CN105814660A - 用于触发车辆用的切断开关的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保护电气高压连接部、尤其车辆中的电气高压连接部的设备。描述了一种用于中断线路(107)的保护装置(100)。所述保护装置(100)包括线路线圈(104)，其设计成被所述线路(107)上的线路电流(111)流过并且因此产生磁场(112)。所述保护装置(100)还包括控制线圈(105)和切断开关(106)，所述控制线圈与线路线圈(104)磁耦合，所述切断开关设置用于根据所述磁场(112)的场强中断所述线路(107)。此外，保护装置(100)包括控制单元(101)，所述控制单元设置用于确定经过所述控制线圈(105)的控制电流(113)以便改变所述磁场的场强，并且因此引起或抑制所述线路(107)通过所述切断开关(106)的中断。

Description

用于触发车辆用的切断开关的设备

技术领域

本发明涉及一种用于保护电气高压连接部、尤其车辆中的电气高压连接部的设备。

背景技术

在混合动力车辆和电动车辆的情况下，在高压车载电网(HV车载电网)中通常使用熔断保护装置。熔断保护装置用于保护车载电网的各个线路分支(具有不同的电流强度和不同的线路横截面)。各个线路分支用于将电能从车辆的电池传送到不同的车辆用电器(例如空调设备等)和/或将电能从车辆的产生器(例如充电设备、发生器……)传送到车辆的电池。车辆的电池通常涉及高压电池，例如具有数百伏特电压的高压电池。

对于不同的线路分支而言，可以将具有电保护装置(例如熔断保护装置)的独立的“保护装置分配器”用于车辆中的不同线路分支。但是，这种保护装置分配器在车辆中会导致增大的布线耗费(并且因此会导致提高的成本、增大的重量以及增大的空间需求)。由此，在车辆的现存的组件上(例如在功率电子组件上、在充电设备上等)设置附加的电流连接端(用于车辆的附加用电器或产生器)并且因此设置有用于现存组件中电流连接端的保护装置。位于现存组件内的熔断保护装置然而在服务运行中通常不能被更换，因为在现存组件上的、用于保护装置更换的相应开口由于大量施加物、例如HV保护、密封性、足够的可接触性等会是非常耗费的。因此，在已触发的装置中通常更换所有的现存组件，尽管所述组件仍是可运转的，因为触发熔断保护装置的原因通常在位于车载电网的另一位置处(在损坏的线缆上)。

发明内容

本文献描述用于保护车辆的HV车载电网中的线路分支的设备和方法。通过所描述的设备并且通过所描述的方法保证线路分支的保护装置的可靠触发。此外，能够实现保护装置的重置，这引起可以继续使用包括保护装置的车辆组件。

根据一个方面，描述一种用于中断线路的保护装置。线路可以涉及车辆(例如载客车辆或载货车辆或摩托车)的HV车载电网的线路。车辆尤其可以涉及具有用于驱动车辆的电动机的车辆。保护装置可以用于保护通过线路连接的组件(例如车辆的用电器)免受过大电流的影响。

保护装置包括线路线圈，所述线路线圈设置成被线路上的线路电流流过并且由此产生磁场。换言之，线路上的线路电流可以根据线路线圈产生磁场。此外，保护装置包括控制线圈，所述控制线圈与线路线圈磁耦合。为此，线路线圈和控制线圈可以通过磁传导的芯相互连接。控制线圈可以被控制电流流过并且因此影响磁场(尤其影响磁场的场强)。线路线圈在此可以包括比控制线圈更少的绕组的匝数。由此能够实现，也可以借助相对小的控制电流产生磁场，所述磁场具有与通过所述线路电流产生的磁场相同的量级。

保护装置还包括切断开关，所述切断开关设置用于根据所述磁场的场强中断所述线路。通常，如果磁场的场强超过一预定义的场强阈值，则中断线路(例如通过切断开关的断开)。在控制电流缺失时，场强阈值通常相应于线路电流的触发电流阈值。因此，在线路电流超过触发电流阈值的情况下通过切断开关来中断线路。

此外，保护装置包括控制单元，所述控制单元设置用于确定(并且必要时也产生)经过控制线圈的控制电流，以便改变磁场的场强，并且因此引起或禁止线路通过切断开关的中断。可以通过车辆的NV电网(例如车辆的12V电网)以电能供给控制单元。通过线路线圈和控制线圈实现HV电网和NV电网之间的电流切断。控制单元可以涉及具有软件或没有软件的模拟的或数字的电子开关回路。

通过使用控制单元，所述控制单元通过控制线圈影响进行触发的磁场，可以保证保护装置的可靠触发。此外，控制单元的使用能够实现精确的和/或复杂的触发特征曲线的实现。

保护装置可以包括用于测量所述磁场的场强的器件(例如霍尔传感器)。控制单元可以设置用于根据磁场的所测量的场强来确定所述控制电流。特别地，控制单元可以设置用于如此确定控制电流，使得(绝对)场强小于或等于一预定义的场强阈值(例如零)。换言之，可以如此确定控制电流，使得磁场的(绝对)场强调节到一确定的预定义的场强值(例如值“零”)上。

如在本文献中所说明的那样，控制电流(必要时结合磁场的场强)是线路电流的指标。因此，控制电流可以用于检验控制电流是否已经超过了一预定义的触发电流阈值并且因此应当触发保护装置来中断线路。

控制单元可以设置用于将从所述控制电流导出的信号(例如经放大的控制电流)与触发电流阈值进行比较。如以上所说明的那样，所导出的信号是线路电流的指标。此外，控制单元可以设置用于如此确定控制电流，使得当所导出的信号小于触发电流阈值时使通过线路线圈产生的磁场衰减。由此，可以禁止保护装置的触发。特别是，可以避免保护装置的不期望的触发(例如通过振动引起)。替代地或补充地，控制单元可以设置用于如此确定控制电流，使得当所导出的信号大于触发电流阈值时使通过所述线路线圈产生的磁场增大。通过磁场的增大可以支持保护装置的触发，并且因此保证保护装置的可靠触发。

控制单元可以设置用于确定从控制电流导出的信号对于至少一个预定义的时间段是否位于触发电流阈值处或者是否大于触发电流阈值。此外，控制单元可以设置用于如此确定控制电流，使得(仅仅)当所导出的信号对于所述至少一个预定义的时间段位于触发电流阈值处或大于触发电流阈值时(才)使通过线路线圈产生的磁场增大。如果不存在所述条件，则可以衰减通过线路线圈产生的磁场。通过考虑预定义的时间段，可以考虑组件在过流方面的惯性。特别地，可以避免由于短时电流尖峰引起的触发。

保护装置可以包括复位线圈，所述复位线圈设置用于通过构造磁场来闭合切断开关，以便消除线路的中断。由此，能够实现在触发之后继续使用保护装置。

保护装置可以如此设计，使得当线路电流达到或超过缺省阈值时(仅仅)通过线路电流产生的磁场引起所述线路通过切断开关的中断。所述缺省阈值可以小于或等于以上所描述的触发电流阈值。因此，可以确保，在达到缺省阈值时(也在控制单元失灵以及控制电流失灵时)触发保护装置。缺省阈值通常小于组件(所述组件通过线路以电流供给)的预定义的合理的(vertretbar)运行电流或者小于用于组件的线路的最大运行电流。所述合理的运行电流可以涉及以下运行电流：组件设计用于所述运行电流。所述合理的运行电流可以是时间相关的。通过保护装置参照缺省阈值的设计保证，即使在控制单元失灵时也不发生组件的损害。

组件可以具有典型运行电流，所述典型运行电流小于组件的合理的运行电流。典型运行电流可以相应于以下运行电流：在所述运行电流的情况下通常运行组件。所述典型运行电流可以是时间相关的。所述缺省阈值可以小于所述典型运行电流。这引起，控制单元的失灵直接引起保护装置的触发(当组件以典型运行电流或超过典型运行电流运行时)。另一方面，控制单元可以设置用于如此确定控制电流，使得切断开关在线路电流大于典型运行电流的或小于合理的运行电流的情况下中断所述线路。换言之，可以如此选择触发电流阈值，使得所述触发电流阈值大于典型运行电流或小于合理的运行电流。因此，通过控制单元提供对过流(即对于超过合理的运行电流的电流)的期望的保护，并且同时在控制单元失灵时保证可靠保护。

根据另一方面，描述一种用于识别经过负载的错误电流的设备。所述设备包括在本文献中所描述的第一保护装置，所述第一保护装置位于引导至负载的线路上。所述第一保护装置设置用于以在本文献中所描述的方式确定第一控制电流。此外，所述设备在远离负载地引导的线路上包括在本文献所描述的第二保护装置。所述第二保护装置设置用于以在本文献中所描述的方式确定第二控制电流。此外，所述设备包括比较单元，所述比较单元设置用于将第一和第二控制电流进行比较，并且根据所述比较识别负载上的错误电流。如在本文献中所描述的那样，第一和第二控制电流是至负载的线路上的线路电流的指标或者是远离负载的线路上的线路电流的指标。因此，通过比较各控制电流可以探测负载中的(相对于地)的错误电流。错误电流的探测可能导致第一和/或第二保护装置的触发。

根据另一方面，描述一种车辆，所述车辆包括在本文献中所描述的保护装置。

根据另一方面，描述一种方法。所述方法例如可以通过在本文献中所描绘的控制单元和/或保护装置实施。所述方法包括相应于在本文献中所描述的保护装置的特征的特征。

根据另一方面，描述一种软件(SW)程序。所述SW程序可以设置成在处理器上实施并且因此实施在本文献中所描述的方法。

根据另一方面，描述一种存储器介质。所述存储器介质可以包括SW程序，所述SW程序设置成在处理器上实施并且因此实施在本文献中所描述的方法。

要注意的是，在本文献中所描述的方法、设备和系统可以不仅单独地、而且以与在本文献中所描述的其他方法、设备和系统组合地使用。此外，能够以多种方式相互组合在本文献中所描述的方法、设备和系统的每个方面。权利要求的特征尤其能够以各种方式相互组合。

附图说明

以下，根据实施例进一步描述本发明。图中：

图1a示出示例性保护装置的框图；

图1b示出示例性保护装置的另一框图；

图2示出控制装置中的示例性电流；

图3示出示例性复位机制的框图；

图4a示出保护装置的示例性电流时间图；

图4b示出保护装置的用于实现在图4a中示出的电流时间图的示例性开关图；

图5a示出用于查明错误电流的示例性装置；

图5b示出用于保护错误电流的示例性装置；以及

图6求取保护装置的示例性电流时间图，所述保护装置包括电子机械保护装置和熔断保护装置的组合。

具体实施方式

如开始时所说明的那样，本文献描述用于保护车辆的HV车载电网中的线路分支的设备和方法。通过所描述的设备并且通过所描述的方法保证线路分支的保护装置的可靠触发。此外，能够实现保护装置的重置并且因此能够实现保护装置的继续使用。

作为熔断保护装置在车辆中的使用的替代，可以考虑电磁保护自动装置的使用。在家务中使用的电磁保护自动装置具有以下优点：其在保护装置的触发之后并且在触发保护装置的原因的消除之后可以再次重置并且可以再次实施其功能。但是，电机械的保护自动装置通常不能在车辆中使用，因为它们可能通过车辆的运动(震动、加速等)不期望地触发。

在线路保护装置的保护功能方面通常可以考虑一下不同的应用情形：

1.短路：在短路时通常出现非常大的电流，应当非常快速地切断该电流。保护装置的对短路做出反应的可能的触发机制是保护装置的熔断或磁开关的触发。

2.过载：在过载时出现在保护装置的额定电流之上的、(可能微小地)增大的电流。增大的电流可以持续相对长的时间段。由于系统(线路、插接部等)的热惯性，切断通常比在短路时显著更不时间紧急。保护装置的对过载做出反应的可能的触发机制是线的熔断或双金属接触部的加热。

线路的保护装置应当根据可能性也可以在没有自身的、附加的、电能量供给的情况下触发。即使车载电网中的各相之间的电压为零而发生短路时，尤其也应当是这种情形。因此，所述触发应当仅仅通过要保护的线路中的电流实现。换言之，用于触发保护装置的能量应当根据可能性由保护装置上的过载电流和电压降自身实现。

如开始时已经说明的那样，熔断保护装置在车辆中的使用导致车辆的相对昂贵的且难更换的组件的不必要的更换。由此，增大车辆的维修成本。

由于车辆中的不同组件的非常不同的工作温度(典型地-25℃至125℃)，所以在组件中使用的保护装置的运行温度也相应地宽地离散。这导致，不同组件中的保护装置的实际触发电流相对强烈地变化。这又具有以下后果：必须相应于对于保护装置而言在工作温度时实际存在的触发电流来设计要保护的线路(尤其线路横截面、所使用的插接部等)。这导致在度量车载电网的各个线路时的增大的耗费。

如开始时已经说明的那样，电磁切断开关具有以下不利：其相对于在车辆中典型的振动是敏感的。因此，这尤其来自于：在保护装置的触发阈值附近(即在触发性的运行电流时)磁力已经具有对保护装置的切断开关的相对高的影响。如果相应的机械加速度(振动)引起磁力，则机械力和磁力可以共同起作用并且引起保护装置的触发，尽管电流还小于触发阈值。因此，由家用已知的电磁切断开关不能可靠地用于车辆中。

图1a示出示例性保护装置或保护电路100的框图。保护装置100包括用于测量经过线路107的电流111的器件102。线路107通常属于车辆的HV车载电网。用于测量电流111(也称作线路电流I_S)的器件102例如可以涉及测量电阻，其中在所述测量电阻上的电压降是线路电流111的指标。替代地或补充地，保护装置100可以包括用于测量通过保护装置100的线圈L₁104和L₂105引起的磁场Φ112的强度的器件103。磁场112的器件103例如可以涉及霍尔传感器。

此外，保护装置106包括开关106(也称作切断开关)，所述开关设置用于中断线路107上的线路电流111。开关106设置成通过磁场112断开。特别地，当磁场112超过一预定义的触发阈值时断开开关106。磁场112可以通过保护装置100的第一线圈104和/或通过第二线圈105产生。为此，第一线圈104(也称作线路线圈104)、第二线圈105(也称作控制线圈105)和开关106的触发器可以在磁方面彼此耦合。为了磁耦合，可以使用一个共同的具有相对高的磁导率或磁传导性的芯。控制线圈105通常包括比线路线圈104更大的绕组的匝数，以便也借助于线路电流111相比小的、经过控制线圈105的控制电流对磁场112的场强具有显著影响。

保护装置100还包括控制单元101。控制单元101可以与车辆的低压(NV)电网110连接。换言之，可以通过车辆的NV电网(例如12V电网)以电能供给控制单元101。控制单元101可以设置用于，从用于电流测量的器件102接收线路电流111的指标和/或从用于磁场测量的器件103接收磁场112的指标。此外，控制单元101可以设置用于，控制或确定经过控制线圈105的控制电流，以便通过控制电流操纵(尤其增大或衰减)磁场112。

图1b示出保护装置100，所述保护装置包括用于测量磁场112的器件103(但不包括用于测量线路电流111的器件102)。控制线圈L₂105的控制可以如此(通过控制单元101)实现，使得磁通量Φ112消失并且因此不产生对切断开关106的磁力作用。换言之，控制单元101可以设置用于，如此调节经过控制线圈L₂105的控制电流I₂113，使得经过线圈104、105的以及开关106上的磁场112为零(或者至少小于预定义的安全阈值)。

线圈104、105中的磁场与第一和第二线圈104、105的匝数n₁和n₂相关。对于通过线路线圈104产生的磁场的场强Φ₁尤其适用：其中n₁是控制线圈104的匝数，而l₁是控制线圈的长度或磁回路104的气隙的长度。对于通过控制线圈105产生的磁场的场强Φ₂以类似的方式适用：其中n₂是控制线圈105的匝数，而l₂是控制线圈的长度或磁回路105的气隙的长度。得到通过两个线圈104、105产生的磁场的场强为：Φ＝Φ₁+Φ₂。

如以上已经说明的那样，控制单元101设置用于根据用于测量磁场112的器件103来查明场强Φ。控制单元101还设置用于如此改变控制电流I₂，使得场强Φ小于或等于预定义的安全阈值Φ_s，即Φ≤Φ_s。特别地，控制单元101可以设置用于如此改变控制电流I₂，使得场强Φ＝0。在所述情形中，得到：

$\mathrm{\Φ}={\mathrm{\Φ}}_1+{\mathrm{\Φ}}_2=I_S\frac{n_1}{l_1}+I_2\frac{n_2}{l_2}=0$

因此，设置用于将场强Φ调节到一定的值上(例如调节到值0上)的控制电流I₂是线路电流I_S的指标，例如比例可以通过适当选择绕组的匝数和/或长度而选择为小的，从而控制电流I₂相对于线路电流I₂而言是小的，并且因此为了控制保护装置100所需要的电能也是小的。尤其可以地选择(例如在线圈长度相等时或磁回路的气隙的长度相等时)。

图2示出根据线圈电流111对控制线圈105的示例性控制和对切断开关106的示例性触发。图2尤其示出线路电流111、211，其随着时间201增大并且最终超过触发电流阈值210I_阈值。随着线圈电流211的增大，磁场112的场强212也增大。控制单元然而后设置用于如此确定经过控制线圈105的控制电流213，使得场强212(对于线路电流211没有达到或没有超过触发电流阈值210的情形、即对于I_s<I_阈值或者I_s≤I_阈值)为零(或者为一定义值)。因此，得到类似于线路电流211地增大的控制电流113、213，通过所述控制电流由线路电流211产生的磁场112衰减(到定义的磁场值上)。因此，在本文献中，控制电流213也称作补偿电流。

如以上所描述的那样，控制电流113、213根据通过控制单元101的调节或控制通常与线路电流111、211成比例。因此，控制单元101也可以由控制电流113、213(例如借助放大器)查明相应的线路电流111、211。控制单元101尤其可以检查，线路电流211是否达到或超过触发电流阈值210，即是否I_s≥I_阈值。控制单元101还可以设置用于当查明达到或超过触发电流阈值210时通过控制线圈105结束线路线圈104的磁场的补偿。通过磁场补偿的中断，切断开关106上的磁场112的场强212相应于场强借此在I_S≥I_阈值时引起切断开关106的断开或触发。

为了保证切断开关106的可靠触发，控制单元101可以设置用于当查明线路电流113、213已经达到或超过了触发电流阈值210时产生增大场强Φ₁的控制电流113、213。这在图2中示出。在图2中示出的情形中，控制单元101产生具有增益电流强度I_max214的反转的控制电流213。如果控制电流I₂超过相应于触发电流阈值210的阈值，则通过I₂的换极(并且必要时放大)来启动切断开关的触发。通过控制电流213的反转不再补偿而是放大线路线圈104的磁场的场强Φ₁，这导致总和场强Φ212，所述总和场强显著大于用于切断开关106的触发阈值。由此可以保证，即使在车辆中存在反作用于开关106的触发的机械力时也保证开关106的可靠触发。

要指出的是，保护装置100可以双向地设置，即设置用于正的和/或负的线路电流111。线路电流111的反转引起磁场112的反转，这又引起控制电流113的反转。

还要注意的是，保护装置100的触发精确度仅仅取决于总和场强Φ212的确定的精确度和控制电流I2的调节的精确度。因此，能够以非常高的精确度触发保护装置100。在此，所述触发与保护装置100的温度无关。

如以上已经说明的那样，切断开关106应当以稳定的位态保持在两个位置处(即断开和闭合)。特别地，切断开关106应当在所述位置处存在在车辆中出现的振动(在没有电磁力作用的情形中)。这可以通过适合的机械解决方案(即通过机械弹簧)实现。

保护装置100、即尤其控制单元101可以设置用于对于一确定的预定义的时间段(尤其短时地)允许线路电流111，所述线路电流超过触发电流阈值210I_阈值。换言之，可以时间上受限制地容忍超过阈值并且短暂地允许更大的阈值。控制单元101尤其可以设置用于对于一确定的时间段增大触发电流阈值210I_阈值，并且因此短暂地也对于过大的线路电流111通过适合的控制电流113补偿磁场。因此，保护装置100的特性与具有高的尖峰电流和小的平均电流的系统匹配。

保护装置100即使在控制单元101的损坏时、例如在电流失灵时也保证切断开关106的可靠触发并且因此提供所谓的“错误保存(FailSave)”状态。控制单元101的失灵引起磁场补偿的中断。在所述情形中，超过触发电流阈值210的线路电流111也引起切断开关106的触发。然而，由于错误的磁场补偿，也可能发生及早的触发(例如由于车辆中的振动)。

在保护装置100中，切断开关106的触发通过控制电流I₂113并且通过相应的触发阈值限定。因此，通过模拟控制单元101的相应的电路度量(装备、参数校准…)和/或通过数字控制单元101的编程使触发特性与保护装置100的应用情形匹配。

如由图1a和1b得出的那样，保护装置100不具有(HV车载电网的)要保护的路径107和(NV车载电网的)控制电子器件101和线圈L₂105之间的电连接。因此，存在HV线路和控制装置之间的电切断。

图3示出示例性保护装置300的所选择的部分，其可以在触发之后重置。图3尤其示出具有第一磁场122的第一磁回路，所述磁场通过线路线圈104并且通过控制线圈105产生。此外，图3示出具有第二磁场312的第二磁回路，所述第二磁场通过重置线圈L₃304产生。此外，图3示出可运动组件306，其分别与第一和第二磁场112、312磁耦合并且设置用于断开(在虚线示出的位置处)或闭合(在填充地示出的位置处)切断开关106。所述可运动组件306通常双稳态地具有两个在图3中示出的位置。

控制单元101可以设置成也控制重置线圈304。为此目的，重置电流可以通过重置线圈304产生，并且因此产生磁场312，所述磁场使可运动组件306运动到以下位置处：切断开关106通过所述位置闭合(即在图3中的填充地示出的位置处)。另一方面，通过以上说明的方法借助第一磁场112使可运动组件306运动到以下位置处：切断开关106通过所述位置断开(即在图3中的虚线示出的位置处)。

因此，通过线圈L₃304使保护装置300在触发之后再次重置。这可以通过不同的方式实现。重置线圈L₃304的连接端可以从在其中构造有保护装置300的组件引导至自身的插接部引脚上。因此，线圈304可以通过特定适配器控制并且重置切断开关106。因此，在消除了触发保护装置300的原因之后能够以受控制的方式(例如由有资质的服务人员)重置保护装置300。替代地或补充地，线圈L₃304可以由组件的处理器控制，在所述组件中构造有保护装置300(例如通过控制单元101)。重置的开始可以通过特定指令实现，所述特定指令例如通过特定代码保护，使得不能未授权地篡改保护装置300的作用。替代地或补充地，能够实现通过由组件引出的确认机制的机械重置。

图4a示出保护装置100、300的示例性电流时间图400。图4a尤其示出运行电流421，所述运行电流设计用于位于保护装置100、300下游的要保护的系统。所述系统通常具有一定的热惯性，从而对于短的时间段201可以处理增大的电流421，而保持不损害所述系统。此外，图4a示出位于下游的系统的示例性的典型的(和/或最大的)运行电流411。所述典型运行电流411小于系统所设计用于的电流421。在示出的示例中，对于短的时间段201增大运行电流411，这例如在电动机的情况下由于启动电流是这种情形。

控制单元101可以设置用于实现触发电流阈值410的时间变化曲线。如在图4a中示出的那样，触发电流阈值410的时间变化曲线可以与典型运行电流411的时间变化曲线匹配，并且以一定的安全边缘跟随典型运行电流411的时间变化曲线。特别地，触发电流阈值410的时间变化曲线可以位于典型运行电流411的时间变化曲线和要保护的系统所设计用于的运行电流421的时间变化曲线之间。在图4a中示出的示例中，用于时间段T<T₀的触发电流阈值410位于I_b415处，而对于时间段T≥T₀的触发阈值位于I_a416处。保护装置100、300可以如此配置，使得触发电流阈值410的时间变化曲线与运行电流421具有预定义的最小距离403，要保护的系统设计用于所述运行电流。

触发电流阈值410的时间变化曲线相应于通过本文献中所描述的电子-磁场方法已经提供的保护特征曲线。图4a还示出保护特征曲线406，其通过保护装置100、300在控制单元101的失灵时提供。保护特征曲线406涉及电磁保护特征曲线，其基于线路电流111(在没有控制电流113作用的情况下)得出。保护特征曲线406通常具有最小触发阈值(在电流402相对小时)和最大触发阈值(在电流402相对大时)。所述触发阈值通常位于比触发电流阈值410更小的电流处。最大触发阈值和最小触发阈值之间的差是纯电磁触发的公差范围407。电磁触发通常具有一定的惯性，这导致小于惯性时间段405的电流波动不引起保护装置100、300的触发。保护装置100、300可以如此配置，使得最大触发阈值与运行电流421具有预定义的最小距离404，要保护的系统设计用于所述运行电流。所述预定义的最小距离404通常可以独立于最小距离403地确定。

图4b示出控制单元101的示例性电子(尤其模拟的)实现的框图。图4b还示出线路线圈104和控制线圈105，它们通过一个共同的磁芯彼此耦合。此外，图4b示出用于测量通过线圈104、105产生的磁场的器件103。用于测量磁场的器件103可以涉及霍尔传感器。

在图4b中示出的控制单元101设置用于实现触发电流阈值410的在图4a中示出的变化曲线。为此，控制单元可以包括整流器431，所述整流器设置用于整流控制电流113。通过使用整流器431，控制单元101可以设置用于保护正的和/或负的线路电流111。控制单元101还包括两个比较器432和433(例如运算放大器)，通过它们可以将控制电流113与两个(换算成控制电流的)触发阈值I_a416和I_b415进行比较。替代地，如在图4b中示出的那样，所测量的控制电流113通过放大器435放大到相应的线路电流111上。

通过具有电阻R₃、R₄的分压器可以确定触发阈值I_a416，并且通过比较器432可以查明是否超过触发阈值I_a416。以模拟的方式，通过具有电阻R1、R2的分压器可以确定触发阈值I_b415，并且通过比较器433可以查明是否超过触发阈值I_b415。在此，由电阻R₀和电容器C₀组成的RC单元以时间常数T₀＝1/R₀C₀延迟(已放大的)控制电流113的增大，从而在T₀过去之后才由比较器433探测控制电流113上升超过触发阈值I_b415。

或门434确保超过所述两个阈值之一引起控制电流113的反转并且因此引起保护装置100、300的触发。因此，控制单元101可以通过模拟电路技术实现。替代地或补充地，也可以使用数字信号处理器(例如保护装置100、300所嵌入的组件的处理器)来实现控制单元101。

通过在线圈104和105的磁回路中磁性调节到确定的值(例如零)上的精确度以及通过电阻R₁、R₂、R₃、R₄的公差影响电磁保护装置100、300的触发阈值I_a416和I_b415的精确度。通过RC单元的元件R₀、C₀影响时间特性的精确度。如果需要，则能够以相对简单的器件增大精确度，例如可以通过使用数字振荡器使时间特性精确。因此，可以通过控制单元101的配置来调节保护装置100、300的触发的精确度。

图5a和5b阐明，两相线路上的两个相同的保护装置100、300可以如何组合成附加的错误电流保护装置，而没有改变各个保护装置100、300的各个保护功能。线路可以借助负载503上游的第一保护装置501并且借助负载503下游的第二保护装置502保护。第一保护装置由第一线路电流I₊流过，而第二保护装置502由第二线路电流I-流过。线路电流I₊和I-可以在相应的保护装置501、502中、尤其在保护装置的相应控制单元中检测。由此，可以查明错误电流511作为所检测的线路电流I+和I-之间的偏差。

图5b示出用于探测错误电流511的示例性装置520的框图。所述两个保护装置501、502的两个控制单元521、521提供控制电流I_p+和I_p-，它们相应于线路电流I₊和I_-。比较单元523设置用于比较控制电流(或由此导出的信号)并且确定绝对差∣I_p+－I_p-∣是否等于或大于预定义的错误电流阈值I_错误最大。换言之，可以与保护装置501、502的触发电流无关地选择用于错误电流I_错误511的更敏感地触发阈值I_错误最大。为此，可以将保护电流I₊和I_-的所述两个信号I_p+和I_p-输送给进行比较的阈值电路523。比较的结果可以将所述两个单个保护装置501、502(尤其所述两个控制单元521、522)引导至相应的或节点434中以便触发。因此，在存在错误电流511时推动单个保护装置501、502的触发(与线路电流I₊和I_-的实际大小无关)。

在本文献中所描述的电子-磁性保护装置100、300可以与熔断保护装置组合。通过熔断保护装置可以确保在极端的线路电流时无论如何实现线路107的切断。另一方面，通过电子-磁性保护装置100、300可以保护更小的临界的线路电流。切断开关通常仅仅需要低的切断能力。换言之，熔断保护装置可以用作对电子-磁性保护装置100、300的错误功能的保护(例如由于卡住的切断开关106)。这示例性地在图6中的电流时间图中示出。图6示出示例性的运行电流622、621，不同的线路(具有2.5mm²和4mm²横截面)设计用于所述运行电流。电子-磁性保护装置100、300的触发电流阈值410的时间变化曲线确保，在到达运行电流622、621之前切断相应线路。作为另外的安全等级，熔断保护装置(变化曲线610)确保，如果通过电子-磁性保护装置100、300没有进行线路切断，则自确定的线路电流起通过熔断保护装置切断线路。

综上所述，在本文献中描述了一种电子-磁性方法，其避免熔断保护装置和/或电磁保护装置的不利。通过将触发特性转移到控制单元101上(例如转移到电子电路上)，此外得到以下多种可能性：

·在制造过程中保护装置100的简化的参数化。如果控制单元101涉及电子电路，则例如可以通过如调整电阻的方法的利用或者通过检验和的使用而保护的参数化可以通过软件对于不同的应用减少或完全避免保护装置100、300的不同硬件变型方案的数量。

·控制电流(即线路电流111)可以通过控制单元101测量。所测量的信号可以可供控制软件的AD(模拟到数字)转换器使用。根据控制软件例如可以实施电流的可信性验证或者实施系统诊断。

·图5a和5b示出两个保护装置501、502的组合以便实现错误电流保护电路。在此，可以实施在控制单元521、522方面的电路优化，因为在两个完整的保护装置501、502中存在有近似相等的电流和特性冗余。

·通过在本文献中所描述的保护装置100、300，通过保护装置100、300提供关于线路电流111的大小的电流切断信号。此外，提供附加保护装置触发的可能性。

如在图4a中示出的那样，在缺少用于保护电子器件101的供给电压时，可以确定触发阈值406在连接在下游的功能单元的典型的运行电流411以下。尽管没有达到功能单元的最大电流，这仍可以引起保护。因为已经借助保护装置100的电流供给110的错误在车载电网中存在错误，所以这可能是有意义的。在没有错误的运行中，不出现通过触发阈值206引起的触发，但是当存在保护装置100、300的错误情形时防止保护装置100、300的过迟的触发。

在本文献中所描述的电子-磁性保护装置100、300满足对在车辆中使用的所需要的所有要求。所描述的保护装置尤其能够实现使用测温度的独立性以及相对于振动和震动的鲁棒性。保护装置还具有在触发电流方面的小的公差，所述公差此外还可以均衡在制造过程中。这能够实现要保护的系统的最优设计，这例如可以引起更小的线路横截面、小的重量等。因此，所描述的保护装置能够实现降低车辆的成本和重量。

此外，描述了一种器件，借此能够通过可灵活定义的机制实现保护装置的重置可能性。因此，不需要组件的更换。此外，在缺少电压供给时也确保在本文献中所描述的保护装置的功能。

此外，存在在制造过程中参数化保护装置的触发特性的可能性。在此，所述参数化是与机械边界条件无关的。因此，在生成触发特征曲线时存在增大的灵活性。

如以上已经说明的那样，保护装置的电子器件完全与保护路径107电切断。这减轻实现，因为要满足少的安全要求。此外，在本文献所描述的方法能够实现电流切断的电压端子，以便测量线路电流或保护电流。这例如可以用于实施运行电流的软件可信性验证。此外，所描述方法能够实现用于根据其他触发信号的短路的电流切断的干预可能性，例如在出现并且识别出严重的软件错误时或在识别出碰撞事件时。

本发明不局限于所描述的实施例。尤其要注意的是，说明书和附图仅仅应当说明所提出的方法、设备和系统的原理。

Claims (10)

1.一种用于中断线路(107)的保护装置(100)，其中，所述保护装置(100)包括：

-线路线圈(104)，所述线路线圈设置成被所述线路(107)上的线路电流(111)流过并且由此产生磁场(112)；

-控制线圈(105)，所述控制线圈与所述线路线圈(104)磁耦合；

-切断开关(106)，所述切断开关设置用于根据所述磁场的场强中断所述线路(107)；以及

-控制单元(101)，所述控制单元设置用于，确定经过所述控制线圈(105)的控制电流(113)，以便改变所述磁场的场强，并且因此引起或禁止所述线路(107)通过所述切断开关(106)的中断。

2.根据权利要求1所述的保护装置(100)，其中，

-所述保护装置(100)包括用于测量所述磁场(112)的场强的器件(103)；以及

-所述控制单元(101)设置用于根据所述磁场(112)的所测量的场强来确定所述控制电流(113)。

3.根据权利要求2所述的保护装置(100)，其中，所述控制单元(101)设置用于：

-将从所述控制电流(113)导出的信号与触发电流阈值(210)进行比较；

-确定所述控制电流(113)，使得当所导出的信号小于所述触发电流阈值(210)时使通过所述线路线圈(104)产生的磁场衰减；和/或

-确定所述控制电流(113)，使得当所导出的信号大于所述触发电流阈值(210)时使通过所述线路线圈(104)产生的磁场增大。

4.根据权利要求3所述的保护装置(100)，其中，所述控制单元(101)设置用于：

-查明从所述控制电流(113)导出的信号对于至少一个预限定的时间段是否位于所述触发电流阈值(210)处或者是否大于所述触发电流阈值；以及

-确定所述控制电流(113)，使得当所导出的信号对于至少一个预定义的时间段位于所述触发电流阈值(210)处或大于所述触发电流阈值时使通过所述线路线圈(104)产生的磁场增大。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的保护装置(100)，其中，所述控制单元(101)设置用于确定所述控制电流(113)，使得当所导出的信号小于所述触发电流阈值(210)时使所述场强小于预定义的场强阈值。

6.根据以上权利要求中任一项所述的保护装置(100)，其中，所述线路线圈(104)包括比所述控制线圈(105)更小的线圈匝数。

7.根据以上权利要求任一项所述的保护装置(100)，其中，所述保护装置(100)包括重置线圈(304)，所述重置线圈设置用于通过构建磁场来闭合所述切断开关(106)，以便消除所述线路(107)的中断。

8.根据以上权利要求中任一项所述的保护装置(100)，其中，

-保护装置设计使得当所述线路电流(111)达到或超过缺省阈值时通过所述线路电流(111)产生的磁场(112)引起所述线路(107)通过所述切断开关(106)的中断；

-所述缺省阈值小于组件的预定义的合理的运行电流，通过所述线路(107)以电流供给所述组件。

9.根据权利要求8所述的保护装置(100)，其中，

-所述组件具有典型运行电流，所述典型运行电流小于所述组件的合理的运行电流；

-所述缺省阈值小于所述典型运行电流；以及

-所述控制单元(101)设置用于确定所述控制电流(113)使得所述切断开关(106)在线路电流(111)大于所述典型运行电流或小于所述合理的运行电流的情况下中断所述线路(107)。

10.一种用于识别经过负载(503)的错误电流(511)的设备(520)，其中，所述设备(520)包括：

-在引导至所述负载(503)的线路上的、根据以上权利要求中任一项所述的第一保护装置(501)；其中，所述第一保护装置(501)设置用于确定第一控制电流；

-在远离所述负载(503)地引导的线路上的、根据以上权利要求中任一项所述的第二保护装置(502)；其中，所述第二保护装置(502)设置用于确定第二控制电流；以及

-比较单元(523)，所述比较单元设置用于将所述第一和所述第二控制电流进行比较，并且根据所述比较识别错误电流(511)。