头元件中径向向内流动以及在所述另一个触头元件中径向向外流动，以便实现到达接触点或接触线以及从该接触点或接触线离开。即接触点或接触线近似构成用于电流的狭窄通道。在此，在触头元件中形成了分别沿相反方向定向的电流，所述电流产生磁场，所述磁场互相排斥。该排斥力由于电波形的随时间变化而随时间变化、尤其是周期性变化。这最终使得以极其有效的方式产生触头元件之间的机械相对运动。
根据本发明的改进方案规定了，触头元件中的至少一个从第一触头元件和第二触头元件中选出的触头元件在闭合位置中可运动地安置。尤其优选弹性安置所述至少一个触头元件。因此，尤其也可以在排斥力随时间变化时在触头元件之间至少略微运动，这有助于形成触头元件之间的机械相对运动。在此，尤其优选可倾斜地安置所述至少一个触头元件，从而使其能够相对于另一个触头元件来回倾斜。因此，在闭合位置中会产生倾斜的横向运动，其中触头元件彼此摩擦、但不断开接触。
最终也通过一种机动车来完成该任务，该机动车具有电开关设备以及控制器，所述控制器设置用于执行所述方法的之前所述的实施方案之一。该控制器在此尤其优选设置用于在至少一个电触头的触头元件处于闭合位置时，利用电波形加载所述至少一个电触头，该电波形激励触头元件至相对彼此产生机械振动。控制设备优选设置用于在开关设备的运行中把电波形叠加在电流上。结合所述机动车尤其得到了已结合所述方法得到的优点。
附图说明
下面根据附图进一步阐述本发明。在此唯一的附图示意性示出电开关设备的实施例。
具体实施方式
唯一的附图示意性示出电开关设备1，其在此布置在上级(übergeordnet)的电设备3中，例如机动车5的车载电器中。电开关设备1在此尤其用电功率的于开关，其中电开关设备尤其优选设计为接触器或继电器。
电开关设备1与优选设计为直流电压源或直流电流源的电源7电连接，并被设置用于使电负载9或电阱、尤其是用电器在第一开关位置中与电源7连接以及在第二开关位置中与电源7断开。
为此，电开关设备1具有至少一个电触头11，该电触头具有第一触头元件13和第二触头元件15。所述第一触头元件和第二触头元件能够相对于彼此移位到打开位置中以及闭合位置中，从而能够打开以及闭合电触头11。在此，触头元件13、15的打开位置相当于电开关设备1的使电负载9与电源7分开的开关位置，在此，触头元件13、15的闭合位置相当于电开关设备1的使电负载9与电源7电连接的开关位置。
设置一波形产生部件17，该波形产生部件优选设计为交流电压源，并且该波形产生部件如此与触头元件13、15有效连接，使得在触头元件上能如此施加电波形、尤其是交流电压：使得触头元件13、15受激励相对彼此产生机械振动。
此外，设置一控制器19，该控制器被设置用于控制所述波形产生部件17，从而该波形产生部件能够——尤其是以预定的时间间隔——按照需求或者以其它方式产生电波形，该电波形能够施加在触头元件13、15上以用于激励所述触头元件产生机械的相对运动。
波形产生部件17与电开关设备1尤其如此电连接，使得通过波形产生部件17产生的电波形在开关设备1的运行中叠加到由电源7产生的电流上。
通过波形产生部件17产生优选具有至少一个频率的电波形，所述频率适合用于在电触头11的固有频率下产生机械振动。在此，尤其优选产生具有一频率的电波形，该频率相当于电触头11的固有频率或固有频率的多倍。该固有频率可以借助于波形产生部件17通过在电触头11处施加白噪声一次或多次地测定。
通过把电触头元件13、15激励至相对于彼此机械振动，尤其使所述电触头元件被激励至更高频率的横向振动运动，尤其是在khz范围内的横向振动运动，由此在不离开闭合位置的情况下，电触头元件能被迅速且有效地机械清洁。
触头元件13、15尤其在接触区域中具有一几何形状，该接触区域取决于触头元件13、15在闭合位置中的点接触或线接触。在此尤其可以把触头元件13、15中的至少一个触头元件在接触区域中设计为凸出的。此外还可以使触头元件13、15中的至少一个触头元件在闭合位置中可活动地、尤其是弹性地安置。
总之表明，通过所述方法和在所述机动车中可以引起对尤其是电开关设备的功率触头的极其高效且同时稳妥的清洁，从而可以减慢或甚至减退由于老化引起的磨损，而清洁本身不会对电开关设备的使用寿命产生负面影响。
在此尤其基于电磁排斥力进行电触头的自清洁。