DE10009775A1 - Einrichtung und Verfahren zur Überstrom-Absicherung von elektrischen Bordnetzen - Google Patents
Einrichtung und Verfahren zur Überstrom-Absicherung von elektrischen BordnetzenInfo
- Publication number
- DE10009775A1 DE10009775A1 DE2000109775 DE10009775A DE10009775A1 DE 10009775 A1 DE10009775 A1 DE 10009775A1 DE 2000109775 DE2000109775 DE 2000109775 DE 10009775 A DE10009775 A DE 10009775A DE 10009775 A1 DE10009775 A1 DE 10009775A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- line
- electrical
- evaluation
- current
- separating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for DC systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Die Einrichtung (1) zur Absicherung eines elektrischen Leitungsnetzes insbesondere eines Fahrzeuges gegen elektrische Überströme ist in ein Leitungskabel (2) eingebracht und weist ein Trennelement (3) auf. Ebenfalls in das Kabel (2) eingebracht ist ein Sensor (4), der den Betrag und die Stromrichtung des durch das Kabel (2) fließenden Stroms erfasst. Die von dem Sensor (4) ermittelten Stromgrößen werden einer Auswerte-/Auslöseeinheit (5) zugeführt, welche die beiden Größen auswertet und, im Falle eines kritischen Überstroms, ein "Auslösesignal" generiert, welches an das Trennelement (3) weitergegeben wird, woraufhin die Leitung (2) unterbrochen wird. Die Auswerte-/Auslöseeinheit (5) wird über eine Versorgungsleitung (6) gespeist, bevorzugt allerdings über das Kabel (2) selbst mittels einer hier nicht gezeigten Stromverbindung. Über eine Steuerleitung (7) wird der Auswerte-/Auslöseeinheit (5) ein "Enable-/Disable"-Signal zugeführt, mittels dessen diese (5) aktiviert bzw. deaktiviert werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur
Absicherung eines elektrischen Leitungsnetzes insbesondere
eines Fahrzeugs gegen elektrische Überströme, wobei wenigstens
eine Leitung des Leitungsnetzes ein Trennelement aufweist, das
bei Vorliegen eines Überstroms den Strom durch die Leitung
unterbricht. Zudem betrifft die Erfindung ein elektrisches
Versorgungsnetz zur Bereitstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen einem bipolaren Stromversorger und einem
bipolaren Stromverbraucher.
In Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, erfolgt die
Absicherung einer elektrischen Leitung gegen Überströme
üblicherweise mittels einer (Hochstrom-)Schmelzsicherung. Ab
einem bestimmten Überstrom, beispielsweise einem Vielfachen
eines vorgebbaren Nennstroms, wird bei diesen Sicherungen die
Leitung unterbrochen. Die Unterbrechung erfolgt dabei durch
einen funktional als Trennelement wirkenden Schmelzdraht.
Als Ursachen für die Überströme kommen meist elektrische
Kurzschlüsse in Betracht. Bei den sogenannten "harten"
Kurzschlüssen liegt entweder eine elektrische Verbindung
zwischen einer eine Spannung tragenden Leitung mit Masse, ein
sogenannter "Masseschluss", oder aber eine Verbindung zwischen
zwei, jeweils unterschiedliche elektrische Spannungen
tragenden Leitungen vor. Weitere Ursachen können auch
allgemein Überlasten sein.
Aus DE 43 10 323 A1 ist eine gattungsgemäße Einrichtung
bekannt, bei der an einem Sicherungs- bzw. Trennelement ein
Strom gemessen wird. In Abhängigkeit von der Stromstärke wird
das Trennelement ausgelöst und der Stromfluss unterbunden.
Neben den genannten "harten" Kurzschlüssen kommen jedoch auch
sogenannte "schleichende" Kurzschlüsse vor, bei denen zwar nur
relativ schwache Überströme auftreten, die allerdings im Laufe
der Zeit ebenfalls zu einer beträchtlichen Gefährdung der
Fahrzeugsicherheit führen können. Beispielsweise bei einem
rein elektrischen Bremssystem können bereits geringe
Überströme geeigneten Vorzeichens bereits zu erheblichen
Einbußen beim jeweils zur Verfügung gestellten Bremsdruck
führen.
Ausserhalb der Gebietes der Fahrzeugtechnik werden zur
Vermeidung solcher "parasitäten" Ströme bereits
Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) eingesetzt. Diese
vergleichen den in einen Stromkreis hineinfließenden mit dem
zurückfließenden Strom und unterbrechen Stromkreis, sobald die
Differenz zwischen diesen Strömen, beispielsweise als Folge
eines Erdschlusses, einen vorgegebenen Schwellenwert
überschreitet. Diese Schalter eignen sich jedoch nicht zuletzt
wegen ihrer Baugröße nicht für den Fahrzeugbau.
Eine bei Kraftfahrzeugen speziell auftretende Problematik
liegt nun darin, dass bei sicherheitskritischen elektrischen
Verbrauchern, beispielsweise den bereits erwähnten
elektrischen Bremsen, eine permanente Versorgung mit
elektrischer Energie gewährleistet sein muss. Hier darf ein
Einzelfehler nicht zum Ausfall eines ganzen Bremssystems oder
Teilen eines solchen Systems führen.
Zudem sind bei Kraftfahrzeugen, neben den nur eine einzige
Spannung aufweisenden Bordnetzen, auch sogenannte
"Mehrspannungsbordnetze" bekannt, bei denen zwei oder mehrere
elektrische Teil-Stromkreise vorhanden sind, die jeweils
unterschiedliche Spannungsniveaus aufweisen, beispielsweise
Spannungen von 42 Volt, 14 Volt und 12 Volt. Bei diesen
Bordnetzen können somit nicht nur Kurzschlüsse zwischen
einzelnen Versorgungsleitungen und Masse, z. B. zwischen 42 Volt
und Masse oder 14 Volt und Masse (in dem genannten
Beispiel) auftreten, sondern auch Kurzschlüsse zwischen
einzelnen Versorgungsleitungen untereinander, und zwar im
genannten Spannungsbeispiel zwischen den 42 Volt und 14 Volt
oder den 14 Volt und 12 Volt tragenden Leitungen. Auch gegen
derartige Kurzschlüsse sind Sicherungsmaßnahmen zu treffen,
und zwar im Kurzschlussfall durch Unterbrechen der 42 Volt-
Versorgung, da sie auch bei Ansprechen einer 14 Volt-seitigen
Sicherung weiterhin 12 Volt-Verbraucher mit 42 Volt versorgen
und damit einen gefährlichen Zustand am Fahrzeug herbeiführen
würde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art
anzugeben, die möglichst kostengünstig herstellbar sind und
zugleich eine möglichst hohe Betriebssicherheit des
elektrischen Leitungsnetzes gewährleisten.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen
sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, bei einer eingangs
beschriebenen Einrichtung eine Sensoreinheit zur Erfassung des
Betrags und/oder der Stromrichtung des durch die Leitung
fließenden Stroms und eine Auswerte-/Auslöseeinheit zur
Auswertung des erfassten Strombetrags sowie zur Auslösung
einer Unterbrechung der Leitung, in Abhängigkeit von dem
Ergebnis der Auswertung, vorzusehen. Aufgrund des Auslösens
der Leitung mittels einer Auswerte-/Auslöseeinheit und des
Unterbrechens der Leitung mittels eines "aktiven"
Trennelementes können beide Stromrichtungen vorteilhafterweise
niederohmig ausgebildet sein. Hierdurch wird eine thermische
Alterung insbesondere des Trennelementes (z. B. durch Diffusion
von Lot in einen Kupferleiter) wirksam vermieden. Entsprechend
lassen sich hohe Dauerströme in eine Stromrichtung absichern,
ohne dass eine überhöhte Temperatur am Trennelement entsteht.
Andererseits können relativ kleine Ströme in die umgekehrte
Stromrichtung dennoch zu einer Auslösung des Trennelementes
und damit zu einer Unterbrechung der Leitung führen.
Die niederohmige Ausführung des Trennelementes erlaubt auch,
hohe Ströme wie z. B. den Anlasserstrom zu tragen, ohne dass
das Trennelement geschädigt wird oder gar auslöst. Erst wenn
das Integral über I2 . t einen kritischen - im Normalbetrieb
nicht auftretenden - Wert überschreitet, löst die Einrichtung
aus.
Bevorzugt enthält die Sensoreinheit Mittel zur Erfassung der
Stromrichtung des durch die Leitung fließenden Stroms,
insbesondere einen bidirektional sensierenden Stromsensor.
Dies erlaubt eine genaue Lokalisierung von Leitungsdefekten
wie Kurz- oder Masseschlüssen innerhalb eines komplexen
elektrischen Leitungsnetzes, die letztlich zu unerwünschten
Überströmen führen.
Die elektrische Versorgung der Auswerte-/Auslöseeinheit kann
vorteilhaft über die Leitung selbst erfolgen, was eine
besonders einfach herstellbare sowie baulich kompaktere
Ausgestaltung der Einrichtung erlaubt.
Die Auswerte-/Auslöseeinheit kann ferner mittels eines
'Enable/Disable'-Signals aktivierbar bzw. deaktivierbar sein,
wodurch ermöglicht wird, dass ein Auslösen der Trennung bei
zeitlich begrenzten Spitzenströmen vermieden werden kann. Es
können demnach Ereignisse, die nur kurzzeitig einen relativ
hohen Strom benötigen, z. B. Start des Verbrennungsmotors, für
die aktive Auslösung ausgeblendet werden.
Durch Auswerten von Stromrichtung und Strombetrag lassen sich
eine Vielzahl von Überstromsituationen beherrschen. Ein
Auslösen der Sicherung erfolgt dabei nur in Fällen, in denen
die Stromrichtungswerte und die Strombeträge, zusammen
genommen, eine kritische Überstromsituation erkennen lassen.
Durch Vorgeben eines die Trennung der Leitung auslösenden
Schwellenwertes für den Überstrom, bevorzugt gebildet aus dem
Integral des Quadrats der Stromstärke und der Zeit, kann
erreicht werden, dass die Sensierung kritischer Überströme
sich ausschließlich an den vorliegenden Lastverhältnissen
orientiert, womit die Erkennungsgüte kritischer Zustände
deutlich verbesserbar ist. Vorteilhaft kann dabei der
Schwellenwert durch die Summe von Lastströmen, die mittels
einer Stromquelle versorgt werden, bestimmt werden.
Die genannte Einrichtung lässt sich insbesondere als
elektrische Einzelsicherung realisieren, wodurch somit mehrere
herkömmliche Sicherungen durch eine intelligente
Einzelsicherung ersetzbar werden. Die Verwendung einer
Einzelsicherung hat gegenüber der Verwendung mehrerer
Sicherungen den weiteren Vorteil, dass sich die
Verkabelungsstruktur des Fahrzeugs insgesamt erheblich
vereinfacht, wie später noch anhand eines Ausführungsbeispiels
im Detail gezeigt wird.
Bei der ebenfalls erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektrischen
Leitungsnetzanordnung zur Bereitstellung einer elektrischen
Verbindung zwischen einem bipolaren Stromversorger und einem
bipolaren Stromverbraucher erfolgt die Überstrom-Absicherung
dadurch, dass sowohl an den beiden Polen des Stromversorgers
als auch an den beiden Polen des Stromverbrauchers
vorbeschriebene erfindungsgemäße Einrichtungen vorhanden sind.
Bei Ansprechen einer der jeweils beiden Einrichtungen
gewährleistet diese Anordnung, sozusagen im Wege einer
Netzwerk-inhärenten Fehlerredundanz, dass der übrige
Stromkreis, insbesondere sämtliche an diesen angeschlossenen
Verbraucher, weiterhin elektrisch ausreichend versorgt werden.
Zudem ermöglicht die vorgeschlagene Anordnung eine einfache
Lokalisierung eines etwa aufgetretenen, zu einem Überstrom
führenden Fehlers, da die Überströme bereits in den Teil-
Versorgungsleitungen der Verbraucher bzw. Versorger sensierbar
sind. Die Versorgungsleitung ist vorzugsweise als Ringleitung
ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei
sich gleiche Referenzzeichen auf funktional gleiche oder
ähnliche Merkmale beziehen. In Zusammenschau mit den
Ansprüchen ergeben sich daraus weitere Eigenschaften, Merkmale
und Vorteile der Erfindung.
Im Einzelnen zeigen
Fig. 1 eine Anordnung von Schmelzsicherungen zur Absicherung
eines Stromversorgungsnetzes eines Kraftfahrzeugs gegen
Überströme nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung;
Fig. 3 eine erstes Einsatzbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung;
Fig. 4 eine zweites Einsatzbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung mit einer Ringversorgungsleitung;
Fig. 5 anhand eines Stromdiagramms, ein Berechnungsbeispiel
von Überstrom-Schwellenwerten gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine bei Kraftfahrzeugen üblicherweise verwendete
Anordnung von Hochstrom-Schmelzsicherungen 16-19 zur
Verhinderung von (ungewollten) Überströmen. Die Auslegung der
Sicherung 19 richtet sich nach einem von einem Generator 11
gelieferten Maximalstrom, damit die Sicherung 19 überhaupt
diesen Strom tragen kann. Liefert der Generator 11
beispielsweise 180 Ampére, so ist der Nennwert der Sicherung
auf 300 Ampére auszulegen, da Hochstrom-Schmelzsicherungen
dauerhaft nur mit 60% ihres Nennstromes belastet werden
können. Um nun sicher innerhalb von beispielsweise 5 Sekunden
auszulösen, ist jedoch der 3,5-fache Nennstrom erforderlich,
d. h. es werden (in dem Beispiel) demnach 1050 Ampére zur
Auslösung benötigt. Ein Starter wäre bei dieser Anordnung
allerdings nicht abgesichert, da die bei ihm möglichen
Spitzenströme unweigerlich zum Auslösen der Schmelzsicherung
führen würden.
Die in Fig. 1 gezeigten Verbraucher Dieselzuheizen 13,
Dieselvorglühen 14 und Motorlüfter 15 werden einzeln über die
Sicherungen 16-18 abgesichert. Für das Dieselvorglühen 14
ist eine relativ große Sicherung 17 einzusetzen, da die
Einschaltströme gegenüber dem Dauerstrom relativ hoch sind.
Würde die Sicherung 17 auf den Dauerstrom ausgelegt, so würde
eine relativ schnelle Alterung der Sicherung wegen der
Anlaufströme eintreten. Eine groß dimensionierte Sicherung
bedingte aber wiederum einen größeren Kabelquerschnitt, was
mit höheren Kosten verbunden ist. Zudem erforderte eine solche
Anordnung einen relativ hohen Verkabelungsaufwand, da
sämtliche Leitungen zu einer die Schmelzsicherungen
enthaltenden Sicherungsbox hin geführt werden müssten.
Weiterhin erforderte eine solche Anordnung, dass am
Fahrzeugchassis Durchführungen durch Trennwände 50
erforderlich wären, die häufig sogar aufwendig abgedichtet
werden müssen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung 1
(im Folgenden als "aktive Sicherung" bezeichnet) zur
Absicherung eines elektrischen Leitungsnetzes eines
Kraftfahrzeugs gegen elektrische Überströme zeigt Fig. 2. Die
aktive Sicherung 1 ist in ein Kabel 2 eingebracht und weist
ein Trennelement 3, beispielsweise ein elektrisches Relais,
auf. Ebenfalls in das Kabel 2 eingebracht ist ein Sensor 4,
der den Betrag und die Stromrichtung des durch das Kabel 2
fließenden Stroms erfasst, beispielsweise ein Magnetsensor,
der die beiden Stromgrößen aus der Größe des den Leiter
umgebenden Magnetfeldes und seiner Richtung ermittelt. Die von
dem Sensor ermittelten Stromgrößen werden einer Auswerte- und
Auslöseeinheit 5 zugeführt, welche die beiden Größen zunächst
nach einem Algorithmus auswertet, der nachfolgend anhand der
Fig. 3 und 5 noch eingehender beschrieben wird. In
Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Auswertung generiert die
Funktionseinheit 5 ein Signal, welches an das Trennelement 3
weitergegeben wird. Ergibt die Auswertung, dass ein
(kritischer) Überstrom vorliegt, stellt das von der
Funktionseinheit 5 an das Trennelement 3 abgegebene Signal ein
'Auslösesignal' dar, welches im Trennelement bewirkt, dass die
Leitung 2 unterbrochen wird.
Die Auswerte- und Auslöseeinheit 5 wird über eine
Versorgungsleitung 6 gespeist, bevorzugt allerdings über das
Kabel 2 selbst mittels einer hier nicht gezeigten
Stromverbindung. Über eine Steuerleitung 7 wird der
Funktionseinheit 5 ein 'Enable-/Disable'-Signal zugeführt,
mittels dessen die Einheit 5 aktiviert bzw. deaktiviert werden
kann. Beispielsweise kann ein Verbraucher, der nur kurzzeitig
Spitzenströme benötigt, ansonsten jedoch nur Ströme deutlich
unterhalb eines kritischen Schwellenwertes oder im
Normalbetrieb sogar überhaupt keinen Strom konsumiert, z. B.
ein Anlasser oder eine Dieselvorglühanlage, vor dem Erzeugen
dieses Spitzenstroms ein 'Disable'-Signal an die
Funktionseinheit 5 senden, um für diese (unkritischen)
Überströme die Auslösetätigkeit der Funktionseinheit 5
kurzfristig auszublenden.
Fig. 3 zeigt ein erstes Einsatzbeispiel der aktiven Sicherung
1 (mit Sensierung der Stromrichtung) in einem elektrischen
Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs dar. Die Sicherung 1 dient
in diesem Beispiel zur Absicherung einer zu einem Starter 10
führenden Leitung 51. In der gezeigten Leitungsanordnung wird
die Leitung 51 als Strom- und Potentialverteiler genutzt,
wobei sowohl der genannte Starter 10 sowie zusätzlich Lasten
13-15 über die Leitung 51 versorgt werden und wobei, neben
einer herkömmlichen Autobatterie 12, ein Generator 11 Strom in
die Leitung 51 einspeist. Während des Startvorganges wird die
Auslösung der aktiven Leitungstrennung über ein an die
Sicherung 1 übermitteltes 'Disable'-Signal verhindert.
Aus der in Fig. 3 gezeigten Anordnung heraus lässt sich eine
Auslegungsbetrachtung für die einzelnen Elemente der aktiven
Sicherung 1 durchführen. Im Normalfall (Verbrennungsmotor
läuft - Generator liefert Strom) werden die Verbraucher 13-
15 vom Generator 11 versorgt und die Batterie 12 wird
aufgeladen. Demnach fließt ein Strom vom Generator 11 zur
Batterie 12. In diesem Zustand kann es nicht zu einer
Schädigung der Leitungen kommen.
In Richtung von der Batterie 12 zu den Verbrauchern 13-15
kann maximal der Summenstrom aus den Strömen der Einzellasten
bzw. Verbraucher 13-15 fließen. Die Schwelle für die
Auslösung in Richtung zu den Verbrauchern 13-15 hin wird
durch die Summe der Lastströme, die durch die Batterie 12
versorgt werden, bestimmt. In dem gezeigten Beispiel sind dies
das Dieselvorglühen 14 und der Motorlüfter 15. Dieses
Verhalten ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Gezeigt sind
die entsprechenden, eine Leitungstrennung auslösenden
Schwellenwerte des Stroms. Erst wenn das Integral über I2 . t
einen kritischen Wert überschreitet, wird das Trennelement
ausgelöst. Die in der Zeiteinheit t durch die Leitung bewegte
Ladung Q errechnet sich aus Q = I . t und daraus die
entsprechende Stromlast(-arbeit) zu ΔW = U . I . Δt = I2 . R .
Δt. Der Auslösealgorithmus ist demnach lastbezogen auslegbar.
Es können entsprechend auch mehrere Schwellen eingestellt
werden.
Mit der in Fig. 3 gezeigten Leitungsanordnung kann zudem der
Verkabelungsaufwand erheblich reduziert und die Anzahl der
Durchführungen und damit Kontaktstellen verringert werden und
damit insgesamt Kosten eingespart werden. Durch die damit
einhergehende Verkürzung der Leitungslängen wird der
Spannungsabfall entlang der Leitung verringert und damit der
Wirkungsgrad der gesamten Anordnung erhöht. Weiterhin erlaubt
die gezeigte Leitungsanordnung eine erhebliche
Gewichtseinsparung.
Eine weitere Einsatzvariante der erfindungsgemäßen aktiven
Sicherung 1 (ebenfalls mit Stromrichtungssensierung) zeigt
Fig. 4. Leistungsverteiler 30-33, beispielsweise elektrische
Bremsen, werden über eine Ringversorgungsleitung 44 mit Strom
versorgt. Exemplarisch ist eine vom Leistungsverteiler 32
versorgte Last 53 eingezeichnet. Die Einspeisung des Stroms
erfolgt über eine an einem Ende der Ringleitung 44 angeordnete
Batterie 12. Der Strom fließt über eine am anderen Ende der
Ringleitung 44 vorgesehene Masse (z. B. Fahrzeugchassis) ab.
Die Leistungsverteiler 30-33 sind jeweils über ihre beiden
Pole an die Ringleitung 44 angeschlossen, wobei sich an beiden
Polen zunächst erfindungsgemäße Sicherungen 34-43
anschließen.
Im Falle einer Kurzschluss-Verbindung der Leitung 44 mit
Masse, und zwar im Bereich zwischen den Sicherungen 36, 37
wird aus den in den Sicherungen erfassten
Stromrichtungsinformationen, d. h. in der Sicherung 36 "Strom
nach rechts" und in der Sicherung 37 "Strom nach links"
deutlich, dass ein Leitungsdefekt (hier Masseschluss) zwischen
diesen beiden Sicherungen liegen muss. Demnach erlaubt die
gezeigte Leitungsanordnung die genaue Lokalisierung solcher
Leitungsdefekte, die letztlich zu unerwünschten Überströmen
führen. Nachdem der Defekt lokalisiert wurde, werden die
Sicherungen 36, 37 geöffnet, um die Leitung 44 in diesem
Bereich von der restlichen Ringleitung 44 zu trennen und damit
den Masseschluss elektrisch unwirksam zu machen.
Trotz der lokalen Trennung der Leitung 44 bleibt allerdings
die Stromversorgung der Verbraucher 30-33 unverändert
erhalten. Dies könnte mit Schmelzsicherungen nicht erreicht
werden, da auf Grund der hohen Fertigungstoleranzen nicht
vorhersagbar ist, welche der in Reihe geschalteten Sicherungen
zuerst auslösen wird. Würden zudem die Verbraucher 30-33
einzeln angefahren, so würde ein Kurzschluss auf einer Leitung
das Auslösen der jeweils vorgeschalteten Sicherung und damit
das Ausfallen eines Verbrauchers, im gezeigten Beispiel einer
Bremse, bewirken. Hierdurch könnte somit ein kritischer
Fahrzeugzustand herbeigeführt werden.
Bei der gezeigten Variante wird lediglich die Stromrichtung
erfasst uns ausgewertet. Wird daneben auch noch der Betrag der
Ströme durch die aktiven Sicherungen erfasst bzw. ausgewertet,
so können neben den genannten harten Kurzschlüssen auch
schleichende Kurzschlüsse erkannt werden. Sobald der in die
Leitung fließende, an Sicherung 36 gemessene Strom größer ist
als der aus der Leitung herausfließende, an Sicherung 37
gemessene Strom, liegt ein Fehler in dem betreffenden
Leitungsstück vor.
Der genannte Leitungsfehler kann die vorbeschriebene
Verbindung der Leitung 44 mit Karosseriemasse sein, es kann
allerdings auch eine Verbindung zwischen zwei Bord(teil-
)netzen sein. So kann die Leitung 44 z. B. ein
Potentialverteiler für 42 Volt sein, der einen
Kurzschlusskontakt zu einer Versorgungsleitung in einem
parallenen 12 Volt Netz erfährt. Auch in diesem wird ein
Fehlerstrom in Richtung des 12 Volt Bordnetzes fließen und
somit die genannten aktiven Sicherungen auslösen.
Claims (13)
1. Einrichtung zur Absicherung eines elektrischen
Leitungsnetzes insbesondere eines Fahrzeugs gegen
elektrische Überströme, wobei wenigstens eine Leitung (2)
des Leitungsnetzes ein Trennelement (3) aufweist, das bei
Vorliegen eines Überstroms die Leitung (2) unterbricht,
gekennzeichnet durch
- - eine Sensoreinheit (4) zur Erfassung des Betrags und/oder der Stromrichtung des durch die Leitung (2) fließenden Stroms und
- - eine Auswerte-/Auslöseeinheit (5) zur Auswertung des erfassten Strombetrags und/oder der erfassten Stromrichtung sowie zur Auslösung einer Unterbrechung der Leitung (2) mittels des Trennelementes (3), in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen
bidirektional sensierenden Stromsensor.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) durch einen
mechanischen, elektrischen oder elektronischen Schalter
oder dergleichen gebildet ist, wobei der elektrische
Durchgangswiderstand des geschlossenen Schalters
insbesondere niederohmig ausgebildet ist.
4. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische
Versorgung der Auswerte-/Auslöseeinheit (5) über die das
Trennelement (3) aufweisende Leitung (2) selbst erfolgt.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-
/Auslöseeinheit (5) mittels eines insbesondere von einem
elektrischen Verbraucher gelieferten 'Enable/Disable'-
Signals (7) aktivierbar bzw. deaktivierbar ist.
6. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach einem oder
mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sowohl die Stromrichtung als auch der
Strombetrag durch die das Trennelement aufweisende Leitung
ausgewertet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
ein die Trennung der Leitung auslösender Schwellenwert des
Überstroms durch das Integral aus dem Quadrat der
Stromstärke und der Zeit gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
dass ein die Trennung der Leitung auslösender Schwellenwert
lastbezogen ausgelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schwellenwert durch die Summe von Lastströmen, die
mittels einer Stromquelle versorgt werden, bestimmt wird.
10. Elektrische Einzelsicherung zur Absicherung eines
elektrischen Leitungsnetzes insbesondere eines Fahrzeugs
gegen elektrische Überströme, wobei wenigstens eine Leitung
(2) des Leitungsnetzes ein Trennelement (3) aufweist, das
bei Vorliegen eines Überstroms die Leitung (2) unterbricht,
gekennzeichnet durch
- - einen bidirektional sensierenden Stromsensor zur Erfassung des Betrags und/oder der Stromrichtung des durch die Leitung (2) fließenden Stroms und
- - eine Auswerte-/Auslöseeinheit (5) zur Auswertung des erfassten Strombetrags und/oder der erfassten Stromrichtung sowie zur Auslösung einer Unterbrechung der Leitung (2) mittels des Trennelementes (3), in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung.
11. Elektrische Einzelsicherung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Auswerte-/Auslöseeinheit (5)
mittels eines insbesondere von einem elektrischen
Verbraucher gelieferten 'Enable/Disable'-Signals (7)
aktivierbar bzw. deaktivierbar ist.
12. Elektrische Leitungsanordnung insbesondere eines Fahrzeugs
zur Bereitstellung einer elektrischen Versorgung zwischen
mindestens einem bipolaren Stromversorger (12) und
mindestens einem bipolaren Stromverbraucher (53), mittels
einer Versorgungsleitung (44), gekennzeichnet durch
wenigstens an beiden Polen des Stromversorgers (12) und des
Stromverbrauchers (53) vorgesehene Einrichtungen (34-43)
zur Absicherung des Leitungsnetzes gegen elektrische
Überströme, insbesondere solche Einrichtungen nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.
13. Leitungsnetzanordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet
durch eine als Ringleitung ausgebildete Versorgungsleitung
(44).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000109775 DE10009775A1 (de) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Einrichtung und Verfahren zur Überstrom-Absicherung von elektrischen Bordnetzen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000109775 DE10009775A1 (de) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Einrichtung und Verfahren zur Überstrom-Absicherung von elektrischen Bordnetzen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10009775A1 true DE10009775A1 (de) | 2001-10-04 |
Family
ID=7632975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2000109775 Withdrawn DE10009775A1 (de) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Einrichtung und Verfahren zur Überstrom-Absicherung von elektrischen Bordnetzen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10009775A1 (de) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10243970A1 (de) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Intedis Gmbh & Co. Kg | Kraftfahrzeug |
| DE10258899A1 (de) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Kraftfahrzeuge mit einer elektrischen Anlage |
| DE10301905A1 (de) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Brose Schließsysteme GmbH & Co.KG | Sicherungsschaltung |
| DE10317362A1 (de) * | 2003-04-15 | 2004-11-18 | Siemens Ag | Fahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes |
| DE10359736A1 (de) * | 2003-12-19 | 2005-07-14 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sicherungssystem für einen Laststromkreis, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
| WO2018036670A1 (de) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | Auto-Kabel Management Gmbh | Kraftfahrzeugbordnetz sowie kraftfahrzeug mit einem kraftfahrzeugbordnetz |
| DE102008048842B4 (de) | 2007-09-26 | 2018-12-06 | Denso Corporation | Stromversorgung-Steuersystem und Verfahren zur Steuerung der Stromversorgung |
| DE102022206476A1 (de) | 2022-06-28 | 2023-12-28 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Anordnung, Fahrzeug sowie Verfahren zum Öffnen einer elektrischen Verbindung einer Anordnung |
| DE102006035199B4 (de) | 2006-07-29 | 2024-10-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19523725A1 (de) * | 1995-06-23 | 1997-01-02 | Siemens Ag | Stromerfassungsgerät zur Anbringung an einem stromdurchflossenen Leiter |
| US5818673A (en) * | 1996-04-04 | 1998-10-06 | Harness System Technologies Research, Ltd. | Electric power distribution system having fault bypass feature |
| DE19734816A1 (de) * | 1997-08-12 | 1999-02-18 | Webasto Systemkomponenten Gmbh | Solarsystem für ein Fahrzeug |
-
2000
- 2000-03-01 DE DE2000109775 patent/DE10009775A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19523725A1 (de) * | 1995-06-23 | 1997-01-02 | Siemens Ag | Stromerfassungsgerät zur Anbringung an einem stromdurchflossenen Leiter |
| US5818673A (en) * | 1996-04-04 | 1998-10-06 | Harness System Technologies Research, Ltd. | Electric power distribution system having fault bypass feature |
| DE19734816A1 (de) * | 1997-08-12 | 1999-02-18 | Webasto Systemkomponenten Gmbh | Solarsystem für ein Fahrzeug |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10243970A1 (de) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Intedis Gmbh & Co. Kg | Kraftfahrzeug |
| DE10258899A1 (de) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Kraftfahrzeuge mit einer elektrischen Anlage |
| DE10301905A1 (de) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Brose Schließsysteme GmbH & Co.KG | Sicherungsschaltung |
| DE10301905B4 (de) * | 2003-01-17 | 2005-02-10 | Brose Schließsysteme GmbH & Co.KG | Sicherungsschaltung |
| DE10317362A1 (de) * | 2003-04-15 | 2004-11-18 | Siemens Ag | Fahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes |
| DE10317362B4 (de) * | 2003-04-15 | 2005-10-06 | Siemens Ag | Fahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes |
| DE10359736A1 (de) * | 2003-12-19 | 2005-07-14 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sicherungssystem für einen Laststromkreis, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
| DE102006035199B4 (de) | 2006-07-29 | 2024-10-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug |
| DE102008048842B4 (de) | 2007-09-26 | 2018-12-06 | Denso Corporation | Stromversorgung-Steuersystem und Verfahren zur Steuerung der Stromversorgung |
| WO2018036670A1 (de) * | 2016-08-25 | 2018-03-01 | Auto-Kabel Management Gmbh | Kraftfahrzeugbordnetz sowie kraftfahrzeug mit einem kraftfahrzeugbordnetz |
| US11643033B2 (en) | 2016-08-25 | 2023-05-09 | Auto-Kabel Management Gmbh | Motor vehicle electrical system and vehicle with a motor vehicle electrical system |
| DE102022206476A1 (de) | 2022-06-28 | 2023-12-28 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Anordnung, Fahrzeug sowie Verfahren zum Öffnen einer elektrischen Verbindung einer Anordnung |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102014214840B4 (de) | Vorrichtung zur Überwachung eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs auf das Vorliegen einer Überlastung | |
| DE102016213072B4 (de) | Ein Hochvolt-Batteriesystem mit Sicherungseinrichtung | |
| DE102016107707B3 (de) | Schutzvorrichtung für eine Hochvolt-Spannungsversorgung | |
| DE102012018321A1 (de) | Verfahren zum Abschalten eines Batteriesystems unter Last sowie Batteriesystem | |
| DE102009023801A1 (de) | Sicherungsvorrichtung mit pyrotechnischer Sicherung | |
| WO2015128099A1 (de) | Batteriesystem und verfahren zum betreiben eines solchen | |
| DE102015107718B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Absichern einer Bordnetz-Komponente eines Fahrzeug-Bordnetzes | |
| WO2019170457A1 (de) | Wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug | |
| DE102011083582A1 (de) | Stromverteiler für Kraftfahrzeug-Bordnetze | |
| EP3805033A1 (de) | Elektrisches bordnetz sowie verfahren zum betrieb eines solchen bordnetzes | |
| EP1241768A2 (de) | Anordnung und Verfahren zum Schutz eines Mehrspannungsbordnetzes gegen Spannungsüberschläge zwischen verschiedenen Spannungsebenen sowie gegen Verpolung von aussen | |
| DE102008047502A1 (de) | Vorrichtung zur Energieverteilung in einem Fahrzeug | |
| WO2015104206A1 (de) | Batteriesystem mit einer batterie, die mit mindestens einem ihrer hochvoltanschlüssen über ein schütz verbindbar ist, und verfahren zum schalten eines solchen schützes | |
| DE102019109260B4 (de) | Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und Fahrzeug | |
| EP2500208B2 (de) | Schutzschaltungsanordnung | |
| DE102012022083A1 (de) | Schutzschaltung für ein elektrisches Versorgungsnetz eines Kraftfahrzeugs und elektrisches Versorgungsnetz für ein Kraftfahrzeug | |
| DE102018004625A1 (de) | Ladeverfahren und Ladevorrichtung zum Laden eines ersten und eines zweiten elektrisch betriebenen Fahrzeugs | |
| DE102013012578B4 (de) | Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung sowie Verfahren zum Betreiben einer auf einer elektrischen Leitung angeordneten Vorrichtung | |
| DE102017201488B4 (de) | Detektieren eines Kurzschlusses in einem elektrischen Energieverteilungsnetz | |
| DE102016109862A1 (de) | Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung, Energiespeichersystem für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Schalten einer elektrischen Verbindung | |
| EP1155919B1 (de) | Elektrisches Versorgungsnetz, insbesondere Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses im Versorgungsnetz | |
| DE102014200264A1 (de) | Batteriesystem mit einer Batterie, die mit mindestens einem ihrer Hochvoltanschlüsse über ein Schütz verbindbar ist, das über die Batterie oder ein Hochvoltnetz der Batterie mit Energie versorgt werden kann, und Verfahren zum Schalten eines solchen Schützes | |
| DE10008185B4 (de) | Kurzschlussschutz beim Einsatz von Energiequellen mit Stromregelcharakteristik | |
| DE102022001412B3 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Hochvolt-Energiespeichers, Kurzschlusstrennelement sowie Hochvolt-Energiespeicher | |
| EP3925835B1 (de) | Bordnetz für ein fahrzeug |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: B60R 16/02 |
|
| 8130 | Withdrawal |