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1. DE102019203983 - Gleichspannungsschalter

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Ansprüche  



1. Gleichspannungsschalter (Sx) zum Koppeln eines für mindestens ein Gleichspannungsgerät (Gx) vorgesehenen Gleichspannungsabzweiges (DCA, DCA1, DCA2, DCA3) mit einem Plus- und einem Minusleiter an einen Gleichspannungsbus (DCB); wobei in einer Vorwärtsrichtung der elektrische Strom vom Plusleiter (DCP) des Gleichspannungsbusses (DCB) über den Gleichspannungsschalter (Sx) zum Plusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) und vom Minusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) über den Gleichspannungsschalter (Sx) zum Minusleiter (DCN) des Gleichspannungsbusses (DCB) fließt, sowie in einer Rückwärtsrichtung der elektrische Strom vom Plusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) über den Gleichspannungsschalter (Sx) zum Plusleiter (DCP) des Gleichspannungsbusses (DCB) und vom Minusleiter (DCN) des Gleichspannungsbusses (DCB) über den Gleichspannungsschalter (Sx) zum Minusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) fließt; der Gleichspannungsschalter (Sx) aufweisend:
eine halbleiterbasierte, elektronisch steuerbare Schalteinrichtung (SCH),
einen vor der Schalteinrichtung (SCH) vorgesehenen gleichspannungsbusseitigen Spannungssensor (U1), zur Ermittlung der gleichspannungsbusseitigen (DCB) Spannungshöhe,
einen nach der Schalteinrichtung (SCH) vorgesehenen gleichspannungsabzweigseitigen Spannungssensor (U2), zur Ermittlung der gleichspannungsabzweigseitigen (DCA) Spannungshöhe,
einen Stromsensor (I) zur Ermittlung der Stromhöhe und der Stromrichtung,
eine Steuereinrichtung (SE), die mit der Schalteinrichtung (SCH), den Spannungssensoren (U1, U2) und dem Stromsensor (I) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (SE) derart ausgestaltet ist, dass
- die Richtung des Stromes und die Stromhöhe ermittelt wird,
- bei Überschreitung eines ersten Schwellwertes der Stromhöhe eine Unterbrechung des Stromflusses durch die Schalteinrichtung (SCH) erfolgt,
- bei vorliegender Rückwärtsrichtung bei Überschreitung des ersten Schwellwertes der Stromhöhe:
- nach Unterbrechung des Stromflusses die gleichspannungsbusseitige (DCB) mit der gleichspannungsabzweigseitigen (DCA) Spannungshöhe verglichen wird und bei einem Spannungsunterschied, der kleiner als ein Spannungsdifferenzwert ist, die Schalteinrichtung (SCH) leitfähig geschaltet wird.
 
2. Gleichspannungsschalter (Sx) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SCH) mindestens ein, insbesondere zwei, den plus- oder minusleiterseitigen Stromfluss führendes Halbleierschaltelement (Q1, Q2) aufweist.
 
3. Gleichspannungsschalter (Sx) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterschaltelement (Q1, Q2) ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, ein MetallOxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor oder ein Galliumnitrid-Transistor ist.
 
4. Gleichspannungsschalter (Sx) nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Halbleiterschaltelement (Q1, Q2) eine Diode (D1, D2) parallel geschaltet ist, insbesondere mit ihrer Durchlassrichtung entgegen der Durchlassrichtung des Halbleiterschaltelementes (Q1, Q2).
 
5. Gleichspannungsschalter (Sx) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode (D1, D2) eine niedrige Durchlassspannung aufweist, insbesondere eine Netzdiode oder Schottkydiode ist.
 
6. Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungsschalter (Sx) in einem Gehäuse (GEH) angeordnet sind.
 
7. Gleichspannungsschalter (Sx) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (GEH) einen Plusleitereingangsanschluss (PE), einen Minusleitereingangsanschluss (ME), einen Plusleiterausgangsanschluss (PA) und einen Minusleiterausgangsanschluss (MA) aufweist;
dass die Eingangsanschlüsse (PE, ME) mit dem Gleichspannungsbus (DCB) verbindbar sind;
dass die Ausgangsanschlüsse (PA, MA) mit dem Gleichspannungsabzweig (DCA) verbindbar sind;
dass entweder die Schalteinrichtung (SCH) zwischen Plusleitereingangsanschluss (PE) und Plusleiterausgangsanschluss (PA) vorgesehen ist oder/und
die Schalteinrichtung (SCH) zwischen Minusleitereingangsanschluss (ME) und Minusleiterausgangsanschluss (MA) vorgesehen ist.
 
8. Gleichspannungsschalter (Sx) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht die Schalteinrichtung (SCH) aufweisenden Anschlüsse durch eine elektrische Leitung miteinander verbunden sind.
 
9. Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsdifferenzwert 10 Volt beträgt.
 
10. Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungsschalter (Sx) ein Abgangsschalter ist oder in einem Abgangsschalter eingesetzt ist.
 
11. Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (I) ein Sensor auf Basis der Hall-Effekts ist.
 
12. Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (SE) ferner derart ausgestaltet ist, dass bei einem Anstieg des Stromes, der einen Stromanstiegsschwellwert überschreitet, eine Unterbrechung des Stromflusses durch die Schalteinrichtung erfolgt.
 
13. Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzteil, Energiespeicher oder ein Anschluss für eine externe Energieversorgung zur Energieversorgung der Steuereinrichtung (SE) vorgesehen ist.
 
14. Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (SE) einen Mikroprozessor aufweist.
 
15. Gleichspannungsabzweig (DCA), der einen Gleichspannungsschalter (Sx) nach einem der Patentansprüche 1 bis 14 aufweist, wobei der Gleichspannungsschalter (Sx) einerseits mit einem Gleichspannungsbus (DCB) und andererseits mit Geräten (Gx), insbesondere Verbrauchern, verbunden ist.
 
16. Verfahren zum Koppeln eines für mindestens ein Gleichspannungsgerät (Gx) vorgesehenen Gleichspannungsabzweig (DCA, DCA1, DCA2, DCA3) mit einem Plus- und einem Minusleiter an einen Gleichspannungsbus (DCB);
wobei in einer Vorwärtsrichtung der elektrische Strom vom Plusleiter (DCP) des Gleichspannungsbusses (DCB) über einen Gleichspannungsschalter (Sx), mit einer Schalteinrichtung (SCH), zum Plusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) und vom Minusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) über den Gleichspannungsschalter (Sx) zum Minusleiter (DCN) des Gleichspannungsbusses (DCB) fließt,
sowie in einer Rückwärtsrichtung der elektrische Strom vom Plusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) über den Gleichspannungsschalter (Sx) zum Plusleiter (DCP) des Gleichspannungsbusses (DCB) und vom Minusleiter (DCN) des Gleichspannungsbusses (DCB) über den Gleichspannungsschalter (Sx) zum Minusleiter des Gleichspannungsabzweiges (DCA) fließt; dass die gleichspannungsbusseitige (DCB) Spannungshöhe ermittelt wird,
dass die gleichspannungsabzweigseitige (DCA) Spannungshöhe ermittelt wird,
dass die Stromhöhe und die Stromrichtung ermittelt wird,
dass bei Überschreitung eines ersten Schwellwertes der Stromhöhe eine Unterbrechung des Stromflusses durch die Schalteinrichtung erfolgt,
bei vorliegender Rückwärtsrichtung bei Überschreitung des ersten Schwellwertes der Stromhöhe: nach Unterbrechung des Stromflusses die gleichspannungsbusseitige (DCB) mit der gleichspannungsabzweigseitigen (DCA) Spannungshöhe verglichen wird und bei einem Spannungsunterschied, der kleiner als ein Spannungsdifferenzwert ist, die Schalteinrichtung (SCH) leitfähig geschaltet wird.