蓄电池安全开关制造技术

本发明专利技术涉及一种电子蓄电池安全开关，该蓄电池安全开关使机动车车载电路网与蓄电池有效和可逆的切断得以实现。为了这个目的，使用到一种电子半导体开关，该电子半导体开关实现了无限次的切换循环操作，半导体开关在存在碰撞信号、过电流信号或者关闭点火装置时切断了机动车车载电路网和蓄电池的电连接。在停止机动车时，可以可靠地并且以简单的方式阻止非有效的高无功电流和蓄电池放电。电流从车载电路网沿蓄电池的方向流动，从而半导体开关激活而切换导通。因此在逆向运行中可以阻止损坏开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于机动车的改进的蓄电池安全开关。
技术介绍
在机动车中，蓄电池安全开关连接在蓄电池和机动车的车载电路网之间。在出现事故时，蓄电池安全开关将蓄电池从机动车的车载电路网切断，以避免由流出的燃油和电短路引起的火灾或者爆炸。在那些将蓄电池设置在机动车尾的机动车中，短路的危害是相当大的。在该种机动车中，具有大横截面积的阳极导线设置在机动车地板中，并位于发动机舱和尾部之间。大的横截面积在出现事故时会带来相对高的短路电流。传统的蓄电池安全开关能够通过以电磁方式或以火花方式切断的触点，使机动车的车载电路网与蓄电池突然断开。当应用从外部输入的触发信号时，正常情况下接通的触点就通过激励进发电荷(pyrotechnical charge)打开或者以电磁方式打开。由外部输入的事故或者碰撞信号基本上是从机动车的安全气囊-系统中获得。当气囊启动时，蓄电池的瞬间切断也会发生。这种电磁致动的蓄电池安全开关，作为实例，可从文献DE-C1-198 25 245中获悉。传统的蓄电池安全开关的不利方面在于，切断蓄电池不能在安全气囊系统未被启动的事故现场中进行。特别是在机动车斜撞到护栏时，碰撞传感器没有产生撞车信号。具体地，在这种现场中没有出现急剧的减速，因而安全气囊系统的碰撞传感器没有反应。但在这种事故时，在机动车底板中的高电流导线仍然被磨破。传统的蓄电池安全开关，特别是这种以火花原理(pyrotechnicalprinciple)工作的蓄电池安全开关将蓄电池不可逆地从机动车的车载电路网分离。机动车在没有较大的损坏结果的事故中，在蓄电池安全开关断开后不能行驶。只有在蓄电池安全开关更换后，机动车才能够以本身的动力继续行驶。电磁驱动的蓄电池安全开关在没有引起较大损坏的小事故后可以再次复位。但是，由于在转换较高电流时电子机械触点的磨损，该安全开关允许切换的次数非常有限，通常只有10至50次切换过程。因此只有在特殊情况下才考虑通过该蓄电池安全开关来切断蓄电池。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种改进的蓄电池安全开关。该目的根据独立权利要求的特征实现。根据本专利技术的蓄电池安全开关用于切断在机动车蓄电池和机动车的车载电路网之间的电连接。该蓄电池安全开关包括半导体开关，其根据过电流和/或碰撞信号来连接和切断蓄电池和机动车的车载电路网。在本专利技术中，半导体开关作为蓄电池安全开关用于蓄电池和的车载电路网的电连接和切断。与电子机械控制的触点相反，半导体开关可以是无限次的循环接通操作。此外，半导体开关能够以简单的方式重新复位。因此，根据本专利技术的蓄电池安全开关，在特殊的紧急事故时切断不再象如往常一样受限制。本专利技术的特别目的在于，提供一种用于双向运行的半导体开关。因此当的车载电路网的电压大于蓄电池电压时，该半导体开关导电地接通。因此通过半导体开关，电流不仅可以流入蓄电池而且也可以流出蓄电池。通过半导体开关可以不中断流向蓄电池方向的电流。在未驱动的半导体开关中出现高的功率损耗，该功率损耗可以导致热损害。由于该原因，通过半导体开关不断地监测电流流向。电流沿蓄电池方向流动，从而半导体开关受激地切换导通，并且电流由此沿具有有限功率损耗的逆向而运行流通。因此而降低了半导体开关上的功率损耗并且可以防止损害和破坏。优选地，半导体开关是MOSFET。根据本专利技术的一个优选的实施例，蓄电池安全开关的半导体开关不仅仅应用于紧急切断，而且在“点火装置“关””位置也可以使机动车的车载电路网频繁地与蓄电池切断。该切断通常由所谓的“连接器-15-开关”执行。该连接器-15-开关是在点火开关中的接触点，该点火开关在接通点火装置时连接。但是，由于这种点火开关不利于接通高的电流，出于该目的而大量地使用额外的继电器。这种作为连接器-15-开关的继电器通常不用于切断需要高电流的负载。与此相反，根据本专利技术的蓄电池安全开关也具备之前终端-15-开关的功能，因为该蓄电池安全开关实现了无限次数的循环接通操作和毫无问题地接通高电流。与传统的连接器-15-开关相比较，根据本专利技术的蓄电池安全开关具有较高的电流承载能力。所以本专利技术实现了，使负载在“点火装置“关””的位置中与的车载电路网切断，该负载通常稳定地与机动车的车载电路网连接。特别是带有很大工作电流的负载(如电附加加热器，例如PTC-加热器)和照明系统以前没有被连接器-15-开关从的车载电路网上切断。另外的负载的实例是后窗玻璃加热器、座椅加热器和用于发动机冷却的风扇调节器和内舱风扇，其在关闭的点火装置中没有从的车载电路网上切断。根据本专利技术优选的实施例可以解决这样的问题，该问题是通常持续与蓄电池连接的机动车组件可能具有的高无功电流消耗。除此之外，有利的实施例实现了提高的安全性。根据本专利技术，蓄电池安全开关也使这样的负载从蓄电池上切断，该负载通常与蓄电池固定不变地连接。特别是传统的电附加加热器有可能没有从蓄电池上切断。电附加加热器被设计为增加功率电子控制器的使用。功率电子末级的故障可以导致相应的加热级持续地工作，进而导致了持续的电流流通及电池放电。这种问题根据本专利技术以简单和有效的方式解决。类似的问题也出现在内部空间-风扇调节器中，当线性调节器的高负载晶体三极管损坏或过热，并且引起持续地电流流动时，其中也出现不利的工作状态。通过根据本专利技术的蓄电池安全开关也可以阻止该电流流动。根据本专利技术的另一个有利的实施例，蓄电池安全开关具有电流测量功能，该功能用于监测从蓄电池流动到机动车的车载电路网中的电流。这种纯电子实现的、集成的过电流和短路的断路在故障情况中将实现蓄电池和的车载电路网的直接快速的切断。由于完全电子实现监测和切断，具有可以忽视的触发和切换延迟。与利用电子机械开关所实现的相比较，用于检测过电流和由此实现的车载电路网与蓄电池的切断都可以以小于100μs来实现。优选地，蓄电池安全开关还包括一种控制装置，其具有集成在半导体开关中的电流测量功能，该控制装置用于评估所测量的电流并且用于控制半导体开关，该半导体开关用于切断在蓄电池和机动车的车载电路网之间的电连接。相对于通常利用电磁控制的切断相关电流的开关触点的解决方案，带有集成的电流测量装置的电子开关具有明显简化电路的优点，从而可以廉价地生产。为了相应的实现电磁致动的开关触点，除电磁致动的开关外，还需要用于电流测量装置的测量分流器、测量调配器(例如通过操作放大器，operational amplifier)和用于电流评估的微型控制器和继电器控制装置。为了实现具有集成的电流测量装置的半导体开关，除了半导体之外，只需要用于电流评估的控制装置和用于半导体开关的驱动装置。纯电子实现的过电流和短路切断可实现直接快速的切断。与传统的安全开关相比，根据本专利技术的纯电子实现的安全开关具有微不足道的触发和切换延迟。与通过电子机械开关所实现的相比，过电流情况的检测和由此实现的车载电路网的断路可以以小于100μs实现。在切断负荷电路时，由于负载电路(电弧形成、接触负载等等)的感应，引起微弱的电流上升。控制装置优选地用所测量的电流值与预设的极限值比较。根据本专利技术优选的设计方案，该极限值可以适应性地调节。以这种方式，安全电路可以对应于机动车不同的驱动状态来变化。可以承受仅仅在短时间内出现的高电流。此外，在发动机的启动过程中可以有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池安全开关，用于切断机动车的蓄电池（１００）和机动车车载电路网（１１０）之间的电连接，所述蓄电池安全开关包括半导体开关（２１０），所述半导体开关根据过电流和／或碰撞信号，连接或者切断所述蓄电池（１００）和所述机动车车载电路网（１１０），其特征在于，所述半导体开关（２１０）设计为用于电流的双向运行，并且当所述车载电路网（１１０）的电压（Ｕ↓［３］）大于蓄电池电压（Ｕ↓［１］）时，所述半导体开关（２１０）被切换而导通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-5-28 04012787.01.一种蓄电池安全开关，用于切断机动车的蓄电池(100)和机动车车载电路网(110)之间的电连接，所述蓄电池安全开关包括半导体开关(210)，所述半导体开关根据过电流和/或碰撞信号，连接或者切断所述蓄电池(100)和所述机动车车载电路网(110)，其特征在于，所述半导体开关(210)设计为用于电流的双向运行，并且当所述车载电路网(110)的电压(U3)大于蓄电池电压(U1)时，所述半导体开关(210)被切换而导通。2.根据权利要求1所述的蓄电池安全开关，其特征在于，所述半导体开关(210)是MOSFET。3.根据权利要求1或2所述的蓄电池安全开关，其特征在于，所述半导体开关(210)在点火装置“关”的位置中也将所述机动车车载电路网(110)与所述蓄电池(100)切断。4.根据权利要求3所述的蓄电池安全开关，其特征在于，所述半导体开关(210)在点火装置“关”位置中，使带有高无功电流消耗的负载，特别是电附加加热器和/或照明系统，与所述蓄电池(100)切断。5.根据权利要求1至4所述的蓄电池安全开关，其特征在于，所述半导体开关(210)具有电流测量功能，用于监测从所述蓄电池(100)流出并进入所述机动车车载电路网(110)中的电流(IonBoard)。6.根据权利要求5所述的蓄电池安全开关，其特征在于，所述蓄电池安全开关还包括控制装置(220)，所述控制装置用于评估由所述半导体开关(210)测量的电流，并且用于控制所述半导体开关(210)，以切断所述蓄电池(100)和所述机动车车载电路网(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：京特乌尔，
申请(专利权)人：卡特姆德维勒克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]