具有断弧的分离装置的制作方法

本发明涉及一种用于能量传输的，特别是机动车能量传输的分离装置，包括至少一个在分离装置闭合状态下空间上布置在第一和第二连接件之间的分离部以及在连接件分离后直接进入到分离部中的销子。本发明还涉及一种用于能量传输的分离的方法。

背景技术：

能量导体，特别是机动车能量导体的电气保险是机动车技术针对确保车辆乘客安全方面的安全相关领域。特别是引导高电流的机动车能量导体，如机动车电网络的启动器和发电机电缆，主电池导线和

/或其他导电的导线，必须在事故时快速地从车辆电池分离。如果无法确保这一点，则在事故时短时的短路可能出现非常高的电流。高短路电流导致电弧的形成。电弧必须可靠地熄灭，从而不威胁车辆乘客的安全。

当前经常使用一种分离装置，其在有威胁的短路情况下通过烟火技术的分离装置断开能量传输。借助烟火技术的分离装置进行的能量传输的分离通常要么通过能量传输的机械断开实现，要么通过使销子从气缸中冲出，其中，在闭合状态下在销子和气缸之间形成流动路径，其通过分离装置，例如销子断开。

传统使用的烟火技术的分离装置的缺点是这样的事实，即在导电导线的分离时刻在分离部上的缝隙之间可能形成电弧，由此使连接件至少暂时地保持相互的电连接。尤其对于电动或混合动力车辆中的高压电应用来说经常是这种情况，因为在此由于高电流和电势差尤其有利于电弧的产生。

为了抑制或熄灭电弧，现有技术中已知多种应用，其通过使能流动的介质通过驱动部朝分离部的方向挤压而断开分离部。通过使能流动的介质在分离时刻至少部分地绕流分离部，应当确保能流动的介质扩散到在两个连接件之间形成的气隙中，由此可以抑制电弧的产生或熄灭产生的电弧。

然而所述方法的缺点在于，电弧的熄灭或抑制仅在有限的电压或电流下可靠地进行，由此限制了已知方法的使用范围，尤其是限制在48v电器网络中。

技术实现要素：

因此本发明的目的在于，提供一种分离装置，其实现了导电的导线在高压电应用中，特别是100v以上，优选400v以上也尽可能可靠地分离。

该目的根据本发明通过权利要求1的分离装置实现。

分离装置在此可以这样构造，即第一和第二连接件是机动车能量传输的导电元件。第一和第二连接件同样也可以是其他车辆的能量传输、建筑物布线、电动机器或调节机构的导电元件。

已知的是，借助能流动的介质无法足够安全并且可靠地进行电弧的熄灭或抑制，由此在机动车领域中还会出现对车辆乘客的安全威胁，因此建议，该分离装置在能流动的介质以外还具有销子，其通过进入到分离部中而抑制电弧的产生和/或通过进入到分离部中而熄灭产生的电弧。

为了确保在导电的导线分离后足够快速并且安全地熄灭电弧而建议，销子可以由具有低导电率的防击穿的绝缘材料，优选塑料、陶瓷或树脂制成。在此，绝缘件优选可以由击穿强度至少高于5kv/mm，优选高于20kv/mm，尤其优选高于50kv/mm的绝缘材料制成和/或具有至少低于10^-5s·cm^-1，优选低于10^-10s·cm^-1，尤其优选低于10^-15s·cm^-1的单位导电率。

根据一种有利实施例建议，分离装置在第一销子以外还具有支座，其中，两个销子在分离装置的闭合状态下优选布置在通过分离部分离的、分离部的相对的侧上。

以此方式例如实现了在连接件分离后，销子和支座彼此相互运动，尤其是销子运动到支座上，对此，支座位置固定。在连接件分离后，至少销子以有利的方式运动到分离部中，使销子尽可能精确匹配地布置在支座上并且由此可以安全并且可靠地“掐断”在分离部的区域中形成的电弧。

如果在连接件分离后只有销子运动，则优点是分离装置只需具有一个驱动部，因为支座可以例如固定布置在分离装置的壳体中，而销子可以活动地支撑在壳体中并且通过驱动部朝分离部的方向加速。

为了可以尽可能高效地“掐断”在分离部的区域中形成的电弧而建议，销子和支座在其接触区域中具有相互互补的，尤其是精确匹配的形状，其中，销子具有优选v形的端部区段，而支座具有互补的v形的端部区段。当然，销子和支座在其接触区域中同样可以具有其他的形状，例如镰刀或半圆形，或也可以成形为三锯齿、四锯齿或五锯齿的。销子和支座的接触区域应尽可能地相互互补，尤其是相互精确匹配地成形。

为了可以尽可能高效地“掐断”在分离部的区域中形成的电弧还建议，销子和支座优选布置在与分离部共同的轴上，尤其基本上垂直于第一和第二连接件之间的流动路径的轴。

在此，销子和支座的轴的尽可能精确的对齐优选是重要的，因为只有在保持相互精确对齐时才可以进行可靠并且安全的电弧熄灭以及对电弧产生的抑制。

在一实施方式中，在连接件分离时不仅销子，而是销子和支座彼此相互运动，销子和支座在分离装置的闭合状态下优选基本上相对于分离部等距地布置。这实现了销子和支座在分离部上尽可能快速地精确匹配的布置，由此在分离后立刻就可以熄灭连接件之间的电弧。

尤其是在高电流流过之处，电路的这种保险是有意义的。分离装置为此有利地在闭合状态下具有高于50安培，优选高于100安培，尤其高于400安培的导电性能。

同样地在所有具有相对高的电压之处，电路的这种保险是有意义的。为了确保例如在高压电器网络中的导线也安全地分离，分离装置有利地构造为在打开状态下在连接件之间具有高于48v，优选高于100v，尤其至500v的电势差。

为了在分离装置的闭合状态下实现尽可能低损耗的能量供应，连接件以及分离部可以优选由能够导电的材料，如铜材或铝材制成。在此，连接件和分离部也可以由不同的材料制成。连接件以及分离部的材料有利地可以针对各自的要求而调整。

连接件可以成形为在电导线和电缆上的端子并且具有容纳电缆的电缆接线夹。连接件也可以集成在电器网络中。在分离装置的闭合状态下，电流通过连接件和分离部在用电器和电源之间流动。

为了促使安全的分离，分离部必须具有比壳体或连接件更低的抗拉强度。因此建议，分离部是一预设断裂位置，尤其是在分离部上的至少一个收缩部或缺口或者是在连接件之间的焊接处。分离线应在连接件之间沿着分离部延伸并且形成连接件之间的、分离流动路径的缝隙。该缝隙沿着分离部延伸。预设断裂位置可以例如是沿着连接件表面上的线的收缩部。连接件也可以相互焊接并这样形成分离部。也可能的是，分离部在至少两点上分别收缩地分别与一个连接件连接，并且收缩部通过能流动的介质的压力而断裂并将分离部从连接件上分离。

为了在分离部上实现平顺的弯曲线而建议，分离部相对于各自的连接件是有缺口的，使各个缺口，槽或之类的沿着分离部的预设弯曲线延伸。预设弯曲线定义了连接件应该弯曲的位置。由此可以准确定义分离部在打开时占据的空间，从而可以在引导壳体中提供该空间。

根据一有利的实施例建议，驱动能流动的介质的驱动部是通过压缩空气控制的驱动部，优选是烟火技术控制的驱动部或机械的驱动部。

烟火技术的驱动部的特征在于烟火技术的爆燃发生器，其在触发时产生用于驱动布置在引导壳体中的能流动的介质的压力脉冲。烟火技术的驱动部的触发可以通过点火导线进行。

机械的驱动部可以例如是泡沫，其在与其他材料，例如水接触时快速膨胀并由此对能流动的介质施加使分离部分离的压力脉冲。也可以使用强烈张紧的弹簧作为机械的驱动部。其他机械的驱动部同样是可能的。

类似于通过引导壳体内的高压进行的激活，激活也同样可以通过在引导壳体中产生的低压进行。在此情况下可以使用例如内爆的驱动部。取决于产生高压或者低压，能流动的介质可以至少布置在分离部的朝向驱动部侧或背离驱动部侧上。

因为在连接件分离时可能产生电弧，因此建议通过驱动部使能流动的介质朝分离部的方向运动，使能流动的介质在分离的时刻贴靠在分离部上。由此通过能流动的介质就可以熄灭连接件之间形成的电弧。

为了将激活状态下由驱动部输出的能量尤其高效地转移至能流动的介质而建议，销子能够沿着引导壳体的轴向传播方向移动地布置在引导壳体中。销子可以通过驱动部的压力脉冲朝能流动的介质的方向加速并且向该介质施加压力，该压力足够使分离部分离。此外，可以通过销子防止在激活情况下例如在驱动部前形成的气泡穿过能流动的介质朝端部位置的方向运动，而不使能流动的介质充分地朝分离部的方向加速。

如果在分离部的背离驱动部侧上布置开口，则在分离部分离时产生的高压可以尤其简单地从空间中泄出，并且在该空间中存在于分离部的背离驱动部侧上的气体可以不在分离部上施加背压，该背压可能妨碍安全的分离。

能流动的介质优选具有不可压缩的特性。能流动的介质通过驱动部朝分离部的方向挤压，从而使分离部断裂并包围分离部。通过优选不可压缩的能流动的介质实现了尽可能小地构造驱动部。驱动部的所有能量直接作用在分离部上。

为了确保引导壳体中的能流动的介质的最优的扩散而建议，能流动的介质是液体或松散的粒状材料，尤其是沙子和/或液态的、膏状的、泡沫状的、凝胶状的或粒状的。能流动的介质的粘性优选足够使其布置在打开的分离部的区域中，然而另一方面其流动性足够使其可以充分快速地朝分离部的方向运动。

为了通过能流动的介质就可以熄灭电弧的产生而建议，能流动的介质由绝缘材料构成，其中，绝缘材料具有至少低于10^-5s·cm^-1，优选低于10^-10s·cm^-1，尤其优选低于10^-15s·cm^-1的单位导电率。

另一主体是一种用于能量传输的分离的方法，包括的步骤是，接收至少一个分离信号，触发至少一个信号，尤其是触发用于点燃点火器的控制信号，通过由驱动部驱动的能流动的介质分离在分离部上布置的第一和第二连接件之间的连接，在通过能流动的介质使分离部分离后直接使销子运动到分离部中。

用于能量传输的分离的方法在此优选可以实施为可以通过使销子运动到分离部中而抑制电弧的产生和/或可以通过使销子运动到分离部中而熄灭产生的电弧。

为了在事故情况下可靠地并且同时以简单的类型和方式在导电的导线短路之前保护机动车的车辆乘客，用于能量传输的分离的方法可以尤其将分离信号优选与气囊控制信号的触发相耦合。

对于本方法的与气囊控制信号的耦合，替代地或叠加地，该方法也可以与其他车辆部件的行为，例如与安全带张紧装置、安全带张紧力限制器或翻车保护弓架的行为相耦合。本方法尤其也可以与撞击或碰撞传感器的信号相耦合。

根据一实施例建议，分离信号由传感器，优选由干簧管传感器，霍尔传感器或感应传感器接收。

为了可以无干扰并且安全地传输分离信号，分离信号优选可以与电路电流分离地传输。这尤其可以通过使传感器电气绝缘地布置在例如分离装置的壳体上实现。

附图说明

接下来根据示出实施例的附图进一步阐述本发明。附图中，

图1示出了根据第一实施例的处于未激活状态的第一分离装置；

图2示出了根据图1的处于激活状态的分离装置；

图3示出了根据第二实施例的处于未激活状态的第二分离装置；

图4示出了根据图3的处于激活状态的分离装置；

图5示出了根据第三实施例的处于未激活状态的第三分离装置；

图6示出了根据图5的处于激活状态的分离装置；

图7示出了具有该分离装置的电动汽车。

具体实施方式

图1示出了具有壳体14的分离装置2。两个连接件4a和4b伸入到壳体14中，这两个连接件在分离部6a上-分离部在此形成为焊接处-相互连接。连接件4a，b优选可以由能够导电的材料，如铜材或铝材构成。连接件4a，b在此也可以由不同的材料构成。

在壳体14上布置能够通过点火导线8a控制的烟火技术的驱动部8b。在烟火技术的驱动部8b和分离区域6之间还布置活塞12，其在引导壳体14的通道中沿引导壳体14的轴向是活动的，并且具有密封件12‘，借助其可以防止气态或液态微粒侵入到通道中。布置在活塞12和分离区域6之间的中间腔16完全由能流动的介质10填充。

能流动的介质10可以是液体，凝胶或松散的粒状材料。例如能流动的介质10可以是硅酮或沙子。

在活塞12上还固定一个伸入到能流动的介质中的、在其前端具有v形缺口的销子20a。销子20a在此优选由电绝缘材料，尤其塑料或陶瓷制成。

在分离部6a的背离驱动部8b侧上同样具有空间18，在该空间中也可以额外地布置开口22。需要注意的是，在引导壳体14的内周的区域内的分离区域6上可以具有切口6b，其定义预设弯曲线，连接件4a,b应沿着该预设弯曲线弯曲。

还需要注意的是，空间18具有径向扩大的容积，连接件4a,b可以在其中弯曲。

分离装置还具有伸入到空间18中的另外的销子20b作为支座，其基本布置在与第一销子20a以及分离部6a共同延伸的轴上，该轴根据图1基本上垂直于第一和第二连接件4a,b的连接轴延伸。销子20b在其正面也具有v形的凸起，其优选与销子20a的正面的、v形缺口互补。

销子20a,20b的正面优选是相互互补的。销子20a,20b的正面优选具有相互对应的横截面轮廓。第一和第二销子优选具有正面的、相互互补的，尤其精确匹配的形状。

图2示出了根据图1的处于触发状态的分离装置2。在触发状态下，点火脉冲通过点火导线8a传导到驱动部8b，其随后爆炸。爆炸能量作为压力脉冲作用在布置于壳体中的活塞12上。活塞12随后连同销子20a朝分离部6a的方向加速。

活塞12在此使部分布置在活塞和分离部6a之间的能流动的介质朝分离部6a的方向加速。能够看到的是，能流动的介质10的压力和脉冲足以使分离部6a断裂，从而在连接件4a,4b之间产生缝隙。能流动的介质10侵入到该缝隙中。

在连接件4a,4b分离的时刻通过分离部6a在缝隙上方产生电弧。该电弧通过在分离时直接包围分离部6a的能流动的介质10就可以熄灭。然而由于已知借助能流动的介质无法足够安全并且可靠地进行电弧的可靠的熄灭，因此在该分离装置2中额外地具有销子20a的构造，其通过直接在连接件分离后进行的进入分离部6a中的运动，安全并且可靠地使电弧分离，其中，进入分离部6a中的运动根据图2这样进行，即，使第一销子20a尽可能精确匹配地布置在第二销子20b上。通过销子20a进入分离部6a中的运动还实现了电弧的最终的熄灭。

在壳体18中生成的、通过连接件4a,b的弯曲以及之前布置在中间腔16中的能流动的介质10的侵入产生的高压可以通过开口22泄出。在此，开口22可以如此小，使布置在空间18中的能流动的介质在分离装置2的非激活状态下不能从开口溢出。替代地，开口也还可以通过此处未示出的保险片封闭，其只在达到特定压力时破碎并且随后允许的能流动的介质10的溢出。

借助销子22a以及销子22b实现了已产生的电弧的熄灭。对于电弧的熄灭，在此的第二销子20b的存在不是必须的。同样可以想到的是，电弧产生的抑制或熄灭仅通过销子20a进行，其中，销子20a优选还继续运动穿过分离部移动，从而使产生的电弧“破碎”。

图3示出了分离装置2的另一实施例，其中，能流动的介质10同样也布置在空间18中的分离部6a的背离驱动部8b侧上。还能够看到的是，不同于根据图1的实施例，分离部6a未焊接，而仅仅是收缩。

此外，固定在活塞12上的销子20a在正面的横截面轮廓中是镰刀形或半圆形，相反，布置在空间18中的第二销子20b的正面具有互补的横截面轮廓。

在触发根据图3的分离装置2时，分离部6a如在图4中所示，同样分离。

图4示出了根据图3的处于触发状态的分离装置2。需要注意的是，驱动部8b被点燃并且使能流动的介质10这样加速到分离部6a上，使分离部6a分离并且在此在第一和第二连接件4a,b之间产生缝隙并且能流动的介质10侵入到其中。

在连接件4a,b分离的时刻也可以在此形成电弧，该电弧要么可以通过直接在分离时包围分离部6a的、能流动的介质10，要么可以随后最终安全并且可靠地通过紧随其后的第一销子20a进入分离部6a中而熄灭。销子20a进入分离部的运动也根据图4所示的实施例这样进行，使销子20a正面地贴靠在销子20b上。由此可以安全并且可靠地“掐断”电弧。

图5示出了分离装置2的另一实施例，其中，能流动的介质10仅布置在分离部6a的背离驱动部8b的侧上。根据该实施例，不是第一销子20a，而是第二销子20b布置在活塞12上。第二销子20b正面还具有锯齿状的横截面轮廓，而稳固地固定在壳体上的第一销子20a正面具有互补的横截面轮廓。在图5中示出的例子中，分离部6也具有构造为收缩部的预设断裂位置6a。驱动部8b在激活时内爆并且在空间16中产生低压。

在图6中示出了根据图5的激活的分离装置。能够看到的是，通过空间16中产生的低压使分离部6断裂并且在连接件4a,4b之间产生缝隙。能流动的介质10在分离的时刻侵入到该缝隙，并且直接到达销子20b。气体可以通过开口22到达空间18的内部，从而使空间16中的低压导致分离部6的断裂并且形成缝隙。在此也能够看到的是，能流动的介质10和销子20b均布置在缝隙区域中，从而如果所产生的电弧没有通过能流动的介质10熄灭，则可以安全并且可靠地通过销子20b熄灭。销子20b进入分离部的运动也根据图6所示的实施例这样进行，使销子20b尽可能精确匹配地布置在销子20a上。

图7示出了具有驱动电池32和电驱动部34的电动汽车30。在驱动电池32和电驱动部34之间布置分离装置2。在车辆30的事故情况下可以控制电分离装置2，并且使电池32和驱动部34之间的流动路径可以分离。分离装置2在此尤其可以靠近电池32布置，例如直接在电池电极上。由此确保使对乘客和救援人员的威胁最小化。