Messtechnische Analyse ablativer Materialien im Bereich von pyrotechnischen Gleichspannungsschaltern

Abstract

Safety plays a central role in automotive engineering. Especially in the field of electric vehicles, ever increasing currents and voltages must be expected. Considerable amounts of energy are converted in this process. If necessary, pyrotechnical circuit breakers can be used to disconnect the battery safely and quickly from the vehicle's drive circuit. This work is an attempt to make a further contribution to the continuous improvement of these separating elements.The aim is to investigate the effect of ablation on plastics in order to optimise their use with regard to arc extinguishing. This requires the knowledge of theoretical principles in the field of direct current arc and ablation of plastics. In addition, the properties of the plastics used are discussed in the theoretical part of the thesis and an insight is given into the functioning of a pyrotechnical circuit breaker.Based on these fundamentals, the practical part of the thesis will be concerned with investigations of the pyrotechnical separation element by varying the plastic components used. The experimental analysis of the pyrotechnical circuit breaker turned out to be more complex than expected. For this reason, a substitute construction was designed and developed, which made it possible to provide the desired results.

Sicherheit spielt in der Fahrzeugtechnik eine zentrale Rolle. Insbesondere im Bereich von Elektrofahrzeugen muss mit immer größer werdenden Strömen und Spannungen gerechnet werden. Dabei werden erhebliche Energiemengen umgesetzt. Die sichere und rasche Trennung der Batterie vom Antriebskreis des Fahrzeuges wird im Bedarfsfall von pyrotechnischen Gleichspannungsschaltern ermöglicht. Zur kontinuierlichen Verbesserung dieser Trennelemente wird mit dieser Arbeit versucht einen weiteren Beitrag zu leisten. Ziel ist es den Effekt der Ablation bei Kunststoffen zu untersuchen, um den Einsatz bezüglich Lichtbogenlöschung zu optimieren. Dies setzt die Kenntnis theoretischer Grundlagen im Bereich des Gleichstromlichtbogen und der Ablation voraus. Zusätzlich werden in den theoretischen Ausarbeitungen die Eigenschaften verwendeter Kunststoffe besprochen und ein Einblick in die Funktionsweise eines pyrotechnischen Gleichspannungsschalters gegeben. Aufbauend auf diese Grundlagen werden im praktischen Teil der Arbeit Untersuchungen am pyrotechnischen Trennelement, durch Variation verwendeter Kunststoffkomponenten, durchgeführt. Die messtechnische Analyse am pyrotechnischen Gleichspannungsschalter gestaltete sich komplexer, als erwartet. Aus diesem Grund wurde in weiterer Folge ein Ersatzaufbau konzipiert und entwickelt, welcher es ermöglichte die gewünschten Erkenntnisse zu liefern.