DE102016209354A1 - DEVICE FOR PROTECTING AN ELECTRICAL NETWORK IN A VEHICLE AND A PASSENGER NET AND A VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzvorrichtung für ein elektrisches Netz, insbesondere für ein Hochvolt-Fahrzeugbordnetz, sowie ein solches elektrisches Netz mit einer Überstromschutzvorrichtung, die einen Halbleiterschalter, der eingerichtet ist, eine Versorgungsleitung des Netzes zu trennen, und eine Strommessvorrichtung, die eingerichtet ist, einen Wert eines Indikators für die Stärke eines durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms zu erfassen, aufweist. Die Überstromschutzvorrichtung weist außerdem eine Steuervorrichtung auf, die eingerichtet ist, den Halbleiterschalter abzuschalten, wenn gemäß einer vorbestimmten Auslösungscharakteristik, die ein Auslösekriterium für die Überstromschutzvorrichtung in Abhängigkeit von dem Wert des Indikators festlegt, für den von der Strommesseinheit erfassten Wert des Indikators das Auslösekriterium erfüllt ist, wobei die Auslösungscharakteristik mittels wenigstens eines einstellbaren Parameters beeinflussbar ist, um das Auslösekriterium anzupassen.The invention relates to an overcurrent protection device for an electrical network, in particular for a high-voltage vehicle electrical system, and such an electric network with an overcurrent protection device, which is a semiconductor switch which is adapted to disconnect a supply line of the network, and a current measuring device which is set up a To detect value of an indicator of the strength of a current flowing through the semiconductor switch load current has. The overcurrent protection device also has a control device which is set up to switch off the semiconductor switch if, in accordance with a predetermined triggering characteristic which determines a triggering criterion for the overcurrent protection device as a function of the value of the indicator, the trigger criterion is met for the value of the indicator detected by the current measuring unit wherein the triggering characteristic can be influenced by means of at least one adjustable parameter in order to adapt the triggering criterion.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines elektrischen Netzes in einem Fahrzeug sowie ein Bordnetz für ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem solchen Bordnetz.The invention relates to a device for protecting an electrical network in a vehicle and an electrical system for a vehicle with such a device and a vehicle with such a vehicle electrical system.
Elektrische Komponenten in einem Fahrzeug, beispielsweise Elektromotoren, Klimaanlage, Batterien etc., werden über elektrische Leitungen mit elektrischer Energie versorgt bzw. beliefert bzw. geben elektrische Energie über diese Leitungen ab. Bei einem Defekt oder Fehler einer einzelnen Komponente bzw. einer Leitung besteht durch einen geänderten Stromfluss, insbesondere beim Auftreten von Kurzschlüssen, u. U. eine Gefährdung für andere Komponenten, Leitungen, oder Personen, insbesondere für Wartungspersonal während der Instandsetzung oder Wartung.Electrical components in a vehicle, such as electric motors, air conditioning, batteries, etc., are supplied or supplied with electrical energy via electrical lines or emit electrical energy via these lines. In the case of a defect or fault of a single component or a line, there is a change in the flow of current, in particular when short circuits occur, u. U. a hazard to other components, lines, or people, especially for maintenance personnel during repair or maintenance.
Zum Absichern von elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Komponenten im Automobilbereich werden in der Regel Schmelzsicherungen verwendet, in denen ein oberhalb des Auslöse- bzw. Nennstroms der Schmelzsicherung liegender hoher Strom, beispielsweise ein Kurzschlussstrom, und/oder ein hoher Energiefluss oberhalb einer Auslöseschwelle der Schmelzsicherung, beispielsweise bedingt durch einen hohen Stromfluss über eine längere Zeitspanne hinweg, einen Schmelzleiter zum Abschmelzen bringt und dadurch der Stromkreis unterbrochen wird.In order to protect electrical lines and / or electrical components in the automotive sector, fuses are generally used in which a high current lying above the tripping or rated current of the fuse, for example a short-circuit current, and / or a high energy flux above a tripping threshold of the fuse For example, due to a high current flow over a longer period of time, brings a fusible conductor to melt and thereby the circuit is interrupted.
Dabei ist die Auslösecharakteristik, die eine Zeit-Strom-Kennlinie definiert, welche die Abschaltzeit einer Überstromschutzeinrichtung, insbesondere von Schmelzsicherungen bei verschiedenen Stromstärken, darstellt, bei Schmelzsicherungen in der Regel mit Toleranzen behaftet, wodurch möglicherweise einerseits geringfügige Überströme nicht erkannt werden können und andererseits eine Auslösung selbst dann stattfinden kann, wenn ein vordefinierter Auslösestrom bzw. Energiefluss nicht überschritten wurde. Darüber hinaus ist bei Schmelzsicherungen das Auslöseverhalten stark temperaturabhängig und lässt sich daher nur schlecht reproduzieren.In this case, the tripping characteristic, which defines a time-current characteristic which represents the turn-off time of an overcurrent protection device, in particular of fuses at different currents, with fuses usually fraught with tolerances, whereby possibly on the one hand minor overcurrents can not be detected and on the other hand Tripping can take place even if a predefined tripping current or energy flow was not exceeded. Moreover, in the case of fuses, the tripping behavior is strongly temperature-dependent and can therefore only be reproduced poorly.
Ein weiterer Nachteil von Schmelzsicherungen ist die mangelnde Sensitivität gegenüber Starkströmen, die nur für sehr kurze Zeitspannen fließen, wodurch insbesondere elektronische Halbleiterelemente beschädigt werden können.Another disadvantage of fuses is the lack of sensitivity to heavy currents, which flow only for very short periods of time, which in particular can damage electronic semiconductor elements.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lösung zum Schutz eines elektrischen Fahrzeugbordnetzes, insbesondere gegen Kurzschlüsse und Überlast, anzugeben.It is an object of the invention to provide an improved solution for protecting an electrical vehicle electrical system, in particular against short circuits and overload.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Schutz eines elektrischen Netzes für ein Fahrzeug sowie ein Bordnetz für ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem solchen Bordnetz gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the device for protecting an electrical network for a vehicle and an electrical system for a vehicle with such a device and a vehicle with such a vehicle electrical system according to the independent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Überstromschutzvorrichtung für ein elektrisches Netz, insbesondere für ein Hochvolt-Fahrzeugbordnetz, welche einen Halbleiterschalter aufweist, der eingerichtet ist, eine Versorgungsleitung des Netzes zu trennen, und eine Strommessvorrichtung, die eingerichtet ist, einen Wert eines Indikators für die Stärke eines durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms zu erfassen. Die Überstromschutzvorrichtung weist außerdem eine Steuervorrichtung auf, die eingerichtet ist, den Halbleiterschalter abzuschalten, wenn gemäß einer vorbestimmten Auslösungscharakteristik, die ein Auslösekriterium, insbesondere eine Abschaltzeit, für die Überstromschutzvorrichtung in Abhängigkeit von dem Wert des Indikators festlegt, für den von der Strommesseinheit erfassten Wert des Indikators das Auslösekriterium erfüllt ist, wobei die Auslösungscharakteristik mittels wenigstens eines einstellbaren Parameters beeinflussbar ist, um das Auslösekriterium anzupassen.A first aspect of the invention relates to an overcurrent protection device for an electrical network, in particular for a high-voltage vehicle electrical system, which comprises a semiconductor switch which is adapted to disconnect a supply line of the network, and a current measuring device which is set up, a value of an indicator for the To detect strength of a current flowing through the semiconductor switch load current. The overcurrent protection device further comprises a control device configured to turn off the semiconductor switch when, according to a predetermined triggering characteristic defining a triggering criterion, in particular a turn-off time, for the overcurrent protection device depending on the value of the indicator, for the value of the detected value of the current measuring unit Indicator the triggering criterion is met, the triggering characteristic can be influenced by means of at least one adjustable parameter to adjust the triggering criterion.
Durch einen Halbleiterschalter mit einer durch mindestens einen Parameter einstellbaren Auslösecharakteristik kann die Trennung einer Versorgungsleitung eines elektrischen Netzes, insbesondere eines Hochvolt-Fahrzeugbordnetzes, flexibel und situationsabhängig durchgeführt werden. Die einstellbare Auslösecharakteristik ist bevorzugt eine leitungsspezifische und/oder komponentenspezifische Auslösecharakteristik, d. h. eine im Hinblick auf insbesondere den Durchmesser und/oder das Material der elektrischen Leitung(en) und/oder die Leistungsaufnahme einer oder mehrerer Komponenten des elektrischen Netzes (aus)gewählte Auslösecharakteristik, gewählt. Bevorzugt können die Abschaltzeiten bzw. Auslösezeiten des Halbleiterschalters dadurch flexibel gewählt werden, d. h. es kann insbesondere eingestellt werden, bei welchem Überstrom die Überstromschutzeinrichtung wie schnell auslöst bzw. nach welcher Zeitspanne der Halbleiterschalter abgeschaltet wird.By a semiconductor switch with an adjustable by at least one parameter tripping characteristic, the separation of a supply line of an electrical network, in particular a high-voltage vehicle electrical system, can be performed flexibly and situation-dependent. The adjustable tripping characteristic is preferably a line-specific and / or component-specific tripping characteristic, ie. H. a selected in view of particular diameter and / or the material of the electrical line (s) and / or the power consumption of one or more components of the electrical network (selected) tripping characteristic. Preferably, the turn-off or trip times of the semiconductor switch can be flexibly chosen, d. H. In particular, it can be set at which overcurrent the overcurrent protection device triggers as quickly or after which time period the semiconductor switch is switched off.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung das Steuern des Halbleiterschalters auf eine flexible und zuverlässige Weise.Overall, the invention enables the semiconductor switch to be controlled in a flexible and reliable manner.
Der Halbleiterschalter kann dabei ein oder auch mehrere Halbleiterschalter aufweisen. Insbesondere können mit mehreren Halbleiterschaltern mehrere Versorgungsleitungen getrennt werden. Insbesondere ein integrierter Schaltkreis mit mehreren Halbleiterschaltern vorgesehen sein, wobei jeder der mehreren Halbleiterschalter bevorzugt so von der Steuervorrichtung angesteuert werden kann, so dass jeweils eine der mehreren Versorgungsleitungen getrennt wird.The semiconductor switch can have one or more semiconductor switches. In particular, several supply lines can be disconnected with a plurality of semiconductor switches. In particular, an integrated circuit with a plurality of semiconductor switches may be provided, each of the plurality of semiconductor switches preferably being of the type Control device can be controlled so that each one of the several supply lines is disconnected.
In einer bevorzugten Ausführung gleicht die Steuervorrichtung den Wert des Indikators für den Laststrom, der durch den Halbleiterschalter fließt, mit dem Auslösekriterium ab, so dass eine Überlast der Versorgungsleitung erkannt und der Halbleiterschalter abgeschaltet wird.In a preferred embodiment, the control device compensates the value of the indicator for the load current flowing through the semiconductor switch with the trigger criterion, so that an overload of the supply line detected and the semiconductor switch is turned off.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird durch die Ermittlung des Werts des Indikators für den durch den Halbleiterschalter fließenden Laststrom ein Überlastzustand, insbesondere eine über eine vorgegebene geflossene elektrische Ladungsmenge bzw. eine in der Versorgungsleitung frei werdende elektrische Verlustenergie, der die Versorgungsleitung und/oder eine Komponente des elektrischen Netzes schädigen könnte, ermittelt bzw. erkannt. Die Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet, den Halbleiterschalter bei Vorliegen eines Überlastzustands zu öffnen bzw. abzuschalten, d. h. die Versorgungsleitung zu trennen, und dadurch den Stromfluss durch die Versorgungsleitung bzw. den Halbleiterschalter unter Berücksichtigung von bzw. im Hinblick auf Eigenschaften bzw. Charakteristiken der Versorgungsleitung bzw. der elektrischen Komponenten, welche durch die Versorgungsleitung verbunden sind, zu kontrollieren, so dass eine Schädigung der Versorgungsleitung und/oder der durch die Versorgungsleitung verbundenen Komponenten des Netzes bzw. eine Gefährdung von Personen, insbesondere von Wartungspersonal, vermieden wird.In a further preferred embodiment, by determining the value of the indicator for the load current flowing through the semiconductor switch an overload condition, in particular one over a predetermined amount of electric charge flowed or released in the supply line electrical energy loss, the supply line and / or a component could damage the electrical network, determined or detected. The control unit is configured to open or shut off the semiconductor switch in the event of an overload condition, i. H. to separate the supply line, and thereby to control the current flow through the supply line or the semiconductor switch, taking into account or characteristics of the supply line or the electrical components, which are connected by the supply line, so that a damage the supply line and / or connected by the supply line components of the network or a risk to persons, especially maintenance personnel, is avoided.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Strommessvorrichtung dazu eingerichtet, den Wert des Indikators für die Stärke des durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms durch, insbesondere zeitliche, Integration des Indikators für den Laststrom durch den Halbleiterschalter zu ermitteln. Eine Integration des Indikators über die Zeit trägt dem Zusammenhang Rechnung, dass eine Überlast durch einen über eine bestimmte Zeitspanne hinweg fließendenden Überstrom gekennzeichnet ist. Somit kann der durch den Halbleiterschalter fließende Energiefluss, d. h. der während einer vorgegebenen Zeitspanne fließende Strom, besonders einfach und zuverlässig bestimmt werden. Insbesondere kann dadurch zuverlässig festgestellt werden, ob ein Überlastzustand bzw. eine Überlastung der Versorgungsleitung und/oder mehrerer durch die Versorgungsleitung verbundenen Komponenten des elektrischen Netzes vorliegt, und der Halbleiterschalter abgeschaltet werden muss.In a further preferred embodiment, the current measuring device is adapted to determine the value of the indicator for the strength of the load current flowing through the semiconductor switch by, in particular temporal, integration of the indicator for the load current through the semiconductor switch. An integration of the indicator over time takes into account the fact that an overload is characterized by an overcurrent flowing over a certain period of time. Thus, the flow of energy flowing through the semiconductor switch, i. H. the current flowing during a predetermined period of time, are determined particularly easily and reliably. In particular, this can reliably determine whether there is an overload condition or an overload of the supply line and / or several components of the electrical network connected by the supply line, and the semiconductor switch has to be switched off.
Alternativ kann der Wert des Indikators für die Stärke des durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms durch Integration einer Lastspannung ermittelt werden, die beispielsweise an einem Widerstand in der Versorgungsleitung abfällt. Eine Lastspannung lässt sich besonders zuverlässig integrieren.Alternatively, the value of the indicator of the magnitude of the load current flowing through the semiconductor switch may be determined by integration of a load voltage which drops, for example, at a resistor in the supply line. A load voltage can be integrated particularly reliably.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Strommessvorrichtung wenigstens einen Analog-Digital-Wandler und wenigstens ein Integrationsglied auf, wobei der Analog-Digital-Wandler dazu eingerichtet ist, den durch den Halbleiterschalter fließenden Laststrom in ein digitales Signal umzuwandeln. Das Integrationsglied ist dazu eingerichtet, das digitale Signal basierend auf einem ersten einstellbaren Parameter zu integrieren. Durch die Wandlung in ein digitales Signal kann die Integration durch das Integrationsglied besonders einfach durchgeführt werden. Durch den ersten einstellbaren Parameter kann insbesondere eingestellt werden, wie schnell der Halbleiterschalter geöffnet werden soll, d. h. wie schnell der durch Integration gewonnene Wert des Indikators für einen durch den Halbleiterschalter fließenden Überstrom das Auslösekriterium erfüllt. Dadurch kann das Auslösen der Überstromschutzvorrichtung auf die Versorgungsleitung und/oder durch die Versorgungsleitung verbundene Komponenten des elektrischen Netzes abgestimmt werden.In a further preferred embodiment, the current measuring device has at least one analog-digital converter and at least one integration element, wherein the analog-digital converter is configured to convert the load current flowing through the semiconductor switch into a digital signal. The integrator is configured to integrate the digital signal based on a first adjustable parameter. Due to the conversion into a digital signal, integration by the integration element can be carried out particularly easily. In particular, it can be set by means of the first adjustable parameter how fast the semiconductor switch should be opened, ie. H. How quickly the value of the indicator obtained by integration for an overcurrent flowing through the semiconductor switch meets the triggering criterion. Thereby, the triggering of the overcurrent protection device to the supply line and / or connected by the supply line components of the electrical network can be tuned.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Integrationsglied als Filter ausgebildet, welcher dazu eingerichtet ist, anhand des eingehenden digitalen Signals einen Ausgangswert auszugeben, wobei der Ausgangswert gegen Wert des Indikators für die Stärke des durch den Halbleiterschalter fließenden Strom konvergiert.In a further preferred embodiment, the integration element is designed as a filter which is adapted to output an output value based on the incoming digital signal, wherein the output value converges to the value of the indicator for the strength of the current flowing through the semiconductor switch.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das Integrationsglied als IIR-Filter mit einer Übertragungsfunktion, die von dem ersten einstellbaren Parameter abhängt, ausgebildet, so dass anhand eines Einstellens des ersten einstellbaren Parameters das durch die Auslösecharakteristik festgelegte Auslösekriterium unabhängig vom fließenden Überstrom anpassbar ist. Insbesondere kann durch das Einstellen des ersten Parameters die Auslösezeit, d. h. die gemäß der Auslösecharakteristik zulässige Zeitdauer, für die ein Überstrom fließen darf, bevor der Halbleiterschalter abgeschaltet wird, unabhängig vom tatsächlich fließenden Überstrom eingestellt werden. Dadurch ändert sich die Auslösezeit für viele mögliche Überströme gleichmäßig. Beispielsweise verkürzt oder verlängert sich die Zeitdauer bei einem kleinen fließenden Überstrom in Übereinstimmung, beispielsweise um den gleichen Faktor, mit der Zeitdauer bei einem großen fließenden Überstrom.In a further preferred embodiment, the integration element is designed as an IIR filter with a transfer function that depends on the first adjustable parameter, so that the triggering criterion defined by the triggering characteristic can be adapted independently of the flowing overcurrent based on setting of the first adjustable parameter. In particular, by setting the first parameter, the trip time, i. H. the permissible according to the tripping characteristic duration for which an overcurrent may flow before the semiconductor switch is turned off, be set independently of the actual flowing overcurrent. As a result, the tripping time for many possible overcurrents changes uniformly. For example, the duration of a small flowing overcurrent shortens or lengthens in accordance, for example, by the same factor, with the duration of a large flowing overcurrent.
Vorzugsweise kann durch das Einstellen des ersten einstellbaren Parameters das Auslösekriterium angepasst werden, ohne dass sich die Form der Zeit-Strom-Kennlinie, welche die Auslösecharakteristik definiert, ändert. Insbesondere kann die Zeit-Strom-Kennlinie ohne Formänderung entlang der logarithmischen Zeitachse verschoben werden.Preferably, by setting the first adjustable parameter, the trigger criterion can be adjusted without changing the shape of the time-current characteristic, which defines the tripping characteristic. In particular, the time Current characteristic without shape change along the logarithmic time axis to be moved.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Strommessvorrichtung wenigstens ein Potenzierungsglied auf, welches dazu ausgebildet ist, das vom Analog-Digital-Wandler ausgegebene digitale Signal basierend auf einem zweiten einstellbaren Parameter zu potenzieren, so dass anhand eines Einstellens des zweiten einstellbaren Parameters das durch die Auslösecharakteristik festgelegte Auslösekriterium abhängig vom fließenden Überstrom anpassbar ist. Insbesondere kann durch das Einstellen des zweiten Parameters die Auslösezeit, d. h. die gemäß der Auslösecharakteristik zulässige Zeitdauer, für die ein Überstrom fließen darf, bevor der Halbleiterschalter abgeschaltet wird, abhängig vom tatsächlich fließenden Überstrom eingestellt werden. Insbesondere ändert sich die zulässige Zeitdauer als Funktion des fließenden Überstroms. Dadurch kann beispielsweise die zulässige Zeitdauer, für die ein großer Überstrom fließen darf, verringert werden, ohne dass sich die zulässige Zeitdauer, für die ein kleiner Überstrom fließen darf, wesentlich verändert. Dadurch wird die Anpassung der Überstromschutzvorrichtung an die Versorgungsleitung bzw. an Komponenten, die durch die Versorgungsleitung verbunden sind, besonders flexibel.In a further preferred embodiment, the current measuring device has at least one exponentiation element, which is designed to amplify the digital signal output by the analog-to-digital converter based on a second adjustable parameter, so that by adjusting the second adjustable parameter by the tripping characteristic Fixed trigger criterion is adjustable depending on the flowing overcurrent. In particular, by setting the second parameter, the trip time, i. H. the allowable in accordance with the tripping characteristic duration for which an overcurrent may flow before the semiconductor switch is turned off, be set depending on the actual flowing overcurrent. In particular, the permissible time duration changes as a function of the flowing overcurrent. As a result, for example, the permissible period of time for which a large overcurrent is allowed to flow can be reduced without significantly changing the permissible period of time for which a small overcurrent may flow. Thereby, the adaptation of the overcurrent protection device to the supply line or to components which are connected by the supply line, particularly flexible.
Vorzugsweise ist durch das Einstellen des zweiten einstellbaren Parameters das Auslösekriterium anpassbar, indem die Auslösecharakteristik, d. h. insbesondere die Form der Zeit-Strom-Kennlinie, welche die Auslösecharakteristik definiert, geändert wird. Insbesondere ändert sich dadurch die Steigung der Zeit-Strom-Kennlinie wenigstens teilweise, insbesondere nicht gleichmäßig.Preferably, by setting the second adjustable parameter, the triggering criterion is adjustable by adjusting the tripping characteristic, i. H. In particular, the shape of the time-current characteristic, which defines the tripping characteristic, is changed. In particular, the slope of the time-current characteristic thereby changes at least partially, in particular not uniformly.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird der durch Integration des Laststroms ermittele Wert des Indikators für die Stärke des durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms in einem Komparator mit einem vorgegebenen Schwellwert abgeglichen, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Halbleiterschalter abzuschalten, wenn der Wert des Indikators den Schwellwert erreicht oder überschreitet. Dadurch kann besonders einfach sichergestellt werden, dass der Halbleiterschalter bei einem dem Auslösekriterium entsprechenden Wert des Indikators zuverlässig abgeschaltet wird. Vorzugsweise wird der vorgegebene Schwellwert basierend auf dem Auslösekriteriums gewählt.In a further preferred embodiment, the value of the indicator of the strength of the load current flowing through the semiconductor switch, determined by integration of the load current, is adjusted in a comparator with a predetermined threshold value, the control device being adapted to switch off the semiconductor switch, if the value of the indicator Threshold reached or exceeded. As a result, it can be ensured in a particularly simple manner that the semiconductor switch is reliably switched off at a value of the indicator corresponding to the triggering criterion. Preferably, the predetermined threshold value is selected based on the triggering criterion.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, den Halbleiterschalter nach einer Abschaltung zurückzusetzen, wenn der Wert des Indikators unterhalb den Schwellwert nicht mehr erreicht oder unterschreitet. Insbesondere kann der Halbleiterschalter ab dem Zeitpunkt wieder angeschaltet, d. h. die elektrisch leitende Verbindung zwischen wenigstens zwei Komponenten des elektrischen Netzes über die Versorgungsleitung, wiederhergestellt werden, zu dem kein Überlastzustand mehr vorliegt, d. h. die Versorgungsleitung keinen Überstrom mehr führt. Dadurch kann die Versorgungsleitung des elektrischen Netzes wieder belastet werden, d. h. Strom führen, ohne dass ein physisches Bauteil der Überstromschutzvorrichtung ausgetauscht werden muss.In a further preferred embodiment, the control device is set up to reset the semiconductor switch after a shutdown if the value of the indicator no longer reaches or falls below the threshold value. In particular, the semiconductor switch can be turned on again from the time, d. H. the electrically conductive connection between at least two components of the electrical network via the supply line to be restored, to which no overload condition is present, d. H. the supply line no longer causes overcurrent. As a result, the supply line of the electrical network can be charged again, d. H. Power without having to replace a physical component of the overcurrent protection device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Steuereinrichtung wenigstens eine Schnittstelle auf und ist dazu eingerichtet, ein Abschaltsignal über die wenigstens eine Schnittstelle auszugeben, wenn der Halbleiterschalter abgeschaltet wurde. Dadurch kann, insbesondere durch eine Steuereinheit des Fahrzeugs und/oder Wartungspersonal, eine Entladung des elektrischen Netzes, insbesondere des Hochvolt-Fahrzeugbordnetzes, veranlasst werden, so dass der Halbleiterschalter in einem lastfreien Zustand eingeschaltet wird. Weiter vorzugsweise ist die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet, nach dem Einschalten des Halbleiterschalters ein Anschaltsignal über die wenigstens eine Schnittstelle auszugeben, so dass ein Hochfahren, d. h. die Inbetriebnahme, des elektrischen Netzes veranlasst werden kann.In a further preferred embodiment, the control device has at least one interface and is configured to output a switch-off signal via the at least one interface when the semiconductor switch has been switched off. As a result, in particular by a control unit of the vehicle and / or maintenance personnel, a discharge of the electrical network, in particular of the high-voltage vehicle electrical system, can be initiated, so that the semiconductor switch is turned on in a no-load condition. Further preferably, the control device is also configured to output an activation signal via the at least one interface after switching on the semiconductor switch, so that a startup, d. H. Commissioning, the electrical network can be initiated.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, den Halbleiterschalter zurückzusetzen, wenn sie ein Rücksetzsignal empfängt, welches insbesondere von einem Steuergerät gesendet und/oder von einem Benutzer, insbesondere von Wartungspersonal, ausgelöst werden kann. Dadurch kann der Halbleiterschalter zurückgesetzt werden, wenn der Benutzer, insbesondere das Wartungspersonal, die Ursache der Überlast bzw. des Überstroms behoben hat und der Steuervorrichtung durch Eingeben bzw. Auslösen des Rücksetzsignals signalisiert, dass die Versorgungsleitung bzw. die durch die Versorgungsleitung verbundenen Komponenten des elektrischen Netzes wieder zuverlässig verwendet werden können.In a further preferred embodiment, the control device is set up to reset the semiconductor switch when it receives a reset signal, which in particular can be sent by a control unit and / or triggered by a user, in particular by maintenance personnel. Thereby, the semiconductor switch can be reset when the user, in particular the maintenance staff, has fixed the cause of the overload or the overcurrent and the control device signals by inputting or triggering the reset signal that the supply line or connected by the supply line components of the electrical Network can be reliably used again.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Halbleiterschalter als Bipolartransistor mit integrierter Gate-Elektrode (insulatedgate bipolar transistor, IGBT) ausgebildet. Dadurch kann die Strom-Spannungskennlinie, insbesondere der Stromfluss durch den IGBT, besonders einfach durch Anlegen einer Steuerspannung, insbesondere zwischen der Gate-Elektrode (im Folgenden: Gate) und einer Emitter-Elektrode (im Folgenden: Emitter) des IGBT, verändert werden.In a further preferred embodiment, the semiconductor switch is designed as a bipolar transistor with an integrated gate electrode (insulated gate bipolar transistor, IGBT). As a result, the current-voltage characteristic, in particular the current flow through the IGBT, can be changed in a particularly simple manner by applying a control voltage, in particular between the gate electrode (hereinafter gate) and an emitter electrode (hereinafter emitter) of the IGBT.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines kurzschlussfesten IGBT, welcher den durch den IGBT fließenden Sättigungsstrom begrenzt, d. h. eine Strom-Spannungskennlinie im aktiven Arbeitsbereich bei großen Spannungen zwischen der Kollektor-Elektrode (im Folgenden: Kollektor) und dem Emitter aufweist, die im Wesentlichen waagrecht bzw. nur leicht ansteigend verläuft, d. h. nur eine geringe Steigung aufweist.Particularly advantageous is the use of a short-circuit-proof IGBT which limits the saturation current flowing through the IGBT, ie a current-voltage characteristic in the active working range at high voltages between the collector electrode (hereinafter: collector) and the emitter, which is substantially horizontal or only slightly rising, that has only a slight slope.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung erfasst die Strommessvorrichtung den Wert des Indikators für die Stärke des durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms anhand einer an einem Lastwiderstand abfallenden Lastspannung. Vorzugsweise ist der Lastwiderstand als niederohmiger Widerstand (Shunt) ausgebildet, so dass die abfallende Lastspannung proportional zum Laststrom ist. Bevorzugt weist der Lastwiderstand einen ohmschen Widerstand von im Wesentlichen 1 mQ auf. Die abfallende Lastspannung lässt sich einfach verarbeiten, insbesondere potenzieren und integrieren, und insbesondere mit einem vorgegebenen Spannungswert vergleichen, so dass anhand des Abgleichs ein Abschalten des Halbleiterschalters gesteuert werden kann.In a further preferred embodiment, the current measuring device detects the value of the indicator for the strength of the load current flowing through the semiconductor switch on the basis of a load voltage dropping across a load resistor. Preferably, the load resistor is designed as a low-resistance resistor (shunt), so that the falling load voltage is proportional to the load current. The load resistor preferably has an ohmic resistance of essentially 1 mΩ. The dropping load voltage can be easily processed, in particular potentiate and integrate, and in particular compare with a predetermined voltage value, so that the shutdown of the semiconductor switch can be controlled by means of the adjustment.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist der IGBT einen Stromspiegel-Emitter auf, der eingerichtet ist, von einem durch den Halbleiterschalter fließenden Laststrom einen von diesem Laststrom abhängigen Teilstrom abzuzweigen, wobei die Strommessvorrichtung eingerichtet ist, aus dem Teilstrom einen Wert eines Indikators für die Stärke eines durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms zu erfassen. Insbesondere stehen der abgezweigte Teilstrom und der Laststrom in einem festen Verhältnis, so dass durch die Bestimmung der Stärke des Teilstroms auch die Stärke des Laststroms bestimmt ist. Dadurch kann eine beim Erfassen des Werts des Indikators auftretende Verlustleistung reduziert oder sogar im Wesentlichen vermieden werden, wodurch die Effizienz der Überstromschutzvorrichtung verbessert wird.In a further preferred embodiment, the IGBT has a current mirror emitter which is set up to divert a partial current dependent on this load current from a load current flowing through the semiconductor switch, wherein the current measuring device is set to receive a value of an indicator of the intensity of the partial current to detect the load current flowing through the semiconductor switch. In particular, the branched partial flow and the load flow are in a fixed ratio, so that by determining the strength of the partial flow and the strength of the load current is determined. Thereby, a power loss occurring in detecting the value of the indicator can be reduced or even substantially avoided, whereby the efficiency of the overcurrent protection device is improved.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist eine Spannungsmessvorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, einen Wert eines weiteren Indikators für die Sättigung des Halbleiterschalters zu erfassen und den Halbleiterschalter abzuschalten, wenn der Wert des weiteren Indikators eine zumindest teilweise Entsättigung des Halbleiterschalters anzeigt. Die Sättigung des Halbleiterschalters, die abhängig ist von der Anzahl der verfügbaren freien Ladungsträger, welche für einen Stromtransport durch den Halbleiterschalter zu Verfügung stehen, sinkt, wenn der Strom durch den Halbleiterschalter stark ansteigt, insbesondere durch einen Kurzschlussstrom.In a further preferred embodiment, a voltage measuring device is provided, which is set up to detect a value of a further indicator for the saturation of the semiconductor switch and to switch off the semiconductor switch if the value of the further indicator indicates at least partial desaturation of the semiconductor switch. The saturation of the semiconductor switch, which is dependent on the number of available free charge carriers, which are available for a current transport through the semiconductor switch, decreases when the current through the semiconductor switch increases sharply, in particular by a short-circuit current.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung gleicht die Spannungsmessvorrichtung die im Betrieb des Halbleiterschalters am Halbleiterschalter abfallende Spannung, insbesondere eine Spannung zwischen einer Kollektor-Elektrode (im Folgenden: Kollektor) und dem Emitter des IGBT oder eine auf der im Betrieb des Halbleiterschalters abfallenden Spannung basierende Spannung, mit einer vorgegebenen Entsättigungsspannung ab und schaltet den Halbleiterschalter ab, wenn die im Betrieb am Halbleiterschalter abfallenden Spannung bzw. die auf der abfallenden Spannung basierende Spannung des Halbleiterschalters größer ist als die vorgegebene Entsättigungsspannung.In a further preferred embodiment, the voltage measuring device is similar to the voltage dropping across the semiconductor switch during operation of the semiconductor switch, in particular a voltage between a collector electrode (hereinafter: collector) and the emitter of the IGBT or a voltage based on the voltage drop during operation of the semiconductor switch, with a predetermined desaturation voltage and turns off the semiconductor switch when the voltage dropping in operation at the semiconductor switch voltage or voltage based on the falling voltage of the semiconductor switch is greater than the predetermined desaturation voltage.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Strommessvorrichtung und/oder die Steuervorrichtung und/oder die Spannungsmessvorrichtung auf einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application-specific integrated circuit, ASIC) ausgebildet. Insbesondere können auf dem ASIC die Strommessvorrichtung und/oder Steuervorrichtung und/oder die Spannungsmessvorrichtung ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, die Überstromschutzvorrichtung mit wenigen Schaltungsteilen bzw. physikalischen Bauteilen (ICs) zu realisieren. Weiter vorzugsweise weist der ASIC wenigstens eine Schnittstelle auf und ist dazu eingerichtet, den Schaltungszustand des Halbleiterschalters und/oder den ermittelten Wert des Indikators für den durch den Halbleiterschalter fließenden Strom über diese Schnittstelle auszugeben. Alternativ oder zusätzlich kann die basierend auf dem mindestens einen Parameter eingestellte Auslösecharakteristik und/oder die im Betrieb des Halbleiterschalters am Halbleiterschalter abfallende Spannung, insbesondere eine auf der im Betrieb des Halbleiterschalters am Halbleiterschalter abfallende Spannung basierende Spannung, über die Schnittstelle ausgegeben werden. Die Schnittstelle ist bevorzugt an einen Datenbus des Fahrzeugs angeschlossen, insbesondere einen LIN-Bus, so dass der ermittelte Wert des Indikators und/oder die eingestellte Auslösecharakteristik und/oder die abfallende Spannung, insbesondere von einem anderen Datenbusteilnehmer, insbesondere einem Steuergerät, weiterverwendet werden kann.In a further preferred embodiment, the current measuring device and / or the control device and / or the voltage measuring device is formed on an application-specific integrated circuit (ASIC). In particular, the current measuring device and / or control device and / or the voltage measuring device can be formed on the ASIC. This makes it possible to realize the overcurrent protection device with a few circuit parts or physical components (ICs). Further preferably, the ASIC has at least one interface and is adapted to output the circuit state of the semiconductor switch and / or the determined value of the indicator for the current flowing through the semiconductor switch current via this interface. Alternatively or additionally, the tripping characteristic set based on the at least one parameter and / or the voltage dropping on the semiconductor switch during operation of the semiconductor switch, in particular a voltage based on the voltage drop across the semiconductor switch during operation of the semiconductor switch, can be output via the interface. The interface is preferably connected to a data bus of the vehicle, in particular a LIN bus, so that the determined value of the indicator and / or the set tripping characteristic and / or the falling voltage, in particular from another data bus subscriber, in particular a control unit, can continue to be used ,
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung weist die Überstromschutzvorrichtung einen Treiber zur Steuerung des Halbleiterschalters und eine Spannungsversorgung des Treibers auf, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Treiber gemäß dem durch die Strommessvorrichtung ermittelten Wert des Indikators für die Stärke des durch den Halbleiterschalter fließenden Laststroms und/oder gemäß dem durch die Spannungsmessvorrichtung ermittelten Wert des weiteren Indikators für die Sättigung des Halbleiterschalters zu steuern, so dass der Halbleiterschalter abgeschaltet wird, wenn gemäß der vorbestimmten Auslösungscharakteristik für den von der Strommesseinheit erfassten Wert des Indikators das Auslösekriterium erfüllt ist, und/oder wenn der Wert des weiteren Indikators eine zumindest teilweise Entsättigung des Halbleiterschalters anzeigt. Die Steuervorrichtung ist außerdem dazu eingerichtet, die Spannungsversorgung des Treibers so zu steuern, dass das Eintreten der Entsättigung beeinflusst wird. Insbesondere Isst sich durch die Steuerung der Spannungsversorgung des Treibers der maximal zulässige Strom in Abhängigkeit wenigstens einer Eigenschaft des Halbleiterschalters bzw. der durch den Halbleiterschalter trennbaren Versorgungsleitung bzw. der durch die Versorgungsleitung verbundenen Komponenten des elektrischen Netzes, abstimmen. Eine solche Eigenschaft kann bevorzugt das Material bzw. eine Eigenschaft des Materials, insbesondere die Leitfähigkeit, des Halbleiterschalters bzw. der Versorgungsleitung und/oder die Dimensionierung, insbesondere die Dicke bzw. der Durchmesser, des Halbleiterschalters bzw. der Versorgungsleitung und/oder die Leistungsaufnahme wenigstens einer der durch die Versorgungsleitung verbundenen Komponenten sein. Durch die Steuerung der Spannungsversorgung des Treibers tritt die Entsättigung bei Eintreten eines Kurzschlusses, d. h. fließen eines Kurzschlussstroms, je nach Einstellung vorteilhaft früher bzw. später auf.In a further advantageous embodiment, the overcurrent protection device has a driver for controlling the semiconductor switch and a voltage supply of the driver, wherein the control device is adapted to the driver according to the value determined by the current measuring device of the indicator of the strength of the load current flowing through the semiconductor switch and / / or in accordance with the value of the further saturable indicator of the semiconductor switch determined by the voltage measuring device so that the semiconductor switch is turned off when, according to the predetermined triggering characteristic for the value of the indicator detected by the current measuring unit, the triggering criterion is met, and / or if Value of the other indicator indicates an at least partially desaturation of the semiconductor switch. The control device is also to set up to control the voltage supply of the driver so that the occurrence of desaturation is affected. In particular, by controlling the voltage supply of the driver, the maximum permissible current can be adjusted as a function of at least one property of the semiconductor switch or the supply line separable by the semiconductor switch or the components of the electrical network connected by the supply line. Such a property may preferably be the material or a property of the material, in particular the conductivity, of the semiconductor switch or of the supply line and / or the dimensions, in particular the thickness or the diameter of the semiconductor switch or the supply line and / or the power consumption at least be one of the components connected by the supply line. By controlling the power supply of the driver, the desaturation occurs upon occurrence of a short circuit, ie flow of a short-circuit current, depending on the setting advantageously earlier or later.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Strommessvorrichtung dazu eingerichtet, ein Steuersignal an den Treiber zu senden bzw. zu übertragen, so dass der Treiber den Halbleiterschalter abschaltet. Der Halbleiterschalter kann somit schneller abgeschaltet werden als über die Steuerungsvorrichtung. Bevorzugt generiert die Strommessvorrichtung das Steuersignal, wenn die im Betrieb am Halbleiterschalter abfallenden Spannung bzw. die auf der abfallenden Spannung basierende Spannung des Halbleiterschalters größer ist als die vorgegebene Entsättigungsspannung. Dadurch wird sichergestellt, dass, insbesondere bei einem Kurzschluss, die Versorgungsleitung und/oder eine über die Versorgungsleitung angeschlossene bzw. verbundene Komponente des elektrischen Netzes nicht beschädigt wird und/oder keine Gefährdung für Personen, insbesondere Wartungspersonal, besteht.In a further preferred embodiment, the current measuring device is set up to transmit or transmit a control signal to the driver so that the driver switches off the semiconductor switch. The semiconductor switch can thus be switched off faster than via the control device. The current measuring device preferably generates the control signal when the voltage dropping during operation at the semiconductor switch or the voltage based on the falling voltage of the semiconductor switch is greater than the predetermined desaturation voltage. This ensures that, in particular in the case of a short circuit, the supply line and / or a component of the electrical network connected or connected via the supply line is not damaged and / or there is no danger to persons, in particular maintenance personnel.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Überstromschutzvorrichtung wenigstens einen Temperaturmessvorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, ein Temperatursignal in Abhängigkeit der Temperatur des Halbleiterschalters zu erzeugen. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, anhand des Temperatursignals der Temperaturmessvorrichtung die Temperatur des Halbleiterschalters, insbesondere im Betrieb des Halbleiterschalters, zu bestimmen bzw. zu erfassen. Dadurch kann die Temperatur des Halbleiterschalters in die Öffnung, d. h. das Abschalten, des Halbleiterschalters, mit einbezogen werden.In a further preferred embodiment, the overcurrent protection device has at least one temperature measuring device which is set up to generate a temperature signal as a function of the temperature of the semiconductor switch. The control device is preferably set up to determine or detect the temperature of the semiconductor switch, in particular during operation of the semiconductor switch, on the basis of the temperature signal of the temperature measuring device. This allows the temperature of the semiconductor switch in the opening, d. H. switching off, the semiconductor switch, to be involved.
Insbesondere kann die Öffnung des Halbleiterschalters in Abhängigkeit der Temperatur des Halbleiterschalters durchgeführt werden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Netz, insbesondere ein Hochvolt-Fahrzeugbordnetz. Es weist mindestens eine Netzkomponente, die dazu eingerichtet ist, elektrische Energie zu verbrauchen und/oder zu erzeugen, und mindestens einen Energiespeicher, der dazu eingerichtet ist, elektrische Energie aus dem Bordnetz aufzunehmen, zu speichern, und abzugeben, auf. Das elektrische Netz weist außerdem mindestens eine Versorgungsleitung auf, welche die mindestens eine Netzkomponente mit dem mindestens einen Energiespeicher elektrisch leitend verbindet, und mindestens eine Überstromschutzvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einer der vorausgehend beschriebenen zugehörigen Ausführungsformen, die dazu eingerichtet ist, die elektrisch leitende Verbindung zwischen der mindestens einen Netzkomponente und dem mindestens einen Energiespeicher zu trennen.In particular, the opening of the semiconductor switch can be carried out as a function of the temperature of the semiconductor switch. A second aspect of the invention relates to an electrical network, in particular a high-voltage vehicle electrical system. It has at least one network component, which is set up to consume and / or generate electrical energy, and at least one energy store, which is configured to receive, store and deliver electrical energy from the vehicle electrical system. The electrical network also has at least one supply line, which electrically conductively connects the at least one network component to the at least one energy store, and at least one overcurrent protection device according to the first aspect of the invention, in particular according to one of the previously described related embodiments, which is adapted to to separate electrically conductive connection between the at least one network component and the at least one energy storage.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem elektrischen Netz nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.A third aspect of the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with at least one electrical network according to the second aspect of the invention.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten auch für den zweiten und dritten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.The features and advantages described in relation to the first aspect of the invention and its advantageous embodiment also apply to the second and third aspects of the invention and its advantageous embodiment and vice versa.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:Other features, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the figures. Show it:
Der Halbleiterschalter
Der Halbleiterschalter
Der Halbleiterschalter
In einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist es auch möglich, nur eine der beiden Zenerdioden
Der Halbleiterschalter
An Anschluss D liegt das Kollektorpotential an, anhand dessen die Steuervorrichtung
Über Anschluss G kann die Steuervorrichtung
Über Anschluss CS steht der Steuervorrichtung
An Anschluss E liegt das Emitterpotential an, das von der Steuervorrichtung zur Ermittlung der Kollektor-Emitter-Spannung UCE und der Gate-Emitter-Spannung UGE genutzt werden kann. Insbesondere kann das Potential am Anschluss E als Bezugspotential von der Steuervorrichtung
Die Steuervorrichtung
Die Strommessvorrichtung
Die Spannungsmessvorrichtung
Die Steuervorrichtung
In der dargestellten Ausführungsform ist eine Treiberspannungsversorgung
Um das am Eingang CS aufgenommene, analoge Signal, insbesondere die aufgenommen Lastspannung und/oder Laststrom, in der Strommessvorrichtung
In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der erste Analog-Digital-Wandler
In der dargestellten Ausführungsform weist der als IGBT ausgebildete Halbleiterschalter
Das am Anschluss CS abgenommene und digitalisierte Signal kann an einem weiteren Anschluss, insbesondere einer Schnittstelle S der Steuervorrichtung
Auf ähnliche Weise ist auch hinter dem Anschluss D ein zweiter Analog-digital-Wandler
In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der zweite Analog-Digital-Wandler
Das am Anschluss D abgenommene und digitalisierte Signal kann an einem weiteren Anschluss, insbesondere einer Schnittstelle S' der Steuervorrichtung
Die durch die Schnittstelle S, S' zur Verfügung gestellten Daten bzw. Signale ermöglichen beispielsweise eine Zustandsüberwachung des Halbleiterschalters
Die Überstromschutzvorrichtung
Weiter vorzugsweise kann durch die von der Temperaturmessvorrichtung gemessene Temperatur des Halbleiterschalters
Alternativ kann die Temperaturmessung von der Steuervorrichtung
In der in
Zusätzlich verfügt die Steuervorrichtung
Die weiteren Merkmale entsprechen den in
Nach der Potenzierung mit dem zweiten einstellbaren Parameter p wird das digitale Signal mittels einem digitalen Filter in einem Integrationsglied
Der gefilterte bzw. integrierte digitale Signalwert, d. h. der ermittelte Wert des Indikators für den durch den Halbleiterschalter
Vorzugsweise wird der am Komparatoreingang
Für geringe Überströme I wird die Abschaltzeit t sehr groß. Für große Überströme I dagegen wird die Abschaltzeit t schnell kleiner. Dies verdeutlicht die Auslösecharakteristik
Durch eine Variation des ersten einstellbaren Parameters k, d. h. dem Einstellen der Übertragungsfunktion des im Integrationsglied
Durch eine Variation des zweiten einstellbaren Parameters p, d. h. des verwendeten Exponenten im Potenzierungsglied
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ÜberstromschutzvorrichtungOvercurrent protection device
- 22
- Versorgungsleitungsupply line
- 3, 3'3, 3 '
- Anschlusspunkconnection Punk
- 1010
- HalbleiterschalterSemiconductor switches
- 1111
- Gate-ElektrodeGate electrode
- 1212
- Kollektor-ElektrodeCollector electrode
- 1313
- Emitter-ElektrodeEmitter electrode
- 14, 14'14, 14 '
- ZenerdiodeZener diode
- 1515
- Stromspiegel-EmitterCurrent mirror emitter
- 1616
- Diode zur TemperaturmessungDiode for temperature measurement
- 2020
- Steuervorrichtungcontrol device
- 2121
- StrommessvorrichtungCurrent measuring device
- 2222
- SpannungsmessvorrichtungVoltage measuring device
- 2323
- Treiberdriver
- 2424
- Spannungsversorgungpower supply
- 25, 25'25, 25 '
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 3030
- Zuleitungsupply
- 3131
- PotenziergliedPotenzierglied
- 3232
- Integrationsgliedintegrator
- 3333
- Komparatorcomparator
- 3434
- Komparatoreingangcomparator
- 3535
- Ableitungderivation
- 100100
- Auslösungscharakteristiktripping characteristic
- 101101
- erster Bereichfirst area
- 102102
- zweiter Bereichsecond area
- 102'102 '
- verschobener zweiter Bereichmoved second area
- 103103
- verschobene Auslösungscharakteristikshifted tripping characteristic
- S, S', S''S, S ', S' '
- Schnittstelleinterface
- kk
- erster einstellbarer Parameterfirst adjustable parameter
- pp
- zweiter einstellbarer Parametersecond adjustable parameter
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3771054A1 (en) * | 2019-07-25 | 2021-01-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Overcurrent protection device for a dc network |
DE102019128199A1 (en) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for overload protection of at least one electrical component in an electrical circuit of a motor vehicle and control device for a motor vehicle, motor vehicle and storage medium |
US11784639B2 (en) | 2018-11-02 | 2023-10-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device, semiconductor module, relay unit, battery unit, and vehicle |
US11909329B2 (en) | 2018-11-02 | 2024-02-20 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor unit, semiconductor device, battery unit, and vehicle |
EP4350917A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-10 | Future Systems Besitz GmbH | Apparatus and method for conditioning an electrical power supplied to a load |
DE102022210714A1 (en) | 2022-10-11 | 2024-04-11 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method for monitoring a switching device, monitoring device, electrical energy storage device and device |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6097582A (en) * | 1999-02-12 | 2000-08-01 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Short circuit protection of IGBTs and other power switching devices |
DE19918966A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Daimler Chrysler Ag | Overcurrent protection method for insulated gate bipolar transistor (IGBT) in static converter of electric drive, monitors, reduces and adjusts cathode voltage in such a way that transistor is switched off when threshold value is exceeded |
DE102005046980A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Infineon Technologies Ag | Protection circuit for protecting loads has controller for producing switching signal for interrupting connection between input and output connections if integrator output signal exceeds defined threshold value |
US20080030257A1 (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Infineon Technologies Austria Ag | Driver Circuit for a Semiconductor Power Switching Element |
US20140029152A1 (en) * | 2012-03-30 | 2014-01-30 | Semisouth Laboratories, Inc. | Solid-state circuit breakers |
DE102014200946A1 (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-23 | Robert Bosch Gmbh | Overload monitoring device and method for overload monitoring |
US20150309090A1 (en) * | 2013-06-11 | 2015-10-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Overcurrent detection circuit |
DE102015117849A1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-04-21 | Infineon Technologies Ag | Electronic fuse |
DE102014226164A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Semiconductor line protection |
-
2016
- 2016-05-30 DE DE102016209354.1A patent/DE102016209354A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6097582A (en) * | 1999-02-12 | 2000-08-01 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Short circuit protection of IGBTs and other power switching devices |
DE19918966A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Daimler Chrysler Ag | Overcurrent protection method for insulated gate bipolar transistor (IGBT) in static converter of electric drive, monitors, reduces and adjusts cathode voltage in such a way that transistor is switched off when threshold value is exceeded |
DE102005046980A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Infineon Technologies Ag | Protection circuit for protecting loads has controller for producing switching signal for interrupting connection between input and output connections if integrator output signal exceeds defined threshold value |
US20080030257A1 (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Infineon Technologies Austria Ag | Driver Circuit for a Semiconductor Power Switching Element |
US20140029152A1 (en) * | 2012-03-30 | 2014-01-30 | Semisouth Laboratories, Inc. | Solid-state circuit breakers |
US20150309090A1 (en) * | 2013-06-11 | 2015-10-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Overcurrent detection circuit |
DE102014200946A1 (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-23 | Robert Bosch Gmbh | Overload monitoring device and method for overload monitoring |
DE102015117849A1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-04-21 | Infineon Technologies Ag | Electronic fuse |
DE102014226164A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Semiconductor line protection |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11784639B2 (en) | 2018-11-02 | 2023-10-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device, semiconductor module, relay unit, battery unit, and vehicle |
US11909329B2 (en) | 2018-11-02 | 2024-02-20 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor unit, semiconductor device, battery unit, and vehicle |
EP3771054A1 (en) * | 2019-07-25 | 2021-01-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Overcurrent protection device for a dc network |
WO2021013922A1 (en) * | 2019-07-25 | 2021-01-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Overcurrent protection device for a direct current network |
CN114175433A (en) * | 2019-07-25 | 2022-03-11 | 西门子能源全球有限两合公司 | Overcurrent protection device for a DC power supply system |
AU2020316661B2 (en) * | 2019-07-25 | 2023-01-19 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Overcurrent protection device for a direct current network |
CN114175433B (en) * | 2019-07-25 | 2023-12-26 | 西门子能源全球有限两合公司 | Overcurrent protection device for a DC network |
DE102019128199A1 (en) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for overload protection of at least one electrical component in an electrical circuit of a motor vehicle and control device for a motor vehicle, motor vehicle and storage medium |
EP4350917A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-10 | Future Systems Besitz GmbH | Apparatus and method for conditioning an electrical power supplied to a load |
WO2024074581A1 (en) * | 2022-10-04 | 2024-04-11 | Future Systems Besitz Gmbh | Apparatus and method for conditioning an electrical power supplied to a load |
DE102022210714A1 (en) | 2022-10-11 | 2024-04-11 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method for monitoring a switching device, monitoring device, electrical energy storage device and device |
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Legal Events
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |