技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于汽车车载电气系统中的
电流路径的释放元件。
背景技术
[0002] 现代汽车的安全规程通常要求发生事故(碰撞)时持续断开汽车的车载电气系统或者车载电气系统内部的特定电流路径。特别是由此减少由于
短路造成的燃烧危险。为此一般使用自燃技术，也就是采用自燃技术
燃料驱动的断路元件，这种断路元件在碰撞事故中由于点燃燃料和由此产生的高压使有电流流过的
导线受到破坏或者断开，并因此在极短的时间内持续断开由这些导线所体现的电流路径。
[0003] 借助自燃技术工作的自燃技术断开装置例如由EP 1447640B1所公开。通过断路
柱塞驱动断路闸刀的驱动加载在所公开的装置中通过两条
连接线以电气方式被点燃，该连接线例如与用于在汽车发生事故时释放安全气囊的
传感器的控制
电路相连接。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于，在不使用自燃技术的情况下，提供一种用于汽车车载电气系统或车载电气系统的电流路径的简单和可靠的释放元件。
[0005] 该目的根据本发明通过
权利要求1的特征得以实现。为此所述释放元件包括热保护
开关，该保护开关连接在
电压输入端与释放元件的负载输出端之间的电流路径内，并根据控制
信号最好持续地在电流上断开电流路径。
控制信号例如由用于释放汽车上的安全气囊(安全气囊信号)的传感器产生。
[0006] 保护开关特别是最好按照拉伸线技术的快速热保护开关。这种保护开关通过确定的短路被释放。为此具有连接在保护开关后面并与负载输出端并联的功率
半导体(
半导体开关)，向其控制输入端输送控制信号。
[0007] 为了向半导体开关的控制输入端施加控制信号，所述释放元件具有控制接线端，该控制接线端的内部引至半导体开关的控制输入端，其外部引至相应的传感器(安全气囊或者碰撞传感器)。在这种情况下，优选利用由所谓的碰撞传感器为释放安全气囊所使用的信号。
[0008] 为了产生短路，最好作为半导体开关的晶闸管例如通过
电子控制装置转换到接通状态。在这种情况下，电子控制装置对安全气囊传感器信号或者监测不同汽车状态的不同或其他传感器信号进行分析。
[0009] 为此，热保护开关被设置和构造为在流经该保护开关并由此流经电流路径的总电流大于或等于10倍标称电流时，在小于20ms、最好小于5ms的释放时间内释放。其中总电流由可以从负载输出端上分接出来并由此流经负载的负载电流以及流经与负载并联的半导体开关的触发电流组成。其中标称或额定电流是允许持续流动的电流。
[0010] 热保护开关作为无自动复位的开路器来实现。这意味着在释放之后需要人为例如手动重新接通，以便取消电流路径的断开并由此重新闭合流经所连接的负载的电流回路。
[0011] 符合目的的是，保护开关具有可熔断的额定断点，以便在热保护开关失灵的情况下确保可靠断开电流回路。在按照拉伸线技术实现的热保护开关的情况下，拉伸线在该断点处熔断。这种所谓的故障保护功能保证了在热保护开关失灵的情况下简单的
冗余度。
附图说明
[0012] 下面借助附图对本发明的
实施例进行详细说明。其中：
[0013] 图1示出依据本发明的释放元件工作原理的比较详细的电路图；
[0014] 图2示出具有图1所示输入端和输出端以及与碰撞传感器连接的释放元件的电路
框图；以及
[0015] 图3示出在释放情况下不同电流和信号变化的电流和信号-时间曲线图。
[0016] 彼此相应的部件在所有附图中具有相同的附图标记。
具体实施方式
[0017] 图1示出汽车车载电气系统的电流路径2内根据本发明的释放元件1。释放元件1具有用于与提供
电源电压Uq的电源3的正极相连接的电压输入端E(+)。这种电源3在汽车的车载电气系统中通常是车载电气系统
电池或者汽车
蓄电池。电源3的负极引至释放元件1的地线E(-)上。电源3与释放元件1的电压输入端E(+)之间所示的欧姆
电阻代表电源
3的内阻Ri。
[0018] 释放元件1此外还具有负载接线端(负载输出端)AL，在该负载接线端上连接具有负载阻抗ZL的负载4。与负载接线端AL相连接的负载4同样与释放元件1的地线E(-)相连接。
[0019] 释放元件1还包括信号接线端(信号输入端)ES。此外，释放元件1还包括状态信号接线端AZ。图2中也示出释放元件1的这些输入和输出端或接线配置E(±)、ES、AL、AZ，其中地线E(-)表示接地。
[0020] 此外图2示出了例如安全气囊或者碰撞传感器5的传感器与信号输入端ES的连接。由于这种传感器出于安全原因通常设计为双线形式，因此图2中用虚线示出了用于传感器5的另一根信号线的另一信号输入端E′S。
[0021] 释放元件1基本上由特别为热保护开关6的机械开关和半导体开关7构成。半导体开关7连接在负载接线端或负载输出端AL与地线E(-)之间，并因此在负载4与释放元件1连接的情况下与其形成并联。
[0022] 半导体开关7最好是晶闸管，其在热保护开关6与负载输出端AL之间在
阳极端与电流电路2连接，在
阴极端引至地线E(-)。热保护开关6在半导体开关7受控接通的情况下与其形成
串联。
[0023] 半导体开关7在栅极端与电子控制装置8相连接，电子控制装置在其一侧通过输入端与释放元件1的信号输入端或接线端ES相连接。
[0024] 由释放元件1的状态信号AZ可以检查热保护开关6的开关状态，也就是可以由该状态信号分接得到开关状态。
[0025] 释放元件1引导负载电流IL，并在出现特定事件、特别是碰撞情况下在尽可能短的时间内将负载电流断开。断开在此应持续保持并只能通过人为复位再次取消。为此使用优选以所谓的拉伸线技术实现的快速热保护开关6。为了释放热保护开关而产生确定的短路，为此半导体开关或晶闸管7通过电子控制装置8自行转换到接通状态。
[0026] 为此，电子控制装置8对传感器5的特定传感器信号或者不同汽车传感器的一定数量的传感器信号进行分析，并产生半导体开关7的控制信号S，该半导体开关由此进入接通状态并从而得到控制。如果热保护开关6由此被释放，那么该热保护开关在释放之后只能通过人为动作、例如手动复位，并由此将电流回路通过此前中断的电流路径2重新闭合。
[0027] 在正常工作情况下，电流Iq从电源Uq出发通
过热保护开关6并通过负载4流向地线E(-)，并因此流回电源3的负极。只要半导体开关7截止，负载电流IL就等于总电流Iq，并因而等于所谓的标称或额定电流IN。
[0028] 图3示出负载电流IL和触发电流IA或触发信号S在时间t上的变化IL(t)、IA(t)和S(t)。如果半导体开关7受控接通，那么触发电流IA流向负极并从而流向地线E(-)，从而使负载4短路。为了将触发电流IA限制在与负载4并联且流经半导体开关7的释放路径9内，与半导体开关7串联连接限流电阻RV。触发电流IA的大小借助限流电阻RV的电阻值被调整为保护开关6的标额电流IN的多倍。在这种情况下适用
[0029] Iq(t)＝IA(t)+IL(t)。
[0030] 其中，限流电阻RV与负载阻抗ZL的绝对值之间的阻抗比RV/|ZL|这样选择，使总电流Iq(t)的流过负载4的负载分量IL(t)小到可以忽略。这在图3的电流变化IA(t)和IL(t)中可以看出，其中坐标上触发电流IA和负载电流IL(标称电流IN)的比例是不同的。
[0031] 由于通过半导体开关7的短路造成的高电流脉冲现在流经热保护开关6，该热保护开关非常迅速地、最好以τ≤5ms的断开或释放时间断开。由于保护开关6的实际自动断开，该保护开关强行使流经电流路径2的总电流Iq变为零(Iq＝0)。因此现在流经半导体开关7并由此流经释放电路9的触发电流IA也变为零(IA＝0)，结果使半导体开关7截止。通过状态信号连接端AZ可以检查保护开关6的状态，并例如为进一步处理而发送到车载中央计算机上。
[0032] 由于热保护开关6优选作为拉伸线保护开关实现并因此可逆或者可以复位，因此与已知的自燃技术断开装置相反，在释放之后也可以多次使用释放元件1。为此热保护开关6可以借助手动释放装置10手动复位。
[0033] 此外特别具有优点的是，根据本发明的释放元件1可以成本低廉地实现，并具有高度的可靠性。其原因是，在保护开关6失灵的情况下熔断优选拉伸线的薄弱部位，并由此断开电流路径2以及通过负载4闭合的电流回路。根据本发明的释放元件1此外还可以整体防止过电流和短路。
[0034] 依据本发明的释放元件1的另一方面在于，地线E(-)被设计使得部件和特别是导线不受损坏地克服释放时由于电流脉冲产生的
能量冲击
[0035]
[0036] 在这种情况下，释放时间τ＝t2-t0。
[0037] 在图3的图示中，t0为触发时间点，控制信号S(t0)使半导体开关(晶闸管)7受控接通或启动半导体开关(晶闸管)7。时间点t1表示控制或触发信号S(t1)的结束时间点及其持续时间T(T＝t1-t0)。触发电流IA(t)持续流过释放电路9，直至热保护开关6的释放时间τ结束后该热保护开关断开总电流Iq(t)。触发电流IA的电流值大致等于或者小于保护开关6的10倍标称电流IN，所述标称电流即允许持续流过保护开关6的电流。
[0038] 附图标记列表
[0039] 1 释放元件
[0040] 2 电流路径
[0041] 3 电源
[0042] 4 负载
[0043] 5 传感器
[0044] 6 (热)保护开关
[0045] 7 半导体开关/晶闸管
[0046] 8 电子控制装置
[0047] 9 释放路径
[0048] 10 手动释放装置
[0049] AL 负载输出端/接线端
[0050] AZ 状态信号接线端
[0051] ES 信号输入端/接线端
[0052] E(+) 电压输入端
[0053] E(-) 地线
[0054] IA 触发电流
[0055] IL 负载电流
[0056] IN 标称电流
[0057] Iq 总电流
[0058] Ri 内阻
[0059] RV 限流电阻
[0060] S 控制信号
[0061] T 控制信号持续时间
[0062] Uq 电源电压
[0063] ZL 负载阻抗
[0064] τ 释放/断开时间
