具有操纵单元的开关装置、车载电网以及机动车的制作方法

1.本发明涉及一种用于能电驱动的机动车的车载电网的开关装置。本发明还涉及一种车载电网以及一种机动车。


背景技术：

2.在当前情况下关注车载电网、尤其是用于能电驱动的机动车的高压车载电网。这样的车载电网具有车载电网组件，例如电动机、空调设备、前照灯、蓄能器等，它们通过供应线路相互电连接。在车载电网组件损坏或有故障的情况下可能出现以下情况：以过电流形式的故障电流流动经过所属的供应线路，所述故障电流会进一步危害损坏的车载电网组件的供应线路以及损坏的车载电网组件本身。
3.因此，由现有技术已知使用开关装置，所述开关装置在存在过电流时触发并且可以将损坏的车载电网组件与车载电网分离。这种开关装置例如可以具有继电器或保护器以及熔断器。在设计保护器或继电器时的焦点在此通常在于高的关断能力，而不是高的载流能力，因为通过保护器或继电器与熔断器之间的相互作用必须实现无间隙的关断特性曲线。


技术实现要素：

4.本发明的任务是，提供一种用于机动车的车载电网的开关装置，该开关装置在开关装置的闭合状态下具有高的载流能力。
5.根据本发明，该任务通过具有根据相应独立权利要求的特征的开关装置、车载电网以及机动车来解决。本发明的有利的实施方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。
6.根据本发明的用于能电驱动的机动车的车载电网的开关装置具有机电式开关，该机电式开关设计用于连接和中断车载电网的供应线路。所述机电式开关具有位置固定的第一开关触点、能运动的第二开关触点以及具有机械的力传递元件和驱动元件的操纵单元。为了从所述机电式开关的断开的开关状态转换到闭合的开关状态中，所述驱动元件设计用于，使力传递元件沿调节行程运动。沿调节行程运动的力传递元件设计用于，机械地作用到第二开关触点上并且使该第二开关触点朝向第一开关触点运动。为了保持所述机电式开关的闭合的开关状态，力传递元件在调节行程结束时设计用于，在不被驱动元件继续驱动的情况下将压紧力施加到第二开关触点上，以便压紧到第一开关触点上。
7.本发明还涉及一种用于机动车的车载电网，该车载电网具有至少两个车载电网组件、至少一个电连接各所述车载电网组件的供应线路和至少一个根据本发明的开关装置。该车载电网尤其是高压车载电网并且具有多个车载电网组件，例如蓄能器、电动机、逆变器等。为了在有故障的情况下电隔离各车载电网组件，在所属的供应线路中布置有所述开关装置。在没有故障情况时，所述开关装置设计用于，在各车载电网组件之间引导电流。
8.所述位置固定的或者说不能运动的第一开关触点、所述能运动的第二开关触点和所述操纵单元构成所述机电式开关。机电式开关在此借助操纵单元被操纵或接通。为了接
通或者说闭合所述开关，即为了从断开的开关状态转换到闭合的开关状态中，操纵单元机械地作用到第二开关触点上。在此，操纵单元使所述第二开关触点朝向第一开关触点的方向运动或移动，直至第一开关触点压紧或者说按压到第二开关触点上。操纵单元在此具有力传递元件和驱动元件。驱动元件为力传递元件提供驱动能量，该力传递元件随后沿调节行程或移动行程运动并且将该运动传递到第二开关触点上。因此，通过驱动元件驱动的力传递元件使第二开关触点朝向第一开关触点的方向运动，以便闭合机电式开关。在此，力传递元件将压紧力施加到第二开关触点上。通过机械驱动装置，在此以有利的方式实现高得多的压紧力，从而明显降低开关触点处的接触电阻。由此，与传统的继电器或保护器相比，可以在开关触点处实现高的载流能力以及减少的热生成。调节行程的定向方向在此可以沿着第二开关触点的运动方向或者说平行于第二开关触点的运动方向定向。调节行程的定向方向也可以横向于、例如垂直于或倾斜于第二开关触点的运动方向定向。
9.在此，力传递元件也在开关的闭合的开关状态下提供压紧力，借助所述压紧力将第二开关触点按压或压紧到第一开关触点上。如果不再通过驱动元件提供驱动能，则压紧力也由力传递元件来提供。所述开关的闭合的开关状态因此一定程度上无能量地被保持，在该闭合的开关状态中，第二开关触点通过力传递元件被压紧到第一开关触点上。在闭合的开关状态下，因此以有利的方式在各所述开关触点之间产生固定的机械连接，这种机械连接在闭合之后不再需要持续的能量供应。
10.在本发明的一个进一步改进方案中，为了从机电式开关的闭合的开关状态转换到断开的开关状态中，所述驱动元件设计用于，使力传递元件与调节行程相反地运动，使得力传递元件不再将压紧力施加到第二开关触点上。第二开关触点与弹簧元件连接，该弹簧元件设计用于，在力传递元件与调节行程相反地运动期间使第二开关触点运动离开第一开关触点并且保持在已运动离开的状态中，以保持断开的开关状态。为了断开开关而因此再次将各开关触点彼此松脱，力传递元件通过驱动元件与调节行程相反地运动。由此，力传递元件不再将压紧力施加到第二开关触点上。因为所述第二开关触点与弹簧元件连接，弹簧元件的弹簧力与压紧力相反地作用，所以第二开关触点通过弹簧元件从第一开关触点移除。由此，开关被断开并且保持在断开的状态中，直至驱动元件使力传递元件再次沿调节行程运动。
11.优选地，所述弹簧元件由弹性的汇流排构成，该汇流排与第二开关触点电连接和机械连接。这种弹性的、柔性的汇流排例如可以由薄的导电金属片构成的层堆叠构成。该汇流排与供应线路电连接。
12.被证明有利的是，所述开关装置附加地具有烟火技术的分离单元，其设计用于在故障情况下中断供应线路。所述实施方式基于如下认识，即机电式开关根据载流能力和稳健性来优化，但不能根据快速关断能力来优化。这种用于中断供应线路的快速关断能力可以通过烟火技术的分离单元实现。这种烟火技术的分离单元具有点火机构，该点火机构可借助能量脉冲点燃并且由此在短时间内中断供应线路。这种烟火技术的分离单元具有的优点是，其在整个电流范围内可以确保可靠的关断。因此，机电式开关在载流能力和稳健性方面的优化是可能的。
13.在本发明的一个实施方式中，力传递元件具有丝杠，该丝杠通过例如构造为电动机的驱动元件能够沿调节行程线性移动。尤其是，所述丝杠基本上垂直于第二开关触点的
表面定向，从而沿调节行程运动的丝杠设计用于，基本上垂直地作用到表面上并且基本上平行于调节行程的定向方向朝向第一开关触点的方向推动第二开关触点。力传递元件和驱动元件因此构成螺杆驱动装置。驱动元件将可在丝杠螺母内部被引导的丝杠置于旋转推动运动中，该旋转推动运动将丝杠转化到第二开关触点朝向第一开关触点的方向的平移运动中。因此，第二开关触点通过丝杠朝向第一开关触点的方向被推动，其中，调节行程的定向方向尤其是平行于第二开关触点的推动运动定向。所述丝杠例如可以抬起第二开关触点并且因此使其朝向第一开关触点运动。
14.在另一个实施方式中，力传递元件具有滑动杆，该滑动杆能通过驱动元件移动。尤其是，该滑动杆倾斜于第二开关触点的表面定向，使得沿调节行程运动的滑动杆设计用于，在第二开关触点的表面上滑动并且倾斜于调节行程朝向第一开关触点的方向按压第二开关触点。第一和第二开关触点因此在断开的开关状态中彼此成角度地定向。在此，滑动杆通过驱动元件在第二开关触点的表面上被推动，其中，由此将压力朝向第一开关触点的方向施加到第二开关触点上。由此，第二开关触点朝向第二开关触点的方向被按压或推动。在此，滑动杆尤其是通过以线性驱动装置形式的驱动元件驱动。
15.本发明还涉及一种具有根据本发明的车载电网的能电驱动的机动车。构造为混合动力车辆或电动车辆的机动车尤其是构造为轿车。
16.参考根据本发明的开关装置所介绍的实施方式和其优点相应地适用于根据本发明的车载电网以及根据本发明的机动车。
17.本发明的其它特征由权利要求书、附图以及对附图的说明得出。在上文中在说明中提到的特征和特征组合以及在下文中在附图说明中提到的和/或仅在附图中仅示出的特征和特征组合不仅可以以分别给出的组合应用、而且也能够以其它的组合应用或者独自地应用。
附图说明
18.现在借助一种优选的实施例以及参考附图更详细地阐述本发明。
19.在附图中：
20.图1示出用于车载电网的开关装置的第一实施方式的示意图，以及
21.图2示出开关装置的第二实施方式的示意图。
具体实施方式
22.在附图中，相同的以及功能相同的元件设有相同的附图标记。
23.图1和图2示出用于电气化的机动车的车载电网的开关装置1的不同实施方式。开关装置1设计用于，在没有故障的情况下连接车载电网的供应线路并且在故障的情况下中断车载电网的供应线路。为此，开关装置1具有机电式开关2，该机电式开关具有位置固定的第一开关触点3、相对于第一开关触点3能运动的第二开关触点4以及操纵单元5。第二开关触点4在此与以弹簧弹性的汇流排7形式的弹簧元件6电连接和机械连接并且因此弹簧弹性地支承。汇流排7又与车载电网的供应线路电连接。
24.为了将开关2从在此示出的断开的开关状态转换到闭合的开关状态(在该闭合的开关状态中，开关2引导电流并且连接供应线路)中，操纵单元5使第二开关触点4朝向第一
开关触点3运动并且将压紧力施加到第二开关触点4上。通过所述压紧力，第二开关触点4被压紧或按压到第一开关触点3上，从而开关2在闭合的开关状态中具有特别低的接触电阻。操纵单元5为此具有力传递元件8，该力传递元件可由在此未示出的驱动元件驱动。通过驱动力传递元件8，该力传递元件可沿调节行程9移动或运动。力传递元件8克服弹簧元件6的弹簧力将力传递元件的运动传递到第二开关触点4上，该第二开关触点接着朝向第一开关触点3的方向运动，直到各开关触点3、4相互接触。即使驱动元件不再驱动力传递元件8，各开关触点3、4的该压紧的状态也通过力传递元件8保持。
25.在开关2的闭合状态期间，压紧力超过弹簧力并且第二开关触点4被压紧到第一开关触点3上。为了断开开关2，各开关触点3、4再次彼此松脱或分离。为了松脱各开关触点3、4，力传递元件8再次与调节行程9相反地运动。由此，弹簧力超过力传递元件8到第二开关触点4上的压紧力，从而通过弹簧元件6将第二开关触点从第一开关触点3上移除。
26.在根据图1的开关装置1的实施方式中，力传递元件8具有丝杠10和丝杠螺母11。丝杠10由驱动元件、例如电动机置于旋转提升运动12中，通过所述旋转提升运动可以使丝杠10以及因此第二开关触点4上下运动。调节行程9的定向方向在此平行于第二开关触点4的运动方向定向。因此，为了闭合开关2，丝杠10在此向上运动。由此，丝杠10向上朝向第一开关触点3的方向挤压第二开关触点4。
27.在根据图2的开关装置1的实施方式中，力传递元件8具有滑动杆13，该滑动杆在第二开关触点4的表面14上被推动，在此被向左推动。由此，第二开关触点4在此被向下朝向第一开关触点3的方向挤压。调节行程9的定向方向在此倾斜于第二开关触点4的运动方向定向。为了断开开关2，滑动杆13与调节行程9相反地、在此向右地移动。第二开关触点4可以由此再次与第一开关触点3松脱。