WO2014005665A1

WO2014005665A1 - Sensormodul zur lichtbogenerkennung in fahrzeugen

Info

Publication number: WO2014005665A1
Application number: PCT/EP2013/001604
Authority: WO
Inventors: Patric Gross
Original assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Current assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2015-01-05
Also published as: DE202013001992U1

Description

Beschreibung

Sensormodul zur Lichtbogenerkennung in Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung (Are Fault Detection) in einem Fahrzeugbordnetz, insbesondere eines Nutzfahrzeugs. Unter Nutzfahrzeug wird beispielsweise ein Omnibus verstanden.

Derartige Fahrzeuge weisen üblicherweise ein Bordnetzgerät, eine Bordnetzelektronik oder eine Stromverteilung mit Stromschienen und Kontaktbolzen mit metrischem Gewinde auf. Mittels der Kontaktbolzen werden Stromschienen sowie gegebenenfalls Sicherungen oder andere elektronische Bauteile unter Verwendung von Schraubenmuttern verschraubt und elektrisch miteinander kontaktiert.

Gewünscht ist die zumindest optionale Integration einer Lichtbogenerkennung in ein derartiges Fahrzeug. Hierbei soll die existierende Fahrzeugelektronik nicht oder zumindest möglichst geringfügig umgestaltet werden.

Erfindungsgemäß ist ein Sensormodul mit integriertem Stromsensor und mit integrierter Elektronik vorgesehen, die vorzugsweise einen Algorithmus oder eine Software zur Lichtbogenerkennung (Are Fault Detection) enthält. Das Sensormodul und insbesondere der Stromsensor sind dazu vorgesehen und eingerichtet, den über ein Bauteil des Fahrzeugbordnetzes, beispielsweise der Fahrzeugelektronik und/oder eines Stromverteilers, fließenden Strom praktisch ohne Veränderung des Bauteils zu erfassen. Hierzu ist der Stromsensor vorzugsweise ringförmig ausgestaltet, um in Verbindung mit einer mit dem Stromsensor fluchtenden Durchgangsöffnung des Sensormoduls bzw. dessen Modulgehäuses das stromführende Bauteil zu umschließen.

Gemäß einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz, die ebenfalls ein Sensormodul mit einem Modulgehäuse und darin angeordnet einen Stromsensor und eine Auswerteelektronik aufweist, ist das Sensormodul dazu vorgesehen und eingerichtet, auf ein stromführendes Bordnetzkabel oder eine Bornetzleitung aufgeschoben zu werden, so dass der den Stromsensor aufweisende Modul- oder Gehäusebereich das Bordnetzkabel umschließt. Auch bei dieser Variante weist das Sensormodul eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Bordnetzkabel hindurchtritt.

Bei beiden Varianten ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Modulschnittstelle, vorzugsweise in Form eines Steckkontaktes, zur Datenübertragung, zur Konfiguration und/oder zur Parametrierung des Sensormoduls aufweist. In die Ansteuerelektronik ist geeigneterweise eine Software bzw. ein Algorithmus zur Lichtbogenerkennung um anhand des vom Stromsensor erfassten Stroms implemen- tiert.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Schnittdarstellung ein auf einen Kontaktbolzen aufgesetztes Sensormodul zur Lichtbogenerkennung,

Fig. 2 und 3 in perspektivischer Darstellung das Sensormodul mit einer

Durchgangsöffnung zur Stromerfassung sowie mit seitlich bzw. oberseitig zugänglichen Steckkontakten,

Fig. 4 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 das auf den Kontaktbolzen mit Bolzenverlängerung aufgesetzte Sensormodul,

Fig. 5 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 ein auf zwei beabstandete

Kontaktbolzen aufgesetztes Sensormodul,

Fig. 6 in perspektivischer Darstellung das Sensormodul gemäß Fig. 5 mit zwei Durchgangsöffnungen zur Stromerfassung sowie mit seitlich zugänglichen Steckkontakten,

Fig. 7 in einer Darstellung gemäß Fig. 5 eine alternative Ausführungsform eines auf zwei beabstandete Kontaktbolzen aufgesetzten

Sensormoduls,

Fig. 8 in perspektivischer Darstellung das Sensormodul gemäß Fig. 7 mit einer sensorischen Durchgangsöffnung zur Stromerfassung und mit einer gelochten Anschlusslasche sowie mit stirnseitigen Steckkontakten, und

Fig. 9 in perspektivischer Darstellung eine Variante des Sensormoduls mit einer sensorischen Durchgangsöffnung zur Durchführung eines Bordnetzkabels sowie oberseitig zugänglichen Steckkontakten.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figuren 1 und 2 zeigen im Längsschnitt ein Sensormodul 1 , das auf einen herkömmlichen Schraub- oder Kontaktbolzen 2 aufgesetzt ist, der mit einer Stromoder Verteilerschiene 3 eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs kontaktiert ist. Das Sensormodul 1 ist zusammen mit einem Kabelschuh 4 mit angeschlossenem Bordnetzkabel Bordnetzleitung) 5 mittels einer Schraubenmutter 6 verschraubt.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 kann bedarfsweise eine Bolzenverlängerung in Form eines weiteren Schraubbolzens 7a und einer Schraubhülse 7b mit Innengewinde vorgesehen sein.

Die Figuren 2 und 3 zeigen das Sensormodul 1 in einer perspektivischen Darstellung. Das Sensormodul 1 weist ein flachbauendes, vorzugsweise im Wesentlichen rechteckförmiges und an einer Schmalseite abgerundetes Modulgehäuse 8 auf. Im Bereich der abgerundeten Schmalseite weist das Sensormodul 1 bzw. dessen Gehäuse 8 eine vorzugsweise kreisförmige Durchgangsöffnung 9 auf, die zum Durchführen des Kontaktbolzens 2 und damit zum Aufstecken des Sensormoduls 1 auf diesen vorgesehen ist. Im Bereich dieser Durchgangsöffnung 9 ist innerhalb des Gehäuses 8 ein ringförmiger Stromsensor 10 zur Erfassung des über den Kontaktbolzen 2 fließenden Bordnetzstroms angeordnet, so dass der Stromsensor 10 die Durchgangsöffnung 9 koaxial umgibt.

Der mittels des Stromsensors 10 erfasste Strom wird mittels einer Auswerteelektronik 11 des Sensormoduls 1 analysiert und dabei im Hinblick auf eine mögliche Lichtbogenbildung ausgewertet. Das Sensormodul 1 ist somit dazu vorgesehen und eingerichtet, in einfacher Art und Weise zur Lichtbogenerkennung auf den Kontaktbolzen 2 eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs aufgesetzt zu werden. Dabei erfasst der Stromsensor 10 im aufgesetzten Zustand des Sensormoduls 1 den über den Kontaktbolzen 2 fließenden Strom, den die Elektronik 11 des Sensormoduls 1 zum Zwecke der Lichtbogenerkennung auswertet.

Das Sensormodul 1 ist des Weiteren mit einer Modulschnittstelle 12 in Form eines Steckkontaktes oder Kontaktarrays versehen. Die Modulschnittstelle 12 ist ebenso wie die elektronischen Bauteile 13 der Elektronik 11 und gegebenenfalls zusammen mit dem Sensor 10 auf eine Leiterplatte 14 montiert. Über die Modulschnittstelle 12 erfolgt die Datenübertragung vom Sensormodul 1 zu einer Steuerelektronik im Kraftfahrzeug und/oder zu einem externen Auswertegerät. Die Modulschnittstelle 12 dient zudem zur Konfiguration oder Parametrierung des Sensormoduls 1 , insbesondere dessen Elektronik 11 , und erforderlichenfalls des Sensors 10.

Der Stromsensor umfasst vorzugsweise einen Ringkern aus einem ferromagneti- schen Material und eine Sensorwicklung mit einer Anzahl von um den Ringkern gewickelten Windungen. Durch geeignete Wahl der geometrischen, werkzeug- oder materialtechnischen und wicklungsmäßigen Parameter bietet das Messsignal der Sensorwicklung und somit des Stromsensors 10 ein prägnantes Signal, wenn im Falle eines Lichtbogens ein entsprechend hoher Strom über den Kontaktbolzen 2 fließt. Da es sich bei dieser Art der Messung mittels des Stromsensors 10 nicht um Absolutmesswerte handelt, ist die Detektion von Lichtbögen in einem extrem großen Strombereich ermöglicht.

Je nach Einsatzzweck und Gegebenheiten vor Ort im Bordnetz des Kraftfahrzeugs kann die Modulschnittstelle 12 an einer Gehäuseseite gemäß Fig. 2 oder an einer Gehäuseober- oder -Unterseite gemäß Fig. 3 angeordnet sein. Insgesamt ist das Modulgehäuse 8 und damit das Sensormodul 1 möglichst raumsparend ausgeführt, um in einem üblichen Bordnetz-Stromverteiler eines Kraftfahrzeuges einge- setzt und dort auf die vorhandenen Kontaktbolzen 2 in montagetechnisch einfacher Art und Weise aufgesetzt und verschraubt werden zu können.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit einem zwei zueinander beabstandet angeordnete Durchgangsöffnungen 9a und 9b aufweisenden Sensormodul 1 , das ansonsten entsprechend den Sensormodulen 1 nach den Figuren 2 und 3 aufgebaut bzw. bestückt ist. Das Sensormodul 1 gemäß Fig. 6 ist dazu vorgesehen und eingerichtet parallel zu einer Bordnetzsicherung 15 auf zwei Kontaktbolzen 2 aufgesetzt und mit diesen verschraubt zu werden.

Die Ausführungsform gemäß den Figuren 7 und 8 unterscheidet sich von derjenigen nach den Figuren 5 und 6 einerseits durch den Aufbau des Sensormoduls 1 und andererseits durch die Art und Weise der Kontaktierung mit entsprechenden Bauteilen des Fahrzeugbordnetzes. Das dargestellte Sensormodul 1 weist wiederum eine Durchgangsöffnung 9b mit gehäuseintern zugeordnetem Stromsensor 10 auf. Anstelle einer zweiten Durchgangsöffnung weist dieses Sensormodul 1 auf der der Durchgangsöffnung 9b gegenüber liegenden Schmalseite des Gehäuses 8 eine gelochte Anschlusslasche 16 auf. Die Modulschnittstelle 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an einer Schmalseite des Sensorgehäuses 1 vorgesehen.

Im Montagezustand liegt bei dieser Ausführungsform die Bordnetzsicherung 15 unterhalb des Sensormoduls 1 und ist zusammen mit diesem wiederum mit Kontaktbolzen 2' in Form von metrischen Schrauben kontaktiert, deren Schraubköpfe in Kontaktelementen oder Kontaktlaschen 17 entsprechender Stromschienen 3 einsitzen.

In Fig. 7 ist zudem ein Datenübertragungsanschluss 18 in Form eines Anschlusssteckers oder einer Anschlussbuchse gezeigt, die mit der Modulschnittstelle 12 steckkontaktiert ist.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform des Sensormoduls 1 ', das dazu vorgesehen und eingerichtet ist, auf ein Bordnetzkabel oder eine Bordnetzleitung 19 aufgeschoben zu werden. Hierzu weist das Sensormodul V einen abgesetzten oder winklig ansetzenden Gehäusebereich 20 mit wiederum einer Durchgangsöffnung 9' auf, die modul- oder gehäuseintern vom Stromsensor 10 umgeben oder umschlossen ist. Eine wiederum in das Modulgehäuse 8' integrierte Elektronik zur Auswertung des über das Bordnetzkabel 19 fließenden und vom Stromsensor 10 erfassten Stroms dient ebenfalls zur Erkennung eines eventuellen Lichtbogens.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 , r Sensormodul

2 Kontaktbolzen

3 Strom-/Verteilerschiene

4 Kabelschuh

5 Bordnetzkabel/-leitung

6 Schraubenmutter

7a Bolzenverlängerung

7b Schraubhülse

8 Modulgehäuse

9 Durchgangsöffnung

9a, b Durchgangsöffnung

10 Stromsensor

11 Auswerte-/Elektronik

12 Modulschnittstelle / Steckkontakt

13 elektronisches Bauteil

14 Leiterplatte

15 Bordnetzsicherung

16 Anschlusslasche

17 Kontaktlasche

18 Datenubertragungsanschluss

19 BordnetzkabelMeitung

20 Gehäusebereich

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbord netz, mit einem Sensormodul (1 ) mit in einem Modulgehäuse (8) einem Stromsensor (10) und einer Auswerteelektronik (11 ),

- wobei das Sensormodul (1 ) dazu vorgesehen und eingerichtet ist, auf einen mit einer Verteilerschiene (3) zusammenwirkenden und zur Stromführung dienenden Kontaktbolzen (2) aufgesetzt zu werden, und

- wobei der Stromsensor (10) dazu vorgesehen und eingerichtet ist, im aufgesetzten Zustand den über den Kontaktbolzen (2) fließenden Strom zu erfassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Sensormodul (1 ) mindestens eine Durchgangsöffnung (9, 9a, 9b) aufweist, durch welche der Kontaktbolzen (2) im Montagezustand hindurchtritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Stromsensor (10) innerhalb des Modulgehäuses (8) die Durch- gangsöffnung (9, 9b) umgibt.

4. Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz, mit einem Sensormodul (Γ) mit einem Modulgehäuse (8), in dem ein Stromsensor (10) und eine Auswerteelektronik (1 ) angeordnet sind,

- wobei das Sensormodul (1 ') dazu vorgesehen und eingerichtet ist, auf ein stromführendes Bordnetzkabel (19) derart aufgeschoben zu werden, so dass ein den Stromsensor (10) aufweisender Modul- oder Gehäusebereich (20) das Bordnetzkabel (19) umschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Sensormodul (1 ') eine Durchgangsöffnung (9') aufweist, durch welche das Bordnetzkabel (19) hindurchtritt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,

gekennzeichnet durch

einen innerhalb des Modulgehäuses (8) die Durchgangsöffnung (9') umgebenden ringförmigen Stromsensor (10).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Modulschnittstelle (12), zur Datenübertragung, zur Konfiguration und/oder zur Parametrierung des Sensormoduls (1 , 1 ').

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

gekennzeichnet durch

eine in die Auswerteelektronik (11 ) implementierte Software zur Lichtbogenerkennung anhand des vom Stromsensor (10) erfassten Stroms.