汽車的電子安全斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車中的電子斷路器，該電子斷路器包括開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，此外，本發(fā)明還涉及一種具有該電子斷路器的系統(tǒng)以及用于控制這樣的電子斷路器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車中的內(nèi)燃機(jī)在停用狀態(tài)下并不提供任何扭矩。出于這一原因至今還不能夠通過注入燃料而自主地起動(dòng)這樣的內(nèi)燃機(jī)。這引起了，為了起動(dòng)而必須對(duì)車輛內(nèi)部的內(nèi)燃機(jī)施加扭矩。這個(gè)扭矩通常通過起動(dòng)機(jī)或電機(jī)來提供。為了起動(dòng)或驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)而需要這樣的電機(jī)。
[0003]由汽車的電池來向內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)機(jī)供能。在起動(dòng)的瞬間，即，在開動(dòng)起動(dòng)機(jī)時(shí)，其電感負(fù)荷是低歐的并且很尚的電流從電池流經(jīng)起動(dòng)機(jī)。起動(dòng)機(jī)的電感在起動(dòng)的瞬間幾乎是短路的。由此引起了高電流導(dǎo)致電池極處的電池電壓的跌落。在車輛通常的起動(dòng)過程中，電池電壓在較短時(shí)間后跌落到極限值以下。因此這導(dǎo)致了，汽車電路網(wǎng)絡(luò)中的需要最小電壓的其他用電器不再能得到足夠的電能供應(yīng)。
[0004]當(dāng)內(nèi)燃機(jī)借助于起動(dòng)機(jī)來起動(dòng)時(shí)，在起動(dòng)過程中這種電壓跌落在所有具有內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)輸工具(Fahrzeug)中都會(huì)發(fā)生。運(yùn)輸工具例如可以是汽車、軌道車輛或者飛機(jī)。此外就此主體的意義而言，船也是運(yùn)輸工具。
[0005]為了避免在起動(dòng)過程中的電壓跌落，特別是在現(xiàn)今為了節(jié)省燃料而常見的啟停工作中的電壓跌落，存在多種電壓支持方案，例如使用支持電容器，使用額外的電池，還有使用起動(dòng)電流限制系統(tǒng)。
[0006]起動(dòng)電壓或起動(dòng)電流的限制系統(tǒng)常見為起動(dòng)電壓跌落限制器(SEB)、起動(dòng)電流限制器(SCL)、起動(dòng)電流控制器(SCC)、電壓跌落限制器(VDL)或者類似物的形式。這樣的起動(dòng)電流限制系統(tǒng)通過減少從電池流向起動(dòng)機(jī)的電流限制起動(dòng)電壓跌落。就此還是承受了電壓直到既定的下限值的跌落。此外，帶來了起動(dòng)時(shí)間的延遲，因?yàn)槠饎?dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中并沒有得到電池所提供的全部可用電能，而是得到了限制的電能。
[0007]在利用常規(guī)電池的驅(qū)動(dòng)過程中，電池電壓在數(shù)毫秒后跌落到8伏特以下。這個(gè)初始的電壓跌落作用在全部與電池連接的用電器。僅短暫地發(fā)生的初始的電壓跌落能夠例如通過上游連接的緩沖電容器來補(bǔ)償。在常見的驅(qū)動(dòng)過程中，電池的電壓在起動(dòng)后短時(shí)間地直接回復(fù)到9伏特以上，不過隨后由此又重新跌落到9伏特以下。這個(gè)第二次的電壓跌落不能夠通過常規(guī)的緩沖電容器來補(bǔ)償，因?yàn)槠潆娙輧H足夠用于補(bǔ)償?shù)谝淮蔚碾妷旱?。緩沖電容器通常在第一次電壓跌落后放電，并且在起動(dòng)過程中的第二次電壓跌落導(dǎo)致了在汽車電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的問題。特別是電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備以及氣囊控制設(shè)備以及其他控制設(shè)備可能短暫地失靈，因?yàn)楦鱾€(gè)控制設(shè)備都并非設(shè)計(jì)用于低于9伏特的這樣低電壓水平。
[0008]起動(dòng)電流限制系統(tǒng)通常設(shè)置在電池與起動(dòng)機(jī)之間。常規(guī)的汽車電路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒姵?、起?dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及至少一個(gè)用電網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)，起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)分別通過分開的電路供電或者通過組合的起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)電路供電。為了避免碰撞情況下的短路，起動(dòng)機(jī)電路或者起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)電路通過所謂的安全電池端子不可逆地從汽車電路網(wǎng)絡(luò)中斷開。
[0009]為了限制在電池處的電壓跌落，除了撞擊情況下的保險(xiǎn)以外必須額外地設(shè)置起動(dòng)電流限制系統(tǒng)。
[0010]電池導(dǎo)體的常規(guī)保險(xiǎn)裝置設(shè)置不可逆的開關(guān)，特別是以煙火式的開關(guān)部件的形式的開關(guān)。在撞擊情況下接收優(yōu)選來自氣囊控制設(shè)備的控制脈沖并觸發(fā)煙火式的開關(guān)。這導(dǎo)致了，電池陽極從車輛的用電網(wǎng)絡(luò)斷開。特別是起動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)電路從電池陽極斷開。為了能夠保證車輛內(nèi)部的安全功能，在使用這樣的斷開的部件的情況下，用電器網(wǎng)絡(luò)到起動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)的并聯(lián)電路能夠繼續(xù)與電池保持連接。不過，在這樣的觸發(fā)后不能夠再次重啟車輛并且需要進(jìn)行牽引。此外，安全部件必須完全更換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此本發(fā)明的任務(wù)主體在于為了車輛的電池電路，特別是為了發(fā)電機(jī)-電池電路和/或起動(dòng)機(jī)-電池電路而提供一種便于維護(hù)的、能夠靈活安裝的開關(guān)。
[0012]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子斷路器以及根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)及根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法而實(shí)現(xiàn)。
[0013]所發(fā)現(xiàn)的是，通過適合的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于起動(dòng)機(jī)-電池電路的保險(xiǎn)又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于發(fā)電機(jī)-電池電路的保險(xiǎn)。這兩個(gè)電路中的每個(gè)能夠相互并聯(lián)地經(jīng)本發(fā)明的電子斷路器而與電池陽極連接。就此，本發(fā)明的電子斷路器在輸入端與電池陽極基本處于短路。在本發(fā)明的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸出端處能夠設(shè)置兩個(gè)連接部件。第一連接部件能夠用于與發(fā)電機(jī)-電池電路連接并且第二輸出端能夠設(shè)置用于與起動(dòng)機(jī)-電池電路連接。
[0014]特別在現(xiàn)今的汽車中，發(fā)電機(jī)-電池電路以及起動(dòng)機(jī)-電池電路以扁平線纜的形式構(gòu)成(優(yōu)選由實(shí)心材料構(gòu)成)或者以圓形線纜的形式構(gòu)成，優(yōu)選以纜線或多股絞合線的形式而構(gòu)成。這些電路優(yōu)選由(特別是具有至少99.5%的純度的)鋁或鋁合金構(gòu)成，或者由銅或銅合金構(gòu)成。為了電路在相應(yīng)第一輸出端或第二輸出端處的接觸，第一輸出端或第二輸出端設(shè)有適合的連接終端。在使用鋁的情況下可能的是，連接終端在輸出端具有鋁制的表面，從而確保了以相同類型的方式與相應(yīng)的發(fā)電機(jī)-電池電路或起動(dòng)機(jī)-電池電路接觸。在開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)形成由銅或黃銅或其他適合金屬所制成的終端。
[0015]在電池極與起動(dòng)機(jī)之間或在電池極與發(fā)電機(jī)之間連接的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中能夠設(shè)置三個(gè)優(yōu)選彼此分開的、能夠切換的開關(guān)部件。第一開關(guān)部件能夠在這兩個(gè)輸出端之間電連接。第二開關(guān)部件導(dǎo)電地設(shè)置在輸入端與第一輸出端之間并且第三開關(guān)部件導(dǎo)電地設(shè)置在輸入端與第二輸出端之間。因此，通過第一開關(guān)部件，第一輸出端能夠與第二輸出端短路連接。通過第二開關(guān)部件實(shí)現(xiàn)了，使第一輸出端與輸入端短路連接并且通過第三開關(guān)部件實(shí)現(xiàn)了，使輸入端與第二輸出端彼此電氣短路連接。
[0016]這些開關(guān)部件中的每一個(gè)都具有接觸電阻(盡管較小)并且作為電池與發(fā)電機(jī)或起動(dòng)機(jī)之間的連接中的歐姆電阻。為了將開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗保持為較小，優(yōu)選的是，使開關(guān)部件具有的電阻小于lOmOhm、優(yōu)選小于ImOhm，特別優(yōu)選小于0.1mOhm。此外，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的連接部件和線路優(yōu)選地這樣設(shè)計(jì)，即，在開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸入端與各個(gè)輸出端之間的電阻小于lOmOhm、優(yōu)選小于ImOhm、特別優(yōu)選小于0.1mOhm。
[0017]通過開關(guān)部件的適當(dāng)?shù)倪B接而實(shí)現(xiàn)了，一方面確保了在碰撞情況下電池電路(起動(dòng)機(jī)-電池電路/發(fā)電機(jī)-電池電路)的斷電。另一方面，由于開關(guān)部件具有接觸電阻而能夠另外實(shí)現(xiàn)起動(dòng)合閘電流限制。本發(fā)明的電子斷路器因此能夠靈活地安裝并且一方面用于起動(dòng)機(jī)-電池電路的保險(xiǎn)或發(fā)電機(jī)-電池電路的保險(xiǎn)以及另一方面用于起動(dòng)合閘電流限制。
[0018]電子斷路器并不僅僅能夠在例如載客汽車以及載貨汽車這樣的具有內(nèi)燃機(jī)的汽車中使用，而是也能夠在軌道車輛、飛機(jī)、船舶或者類似工具中使用，而不論是否為純電力驅(qū)動(dòng)或以內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0019]本發(fā)明的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選地設(shè)置在電池的附近、特別是車輛的電池附近、尤其是在汽車的起動(dòng)機(jī)電池的附近。電池通常是12、24或48伏特的電池。
[0020]為了將開關(guān)網(wǎng)絡(luò)與電池極之間的電功率損耗保持得盡可能小，建議使輸入端能夠與電池陽極基本上短路連接。對(duì)于開關(guān)網(wǎng)絡(luò)與電池陽極連接的情況而言，可能的是借助于開關(guān)網(wǎng)絡(luò)而將電池電路能夠切換至發(fā)電機(jī)又能夠切換至起動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，力求使開關(guān)網(wǎng)絡(luò)與電池陽極之間的連接盡可能緊密，從而避免了可能在開關(guān)網(wǎng)絡(luò)與電池陽極之間的電路上發(fā)生與車身的或與電池陰極的短路連接。能夠通過在車輛的停用狀態(tài)下的斷電而防止了漏泄電流以及損耗功率。特別是在發(fā)電機(jī)-電池電路的支路中設(shè)置的用電器也能夠同樣地?cái)嚯姟?br>[0021]當(dāng)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)或電子斷路器封裝在一個(gè)殼體中時(shí)，能夠由此實(shí)現(xiàn)在汽車電源中特別簡單的安裝。在該殼體中設(shè)置不同的開關(guān)部件并且優(yōu)選地僅有這兩個(gè)輸出端以及輸入端作為電接觸元件從殼體中伸出。還可能的是，將信號(hào)電路引至殼體內(nèi)或者設(shè)置在殼體處向外伸出的信號(hào)接頭。
[0022]為了能夠確保不同的功能，可能的是，能夠分開地控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的單個(gè)開關(guān)部件。優(yōu)選地，在開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單獨(dú)的開關(guān)部件能夠分開地操控。通過操控第一開關(guān)部件能夠使兩個(gè)輸出端相互短路連接并且因此經(jīng)第一開關(guān)而使發(fā)電機(jī)-電池線路直接與起動(dòng)機(jī)-電池線路短路連接。
[0023]通過第二開關(guān)部件，能夠使第一輸出端與輸入端短路連接。由此，例如可能的是，將電池極與起動(dòng)機(jī)-電池電路、特別是電池陽極短路連接。第三開關(guān)部件實(shí)現(xiàn)了輸入端和第二輸出端之間的短路連接。由此例如實(shí)現(xiàn)了電池極與起動(dòng)機(jī)-電池電路短路連接。
[0024]開關(guān)部件的打開和閉合通過控制設(shè)備的相應(yīng)的控制脈沖而實(shí)現(xiàn)?？刂圃O(shè)備優(yōu)選設(shè)置在電子斷路器的外部，特別是也在殼體的外部。也可以使控制設(shè)備作為電子斷路器的一部分。就此，控制設(shè)備能夠設(shè)置在殼體中?？刂圃O(shè)備能夠構(gòu)成為開關(guān)部件的一部分?？刂圃O(shè)備可以設(shè)置在以所謂的“Master”的形式而工作的開關(guān)部件中。因此，各個(gè)其他的開關(guān)部件以這個(gè)“Masters”的所謂的“Slaves”的形式而工