通过切换两个串联连接的开关来持久断开带有感性负载的电路的方法和装置
阅读说明：本技术 通过切换两个串联连接的开关来持久断开带有感性负载的电路的方法和装置 (Method and device for permanently disconnecting an electric circuit with an inductive load by switching two switches connected in series ) 是由 P·莱尔 于 2020-02-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种通过切换两个串联连接的开关来持久断开带有感性负载的电路的方法和装置。该装置具有第一和第二开关/开关组,它们彼此串联连接,并且可以从闭合状态转换到断开状态以断开电路,没有开关/开关组被设计成使其能够单独地持久断开电路,该装置还具有控制单元,用于控制第二开关/开关组,其被设计成使得第二开关/开关组时间上在第一开关/开关组之后从闭合状态转换到断开状态。本发明还涉及一种电路,该电路除了根据本发明的装置之外,还具有电压源、负载电阻和感性负载,并且还涉及使用根据本发明的装置的方法。(The invention relates to a method and a device for permanently breaking an electric circuit with an inductive load by switching two switches connected in series. The device has a first and a second switch/switch group which are connected in series with one another and can be switched from a closed state to an open state in order to open the circuit, no switch/switch group being designed such that it can permanently open the circuit alone, and a control unit for controlling the second switch/switch group which is designed such that the second switch/switch group is switched from the closed state to the open state temporally after the first switch/switch group. The invention also relates to a circuit having a voltage source, a load resistance and an inductive load in addition to the device according to the invention, and to a method of using the device according to the invention.)
技术领域
本发明涉及一种用于持久安全地断开具有感性负载且在高电压下具有高电流的电路的装置。该装置具有第一和第二开关/开关组，它们彼此串联连接，并且可以从闭合状态转换为断开状态以断开电路，其中，没有开关/开关组被设计成使其能够单独地可靠且持久地断开电路，所述装置还具有控制单元，该控制单元用于控制第二开关/开关组，并且被设计成使得第二开关/开关组在时间上在第一开关之后从闭合状态转换到断开状态。本发明还涉及一种电路，该电路除了根据本发明的装置之外，还具有电压源、负载电阻以及感性负载，并且本发明还涉及一种使用根据本发明的装置的方法。
背景技术
通常只有在开关消耗大量能量而不会被破坏的情况下，才有可能断开在高电压下具有高电流的电路。迄今为止，为此经常使用这样的开关，该开关具有内部存在灭火剂或在其上存在至少一种灭火剂的断开区。灭火剂旨在扑灭、贫化或至少破坏在断开区断开之后产生的电弧。产生电弧的原因是在电流断开时以磁场形式存储在电路电感中的能量，该能量在断开后立即被引入开关中。这意味着，特别是在断开具有高感性负载的电路时，会产生高能电弧。由于大多数灭火剂和塑料都含有碳原子，这些原子在远高于2000℃的极端电弧热中会分解，然后在冷却时形成导电的碳层，因此电弧热会使灭火剂完全或部分导电。这样的开关可以在高电源电压和高电流下主动或被动地切断电路，但是这里要切断的电路的电感决定了该开关在电流中断之后是否是高度绝缘的，并且保持绝缘或者稍后再次或多或少地导通。这同样适用于开关中使用的材料主要包含氯或氟等卤化物-在此情况下，在切断电流后开关中仍存在高温等离子体，电导率还是很低，但是如果在电路断开后等离子体被冷却，则电导率会非常高。几毫秒的冷却时间就足够了。因此，虽然使用这种开关可以首先中断电路，但是无法以始终需要的高绝缘电阻来保证持久可靠的断开。当前使用的开关已经部分适合于切断汽车中常见的450V至850V的电压，并且电路中的电流在断开的瞬间高达20kA。但是，在将来，期望电压为1250V，并且对于公共汽车和卡车，甚至期望超过2000V，断开电流高达30kA，这样以前使用的开关将无法持久且安全地断开作为单个模块的这种电路。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可能性，即，将具有高感性负载的高电流和高电压的电路持久且安全地断开，先前的高电流高电压开关在这种情况下将失效。当然应该防止这种开关在断开后的短时间内再次导通。还旨在防止在切换过程之后开关被绝缘电阻不足时流动的高持续电流破坏。
根据本发明的用于断开具有感性负载的电路的装置具有第一和第二开关/开关组，它们彼此串联连接并且用于断开电路，从而能够将电路从闭合状态转换到断开状态，其中，没有开关/开关组被设计成能够单独地持久断开电路。此外，根据本发明的装置还具有控制单元，该控制单元控制第二开关/开关组并且被设计为使得第二开关/开关组在第一开关/开关组之后从闭合状态转换为断开状态。
在下文中，术语“开关”不但代表单个开关，而且也代表开关组。
这里还包括多个开关/开关组，在这种情况下，两个以上的开关或开关组被连续控制。开关原理或保护原理是相同的，为简单起见，这里仅描述两个开关/开关组。
当电路被第一开关断开时，存储在电路电感中的能量被引入该第一开关。该能量导致在开关的断开元件的两个分离的端部之间产生电弧。此时大量的能量被引入到第一开关中，这将导致第一开关在实际的断开过程之后再次变得导通或被破坏。通过延迟切换第二开关，可以减少引入到第一开关的能量，因为要消耗的部分能量被引入到第二开关，第二开关此外也仅需要处理或应对相比于激活时流过其连接元件的电流和电压低得多的开关负载。这也使得在第二开关不能应对的电路电感被再次导通的第一开关重新建立之前，可以中断电路。各个开关自身无法单独应对存储在电路电感中的全部能量，这些能量将使得开关被破坏或再次导通，因此将无法持久安全地断开电路。通过上述方式，具有如此高的感性负载的电路可以被持久且安全地断开，而仅靠一个单独的开关是不够的。
控制或切换两个开关/开关组的一种特殊形式是同时控制两个开关。这将使两个开关中每个开关的压降减半，从而使流入各个开关的能量减半。如果两个开关的构造相同，则两个开关将以相同的方式加载。对于较小的电路电感，这可能仍然可行，但是对于较高的电路电感，存在两个组件断开后被再次导电的风险，这根本是不可接受的。同样，无法使用单个开关的很高的可断开性，因为必须在断开连接后留意绝缘电阻，并且不能只在极低的开关负载下使用第二开关。
在时间上错开的激活或断开过程中，也可以将不同的开关类型相互组合。例如，激活时在高电压和高电流下具有高断开性的开关(例如所谓的电源保险丝(见图5))可以用作第一开关，而不能自行在高电压下高电流切换的传统电池切断器(Battery Cutter)可以用作电路中的第二开关，因为在这个时间点上，即在第一开关断开后，第二开关只需要以小电流低压断开，而不必使用灭火剂。
根据本发明，所使用的第一开关优选是高电流高电压开关，即，能够可靠地断开具有高电压下高电流的电路。这种高电流高电压开关通常可以可靠且持久地断开电流高达30kA和电压高达2000V的电路。这种高电流高电压开关例如来自DE 10 2014 107 853 A1、DE 10 2014 110 825 A1、DE 20 2015 100 525 U1、DE 10 2015 112 141 A1、DE 10 2015114 279 A1、DE 10 2015 114 894 A1、DE 10 2016 124 176 A1和DE 10 2017 123 021A1。如果开关是开关组，则该开关组优选包括由一个或更多个熔断器与常规电池切断器构成的并联电路或者由其构成。此时优选是电池切断器，例如已知的，用于高达56V的常规车辆电池的电池或电缆电路。所提到的两个系统都适用于在高切换电压和高切换电流下的主电流切断。第一开关组特别优选在断开元件的内部区域中具有灭火剂，通过该断开元件的断开来断开电路。灭火剂确保了在电路断开时开关可以吸收更高的能量，因为电弧可被用于蒸发灭火剂并将其分解成各个组分。没有这种灭火剂的开关不适用于断开具有高切换电压和高切换电流的电路。但是，如上所述，灭火剂化学转化为导电材料的不利影响意味着，在实际断开过程之后，在输入一定的能量后，开关很快又重新变得导电。
灭火剂可以是固体、粉末或液体介质。灭火剂优选是可蒸发的介质。灭火剂优选为液体或凝胶介质，当达到沸点或蒸发温度时，其全部或部分转化为气态。同时，优选地，灭火剂还具有电绝缘特性，使得在已经充分去除断开区的两个分离的部分并且随后在分离的触点之间具有足够的绝缘以防止不希望的电流之后，可以熄灭电弧。灭火剂优选是油，例如具有或不具有增稠剂的硅油，或硅烷或聚硅氧烷，例如具有很少或甚至更好地没有碳原子组分的六硅烷或五硅烷。
根据本发明，可以使用第二开关，该第二开关仅承受比第一开关低的能量输入，因为来自电路电感的大部分能量已经在第一开关中被破坏了。优选地，第二开关是这样的开关，其能够在激活时可靠且持久地断开电流高达100A、电压高达100V的电路，并且在断开之后能够隔离高达1000V或2000V的电压而不会击穿。由于电弧的高能量很快在第一开关中再次导致其导电性，因此第二开关优选地被设计为使得其切换延迟在1ms至10ms的范围内。
切换延迟是指第一和第二开关将电路断开或从闭合状态转换到断开状态的时间间隔。然而，如果例如在第二开关中发生电弧之前已经激活了第二开关，但是例如仅在此后不久就从闭合状态变为断开状态，则也可以想到第二开关具有更大的切换延迟。但是，只有在能够基于电路的所有参数预先确定在第一开关和第二开关的切换之间安全且持久地断开电路所需的时间间隔时，后者才是可能的。针对第一开关描述的系统也同样适用于第二开关。此外，还可以使用不具有并联连接的保险丝的常规电池切断器，因为这些电池切断器不切换在非激活状态下出现的高断开电流，而是可以很好地传导它们。此外，在第二开关的开关触点上的切换电压低于100V时，第二开关在通过第一开关切断电流之后仅需在0A至100A范围内切换电流。继电器或电磁接触器不适合用作第二开关，因为汽车领域中用于常规工作电流(从400A至1000A)的继电器或接触器在高电流(例如，超过10kA的锂离子电池)下在0.5ms至200ms之间就已经爆炸(此处不考虑在铁路拖拉机上使用的笨重接触器，因为由于重量、尺寸和成本的原因，它们不能用于汽车领域)。
根据本发明可以使用的高电流高电压开关或电池切断器优选具有壳体，该壳体包括接触单元/连接元件，该接触单元/连接元件限定了通过高电流高电压开关或电池切断器的电流路径，并且具有第一和第二连接触点以及断开区。接触单元优选被设计成使得可以经由第一连接触点向其提供电流并且可以经由第二连接触点从其释放电流，反之亦然。断开区优选被设计为使得当其被断开时，第一连接触点与第二连接触点之间的电流路径被中断。断开区优选布置在反应室内。反应室优选填充有灭火剂。如果开关是高电流高电压开关，则接触单元可以具有推进反射器(Treibspiegel)或连接至推进反射器或活塞，该推进反射器或活塞被设计成使其可以通过施加的压力从初始位置移动到最终位置，其中，断开区在推进反射器的最终位置断开，并达到第一与第二连接触点之间的绝缘距离。
相比仅具有单个开关，通过第一和第二开关的所述串联连接的布置使得能够断开具有更大的电路电感的电路。这里的第一开关在断开时耗散地吸收了存储在电路电感中的大部分磁能，而第二开关只需接收在该过程中仍可能存在于电路电感中的很少的磁能。因此，第二开关不必一定是在其断开元件附近具有灭火剂的开关。但是，如果涉及电路电感极高的电路，出于安全考虑，第二开关也应该是在其断开元件附近带有灭火剂的开关。上文已经描述了可能的灭火剂。
在根据本发明使用的开关的情况下，出于本发明的目的，可以考虑绝热系统，因为切换过程如此迅速，以至于至少在断开过程中与周围环境的热交换可忽略不计。
第一和第二开关被设计成不使得它们能够单独持久且安全地断开电路的特性是由于以下事实：已知的高电流高电压开关在很高的切换电压和很高的切换电流下在实际的断开过程之后再次变得导通。根据本发明，电路的持久且安全的断开意味着一个或更多个开关被持久地隔离/绝缘并且因此不再再次导通。
根据本发明的装置不但可以用于AC电路也可以用于DC电路。因此，虽然在交流电路的情况下总是会遇到过零电流，但永远无法预测何时应切断电路。如果必须在最大电流切换，则将近似呈现直流电流切断状态。
开关中的断开元件可以是空心圆柱体，也可以是底面横截面偏离圆形的细长空心体，以使得能够通过内部压力撕裂，但也可以设计成用于所谓的电池切断器的杆状实心导体，该导体在一个或更多个位置处被活塞或弹丸打断。在这两种情况下，大多使用当与电弧接触时或之后由于能量冲击较大而可以变得导电的材料，大多数情况下也使用灭火剂。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，控制单元优选地被设计成使得第二开关最早仅当在第一开关中已经吸收了足够的能量以使得引入第二开关中的剩余能量不会导致第二开关损坏时才从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，控制单元优选地被设计成使得第二开关最迟在引入第二开关中的能量达到将导致其损坏的量之前从闭合状态转换到断开状态。
根据本发明，开关的损坏可以被理解为，由于引入的能量和电弧的出现，开关壳体破裂或开关爆炸。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，第一和第二开关优选可以通过可控制的驱动器从闭合状态主动地切换到断开状态。“主动”可被理解为是指可以控制开关的断开区(断开元件)的断开的任何类型的机械能或烟火能(pyrotechnischer Energie)。例如，断开区可以通过作用的拉动或推动运动而断开。或使用烟火材料，例如点火器(EED)或微型爆炸物，这些材料要么位于反应室内要么位于反应室外，以能够通过拉动或推动运动或者通过冲击波的方式将其带入断开区并导致其断开。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，当超过特定阈值电流强度时，第一开关可以从闭合状态被动地转换到断开状态，并且第二开关可以通过可控驱动器主动地从闭合状态转换到断开状态。这种被动激活例如可以通过熔化形成断开区的材料来实现，例如当达到一定的电流级别时。烟火点火器的作用，以及仅分解物质(例如，四苯)的热作用也可以支持被动激活。也可以在断开区的分离的部分中的一个或两个上附接如下装置，其例如通过在断开区断开之后仍起作用的拉伸载荷而将这两个端部进一步彼此分离。作为示例，在此可以涉及由预张紧的弹簧引起的拉伸载荷。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，控制单元优选被设计为使得其根据在第一开关处存在的特定测量电流或特定测量电压将第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，控制单元优选被设计成使得当流过两个开关的电流下降到在第一开关的断开开始时的值的25％至40％的范围内时，第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，控制单元优选被设计成使得当流过两个开关的电流下降到在第一开关的断开开始时的值的5％至15％的范围内时，第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的装置的一个实施方式中，控制单元优选被设计为使得其根据电路中特定的测量电流降将第二开关从闭合状态转换到断开状态。
本发明还涉及一种电路，该电路除了根据本发明的装置之外还具有电压源和感性负载。除感性负载外，电路中还可能有负载电阻。根据本发明的装置的所有优选实施方式或改进方案也适用于根据本发明的电路。
本发明还涉及一种用于利用第一开关和第二开关断开具有感性负载的电路的方法，所述第一开关和第二开关彼此串联连接并且通过从闭合状态转换到断开状态来断开电路，其中没有开关被设计成可以单独持久断开电路，并且其中第二开关在第一开关之后从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，优选的是，仅当在第一开关中已经吸收了大部分能量而引入第二开关中的未被吸收的剩余能量不会导致其损坏时，第二开关才最早从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，优选地，第二开关最迟在引入第二开关中的能量达到将导致其损坏的量之前从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，优选的是，第一和第二开关通过可控的驱动器从闭合状态主动地转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，优选的是，当超过某个标称值时，第一开关被动地从闭合状态转换到断开状态，并且第二开关通过可控驱动器主动地从闭合状态转换到断开状态。为此，可控驱动器优选与一控制单元相连接，该控制单元控制该驱动器并能够以此方式将第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，优选的是，根据通过第一开关的特定的测量电流或特定的测量电压，第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，优选的是，当流过两个开关的电流的值降到在第一开关开始断开时的电流的25％至40％的范围内时，第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，控制单元优选被设计成使得当流过两个开关的电流降到在第一开关的断开开始时的值的5％至15％的范围内时，第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，控制单元优选被设计成为使得其根据电路中的特定测量的电流降将第二开关从闭合状态转换到断开状态。
在根据本发明的方法中优选使用根据本发明的装置或根据本发明的电路。因此，以上结合根据本发明的装置描述的所有优选实施方式和改进方案也应适用于根据本发明的方法。为了将第二开关从闭合状态转换到断开状态，优选地还使用如上所述的控制单元。只要第二开关由控制单元控制，就同样适用。
附图说明
现在将参照以下附图更详细地解释本发明。然而，这些本质上仅是示例性的，并且旨在通过示例的方式来说明本发明。
图1示出了具有根据本发明的装置的根据本发明的电路。
图2示出了电容器组随时间的电压曲线、第一开关上的电压曲线以及根据图1的电路中的第一开关的切换前后不久的整个电路中的电流曲线。
图3示出了流经第一和第二开关的电流随时间的变化，这两个开关串联连接在根据图1的电路中。
图4a示出了处于闭合状态的电池切断器的示例，其可以用作第二开关或与作为第一开关组的一部分并联连接的保险丝相连。
图4b示出了处于断开状态的图4a的电池切断器。
图5示出了高电流高电压开关的示例，其可以用作第一或第二开关。
具体实施方式
图1示出了具有根据本发明的装置(第一开关S1、第二开关S2和控制单元2)的根据本发明的电路1。电路1包括由+和-表示的电压源、彼此串联连接的第一开关S1和第二开关S2、以及感性负载L和负载电阻WL。此外，还设置有控制单元2，该控制单元例如评估通过第一开关S1的电流分布并据此在第二开关S2处产生点火信号。通过这种方式，第二开关S2可以从闭合状态转换到断开状态，由此第二开关S2中断电路1。第一开关S1可以被来自控制单元2的点火信号主动地激活，但是也可以通过超过一定的阈值电流而被被动地切换。控制单元2被设计成使得仅当在切换第一开关S1之后存储在感性负载L中的足够能量已被消散时才切换第二开关S2。以这种方式确保了，在切换的情况下，存储在感性负载L中的能量在两个开关S1和S2之间分配，使得即使第一开关S1从初始状态再次变为导通也可以持久安全地断开电路。控制单元2可以具有比较器/点火电子装置，用于评估电流曲线并为第二开关S2产生点火信号。第一开关S1可以是如图5所示的高电流高电压开关。然而，也可以是如图4a和图4b所示的其上并联连接有保险丝的电池切断器。第二开关S2也可以是如图5所示的高电流高电压开关，而且其也可以是如图4a和图4b所示电池切断器，但不必并联连接保险丝。如果第一开关S1是高电流高电压开关，则第二开关S2既可以是高电流高电压开关也可以是电池切断器。如果第一开关S1是其上并联连接保险丝的电池切断器，则优选第二开关是电池切断器。这样做的原因是第二开关通常必须比第一开关吸收更少的能量，还有就是出于成本原因使用更便宜的第二开关。
图2示出了电容器组随时间的电压曲线3、第一开关的连接触点上的电压曲线4以及在根据图1的电路中的第一开关的切换前后不久的整个电路的电流曲线5。为此使用如图5所示的高电流高电压开关作为第一开关。曲线3示出了电容器组的电压曲线。电容器组的初始电压为1200V，在开关开始断开时的电流流动期间，该电压下降至650V。曲线4示出了第一开关的电流接头两端的电压曲线。曲线5示出了整个电路的电流曲线。时间点6是在650V和31kA的断开条件下打开第一开关的时间。直到打开第一开关的时间点6为止，整个电路中的电流都会增加(电流曲线5)。在时间点6断开开始之后，整个电路中的电流急剧下降。在曲线4(第一开关上的电压曲线)中，在断开开始后，可以看到很大的电压增加，该电压增加远超过断开开始时的电压，甚至远远超过电容器组的充电电压。这是由于电路电感的磁场引起的，在断开开始后应通过感应电压或此处感应电流(Lenz法则)(其方向与断开开始之前电路中的电流方向相同)防止其断裂。在断开结束时，即，当电路中的电流等于0A时，第一开关上的电压(曲线4)又与现在从电路中分离出来的电容器组的电压相同。隔离坝(Isolationsplateau)7在断开结束时开始，此时，第一开关完全隔离。由此可以看出，电容器组的电压(曲线3)等于开关触点上的电压(曲线4)，而隔离坝7不再降低。然而，还可以看到，由于隔离坝7没有被持久地保持，因此第一开关在一定时间之后再次变为导通，但是隔离坝7之后的电容器组3的电压曲线再次下降，即，电容器组3的电压曲线下降。这导致电容器组的进一步放电。因此清楚地示出，如图5所示，高电流高电压开关在电路断开一定时间后再次变为导通。放电电流大约为10A，很小，由于这里的电流规模很大，其在电流曲线5中不再可见。
图3示意性地示出了流经第一和第二开关的线性化的随时间变化的电流曲线10，该第一和第二开关在根据图1的电路中是串联连接的。第一开关的切换时间点8在0秒处。曲线10表示流经第一和第二开关的逐渐减小的电流分布。曲线11示出了在切换第一开关之后输入到第一开关中的能量。能量分布11根据所示曲线延伸，直到第二开关在9处被切换。如果没有第二开关，则最大能耗将在第一开关的16点处结束，这将大大高于11000A的开关1的负载能力(请参见虚线)。曲线12示出了在切换第一开关之后感性负载中的能量减小。
如果在时间点9处切换了第二开关，则由于第二开关上的负载要低得多，因此在断开连接时，通过第一和第二开关的电流分布将更快地减小，如曲线13所示。同样地，在切换第二开关之后，感性负载中的能量15也更快地下降。曲线14示出了在切换第二开关之后第二开关上的能量曲线，即，示出了第二开关吸收的能量。第二开关的最大能量消耗是在非常低的电平17下实现的，因此，第二开关将能够以较大的余量安全且持久地断开电路，而第一开关随后将变得略微导电，因为它的负荷超过了其11kA的极限值。
图4a和图4b示出了在断开区60断开之前和之后的电池切断器100的示意图。电池切断器100具有壳体20，接触单元30穿过该壳体。接触单元30具有在一侧上的第一连接触点40和在另一侧上的第二连接触点50，它们通过图4a中的电池切断器100中的断开区60彼此电连接。断开区60穿过被壳体20封闭的反应室70。如图4a所示，断开区60可以具有两个预定断裂点130，但是也可以仅具有一个预定断裂点或者多于两个的预定断裂点。反应室70优选填充有灭火剂90。此外，在反应室70中设置有可控驱动器110，其连接到柱塞120。该可控驱动器可以由控制单元控制。驱动器110可以被配置为例如烟火驱动器。如果驱动器110被致动，则柱塞120向接触单元30的断开区60施加压力。这导致断开区60在预定断裂点130处断开，由此，第一连接触点40和第二连接触点50不再连接。图4a示出了处于导电位置的电池切断器100，而图4b示出了处于非导电位置的切换后的同一电池切断器100，其中，断开区6被分离成分离部分6a、6b和6c。可以通过从柱塞120到接触单元30的距离来设定脉冲力，除了来自驱动器110中的产品压力x柱塞120的下压区域的液压外，还可以使用该脉冲力来撕开触点单元。
图5示出了高电流高电压开关100，其包括壳体20，在壳体20中布置有接触单元30。壳体20被设计成使得其承受壳体20内产生的压力，该压力例如在烟火激活高电流高电压开关100时产生，而没有损坏甚至爆裂的危险。在所示的示例性实施方式中，接触单元30被设计为开关管，其在压缩区中被推进反射器101压下，从而其在断开区60和压缩区190中被设计为管。在所示的实施方式中，触点单元30具有直径较大的第一连接触点40和直径较小的第二连接触点50。在第一连接触点40之后是径向向外延伸的凸缘150，该凸缘150支撑在环形绝缘元件220上(该环形绝缘元件由绝缘材料例如塑料制成)，使得触点单元30不会从壳体20轴向向外伸出。为此，绝缘元件220具有环形的肩部，接触单元30的凸缘150支撑在该环形的肩部上。另外，绝缘元件220使壳体20与接触单元30绝缘。接触单元30具有在接触单元30的轴线上与凸缘150邻接的压缩区190。在具有预定轴向范围的压缩区190中选择接触单元的壁厚并使其与材料匹配，以使得当激活高电流高电压开关100时，由于压缩区190中的接触单元30的塑性变形，压缩区190沿轴向方向减小预定的距离，从而在断开过程之后存在的分离距离会大大增加，并且在这里是由压缩距离和断开区60的长度相加产生的。
凸缘140在接触单元30的轴向方向上邻接压缩区190，在所示的示例性实施方式中，在其上设有推进反射器101。该推进反射器101围绕接触单元30，使得推进反射器101的绝缘区域接合在凸缘140的外圆周与壳体20的内壁之间。如果压力作用在推进反射器101的表面上，则产生力，该力通过凸缘140压缩接触单元30的压缩区190。该力被选择成，使得在高电流高电压开关100的激活过程中，压缩区190受到压缩，其中，推进反射器101从其起始位置(激活高电流高电压开关100之前的状态)移动到结束位置(切换过程结束之后)。
推进反射器101或接触单元30的凸缘140连接到断开区60。然后，第二连接触点50紧贴在触点单元30的这一侧。封闭件240封闭壳体20。
在所示的示例性实施方式中，当安装了高电流高电压开关100时，从连接触点50那一面将推进反射器101推到触点单元30上。封闭件240被设计为环形部件，该环形部件的外径基本上对应于壳体20的内径。
在接触单元30的轴向端部中在第二连接触点50的区域中设置有驱动器110，优选为烟火驱动器。驱动器110的电连接线200可以通过环形封闭件240的穿通部引到外部。
断开区60的尺寸被设计成使得其由于驱动器110的所产生的气压或所产生的冲击波而至少部分地断开，从而该压力或冲击波也可以从燃烧室170向外扩散到被设计为环绕的环形空间的反应室70中。
当借助于驱动器110激活高电流高电压开关100时，在推进反射器101的背向压缩区190的一侧上产生压力或冲击波，由此，推进反射器101受到相应的轴向力。通过适当地确定烟火材料的尺寸来选择该力，使得接触单元30在压缩区190中塑性变形、断裂或压入，然后使推进反射器101沿第一连接触点40的方向运动。以如下方式确定烟火材料的尺寸，使得在断开区60断裂或受压之后，与灭火剂90的蒸发协作，推进反射器101的运动将两个分离半部充分地分离足够远，甚至到达终端位置。
在烟火材料被激活之后，断开区60立即至少部分地断裂或受压。如果在推进反射器101在断开区60的整个圆周上开始轴向运动之前未发生断裂或受压，则由于推进反射器101的轴向运动，断开区60的仍然引起电接触的剩余部分将完全断裂，由此，对导体的此时只有很小的剩余横截面的快速加热通过经此的电流增加。
在图5所示的实施方式中，灭火剂90位于燃烧室170和反应室70中，当烟火材料被引燃或引爆时，其促进冲击波传播，因此以这种方式必须使用较少的材料，并且断开区60的壁可以保持足够厚，使得该组件也可以在高工作电流下使用。灭火剂90用于衰减或熄灭断开区60的分离端之间的电弧。
此外，可以在高电流高电压开关100中提供一条通道，该通道优选在轴向上居中地设于推进反射器101的下方，尤其是在凸缘140的中央延伸，并将燃烧室170连通到压缩区190下方的压缩室180中。因此，在所示的实施方式中，接触单元30被进一步设计为连续的开关管。在该实施方式中，燃烧室170、通道、反应室70和压缩室180均可以填充有灭火剂90。所述通道确保在激活高电流高电压开关100并使推进反射器101从开始位置运动到结束位置时，燃烧室170和反应室70的区域中增加的体积也被灭火剂90充满。由于推进反射器101从开始位置到结束位置的移动，灭火剂90在压缩室180中被压缩，并通过通道朝着燃烧室170的区域的方向喷射，并且在这里直接喷射到断开区60上。以这种方式，可以额外地衰减或熄灭断开区60的分离部分之间的电弧。
此外，优选在高电流高电压开关100中设置密封元件230，用于密封各种腔室70、170和180以防止灭火剂90逸出，并且用于将各种部件彼此密封。
参考标号列表：
1 电路
S1 第一开关
S2 第二开关
2 控制单元
L 感性负载
WL 负载电阻
3 电容器组的电压曲线
4 第一开关中的电压曲线
5 整个电路的电流曲线
6 打开第一开关的时间点
7 隔离坝
8 第一开关的切换时间点
9 第二开关的切换时间点
10 流经第一和第二开关的电流曲线
11 切换第一开关后(第二开关未切换)，输入到第一开关的能量
12 切换第一开关后感性负载的磁场的能量减小
13 第二开关切换时，流经第一和第二开关的电流曲线
14 切换第一开关后输入到第二开关的能量
15 切换第二开关后感性负载的磁场的能量减小
16 第一开关的最大能耗(第二开关未切换)
17 第二开关的最大能耗
100 开关(高电流高电压开关/电池切断器)
20 壳体
30 接触单元
40 第一连接触点
50 第二连接触点
60 断开区
60a 断开区的分离部分
60b 断开区的分离部分
60c 断开区的分离部分
70 反应室
90 灭火剂
101 推进反射器
110 驱动器
120 柱塞
130 断裂点
140 凸缘
150 凸缘
170 燃烧室
180 压缩室
190 压缩区
200 电连接线
220 绝缘元件
230 密封元件
240 封闭件
250 压缩室的封闭元件