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Title:
DEVICE FOR CONNECTING AND DISCONNECTING AN ELECTRICAL LOAD CIRCUIT OPERATED AT HIGH VOLTAGE BY A VOLTAGE SOURCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/105882
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for connecting and disconnecting an electrical load circuit, operated at high voltage by a voltage source, in a transportation means that is electrically driven by a drive operated at low voltage. According to the invention, a contact stud (6) is connected to the push rod (11) of a linear drive (2) and the contact stud (6) can be moved into at least two positions in a switch housing (4), wherein the switch housing (4) has, on its internal wall, at least two contact rings (5), one of which is connected to the voltage source (7) and the other is connected to the consumer circuit (8).

Inventors:
KRESS, Ekkehard (Marienplatz 19, Wasserburg, 83512, DE)
Application Number:
EP2018/082530
Publication Date:
June 06, 2019
Filing Date:
November 26, 2018
Export Citation:
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Assignee:
IIE GMBH & CO. KG (Dorfstr.20, Soyen, 83564, DE)
International Classes:
H01H3/26; B60L3/04; H01H1/36; H01H1/38; H01H3/40; H01H3/50; H01H39/00
Domestic Patent References:
WO1997037873A11997-10-16
Foreign References:
DE102006029788A12007-09-20
DE102006015502A12007-09-27
DE19830152A11999-03-11
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
OBERHARDT, Knut (Unterratting 8, Amerang, 83123, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Schalten eines mit hoher Spannung aus einer Spannungsquelle be- triebenen elektrischen Verbraucherkreises in einem elektrisch angetriebenen Fortbe- wegungsmittel durch einen mit niedriger Spannung betriebenen Antrieb, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Kontaktbolzen (6) mit der Schubstange (11) eines Linearan- triebs (2) verbunden ist und der Kontaktbolzen (6) in einem Schaltergehäuse (4) in wenigstens zwei Stellungen bringbar ist, wobei das Schaltergehäuse (4) an seiner In- nenwand wenigstens zwei Kontaktringe (5) aufweist, von denen einer mit der Span- nungsquelle (7) und der andere mit dem Verbraucherkreis (8) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbolzen (6) in der Offen-Stellung nur mit dem Verbraucherkreis (8) und in der Geschlossen-Stellung mit dem Verbraucherkreis (8) und mit der Spannungsquelle (7) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Li- enearantrieb (2) als Schrittmotor ausgebildet ist und der Rotor (15) eine Gewindemut- ter (16) für die Bewegung der als Gewindestange ausgebildeten Schubstange (11) aufweist, wobei die Schubstange (11) gegen eine Drehung und die Gewindemut- ter (16) gegen eine Drehung relativ zum Rotor (15) gesichert ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüche 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemut- ter (16) konzentrisch zur Drehachse verschiebbare gelagert und die Schubstange (11) in der Geschlossen-Stellung des Kontaktbolzens (6) in Richtung der Offen-Stellung des Kontaktbolzens (6) vorgespannt ist, wobei die Gewindemutter (16) durch ein Sperrglied (18) in einer Betriebsstellung gehalten wird.

5. Vorrichtung nach Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied als So- lenoid (18) ausgebildet ist, welches sich bei anliegender Spannung in der Sperrstel- lung befindet und sich bei einem Abschalten der anliegenden Spannung in die Freiga- bestellung bewegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schaltergehäuse (4) ein Gasgenerator (10) in Verbindung steht, der über eine Steuerung mit einem Aufprallsensor verbunden ist. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der

Kontaktbolzen (6) eine Sollbruchstelle (12) zu der Schubstange (11) aufweist.

8. Vorrichtung nach Ansprüche 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbolzen (6) als einseitig geschlossener Hohlzylinder ausgebildet ist und die Sollbruchstelle (12) eine sternförmige Verbindung zwischen der Schubstange (11) und der offenen Seite des Hohlzylinders aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass an der Innenwand des Schaltergehäuses (4) ein dritter Kontaktring (5) vorgesehen ist, der mit Erde, bzw. Masse (9) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass der Kontaktbolzen (4) bei Zündung des Gasgenerators (10) in eine Not-Stellung bewegt wird, in der er den Verbraucherkreis (8) mit Erde, bzw. Masse (9) verbindet.

Description:
Vorrichtung zum Schalten eines mit hoher Spannung aus einer Spannungsquelle betriebenen elektrischen Verbraucherkreises

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten eines mit hoher Spannung aus einer Spannungsquelle betriebenen elektrischen Verbraucherkreises nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren werden in den letzten Jahren immer ernster genommen. Um diese Emissionen verringern zu können wird daher im mobilen Bereich der Einsatz von Elektromotoren stark gefördert. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Bedarf an elektrischem Strom verstärkt durch erneuerbare Energien gedeckt werden kann.

Um Verbrennungsmotoren durch Elektromotoren ersetzen zu können, sind in den meisten Fällen große Ströme und hohe Spannungen notwendig. Es wird daher eine Vielzahl von elektrischen Speicherzellen, momentan handelt es sich dabei meist um Lithium-Ionen- Akkus, in Reihe geschaltet.

Die einzelnen Zellen arbeiten üblicherweise mit einer Spannung von ca. 3,6 V. Für die Elektromotoren wird insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen eine Spannung von mehr als 300 V benötigt, so dass mehr als einhundert solcher Zellen entsprechend ver- schaltet werden müssen. Bei bestimmten Fahrzeugen wird heute auch bereits mit Span- nungen von ca. 700 V gearbeitet .

Da die Kapazität von Energiespeichern, die in einem elektrisch angetriebenen Fortbewe- gungsmittel mitgeführt werden können, relativ gering ist, muss dafür gesorgt werden, dass während der Stillstandzeiten keine Entladung über den Verbraucherkreis stattfindet. Hier- zu muss der Verbraucherkreis vollständig von dem Energiespeicher abgetrennt werden. Normalerweise ist dies auch nicht problematisch, da der Schaltvorgang im Stand stattfin det, wenn keine Last anliegt. Üblicherweise wird dafür ein Schütz verwendet, der die Kontakte über Magnetkraft in der geschlossenen Stellung hält. Je nachdem in welcher Lage der Schütz eingebaut ist, gibt es Fahrzeugen während der Fahrt immer Situationen, in denen eine starke Beschleunigung (beispielsweise beim Durchfahren von Schlaglö- chern) auf den Schütz wirkt. Dadurch können sich die Kontakte in einer Zeitspanne öff- nen, in der Last anliegt. Das führt dann zu einer Lichtbogenbildung und entsprechendem Abbrand der Kontakte. Solche Schalter haben deshalb keine lange Lebensdauer und müssen oft ausgetauscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schalten eines mit hoher Spannung aus einer Spannungsquelle betriebenen elektrischen Verbraucherkreises so auszugestalten, dass auf einfache und sichere Weise sowohl eine Verbindung als auch eine Trennung zwischen Verbraucherkreis und Spannungsquelle erfolgen kann. Weiterhin soll das unbeabsichtigte Öffnen der Schalteinrichtung verhindert und die Lebensdauer auf diese Weise stark verlängert werden.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Schalten eines mit hoher Spannung aus einer Spannungsquelle betriebenen elektrischen Verbraucher- kreises mit den Merkmalen von Anspruch 1. Dadurch, dass ein Kontaktbolzen mit der Schubstange eines Linearantriebs verbunden ist und der Kontaktbolzen in einem Schal- tergehäuse in wenigstens zwei Stellungen bringbar ist, wobei das Schaltergehäuse an seiner Innenwand wenigstens zwei Kontaktringe aufweist, von denen einer mit einer Spannungsquelle und der andere mit dem Verbraucherkreis verbunden ist, wird eine Schaltvorrichtung geschaffen, die zwischen wenigsten zwei Zuständen hin- und her ge- schaltet werden kann, wobei die beiden Zustände, unabhängig von der Einbaulage in dem Fortbewegungsmittel, auch durch extreme Bedingungen während der Fahrt nicht unbeab- sichtigt geändert werden können. Da alle beabsichtigten Schaltvorgänge ohne Last erfol- gen, wird die Bildung eines Lichtbogens sicher unterbunden.

Unter einer hohen Spannung wird hier eine Spannung von einigen hundert Volt verstan- den. Der Linearantrieb wird durch eine übliche Bordbatterie mit niedriger Spannung (nor- malerweise 12 V) versorgt. Die Erfindung ist in allen elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmitteln anwendbar. Als Fortbewegungsmittel sollen hier alle Vorrichtungen zum Befördern von Personen und/oder Gütern zu Land, auf dem Wasser und in der Luft gelten. Als„elektrisch angetrieben“ sind alle Fortbewegungsmittel gemeint, die zumindest zum Teil elektrisch angetrieben werden. Hierzu gehören auch die so genannten Hybrid-Fahrzeuge, die zum Teil über einen Elek- tromotor und zum Teil über einen Verbrennungsmotor angetrieben werden.

Unter Linearantrieb ist jeder Antrieb zu verstehen, der eine Lineare Bewegung erzeugt. Darunter fallen also alle drehenden Antriebe, die eine mit Gewinde versehene Schubstan- ge betätigen, aber ebenso Piezoantriebe oder Solenoide, die direkt eine lineare Bewe- gung erzeugen. Voraussetzung ist nur, dass die Antriebe mit hohen Kräften arbeiten und auch mit einer hohen Haltekraft ausgestattet sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorzugsweise ist der Kontaktbolzen in der Offen-Stellung nur mit dem Verbraucherkreis und in der Geschlossen-Stellung mit dem Verbraucherkreis und mit der Spannungsquelle verbunden. Dies ermöglicht genau definierte Schaltzustände, die über einen relativ kurzen Verschiebeweg erreicht werden können. Es muss nur die leitende Verbindung zwischen dem Verbraucherkreis und der Spannungsquelle unterbrochen bzw. geschlossen werden.

Um den Kontaktbolzen in dem Schaltergehäuse verschieben zu können, wird ein kräftiger und sicherer Antrieb benötigt, Besonders vorteilhaft ist der Lienearantrieb d(3. Seite der PDF-Datei) eshalb als Schrittmotor ausgebildet und der Rotor weist eine Gewindemutter für die Bewegung der als Gewindestange ausgebildeten Schubstange auf, wobei die Schubstange gegen eine Drehung und die Gewindemutter gegen eine Drehung relativ zum Rotor gesichert ist. Ein Schrittmotor ist heute ein günstig verfügbares Bauteil, das sehr genau angesteuert werden kann. Meist ist nur eine Initialisierung in einer Schaltstel- lung notwendig, so dass auf Positionssensoren für die anderen Schaltstellungen weit- gehend verzichtet werden kann. Durch die Gewindeübersetzung kann die Schubstange durch einen relativ kleinen Motor mit großer Kraft bewegt werden. Auch die Haltekraft ist enorm. Ein Schrittmotor ist auch gegen einfache Manipulationen sicher, da eine bestimm- te Phasenfolge zur Ansteuerung benötigt wird. Aus Sicherheitsgründen soll die Schaltvorrichtung den Verbraucherkreis von der Span- nungsquelle trennen, wenn die niedere Betriebsspannung für den Linearantrieb ausfällt und dadurch ein geordnetes Abschalten des Verbraucherkreises nicht mehr möglich wäre. Die Gewindemutter ist zu diesem Zweck konzentrisch zur Drehachse verschiebbare ge- lagert und die Schubstange in der Geschlossen-Stellung des Kontaktbolzens in Richtung der Offen-Stellung des Kontaktbolzens vorgespannt, wobei die Gewindemutter durch ein Sperrglied in einer Betriebsstellung gehalten wird.

Das Sperrglied muss so ausgebildet sein, dass es bei einem Ausfall der für den geordne- ten Betrieb der Schaltvorrichtung notwendigen Spannung in eine Stellung bewegt wird die eine Verschiebung der Gewindemutter in eine Außerbetriebsstellung zulässt. Vorteilhaft ist das Sperrglied deshalb als Solenoid ausgebildet, welches sich bei anliegender Spannung in der Sperrsteilung befindet und sich bei einem Abschalten der anliegenden Spannung in die Freigabestellung bewegt. Wenn also die Betriebsspannung für das geordnete Ab- schalten der Schaltvorrichtung ausfällt, fällt auch das Solenoid ab und gibt die Gewinde- mutter frei, die sich dann zusammen mit der unter Vorspannung stehenden Schubstange bewegt und den Kontaktbolzen in dem Schaltergehäuse in die Offen-Stellung bringt. Um einen Lichtbogen zu vermeiden, muss eine große Vorspannkraft erzeugt werden, die die Schubstange stark beschleunigt und den Kontaktbolzen schnell bewegt.

Der Verbraucherkreis soll aber nicht nur bei einem Ausfall der Betriebsspannung für die Schaltvorrichtung von der Spannungsquelle abgetrennt werden, sondern auch dann, wenn das Fortbewegungsmittel in einen Unfall verwickelt wird. Nur so lässt sich verhin- dern, dass die hohen Spannungen mit denen der Verbraucherkreis gespeist wird, auf Bauteile übertragen werden, die mit Menschen oder evtl mit Kraftstoff oder anderen leicht brennbaren Substanzen in Berührung kommen. Besonders vorteilhaft steht deshalb mit dem Schaltergehäuse ein Gasgenerator in Verbindung, der über eine Steuerung mit ei- nem Aufprallsensor verbunden ist. Der durch den Gasgenerator erzeugte Gasdruck entwi- ckelt eine große Kraft, so dass eine schnelle Bewegung des Kontaktbolzens in die Of- fen-Stellung erfolgen kann. Diese hohe Geschwindigkeit hilft dabei, einen Lichtbogen zu vermeiden. Aber auch, dass das Gas bei der Trennung der Verbindung zumindest auch einen Kontaktbolzen umströmt, verhindert den Aufbau eines Lichtbogens (Funkenlö- schung).

Um den Kontaktbolzen durch den von dem Gasgenerator erzeugten Gasdruck aus der Geschlossen-Stellung in die Offen-Stellung bewegen zu können, wäre es möglich, die Schubstange und die Gewindemutter mit einem relativ steilen Gewinde zu versehen. Da in diesem Fall der Rotor mit gedreht werden müsste, weist das System eine gewisse Trägheit auf und der Abschaltvorgang würde eine längere Zeitspanne in Anspruch neh- men. Bei einer vorteilhaften Ausführung ist daher eine Sollbruchstelle vorgesehen. Die Bewegung des Kontaktbolzens bei einem Unfall in die Offen-Stellung kann auf diese Wei- se ohne eine Drehung des Rotors sehr schnell erfolgen.

Die Sollbruchstelle kann beispielsweise direkt in der Schubstange vorgesehen sein. Dazu könnten zwei konzentrische Schubstangenteile über eine Pressung miteinander ver- bunden sein. Sobald eine große Kraft auf den Kontaktbolzen wirkt, schieben sich dann die beiden Schubstangenteile ineinander. Besonders vorteilhaft ist aber der Kontaktbolzen als einseitig geschlossener Hohlzylinder ausgebildet und die Sollbruchstelle weist eine stern- förmige Verbindung zwischen der Schubstange und der offenen Seite des Hohlzylinders auf. Bei dieser Ausführungsform gibt es keine Mischzustände; es ist klar erkennbar, ob die Sollbruchstelle in Takt oder gebrochen ist.

Vorteilhaft ist an der Innenwand des Schaltergehäuses ein dritter Kontaktring vorgesehen, der mit Erde, bzw. Masse verbunden ist. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, in der Offen-Stellung der Schaltvorrichtung den Verbraucherkreis mit der Masse zu verbinden. Bevorzugt ist für diesen Fall zwischen dem dritten Kontaktring und der Masse ein Wider- stand vorgesehen, so dass nach dem Abschalten ein langsamer Abfluss der Ladung erfol- gen kann.

Bevorzugt ist der dritte Kontaktring jedoch nur für einen Unfalls vorgesehen, so dass in der normalen Offen-Stellung der Schaltvorrichtung keine leitende Verbindung zwischen dem Kontaktbolzen und dem dritten Kontaktring besteht. Um Personen nach einem Unfall nicht zu gefährden, soll die Ladung aus dem Verbraucherkreis nach so einem Ereignis möglichst schnell abgeführt werden. Zwischen dem dritten Kontaktring und der Masse darf bei dieser Ausführungsform kein Widerstand vorgesehen sein. Der Kontaktbolzen wird bei Zündung des Gasgenerators in eine Not-Stellung bewegt, in der er den Ver- braucherkreis mit Erde, bzw. Masse verbindet. In dieser Notstellung verbindet der Kontaktbolzen den Kontaktring, der mit dem Verbraucherkreis verbunden ist, mit dem dritten Kontaktring. Es spielt keinerlei Rolle, wenn es durch einen hohen Strom zu einer Verschweißung kommen sollte, da die Schaltvorrichtung nach einem Unfall sowieso aus- zutauschen ist.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung kann auch an beiden Anschlüssen des Ver- braucherkreises vorgesehen sein, so dass der Verbraucherkreis nach einem Unfall so- wohl mit seinem Pluspol als auch mit seinem Minuspol auf Masse gelegt ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbei- spiels mit dem Schalter in Offen-Stellung,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 mit dem Schalter in Geschlossen-Stellung, Fig. 3 das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel nach einer Notab- schaltung und

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel nach der Aktivierung des Gasgenerators, beispiels- weise nach einem Unfall.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist einen Hauptschalter 1 auf, der über einen Linearantrieb 2 geschaltet wird. Der Linearantrieb 2 besitzt einen ortsfest in dem Antriebsgehäuse 13 montierten Stator 14 und einen innerhalb des Stators 14 drehbar ge- lagerten Rotor 15. Konzentrisch zur Drehachse des Rotors 15 ist eine Gewindemutter 16 vorgesehen, die drehfest mit dem Rotor 15 verbunden ist, aber entlang der Drehachse des Rotors 15 verschiebbar gelagert ist. Ebenfalls konzentrisch zur Drehachse des Rotors 15 ist eine Schubstange 11 vorgese- hen, die so gelagert ist, dass sie entlang der Drehachse verschiebbar ist, aber an der Dre- hung des Rotors 15 und der drehtest damit verbundenen Gewindemutter 16 nicht teil- nimmt. Die Schubstang 11 ist im Bereich der Gewindemutter 16 mit einem Außengewinde versehen, welches in Wirkkontakt mit dem Innengewinde der Gewindemutter 16 steht.

An ihrem dem Hauptschalter 1 gegenüberliegenden Ende ist die Schubstange 11 mit ei- nem Schubstangenflansch 20 versehen. Dieser ragt in ein Federgehäuse 3, welches orts- fest zu dem Antriebsgehäuse 13 montiert ist. Zwischen dem Schubstangenflansch 20 und der dem Antriebsgehäuse 13 zugewandten Innenwand des Federgehäuses 3 befindet sich die Feder 21 , die den Schubstangenflansch 20 leicht gegen die dem Antriebsgehäu- se gegenüberliegende Innenwand des Federgehäuses 3 vorspannt.

Mit der Gewindemutter 16 ist der rund Mutterflansch 17 verbunden, der sich in einer ent- sprechenden Ausnehmung des Antriebsgehäuses 13 befindet. Neben der Ausnehmung für den Mutterflansch 17 ist an dem Antriebsgehäuse 13 ein Solenoid 18 befestigt. Dieses Solenoid 18 ist mit einem Sperrhebel 19 versehen, der dann, wenn das Solenoid 18 be- stromt wird, den Mutterflansch 17 sperrt und die Gewindemutter 16 auf diese Weise an ei- ner Verschiebung in Richtung der Drehachse des Rotors 15 hindert.

Der Hauptschalter 1 besitzt ein fest montiertes Schaltergehäuse 4 und einen innerhalb des Schaltergehäuses 4 verschieblich gelagerten Kontaktbolzen 6. Der Kontaktbolzen 6 ist als Hohlzylinder ausgebildet, der an seiner der Schubstange 11 abgewandten Stirnflä- che geschlossen ist. An seiner offenen Seit ist er mit der Schubstange 11 über eine Soll bruchstelle 12 verbunden.

Die Sollbruchstelle 12 ist in der Zeichnung nicht explizit ausgeführt, eine mögliche Ausfüh- rungsform soll im Folgenden aber erläutert werden. Die Sollbruchstelle 12 ist vorzugswei- se als eigenes Bauteil ausgeführt. Sie weist einen inneren Ring auf, der mit der Schub- stange 11 verbunden wird. Ebenso weist sie einen äußeren Ring auf, der mit dem offenen Rand des Hohlzylinders des Kontaktbolzens 6 verbunden wird. Der innere und der äußere Rind sind über drei Strahlen mit einander verbunden. Die Strahlen sind so ausgeführt, dass sie dann abreißen, wenn zwischen dem inneren und dem äußeren Ring eine vorbe- stimmte Kraft wirkt. Die Strahlen bilden deshalb die eigentliche Sollbruchstelle aus.

Das Schaltergehäuse 4 weist in seiner Innenwand drei ringförmige Vertiefungen auf, in die die Kontaktringe 5 eingesetzt sind. Der linke Kontaktring steht dabei in Kontakt mit einem Anschluss 7 zur Spannungsquelle, der Mittlere mit einem Anschluss 8 zum Verbraucher- kreis und der Rechte mit einem Anschluss 9 zur Masse. Der Kontaktbolzen 6 ist so ausge- staltet, dass er jeweils zwei Kontaktringe elektrisch mit einander verbinden kann.

An der dem Antrieb 2 gegenüberliegenden Seite das Schaltergehäuses 4 ist ein Gasgene- rator 10 befestigt. Dieser steht über hier nicht gezeigte Öffnungen mit dem Innenraum des Schaltergehäuses 4 in Verbindung. Vorzugsweise sind noch zischen dem linken und dem mittleren Kontaktring, dicht neben dem mittleren Kontaktring Gasaustrittsöffnungen vor- handen, die hier aber ebenfalls nicht gezeigt sind.

Im Folgenden soll anhand der unterschiedlichen Stellungen der erfindungsgemäßen Vor- richtung in den Figuren 1 bis 4 die Funktion anhand des Einsatzes in einem Elektrofahr- zeug detailliert beschrieben werden. Es wird davon ausgegangen, dass das Elektrofahr- zeug eine 12 V-Bordbatterie und eine Spannungsquelle mit einer Ausgangsspannung von ca. 400 V besitzt. Mit der Spannungsquelle wird der Verbraucherkreis, in diesem Fall ein Elektromotor oder mehrere Elektromotoren, versorgt.

In Fig. 1 ist die Schaltvorrichtung in Offen-Stellung gezeigt. In dieser Position kontaktiert der Kontaktbolzen 6 ausschließlich den Anschluss 8 zum Verbraucherkreis. An dem Ver- braucherkreis liegt daher keine Spannung an. Der Zündschlüssel befindet sich bereits im Zündschloss, so dass das Solenoid 18 über die 12 V-Bordbatterie bestromt wird. Der Sperrhebel 19 befindet sich daher in Sperrposition, in der die Gewindemutter 16 über den Mutterflansch 17 an einer Verschiebung entlang der Drehachse des Rotors 15 gehindert wird. Nach einem Drehen des Zündschlüssels wird auch der Linearantrieb 2 über die 12 V-Bordbatterie bestromt. Durch die Drehung des Rotors 15 zusammen mit der Gewin- demutter 16 in Öffnungsrichtung wird die Schubstange 11 nach links verschoben. Die Position nach Abschluss dieser Bewegung ist in Fig. 2 gezeigt. Der Hauptschalter 1 befindet sich in der Geschlossen-Stellung. Der über die Sollbruchstelle 12 mit der Schub- stange 11 verbundene Kontaktbolzen 6 ist ganz auf der linken Seite des Schaltergehäu- ses 4 angekommen. Dabei stellt er eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem An- schluss 7 zur Spannungsquelle und dem Anschluss 8 zum Verbraucherkreis her.

Auch der Schubstangenflansch 20 hat an der Bewegung der Schubstange 11 teilgenom- men und befindet sich links von der Ausgangsstellung. Dabei wurde die Feder 21 ge- spannt. Die Schubstange 11 mit dem Kontaktbolzen 6 und die Gewindemutter 16 stehen nun unter Vorspannung in Öffnungsrichtung des Hauptschalters 1. Über den Sperrhe- bel 19 und den Mutterflansch 17 wird jedoch eine entsprechende Öffnungsbewegung von Schubstange 11, Kontaktbolzen 6 und Gewindemutter 16 verhindert.

Beim Abstellen des Elektrofahrzeugs wird beim Zurückdrehen des Zündschlüssels der Li- nearmotor 2 so bestromt, dass der Rotor 15 in Öffnungsrichtung dreht. Dabei werden die Schubstange 11 und der Kontaktbolzen 6 wieder in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gescho- ben. Der Hauptschalter 1 befindet sich wieder in seiner Offen-Stellung.

Beim Abziehen des Zündschlüssels aus dem Zündschloss wird dann auch die Verbindung des Solenoids 18 mit der 12 V-Bordbatterie unterbrochen, so dass der Sperrhebel 19 in eine nicht in Fig. 1 gezeigte Freigabestellung verfährt. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die Position von Gewindemutter 16 und Schubstange 11, da der Schubstangenflansch 20 bereits an der Innenwand des Federgehäuses 3 anliegt und nicht weiter nach links ver- schoben werden kann.

Sollte die 12 V-Bordbatterie während des Betriebs des Elektrofahrzeugs (siehe Fig. 2) aus beliebigem Grund ausfallen, wäre es nicht mehr möglich die Spannungsquelle von dem Verbraucherkreis zu trennen, da der Linearantrieb 2 nicht mehr bestromt werden kann.

Für diese Situation sind die Feder 21 und das Solenoid 18 vorgesehen. Ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten Betriebsstellung fällt bei einem Ausfall der 12 V-Bordspannung das Solenoid 18 ab und der Sperrhebel 19 bewegt sich in seine Freigabestellung. Dadurch wirkt die Kraft der Feder 21 nun über den Schubstangenflansch 20 auf die Schubstange 11 und verschiebt diese zusammen mit der Gewindemutter 16 und dem Kontaktbolzen 6 nach rechts bis der Schubstangenflansch 20 wieder an der Innenwand des Federgehäuses 3 anliegt. Der Hauptschalter 1 befindet sich nun wie in Fig. 1 in der Offen-Stellung. Die Verbindung zwischen Spannungsquelle und Verbraucherkreis ist folg lich unterbrochen. Die Stellung nach einem Ausfall der 12 V-Bordspannung ist in Fig. 3 gezeigt.

Sobald eine Reparatur durchgeführt ist, kann das Elektrofahrzeug wieder in Betrieb ge- setzt werden. Beim Einstecken des Zündschlüssels in das Zündschloss kann der Sperrhe- bel 19 nicht in seine Sperrsteilung bewegt werden, da er von dem Mutterflansch 17 daran gehindert wird. Die hier nicht gezeigte Steuerung bestromt den Linearntrieb 2 deshalb in Öffnungsrichtung. Da die Schubstange 11 nicht weiter nach rechts verschoben werden kann, wird die Gewindemutter 16 nach links zurück in den Rotor 15 gedrückt. Nach Errei- chen der normalen Stellung der Gewindemutter 16 (wie in den Figuren 1 , 2 und 4) kann der Sperrhebel 19 nun wieder in seine Sperrsteilung rücken und das Elektrofahrzeug ist wieder startklar (siehe Fig. 1 ).

Wird das Elektrofahrzeug in einen Unfall verwickelt, soll der Verbraucherkreis sehr schnell von der Spannungsquelle getrennt werden. Wiederum ausgehend von der Betriebsstel- lung in Fig. 2 wird über einen Aufprallsensor und die Steuerung der Gasgenerator 10 ge- zündet. Das entstehende Gas strömt in das Schaltgehäuse 4 und baut dort einen hohen Druck auf. Dadurch bricht die Sollbruchstelle 12 und der Kontaktbolzen 6 wird nach recht gedrückt bis er an der dem Linearantrieb 2 zugewandten Seitenwand des Schaltgehäu- ses 4 anliegt. Diese Stellung ist in Fig. 4 gezeigt. Damit der Innendruck nicht zu einer Ex- plosion des Schaltergehäuses 4 führt, sind neben dem mittleren Kontaktring die hier nicht gezeigten Gasaustrittsöffnungen vorgesehen.

Der Kontaktbolzen 6 stellt in Fig. 4 eine Verbindung zwischen dem Anschluss 8 zum Ver- braucherkreis und dem Anschluss 9 zur Masse her. Auf diese Weise kann bei einem Un- fall nicht nur der Verbraucherkreis von der Spannungsquelle getrennt, sondern auch noch entladen werden. Idealerweise ist je eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung zwischen dem Plus-Pol der Spannungsquelle und dem Verbraucherkreis und dem Minus-Pol der Spannungsquelle und dem Verbraucherkreis vorgesehen. In diesem Fall wird bei einem Unfall sowohl der Minus-Anschluss als auch der Plus-Anschluss des Verbraucherkreises auf Masse gelegt. Für eine Wiederinbetriebnahme muss nach dem Auslösen des Gasgenerators 10 die Schaltvorrichtung ausgetauscht werden.

Die Anwendung der Erfindung ist aber nicht nur auf Fortbewegungsmittel beschränkt, sie lässt sich auch in ortsfesten Anlagen verwenden. So kann es beispielsweise sinnvoll sein, eine Photovoltaik-Anlage über eine oder zwei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtun- gen von dem Verbraucherkreis mit Inverter und/oder Stromspeicher zu trennen.

Bezugszeichenliste:

1 Hauptschalter

2 Linearantrieb

3 Federgehäuse

4 Schaltergehäuse

5 Kontaktringe

6 Kontaktbolzen

7 Anschluss zur Spannungsquelle 8 Anschluss zum Verbraucherkreis

9 Anschluss zur Masse

10 Gasgenerator

11 Schubstange

12 Sollbruchstelle

13 Antriebsgehäuse

14 Stator

15 Rotor

16 Sechskantmutter

17 runder Mutterflansch

18 Solenoid

19 Sperrhebel

20 Schubstangenflansch

21 Feder