DE102020213107A1

DE102020213107A1 - Switching device, electrical energy storage and device

Info

Publication number: DE102020213107A1
Application number: DE102020213107.4A
Authority: DE
Inventors: Fabian Hauser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Schaltvorrichtung (1), insbesondere für einen elektrischen Energiespeicher, aufweisend eine erste Stromschiene (8), eine zweite Stromschiene (5) und einen Aktor (6), wobei der Aktor (6) eingerichtet ist, einen elektrischen Widerstand zwischen der ersten Stromschiene (8) und der zweiten Stromschiene (5) einzustellen.Switching device (1), in particular for an electrical energy store, having a first busbar (8), a second busbar (5) and an actuator (6), wherein the actuator (6) is set up to generate an electrical resistance between the first busbar (8 ) and the second busbar (5).

Description

Feld der Erfindungfield of invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung, einen elektrischen Energiespeicher und eine Vorrichtung.The present invention relates to a switching device, an electrical energy store and a device.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 2457339 A1 zeigt einen elektrischen Haupttrennschalter.the DE 2457339 A1 shows a main electrical disconnect switch.

Die US 4538036 A offenbart eine elektrische Schaltvorrichtung.the US4538036A discloses an electrical switching device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Der Kern der Erfindung bei der Schaltvorrichtung, insbesondere für einen elektrischen Energiespeicher, aufweisend eine erste Stromschiene, eine zweite Stromschiene und einen Aktor, besteht darin, dass der Aktor eingerichtet ist, einen elektrischen Widerstand zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene einzustellen.The core of the invention in the switching device, in particular for an electrical energy store, having a first busbar, a second busbar and an actuator, is that the actuator is set up to set an electrical resistance between the first busbar and the second busbar.

Hintergrund der Erfindung ist, dass die Schaltvorrichtung kein einfacher Ein-/Ausschalter ist, sondern es ermöglicht, verschiedene elektrische Widerstandswerte einzustellen. Dadurch ist beispielsweise der Innenwiderstand eines elektrischen Energiespeichers temperaturabhängig einstellbar, um die Alterung des elektrischen Energiespeichers und/oder einer mit dem elektrischen Energiespeicher verbundenen Starterschaltung zu reduzieren.The background to the invention is that the switching device is not a simple on/off switch, but makes it possible to set different electrical resistance values. As a result, for example, the internal resistance of an electrical energy store can be adjusted as a function of temperature in order to reduce the aging of the electrical energy store and/or a starter circuit connected to the electrical energy store.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject matter of the dependent claims.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktor eingerichtet, zumindest zwei verschiedene Werte des elektrischen Widerstands einzustellen, insbesondere den elektrischen Widerstand kontinuierlich einzustellen. Dadurch ist der elektrische Widerstand an einen Betriebszustand einer mit der Schaltvorrichtung verbundenen elektrischen Vorrichtung anpassbar.According to an advantageous embodiment, the actuator is set up to set at least two different values of the electrical resistance, in particular to continuously set the electrical resistance. As a result, the electrical resistance can be adapted to an operating state of an electrical device connected to the switching device.

Von Vorteil ist es dabei, wenn der Aktor eingerichtet ist, den elektrischen Widerstand temperaturabhängig einzustellen, insbesondere wobei der Aktor Bimetall aufweist. Somit ist ein Innenwiderstand einer mit der Schaltvorrichtung verbundenen elektrischen Vorrichtung temperaturabhängig einstellbar.It is advantageous if the actuator is set up to set the electrical resistance as a function of temperature, in particular with the actuator having a bimetal. An internal resistance of an electrical device connected to the switching device can thus be set as a function of temperature.

Vorteilhafterweise ist mittels des Aktors ein Abstand zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene einstellbar, wobei der elektrische Widerstand von dem Abstand abhängig ist. Dadurch ist der elektrische Widerstand in einfacher Art und Weise einstellbar.A distance between the first busbar and the second busbar can advantageously be adjusted by means of the actuator, with the electrical resistance being dependent on the distance. As a result, the electrical resistance can be adjusted in a simple manner.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Aktor elektrisch leitfähig ist und die erste Stromschiene mit der zweiten Stromschiene elektrisch leitend verbindet. Der Aktor fungiert also zusätzlich als eine elektrisch leitende Verbindung, wodurch die Schaltvorrichtung kompakt ausführbar ist.It is also advantageous if the actuator is electrically conductive and electrically conductively connects the first busbar to the second busbar. The actuator therefore also functions as an electrically conductive connection, as a result of which the switching device can be implemented in a compact manner.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Aktor zumindest teilweise gebogen ausgeführt ist, wobei ein Biegeradius mit steigender Temperatur zunimmt. Dadurch ist der Abstand zwischen der ersten und zweiten Stromschiene einstellbar. Mit zunehmendem Biegeradius nimmt der Abstand ab.Furthermore, it is advantageous if the actuator is at least partially bent, with a bending radius increasing as the temperature rises. As a result, the distance between the first and second busbars can be adjusted. As the bend radius increases, the distance decreases.

Vorteilhafterweise weist die Schaltvorrichtung ein Rückstellmittel auf, insbesondere wobei das Rückstellmittel ein Federelement ist. Mittels des Rückstellmittels ist die erste Stromschiene zur zweiten Stromschiene hin auslenkbar, so dass der Aktor passiv ausführbar ist.The switching device advantageously has a restoring means, in particular with the restoring means being a spring element. The first busbar can be deflected toward the second busbar by means of the restoring means, so that the actuator can be implemented as passive.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Aktor elektrisch auslenkbar, insbesondere wobei der Aktor einen Piezokristall oder einen Elektromagneten aufweist. Dadurch ist der Aktor mittels einer Steuerung ansteuerbar ausführbar.According to a further advantageous embodiment, the actuator can be deflected electrically, in particular with the actuator having a piezoelectric crystal or an electromagnet. As a result, the actuator can be implemented in a controllable manner by means of a controller.

Von Vorteil ist es dabei, wenn der Aktor einen elektrischen Antrieb aufweist, insbesondere wobei der elektrische Antrieb temperaturabhängig ansteuerbar ist. Somit ist eine kontinuierliche Einstellung des elektrischen Widerstands ermöglicht.It is advantageous if the actuator has an electric drive, in particular with the electric drive being able to be controlled as a function of temperature. This enables continuous adjustment of the electrical resistance.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die erste Stromschiene und/oder die zweite Stromschiene einen elastischen Bereich aufweist. Mittels des elastischen Bereichs fungiert die jeweilige Stromschiene als Rückstellmittel.It is also advantageous if the first busbar and/or the second busbar has an elastic area. The respective busbar acts as a restoring means by means of the elastic area.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung berührt die erste Stromschiene die zweite Stromschiene, wobei eine Ausdehnung einer Kontaktfläche zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene mittels des Aktors einstellbar ist, insbesondere wobei die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene jeweils einen Verzweigungsabschnitt und/oder einen abgeschrägten Endbereich aufweisen. Dadurch ist der elektrische Widerstand zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene mittels des Aktors stetig einstellbar, insbesondere linear einstellbar.According to a further advantageous configuration, the first busbar touches the second busbar, with the expansion of a contact surface between the first busbar and the second busbar being adjustable by means of the actuator, in particular with the first busbar and the second busbar each having a branching section and/or a beveled end area exhibit. As a result, the electrical resistance between the first busbar and the second busbar can be continuously adjusted, in particular linearly adjusted, by means of the actuator.

Der Kern der Erfindung bei dem elektrischen Energiespeicher besteht darin, dass der elektrische Energiespeicher eine Schaltvorrichtung wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf die Schaltvorrichtung bezogenen Ansprüche, aufweist.The core of the invention in the electrical energy store is that the electrical energy store is a switching device as before described or according to one of the claims relating to the switching device.

Hintergrund der Erfindung ist, dass der Innenwiderstand eines elektrischen Energiespeichers temperaturabhängig einstellbar ist, um die Alterung des elektrischen Energiespeichers und/oder einer mit dem elektrischen Energiespeicher verbundenen Starterschaltung zu reduzieren, insbesondere indem der Kurzschlussstrom des Starters reduzierbar ist.The background to the invention is that the internal resistance of an electrical energy store can be adjusted as a function of temperature in order to reduce aging of the electrical energy store and/or a starter circuit connected to the electrical energy store, in particular by reducing the short-circuit current of the starter.

Der Kern der Erfindung bei der Vorrichtung, insbesondere dem Fahrzeug, besteht darin, dass die Vorrichtung einen elektrischen Energiespeicher wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach dem auf den elektrischen Energiespeicher bezogenen Anspruch aufweist.The core of the invention in the device, in particular the vehicle, is that the device has an electrical energy store as described above or according to the claim relating to the electrical energy store.

Hintergrund der Erfindung ist, dass der Innenwiderstand eines elektrischen Energiespeichers temperaturabhängig einstellbar ist, um die Alterung des elektrischen Energiespeichers und/oder einer mit dem elektrischen Energiespeicher verbundenen Starterschaltung zu reduzieren.The background to the invention is that the internal resistance of an electrical energy storage device can be adjusted as a function of temperature in order to reduce the aging of the electrical energy storage device and/or a starter circuit connected to the electrical energy storage device.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Figurenlistecharacter list

Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.In the following section, the invention is explained using exemplary embodiments, from which further inventive features can result, but to which the scope of the invention is not limited. The exemplary embodiments are shown in the drawings.

Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 in Seitenansicht,
1a eine Stromschiene 8 des ersten Ausführungsbeispiels der Schaltvorrichtung 1 in Draufsicht und teiltransparenter Seitenansicht,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 101 in geöffneter Schaltstellung in Seitenansicht,
2a das zweite Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 101 in geschlossener Schaltstellung in Seitenansicht,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 201 in Seitenansicht,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 301 in perspektivischer Seitenansicht,
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 401 in Seitenansicht und
6 eine alternative Ausgestaltung einer Kontaktfläche für das fünfte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 401.

Show it:

1 a first embodiment of a switching device 1 according to the invention in side view,
1a a busbar 8 of the first exemplary embodiment of the switching device 1 in a plan view and a partially transparent side view,
2 a second exemplary embodiment of the switching device 101 according to the invention in the open switching position in a side view,
2a the second exemplary embodiment of the switching device 101 in the closed switching position in a side view,
3 a third embodiment of the switching device 201 according to the invention in side view,
4 a fourth exemplary embodiment of the switching device 301 according to the invention in a perspective side view,
5 a fifth embodiment of the switching device 401 according to the invention in side view and
6 an alternative configuration of a contact surface for the fifth exemplary embodiment of the switching device 401 according to the invention.

Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 weist eine erste Stromschiene 8, eine zweite Stromschiene 5, ein Verbindungsmittel 2, ein Rückstellmittel 7 und einen Aktor 6 auf.This in 1 The illustrated first exemplary embodiment of the switching device 1 according to the invention has a first busbar 8 , a second busbar 5 , a connecting means 2 , a restoring means 7 and an actuator 6 .

Die erste Stromschiene 8 und die zweite Stromschiene 5 sind mittels des Verbindungsmittels 2 verbunden. Zwischen der ersten Stromschiene 8 und der zweiten Stromschiene 5 ist der Aktor 6 angeordnet. Auf der ersten Stromschiene 8 ist das Rückstellmittel 7 angeordnet.The first busbar 8 and the second busbar 5 are connected by means of the connecting means 2 . The actuator 6 is arranged between the first busbar 8 and the second busbar 5 . The restoring means 7 is arranged on the first busbar 8 .

Dabei ist das Verbindungsmittel 2 als Schraubmittel, insbesondere als Schraube mit Schraubenkopf und Schraubmutter oder als Gewindestange mit Schraubmuttern, ausgeführt. Das Verbindungsmittel 2 ist durch jeweilige Ausnehmungen 10 in der ersten beziehungsweise zweiten Stromschiene (8, 5) hindurchgeführt.The connecting means 2 is designed as a screw means, in particular as a screw with a screw head and screw nut or as a threaded rod with screw nuts. The connecting means 2 is passed through respective recesses 10 in the first and second conductor rails (8, 5).

Das Verbindungsmittel 2 ist elektrisch leitend oder elektrisch isolierend ausgeführt.The connecting means 2 is designed to be electrically conductive or electrically insulating.

Das Rückstellmittel 7 weist ebenfalls eine Ausnehmung auf, durch die das Verbindungsmittel 2 hindurchgeführt ist. Dabei ist das Rückstellmittel 7 zwischen der ersten Stromschiene 8 und einem Endabschnitt des Verbindungsmittels 2, insbesondere einem Schraubenkopf oder einer Schraubmutter angeordnet. Das Rückstellmittel 7 ist eingerichtet, eine Kraft auf die erste Stromschiene 8 in Richtung 9 der zweiten Stromschiene 5 auszuüben. Beispielsweise ist das Rückstellmittel 7 als Federelement ausgeführt.The restoring means 7 also has a recess through which the connecting means 2 is guided. The restoring means 7 is arranged between the first busbar 8 and an end section of the connecting means 2, in particular a screw head or a screw nut. The restoring means 7 is set up to exert a force on the first busbar 8 in the direction 9 of the second busbar 5 . For example, the restoring means 7 is designed as a spring element.

Die erste Stromschiene 8 weist eine erste Kontaktfläche 4 auf und die zweite Stromschiene 5 weist eine zweite Kontaktfläche 3 auf. Vorzugsweise sind die erste Kontaktfläche 4 und die zweite Kontaktfläche 4 mittels eines elektrisch leitfähig ausgeführten Aktors 6 elektrisch leitend miteinander verbindbar.The first busbar 8 has a first contact surface 4 and the second busbar 5 has a second contact surface 3 . The first contact surface 4 and the second contact surface 4 are preferably designed to be electrically conductive by means of a led actuator 6 electrically connected to each other.

Der Aktor 6 weist ebenfalls eine Ausnehmung auf, durch die das Verbindungsmittel 2 hindurchgeführt ist. Der Aktor 6 ist aus Bimetall ausgeführt und weist bei niedriger Temperatur eine Krümmung auf. Dadurch sind die erste und zweite Stromschiene (5, 8) beabstandbar mittels des Aktors 6. Mit zunehmender Temperatur des Aktors 6 nimmt die Krümmung ab, so dass der Abstand zwischen der ersten Stromschiene 8 und der zweiten Stromschiene 5 abnimmt bis die erste Stromschiene 8 die zweite Stromschiene 5 berührt.The actuator 6 also has a recess through which the connecting means 2 is passed. The actuator 6 is made of bimetal and has a curvature at low temperatures. As a result, the first and second busbars (5, 8) can be spaced apart by means of the actuator 6. As the temperature of the actuator 6 increases, the curvature decreases, so that the distance between the first busbar 8 and the second busbar 5 decreases until the first busbar 8 second busbar 5 touches.

In 1a ist die erste Stromschiene 8 im Detail dargestellt. Sie weist eine Ausnehmung 10 auf, die einen stufenförmigen Durchmesser aufweist. Die Ausnehmung 10 weist zwei Ausnehmungsabschnitte mit verschieden großen Radien und zwischen den Ausnehmungsabschnitten eine Stufe auf. Der Ausnehmungsabschnitt mit dem kleineren Radius ist eingerichtet, das Verbindungsmittel 2 hindurchzuführen. Der Ausnehmungsabschnitt mit dem größeren Radius ist eingerichtet, das Rückstellmittel 7 aufzunehmen, wobei das Rückstellmittel 7 mittels der ersten Stromschiene 8 und dem Verbindungsmittel 2 begrenzt ist. Die erste Stromschiene 8 ist beispielsweise als Blattfeder ausgeführt.In 1a the first busbar 8 is shown in detail. It has a recess 10 which has a stepped diameter. The recess 10 has two recess sections with radii of different sizes and a step between the recess sections. The recess section with the smaller radius is set up to lead the connecting means 2 through. The recess section with the larger radius is designed to accommodate the restoring means 7 , the restoring means 7 being delimited by the first busbar 8 and the connecting means 2 . The first busbar 8 is designed as a leaf spring, for example.

Die zweite Stromschiene 5 ist gleichartig wie die erste Stromschiene 8 ausgeführt. Dabei ist der Ausnehmungsabschnitt mit dem größeren Radius eingerichtet, den Aktor 6 aufzunehmen. Der Aktor 6 ist mittels der zweiten Stromschiene 5 und dem Verbindungsmittel 2 begrenzt.The second busbar 5 is designed in the same way as the first busbar 8 . In this case, the recess section with the larger radius is set up to accommodate the actuator 6 . The actuator 6 is delimited by the second busbar 5 and the connecting means 2 .

In 2 und 2a ist das zweite Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 101 dargestellt.In 2 and 2a the second exemplary embodiment of the switching device 101 is shown.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 101 weist eine erste Stromschiene 108, eine zweite Stromschiene 105, ein Rückstellmittel 107, einen Aktor 106, ein Verbindungsmittel 102, ein weiteres Verbindungsmittel 112 und ein Begrenzungsmittel 111 auf.The second exemplary embodiment of the switching device 101 has a first busbar 108 , a second busbar 105 , a restoring means 107 , an actuator 106 , a connecting means 102 , a further connecting means 112 and a limiting means 111 .

Die erste Stromschiene 108 weist einen ersten elastischen Abschnitt 118, eine Ausnehmung und eine Kontaktfläche 103 auf. Dabei ist die Kontaktfläche 103 an einem Endbereich, insbesondere einem abgewinkelten Endbereich der ersten Stromschiene 108 angeordnet. Der erste elastische Abschnitt 118 ist zwischen der Kontaktfläche 103 und der Ausnehmung angeordnet.The first busbar 108 has a first elastic section 118 , a recess and a contact surface 103 . In this case, the contact surface 103 is arranged on an end area, in particular an angled end area, of the first busbar 108 . The first elastic section 118 is arranged between the contact surface 103 and the recess.

Mittels des durch die erste Ausnehmung hindurchgeführten Verbindungsmittels 102, beispielsweise eines Schraubmittels, ist die erste Stromschiene 108 fixiert.The first busbar 108 is fixed by means of the connecting means 102 passed through the first recess, for example a screw means.

Die zweite Stromschiene 105 weist einen zweiten elastischen Abschnitt 115 und eine weitere Ausnehmung auf. Der zweite elastische Abschnitt 115 ist zwischen einem Endbereich der zweiten Stromschiene 105 und der weiteren Ausnehmung angeordnet.The second busbar 105 has a second elastic section 115 and a further recess. The second elastic section 115 is arranged between an end area of the second busbar 105 and the further recess.

Mittels des durch die weitere Ausnehmung hindurchgeführten zweiten Verbindungsmittels 112, beispielsweise eines Schraubmittels, ist die zweite Stromschiene 105 fixiert.The second busbar 105 is fixed by means of the second connecting means 112, for example a screw means, which is passed through the further recess.

Die erste Stromschiene 108 ist mittels des Aktors 106 mit der zweiten Stromschiene 105 verbunden, insbesondere elektrisch leitend verbunden. Dabei ist der jeweilige elastische Abschnitt (118, 115) zwischen dem Aktor 106 und dem jeweiligen Verbindungsmittel (102, 112) angeordnet.The first busbar 108 is connected, in particular electrically conductively connected, to the second busbar 105 by means of the actuator 106 . The respective elastic section (118, 115) is arranged between the actuator 106 and the respective connecting means (102, 112).

Der Aktor 106 ist aus Bimetall ausgeführt und weist bei niedriger Temperatur eine größere Krümmung auf als bei erhöhter Temperatur. Dadurch sind die erste und zweite Stromschiene (105, 108) beabstandbar mittels des Aktors 106. Mit zunehmender Temperatur des Aktors 106 nimmt die Krümmung ab, so dass der Abstand zwischen der ersten Stromschiene 108 und der zweiten Stromschiene 105 abnimmt bis die erste Stromschiene 108 die zweite Stromschiene 105 berührt, insbesondere wobei die Kontaktfläche 103 die zweite Stromschiene 105 berührt.The actuator 106 is made of bimetal and has a greater curvature at a low temperature than at an elevated temperature. As a result, the first and second busbars (105, 108) can be spaced apart by means of the actuator 106. As the temperature of the actuator 106 increases, the curvature decreases, so that the distance between the first busbar 108 and the second busbar 105 decreases until the first busbar 108 dies second busbar 105 touches, in particular wherein the contact surface 103 touches the second busbar 105.

Das in 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 201 weist eine erste Stromschiene 208, eine zweite Stromschiene 205, einen Aktor 206 und ein elastisches Verbindungsmittel 202 auf. Das dritte Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 201 ist eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels der Schaltvorrichtung 101. Nicht beschriebene Bestandteile des dritten Ausführungsbeispiels der Schaltvorrichtung 201 sind analog zum zweiten Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 101 ausgeführt.This in 3 illustrated third embodiment of the switching device 201 has a first busbar 208, a second busbar 205, an actuator 206 and an elastic connecting means 202. The third exemplary embodiment of the switching device 201 is a variant of the second exemplary embodiment of the switching device 101. Components of the third exemplary embodiment of the switching device 201 that are not described are designed analogously to the second exemplary embodiment of the switching device 101.

Die erste Stromschiene 208 weist eine Kontaktfläche 203 und einen ersten Verbindungsabschnitt 214 für das elastische Verbindungsmittel 202 auf. Dabei ist die Kontaktfläche 203 an einem Endbereich, insbesondere einem abgewinkelten Endbereich der ersten Stromschiene 208 angeordnet. Die zweite Stromschiene 205 weist einen zweiten Verbindungsabschnitt 213 für das elastische Verbindungsmittel 202 auf. Mittels der Verbindungsabschnitte ist das elastische Verbindungsmittel 202 mit der ersten und zweiten Stromschiene (205, 208) verbunden. Das elastische Verbindungsmittel 202 verbindet die erste und zweite Stromschiene (205, 208) elektrisch leitend.The first busbar 208 has a contact surface 203 and a first connecting section 214 for the elastic connecting means 202 . In this case, the contact surface 203 is arranged on an end area, in particular an angled end area, of the first busbar 208 . The second busbar 205 has a second connection section 213 for the elastic connection means 202 . The elastic connecting means 202 is connected to the first and second busbars (205, 208) by means of the connecting sections. The elastic connecting means 202 connects the first and second busbars (205, 208) in an electrically conductive manner.

Zwischen der ersten und zweiten Stromschiene (205, 208) ist der Aktor 206 angeordnet. Dabei sind die erste und zweite Stromschiene (205, 208) bei Raumtemperatur beabstandet mittels des Aktors 206. Bei zunehmender Temperatur zieht sich der Aktor 206 zusammen, so dass der Abstand zwischen der ersten und zweiten Stromschiene (205, 208) abnimmt, bis die Kontaktfläche 203 die zweite Stromschiene 205 berührt. Der Aktor 206 ist beispielsweise als Piezokristall ausgeführt, der mittels einer in der Figur nicht dargestellten Steuereinheit angesteuert wird, die die Ausdehnung des Piezokristalls temperaturabhängig regelt.The actuator 206 is arranged between the first and second conductor rails (205, 208). The first and second busbars (205, 208) are spaced apart at room temperature by means of the actuator 206. As the temperature increases, the actuator 206 contracts so that the distance between the first and second busbars (205, 208) decreases until the contact surface 203 touches the second busbar 205. The actuator 206 is designed, for example, as a piezoelectric crystal, which is controlled by a control unit, not shown in the figure, which regulates the expansion of the piezoelectric crystal as a function of temperature.

Alternativ ist der Aktor 206 als Elektromagnet ausgeführt, der die zweite Stromschiene 208 anzieht oder abstößt.Alternatively, the actuator 206 is designed as an electromagnet that attracts or repels the second busbar 208 .

In 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 301 dargestellt. Die Schaltvorrichtung 301 weist eine erste Stromschiene 308, eine zweite Stromschiene 305, ein Verbindungselement 302, einen Aktor 306 und einen Verbindungsabschnitt 325 auf.In 4 a fourth exemplary embodiment of the switching device 301 is shown. The switching device 301 has a first busbar 308 , a second busbar 305 , a connecting element 302 , an actuator 306 and a connecting section 325 .

Die erste Stromschiene 308 weist eine Kontaktfläche 303 für das elektrisch leitfähige Verbindungselement 302 auf. Mittels des Verbindungselements 302 ist eine elektrische leitende Verbindung zwischen der ersten Stromschiene 308 und der zweiten Stromschiene 305 herstellbar.The first busbar 308 has a contact surface 303 for the electrically conductive connecting element 302 . An electrically conductive connection can be produced between the first busbar 308 and the second busbar 305 by means of the connecting element 302 .

Das Verbindungselement 302 ist spiralförmig ausgeführt, insbesondere als Torsionsfeder. Das Verbindungselement 302 ist drehfest mit einem Verbindungsabschnitt 325 verbunden, der wiederum drehbar mit dem zweiten elektrischen Leiter 305 verbunden ist. Dabei ist das Verbindungselement 302 in seinem Zentrum mit dem Verbindungsabschnitt 325 verbunden und mit seinem äußeren Ende mit dem ersten elektrischen Leiter 308 verbindbar. Durch Rotation des Verbindungselements 302 ist die elektrisch leitfähige Verbindung des ersten elektrischen Leiters 308 mit dem zweiten elektrischen Leiter 305 herstellbar.The connecting element 302 is embodied in the form of a spiral, in particular as a torsion spring. The connecting element 302 is connected in a rotationally fixed manner to a connecting section 325 which in turn is rotatably connected to the second electrical conductor 305 . The connecting element 302 is connected to the connecting section 325 at its center and can be connected to the first electrical conductor 308 at its outer end. The electrically conductive connection of the first electrical conductor 308 to the second electrical conductor 305 can be produced by rotating the connecting element 302 .

Der Aktor 306 ist als Drehantrieb, insbesondere als elektrischer Motor ausgeführt. Dabei fungiert ein Rotor des elektrischen Motors als Verbindungsabschnitt 325 der Schaltvorrichtung 301. Der Aktor 306 ist eingerichtet, das Verbindungselement 302 zu drehen. Der Aktor 306 ist mittels einer in der Figur nicht dargestellten Steuereinheit ansteuerbar, die den Aktor 306 temperaturabhängig einschaltet und/oder abschaltet.The actuator 306 is designed as a rotary drive, in particular as an electric motor. A rotor of the electric motor acts as a connecting section 325 of the switching device 301. The actuator 306 is set up to rotate the connecting element 302. The actuator 306 can be controlled by a control unit, not shown in the figure, which switches the actuator 306 on and/or off depending on the temperature.

In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 401 dargestellt. Die Schaltvorrichtung 401 weist einen ersten elektrischen Leiter 408, einen zweiten elektrischen Leiter 405, einen Aktor und ein Begrenzungsmittel 420 auf.In 5 a fifth exemplary embodiment of the switching device 401 is shown. The switching device 401 has a first electrical conductor 408, a second electrical conductor 405, an actuator and a limiting means 420.

Der erste elektrische Leiter 408 weist einen ersten Verzweigungsabschnitt 418 und einen ersten Bündelungsabschnitt 428 auf. In dem ersten Verzweigungsabschnitt 418, der an einem Endbereich des ersten elektrischen Leiters 408 angeordnet ist, verzweigt sich der erste elektrische Leiter 408 zu einer Vielzahl von ersten Leiterabschnitten, die sich parallel zueinander erstrecken. Im ersten Bündelungsabschnitt 428 werden die ersten Leiterabschnitte gebündelt.The first electrical conductor 408 has a first branching section 418 and a first bundling section 428 . In the first branching section 418, which is arranged at an end region of the first electrical conductor 408, the first electrical conductor 408 branches into a multiplicity of first conductor sections which extend parallel to one another. The first conductor sections are bundled in the first bundling section 428 .

Der zweite elektrische Leiter 405 weist einen zweiten Verzweigungsabschnitt 415 und einen zweiten Bündelungsabschnitt 425 auf. In dem zweiten Verzweigungsabschnitt 415, der an einem Endbereich des zweiten elektrischen Leiters 405 angeordnet ist, verzweigt sich der zweite elektrische Leiter 408 zu einer Vielzahl von zweiten Leiterabschnitten, die sich parallel zueinander erstrecken. Im zweiten Bündelungsabschnitt 425 werden die zweiten Leiterabschnitte gebündelt.The second electrical conductor 405 has a second branching section 415 and a second bundling section 425 . In the second branching section 415, which is arranged at an end region of the second electrical conductor 405, the second electrical conductor 408 branches into a multiplicity of second conductor sections which extend parallel to one another. In the second bundling section 425, the second conductor sections are bundled.

Der erste und zweite elektrische Leiter (408, 405) sind derart angeordnet, dass die ersten Leiterabschnitte und die zweiten Leiterabschnitte einander zumindest teilweise überlappen. Vorzugsweise sind die ersten Leiterabschnitte und die zweiten Leiterabschnitte alternierend angeordnet. Jeweils ein erster Leiterabschnitt ist benachbart zu zumindest einem zweiten Leiterabschnitt angeordnet. Jeweils ein zweiter Leiterabschnitt ist benachbart zu zumindest einem ersten Leiterabschnitt angeordnet. Dadurch sind der erste und zweite elektrische Leiter (408, 405) elektrisch leitend miteinander verbunden.The first and second electrical conductors (408, 405) are arranged in such a way that the first conductor sections and the second conductor sections at least partially overlap. The first conductor sections and the second conductor sections are preferably arranged in alternation. In each case a first conductor section is arranged adjacent to at least one second conductor section. In each case a second conductor section is arranged adjacent to at least one first conductor section. As a result, the first and second electrical conductors (408, 405) are electrically connected to one another.

Eine Kontaktfläche 403 beziehungsweise ein Überlappungsbereich ist der Bereich, in dem sich die ersten Leiterabschnitte und die zweiten Leiterabschnitte überlappen. Der elektrische Widerstand zwischen dem ersten elektrischen Leiter 408 und dem zweiten elektrischen Leiter hängt davon ab, wie weit die ersten und zweiten Leiterabschnitte überlappen beziehungsweise wie groß der Überlappungsbereich ist. Dabei sinkt der elektrische Widerstand mit zunehmendem Überlappungsbereich.A contact area 403 or an overlapping area is the area in which the first conductor sections and the second conductor sections overlap. The electrical resistance between the first electrical conductor 408 and the second electrical conductor depends on how far the first and second conductor sections overlap or how large the overlapping area is. The electrical resistance decreases as the overlapping area increases.

Der Aktor ist eingerichtet, die Größe des Überlappungsbereichs der ersten und zweiten Leiterabschnitte einzustellen. Dazu weist der Aktor einen Antrieb 406, ein erstes Haltemittel 416 und ein zweites Haltemittel 426 auf. Mittels des ersten Haltemittels 416 ist der erste Bündelungsabschnitt 428 gehalten. Mittels des zweiten Haltemittels 426 ist der zweite Bündelungsabschnitt 425 gehalten. Der Antrieb 406 ist eingerichtet das zweite Haltemittel 426 relativ zum ersten Haltemittel 416 in einer Erstreckungsrichtung der ersten Leiterabschnitte beziehungsweise der zweiten Leiterabschnitte zu bewegen. Dazu ist der Antrieb beispielsweise als Motor oder als Spindelantrieb ausgeführt.The actuator is set up to adjust the size of the overlapping area of the first and second conductor sections. For this purpose, the actuator has a drive 406, a first holding means 416 and a second holding means 426. The first bundling section 428 is held by the first holding means 416 . The second bundling section 425 is held by the second holding means 426 . The drive 406 is set up, the second holding means 426 relative to the first holding means 416 in a direction of extension of the first conductor sections or to move the second conductor sections. For this purpose, the drive is designed, for example, as a motor or as a spindle drive.

Die ersten Leiterabschnitte und die zweiten Leiterabschnitte sind mittels des Begrenzungsmittels 420 begrenzt, insbesondere in Querrichtung zu der Bewegungsrichtung des Aktors. Dabei ist das Begrenzungsmittel 420 elektrisch isolierend ausgeführt.The first conductor sections and the second conductor sections are delimited by the delimitation means 420, in particular in the direction transverse to the direction of movement of the actuator. In this case, the limiting means 420 is designed to be electrically insulating.

Der erste elektrische Leiter 408 ist mittels eines ersten Verbindungsmittels 402 fixierbar. Dabei ist das erste Verbindungsmittel 402 beabstandet von dem ersten Verzweigungsabschnitt 418 und dem ersten Bündelungsabschnitt 428 angeordnet.The first electrical conductor 408 can be fixed using a first connecting means 402 . In this case, the first connecting means 402 is arranged at a distance from the first branching section 418 and the first bundling section 428 .

Der zweite elektrische Leiter 405 ist mittels eines zweiten Verbindungsmittels 412 fixierbar. Dabei ist das zweite Verbindungsmittel 412 beabstandet von dem zweiten Verzweigungsabschnitt 415 und dem zweiten Bündelungsabschnitt 425 angeordnet.The second electrical conductor 405 can be fixed by means of a second connecting means 412. The second connecting means 412 is arranged at a distance from the second branching section 415 and the second bundling section 425 .

In 6 ist eine alternative Ausgestaltung einer Kontaktfläche 503 für das fünfte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 401 dargestellt.In 6 an alternative configuration of a contact surface 503 for the fifth exemplary embodiment of the switching device 401 according to the invention is shown.

Ein erster elektrischer Leiter 508 weist einen ersten abgeschrägten Endbereich auf. Ein zweiter elektrischer Leiter 505 weist einen zweiten abgeschrägten Endbereich auf. Dabei sind der erste und zweite Endbereich einander zugewandt angeordnet, so dass eine Kontaktfläche 503 zwischen dem ersten elektrischen Leiter 508 und dem zweiten elektrischen Leiter 505 entsteht.A first electrical conductor 508 has a first beveled end portion. A second electrical conductor 505 has a second beveled end portion. In this case, the first and second end regions are arranged facing one another, so that a contact surface 503 is formed between the first electrical conductor 508 and the second electrical conductor 505 .

Alternativ weist nur der erste elektrische Leiter 508 oder nur der zweite elektrische Leiter 505 einen abgeschrägten Endbereich auf. In dem Fall berührt eine ebene Oberfläche des anderen ersten oder zweiten elektrischen Leiters (508, 505) den abgeschrägten Endbereich. Der andere erste oder zweite elektrische Leiter (508, 505) kann beispielsweise plattenförmig ausgeführt sein.Alternatively, only the first electrical conductor 508 or only the second electrical conductor 505 has a beveled end area. In that case, a flat surface of the other first or second electrical conductor (508, 505) touches the beveled end region. The other first or second electrical conductor (508, 505) can be plate-shaped, for example.

Durch eine Scherbewegung gleitet der erste abgeschrägte Endbereich auf dem zweiten abgeschrägten Endbereich, so dass die Größe der Kontaktfläche 503 von der Position des ersten elektrischen Leiters 508 abhängt. Dabei ist die Position des ersten elektrischen Leiters 508 mittels eines nicht dargestellten Aktors einstellbar.The first beveled end area slides on the second beveled end area by a shearing movement, so that the size of the contact surface 503 depends on the position of the first electrical conductor 508 . The position of the first electrical conductor 508 can be adjusted by means of an actuator (not shown).

Der zweite elektrische Leiter 505 ist mittels eines Haltemittels 511 fixiert.The second electrical conductor 505 is fixed by means of a holding means 511.

Unter einem elektrischen Energiespeicher wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere aufweisend eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt.An electrical energy store is understood to mean a rechargeable energy store, in particular having an electrochemical energy storage cell and/or an energy storage module having at least one electrochemical energy storage cell and/or an energy storage pack having at least one energy storage module. The energy storage cell can be designed as a lithium-based battery cell, in particular a lithium-ion battery cell. Alternatively, the energy storage cell is designed as a lithium polymer battery cell or nickel metal hydride battery cell or lead acid battery cell or lithium air battery cell or lithium sulfur battery cell.

Vorzugsweise weist der elektrische Energiespeicher einer Spannung von kleiner als 60 V auf, insbesondere 12 V oder 24 V oder 48 V, insbesondere wobei der elektrische Energiespeicher als Starterbatterie eines Fahrzeugs ausgeführt ist.The electrical energy store preferably has a voltage of less than 60 V, in particular 12 V or 24 V or 48 V, in particular the electrical energy store being designed as a starter battery of a vehicle.

Unter einem Fahrzeug wird hierbei ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug verstanden, insbesondere ein Landfahrzeug, zum Beispiel ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Zweirad. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug, das einen rein elektrischen Antrieb aufweist, oder ein Hybridfahrzeug, das einen elektrischen Antrieb und einen Verbrennungsmotor aufweist.A vehicle is understood to mean an at least partially electrically driven vehicle, in particular a land vehicle, for example a passenger car or a truck or a two-wheeler. The vehicle is, for example, a battery-electric vehicle that has a purely electric drive, or a hybrid vehicle that has an electric drive and an internal combustion engine.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 2457339 A1 [0002]
US4538036A [0003]

Claims

Switching device (1, 101, 201, 301, 401), in particular for an electrical energy store, having a first busbar (8, 108, 208, 308, 408, 508), a second busbar (5, 105, 205, 305, 405 , 505) and an actuator (6, 106, 206, 306), characterized in that the actuator (6, 106, 206, 306) is set up, an electrical resistance between the first busbar (8, 108, 208, 308, 408, 508) and the second busbar (5, 105, 205, 305, 405, 505).

Switching device (1, 101, 201, 301, 401) according to claim 1 , characterized in that the actuator (6, 106, 206, 306) is set up to set at least two different values of the electrical resistance, in particular to continuously set the electrical resistance.

Switching device (1, 101, 201, 301, 401) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (6, 106, 206, 306) is set up to set the electrical resistance as a function of temperature, in particular the actuator (6, 106 , 206, 306, 406) has bimetal.

Switching device (1, 101, 201, 301, 401) according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the actuator (6, 106, 206, 306) a distance between the first busbar (8, 108, 208, 308, 408 , 508) and the second busbar (5, 105, 205, 305, 405, 505) is adjustable, the electrical resistance depending on the distance.

Switching device (1, 101, 201, 301, 401) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (6, 106, 206, 306) is electrically conductive and the first busbar (8, 108, 208, 308, 408 , 508) with the second busbar (5, 105, 205, 305, 405, 505) electrically conductively connected to each other.

Switching device (1, 101, 201, 301, 401) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (6, 106) is at least partially bent, with a bending radius increasing with increasing temperature.

Switching device (1, 101) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (1, 101) has a restoring means (7, 107), in particular wherein the restoring means (7, 107) has a spring element.

Switching device (301, 401) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (206, 306) can be electrically deflected, in particular the actuator (206) having a piezoelectric crystal or an electromagnet.

Switching device (301, 401) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (306) has an electric drive, in particular the electric drive being able to be controlled as a function of temperature.

Switching device (101) according to one of the preceding claims, characterized in that the first busbar (108) and/or the second busbar (105) has an elastic region (115, 118).

Switching device (401) according to one of the preceding claims, characterized in that the first busbar (408, 508) touches the second busbar (405, 505), with an extension of a contact surface (403, 503) between the first busbar (408, 508 ) and the second busbar (405, 505) can be adjusted by means of the actuator (406), in particular wherein the first busbar (408) and the second busbar (405) each have a branching section (418, 415) and/or a beveled end area.

Electrical energy store having a switching device (1, 101, 201, 301, 401) according to one of the preceding claims.

Device, in particular vehicle, characterized in that the device according to an electrical energy storage device claim 12 having.