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Die Erfindung betrifft ein Leitungsnetz, insbesondere ein Gleichspannungsnetz und zwar vorzugsweise ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Überwachung und Schutz eines solchen Leitungsnetzes auf/vor Lichtbögen.
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Versuche haben gezeigt, dass bei einer Spannung von 12 V und darüber sowie einer Leistung von 50 W ein Lichtbogen in einem Gleichspannungsnetz entstehen und brennen kann. Unterhalb von 50 W Leistung kann ein Lichtbogen nicht entstehen, ab etwa 100 W brennt ein Lichtbogen stabil.
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Bei bisherigen üblichen Kraftfahrzeug-Bordnetzen stellen Lichtbögen aufgrund der nur geringen Spannung noch kein Problem dar. Im Zuge der Verwendung von höheren Spannungen im Bordnetz, beispielsweise durch die Anhebung der Batteriespannung auf 42 V oder auch durch die Entwicklung von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen mit beispielsweise einer zweiten Spannungsebene innerhalb des Bordnetzes von mehreren 100 V ist nunmehr die Problematik des Entstehens von Lichtbögen zu betrachten.
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Insbesondere bei derartigen Gleichspannungs-Bordnetzen mit einer (zusätzlichen) Hochvolt-Spannungsebene besteht die Anforderung, das Bordnetz zuverlässig gegen alle Arten von Kurzschlüssen und Lichtbögen insbesondere wegen der damit bestehenden Brandgefahr zu schützen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleichspannungsnetz, insbesondere ein Kraftahrzeug-Bordnetz anzugeben, welches auf das Entstehen eines Lichtbogens überwacht wird.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Leitungsnetz, insbesondere ein Gleichspannungs-Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einer Spannungsquelle sowie mit einem Verbraucher, der über eine Versorgungsleitung (Plusleitung) an der Spannungsquelle (z. B. Pluspol einer Batterie) und über eine Masseleitung an einem Grundpotential (z. B. Karosseriemasse, Minuspol einer Batterie) angeschlossen ist. Das Grundpotential ist hierbei insbesondere Massepotential. Zur Überwachung des Spannungsnetzes auf einen Lichtbogen ist eine Messeinrichtung vorgesehen, die eine Auswerteelektronik, eine Sensorleitung sowie einen ersten Widerstand aufweist. Diese ist einerseits über die Sensorleitung mit der Auswerteelektronik und andererseits über den ersten Widerstand mit der Masseleitung verbunden. Die Auswerteelektronik ist zur Spannungsmessung der an der Sensorleitung anliegenden Spannung ausgebildet.
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Diese Ausgestaltung dient in der einfachsten Ausführung zunächst zur Erfassung eines seriellen Lichtbogens in der Masseleitung. Im fehlerfreien Zustand wird von der Auswerteelektronik allenfalls eine sehr geringe Spannung gemessen, die sich ergibt aus dem Widerstandswert des ersten Widerstands und dem im fehlerfreien Zustand über diesen Widerstand fließenden Stroms. Dieser ist im Falle einer fehlerfreien Masseleitung sehr gering, so dass entsprechend auch die gemessene Spannung sehr gering ist. Dies wird von der Auswerteelektronik als fehlerfreier Zustand interpretiert.
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Bei Auftreten eines seriellen Lichtbogens in der Masseleitung im Nachgang zu einem ersten Kontaktierungspunkt, an dem die Sensorleitung an die Masseleitung angeschlossen ist, steigt der Spannungswert an diesem Kontaktierungspunkt auf zumindest 20 V und höher. Gleichzeitig fließt aufgrund eines Leitungsdefekts in der Masseleitung, welcher letztendlich für die Entstehung des seriellen Lichtbogens verantwortlich ist, ein deutlich größerer Strom über den ersten Widerstand als im fehlerfreien Fall. Von der Auswerteelektronik wird daher in diesem Fall ein sprunghafter Anstieg der an der Sensorleitung anliegenden Spannung ermittelt und als Fehlerfall ausgewertet. Ein in der Auswerteelektronik integrierter Spannungsmesser misst dabei jeweils die an der Sensorleitung anliegenden Spannung gegen vorzugsweise Massepotential.
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Durch diese Ausgestaltung ist daher in effektiver Weise eine wirksame Erkennung eines seriellen Lichtbogens in der Masseleitung gewährleistet. Im Fehlerfall wird von der Auswerteelektronik eine Schutzmaßnahme veranlasst, wie beispielsweise ein Trennen der Spannungsquelle von dem betroffen Abschnitt des Bordnetzes.
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In zweckdienlicher Weiterbildung ist die Versorgungsleitung als eine geschirmte Leitung ausgebildet. Der Schirm dieser Leitung bildet einen Außenleiter und ist zugleich zumindest ein Teilabschnitt der Sensorleitung. Bei dieser Ausgestaltung ist daher in zweckdienlicher Weise der Verbraucher über eine handelsübliche, geschirmte Leitung an der Spannungsquelle angeschlossen. Derartige geschirmte Leitungen werden beispielsweise als Koaxialkabel für die Signalübermittlung eingesetzt. Eine derartig geschirmte Leitung weist daher einen zentralen Innenleiter, beispielsweise ein massiver Draht oder auch ein Lizenzdraht auf, welcher von einer Isolation (Dielektrikum) und anschließend von dem einen Außenleiter bildenden Schirm umgeben ist. Der Schirm ist dabei zweckdienlicherweise nach Art eines metallischen Schirmgeflechts ausgebildet. Das Schirmgeflecht wiederum ist von einem Isolations-Kabelmantel umgeben.
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Der besondere Vorteil dieser Maßnahme ist darin zu sehen, dass keine zusätzliche Sensorleitung verlegt werden muss, sondern dass die Sensorleitung quasi integraler Teil der Versorgungsleitung ist.
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Ein weiterer Vorteil in der Verwendung einer geschirmten Leitung ist darin zu sehen, dass auch die Versorgungsleitung geschützt ist und auf das Entstehen von Lichtbögen überwacht werden kann. Insbesondere besteht die Möglichkeit, einen parallelen Lichtbogen zwischen der Versorgungsleitung und beispielsweise der Karosserie zu verhindern. Denn ein solcher Lichtbogen setzt aufgrund der Abschirmung voraus, dass der Innenleiter zunächst mit dem Schirm in Kontakt kommt, bevor ein direkter Kontakt beispielsweise mit der Karosseriemasse entstehen kann. Ein derartiger Kontakt des Schirms mit dem Innenleiter wird jedoch unmittelbar von der Auswerteelektronik aufgrund der mit diesem Kontakt einhergehenden Potentialanhebung auf der Sensorleitung erkannt und entsprechend als Fehlerfall ausgewertet. Es kann daher sofort eine Gegenmaßnahme wie beispielsweise ein Abschalten eingeleitet werden, so dass die Entstehung eines parallelen Lichtbogens ausgeschlossen ist.
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Darüber hinaus ist auch die Beschädigung der Versorgungsleitung, beispielsweise des äußeren Kabelmantels, über die Auswerteelektronik erfassbar. Ein Kontakt des Schirms mit der Karosseriemasse führt nämlich zu einer Potentialabsenkung in der Sensorleitung, welche wiederum als Fehler detektiert wird. Auch hierdurch ist daher eine Beschädigung der Isolation und/oder des Schirms und damit die potentielle Entstehung eines Lichtbogens erfassbar.
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Selbst serielle Lichtbögen innerhalb der Versorgungsleitung werden in diesem Anwendungsfall von der Auswerteelektronik rechtzeitig erkannt, bevor größere Schäden, wie beispielsweise ein Brand entsteht. Aufgrund eines seriellen Lichtbogens und der damit einhergehenden Temperaturbelastung wird nämlich der Isolationsmantel (Dielektrikum) des Innenleiters zwischen dem Innenleiter und dem Schirm zerstört, was zu einem Kontakt zwischen dem Innenleiter und dem Schirm führt, welcher wiederum von der Auswerteelektronik detektiert wird. In diesem Fall wird daher ein serieller Lichtbogen der Versorgungsleitung zwar nicht im Entstehen verhindert, jedoch rechtzeitig detektiert, um größere Schäden zu vermeiden.
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Im Hinblick auf eine möglichst einfache und kompakte Ausgestaltung ist der erste Widerstand unmittelbar im Verbraucher angeordnet. Unter Verbraucher wird hierbei eine jegliche elektrische Komponente verstanden, die typischerweise in einem eigenen Gehäuse angeordnet und über die Versorgungsleitung mit dem Bordnetz verbunden ist. Der Verbraucher ist daher üblicherweise selbst ein komplexes Bauteil, beispielsweise ein elektrischer Verstell-Motor, ein Heizelement, eine Lichteinheit etc.
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In zweckdienlicher Alternative hierzu ist der erste Widerstand in einem Stecker angeordnet, über den der Verbraucher angeschlossen ist. Einige der im Kraftfahrzeug verbauten elektrischen Komponenten werden an ihrem Gehäuse über eine Steckverbindung an der Versorgungsleitung angeschlossen. Bei dieser Ausgestaltung braucht daher keine Änderung am Verbraucher direkt vorgenommen zu werden. Vielmehr ist der erste Widerstand direkt in den Stecker integriert. Dabei ist der erste Widerstand vorzugsweise in der Nähe eines Kontaktstiftes oder einer Kontaktbuchse angeordnet, die den Masseanschluss definiert. Durch die Maßnahme der unmittelbaren Integration entweder in den Verbraucher selbst oder in den unmittelbar am Verbraucher angeschlossenen Stecker wird zuverlässig die gesamte Masseleitung geschützt.
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Der Verbraucher und damit die Versorgungsleitung ist üblicherweise über ein Schaltelement an der Spannungsquelle angeschlossen, das in einem sogenannten Leistungsverteiler integriert ist. Ein derartiger Leistungsverteiler enthält als Schaltelemente üblicherweise eine Mehrzahl von Leistungsschaltern, die zum Schalten der verschiedenen Verbraucher ausgebildet sind und von einer entsprechenden Steuereinheit angesteuert werden. Im Hinblick auf eine kompakte und platzsparende Ausgestaltung ist die Auswerteelektronik zweckdienlicherweise in einen derartigen Leistungsverteiler integriert. Die Sensorleitung ist daher an diesem Leistungsverteiler angeschlossen. Dieser weist einen entsprechenden Anschlusskontakt für die Sensorleitung auf. Hierzu wird auf bekannte, übliche Kontaktierungsmaßnahmen zur Schirmkontaktierung zurückgegriffen.
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In bevorzugter Weiterbildung umfasst die Messeinrichtung eine Widerstandsmessbrücke, insbesondere eine Wheatstonesche Messbrücke. Der erste Widerstand ist dabei zweckdienlicherweise Bestandteil dieser Messbrücke. Die Messbrücke ist dabei derart ausgestaltet und konzipiert, dass im Fehlerfall, also bei einem Leitungsdefekt, welcher zu einem Lichtbogen führen kann oder bereits geführt hat, dies zu veränderten Spannungsverhältnissen innerhalb der Widerstandsmessbrücke führt, was von der Auswerteelektronik wiederum erfasst und als Fehlerfall identifiziert wird. Mit einer derartigen Messbrücke wird daher das Einsatzgebiet und die Erfassungsmöglichkeiten im Vergleich zu der zuvor beschriebenen einfachsten Ausführungsvariante mit lediglich dem ersten Widerstand erweitert. Bei Einsatz einer derartigen Messbrücke ist die Verwendung einer geschirmten Versorgungsleitung nicht zwingend erforderlich, wird jedoch in bevorzugter Anwendung in Kombination mit der Messbrücke eingesetzt. Über die Messbrücke ist neben dem seriellen Lichtbogen in der Masseleitung insbesondere auch die Entstehung eines Lichtbogens in der Versorgungsleitung erfassbar.
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Die Messbrücke umfasst hierzu allgemein ein erstes, verbraucherseitiges Widerstandspaar sowie ein zweites, quellenseitiges Widerstandspaar. Das verbraucherseitige Widerstandspaar ist dabei unmittelbar in Verbrauchernähe angeordnet und zwar seriell zueinander in einer Art Bypassleitung zum Verbraucher. Der erste Widerstand, der Teil dieses ersten Widerstandspaars ist, ist an der Masseleitung und der zweite Widerstand ist an der Versorgungsleitung angeschlossen. Die Kontaktierungspunkte sind dabei vorzugsweise unmittelbar vor bzw. nach dem Verbraucher angeordnet. Die Sensorleitung greift die Spannung zwischen den beiden Widerständen dieses verbraucherseitigen ersten Widerstandspaars ab.
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Das zweite Widerstandspaar ist quellenseitig angeordnet. Hierunter wird verstanden, dass das zweite Widerstandspaar mit der Versorgungsleitung an deren Beginn, also möglichst unmittelbar nach einem Schaltelement verbunden ist. Das zweite Widerstandspaar umfasst einen dritten sowie vierten Widerstand, die in Serie in eine Verbindungsleitung geschalten sind, die die Versorgungsleitung mit Massepotential verbindet. Entsprechend ist auch der dritte Widerstand an einem dritten Kontaktierungspunkt vorzugsweise unmittelbar im Anschluss an ein Schaltelement mit der Versorgungsleitung verbunden. Der vierte Widerstand ist mit Massepotential verbunden. Die Spannungen zwischen den beiden Widerständen des zweiten Widerstandspaars wird wieder von der Sensorleitung abgegriffen. Die Auswerteelektronik misst die Spannung zwischen den beiden Abgriffspunkten.
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Wie bereits zum ersten Widerstand beschrieben, ist das erste Widerstandspaar alternativ direkt im Verbraucher oder in einem Kontaktstecker ausgebildet. Das zweite Widerstandspaar ist für eine kompakte Bauweise vorzugsweise im Leistungsverteiler integriert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung eines Leitungsnetzes gemäß Anspruch 9. Bei diesem Verfahren wird grundsätzlich die Spannung in der Sensorleitung, die über den ersten Widerstand mit der Masseleitung verbunden ist, überwacht.
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Der besondere Vorteil des Verfahrens – neben der reinen Erfassung eines Fehlerfalls – ist darüber hinaus darin zu sehen, dass aufgrund der unterschiedlichen Verhältnisse bei den verschiedenen Fehlerfällen wie
- – Fehler in der Masseleitung, wie beispielsweise Bruch, was zu einem seriellen Lichtbogen in der Masseleitung führen kann,
- – Fehler in dem (Innen-)Leiter der Versorgungsleitung, wie beispielsweise Bruch, was zu einem seriellen Lichtbogen in der Versorgungsleitung führen kann, oder
- – Fehler in der Isolation der Versorgungsleitung, was zu einem parallelen Lichtbogen führen kann
die Fehlerfälle unterscheidbar von der Auswerteelektronik erfasst und interpretiert werden.
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Daher wird von der Auswerteelektronik auf einen seriellen Lichtbogen in der Masseleitung geschlossen, wenn sich die gemessene Spannung um einen ersten Spannungswert, der mindestens 20 V beträgt, erhöht.
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Im Falle der Verwendung eines geschirmten Außenleiters wird in zweckdienlicher Weiterbildung auf einen parallelen Lichtbogen bzw. auf einen elektrischen Kontakt zwischen Innenleiter und Schirm geschlossen, wenn sich die gemessene Spannung um einen zweiten charakteristischen Spannungswert erhöht. Dieser ist vom ersten charakteristischen Spannungswert verschieden und entspricht insbesondere der Bordnetzspannung.
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Weiterhin wird von der Auswerteelektronik auf einen Defekt der Kabelisolierung der Versorgungsleitung und damit auf einen Kontakt des Schirms mit der Karossiermasse erkannt, wenn die Spannung um einen charakteristischen dritten Spannungswert abfällt. Dieser Spannungsabfall ist dabei üblicherweise sehr gering, da im fehlerfreien Zustand die an der Sensorleitung anliegende Spannung bereits sehr gering ist.
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Bei der beschriebenen Ausführungsvariante mit dem nur einen ersten Widerstand und der geschirmten Versorgungsleitung erlaubt daher die Auswerteelektronik die gezielte Unterscheidung der Fehlerfälle
- – serieller Lichtbogen in der Masseleitung
- – Kontakt des Innenleiters mit dem Schirm, zum Beispiel als Folge eines seriellen Lichtbogens sowie
- – Kontakt des Schirms mit der Karosseriemasse zum Beispiel als Folge einer Beschädigung des Kabelmantels
allein anhand der Unterscheidung der charakteristischen Spannungswerte.
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Der Einsatzbereich wird bei der Verwendung einer Widerstands-Messbrücke zusätzlich erweitert. Generell gilt dabei, dass die Widerstandsbrücke derart ausgebildet ist, dass im fehlerfreien Zustand an den beiden Abgriffspunkten der Sensorleitung das gleiche Potential anliegt und damit die Messspannung null ist. Durch die Widerstandsbrücke wird insbesondere eine Unterscheidung ermöglicht, ob ein serieller Lichtbogen in der Versorgungsleitung oder in der Masseleitung auftritt.
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Ergänzend wird in bevorzugter Weiterbildung der Ort der Entstehung des jeweiligen Lichtbogens anhand des Vorzeichens der Messspannung identifiziert.
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Ein serieller Lichtbogen in der Versorgungsleitung führte zu einer Erhöhung des Widerstands in der Versorgungsleitung, was zu einer ersten charakteristischen Verstimmung der Messbrücke führt. Je nachdem wo der Ort des seriellen Lichtbogens ist, also ob verbrauchernah oder quellennah, ist das Vorzeichen der gemessenen charakteristischen Spannung unterschiedlich. Hierdurch kann daher der Ort des Lichtbogens zumindest eingegrenzt werden. Entsprechend wird auch ein serieller Lichtbogen in der Masseleitung identifiziert. Hier erhöht sich der Widerstand in der Masseleitung, was ebenfalls zu einer Verstimmung der Messbrücke mit einer weiteren charakteristischen Spannungsänderung führt, die von der Auswerteelektronik erfasst wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in vereinfachten Darstellungen:
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1 eine ausschnittsweise Darstellung eines Leitungsnetzes mit einer Messeinrichtung zum Schutz vor Lichtbögen gemäß einer ersten Ausführungsvariante und
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2 eine ausschnittsweise Darstellung eines Leitungsnetzes mit einer Messvorrichtung zum Schutz vor Lichtbögen gemäß einer zweiten Ausführungsvariante.
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In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das Leitungsnetz gemäß den 1, 2 ist jeweils als ein Gleichspannungsnetz ausgebildet und ist insbesondere ein Teilbereich eines Hochspannungs-Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug mit einer Spannung von beispielsweise 42 V oder von mehreren hundert Volt. Das Leitungsnetz weist jeweils einen Verbraucher 2 auf, der über eine Versorgungsleitung 4 und in den Ausführungsbeispielen jeweils über einen Leistungsverteiler 6 mit einer hier nicht näher dargestellten (Gleich-)Spannungsquelle, insbesondere Batterie verbunden ist. In dem Leistungsverteiler 6 ist jeweils eine Auswerteelektronik 8 integriert, in den Figuren dargestellt durch einen Mikrokontroller. Die Auswerteelektronik 8 ist dabei zur Spannungsmessung einer Messspannung U ausgebildet. Die Auswerteelektronik 8 ist Teil einer Messeinrichtung zur Überwachung des Leitungsnetzes auf Fehler. In beiden Ausführungsvarianten zählt zu der Messeinrichtung eine Sensorleitung 10 sowie ein erster Widerstand 12A. Die Sensorleitung 10 ist über den ersten Widerstand 12A mit einer Masseleitung 14 an einem ersten Kontaktierungspunkt 16A verbunden.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das andere Ende der Sensorleitung 10 an der Auswerteelektronik 8 angeschlossen, die die Spannung an der Sensorleitung 10 gegenüber Massepotential M misst.
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Die Masseleitung 14 verbindet den Verbraucher 2 ebenfalls mit Massepotential M. der erste Kontaktierungspunkt 16A ist unmittelbar im Nachgang zum Verbraucher 2 angeordnet, so dass die gesamte Länge der Masseleitung 14 überprüft werden kann.
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Die Versorgungsleitung 4 ist im Ausführungsbeispiel der 1 als eine geschirmte Leitung ausgebildet und umfasst einen Innenleiter 18, der zunächst konzentrisch von einer hier nicht näher dargestellten Isolierung und anschließend wieder konzentrisch von einem Schirm 20 umgeben ist. Der Schirm 20 bildet den Leiter der Sensorleitung 10.
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Im fehlerfreien Fall ist die von der Auswerteelektronik 8 erfasste Messspannung U sehr gering. Diese ergibt sich aus dem Widerstandswert des ersten Widerstands 12A und des im fehlerfreien Fall über diesen fließenden Stroms. Bei einer fehlerfreien Masseleitung 14 ist dieser allenfalls sehr gering, so dass die gemessene Messspannung U allenfalls sehr gering ist und im Bereich kleiner 1 V liegt.
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Bei einem Fehlerfall, beispielsweise einem Leitungsdefekt in der Masseleitung 14, welcher zu einem seriellen Lichtbogen 22 in der Masseleitung 14 führt, erhöht sich die Spannung am ersten Kontaktierungspunkt 16A auf zumindest 20 V und es fließt aufgrund des Leitungsdefekts in der Masseleitung 14 ein deutlich erhöhter Strom über den ersten Widerstand 12A ab. Dies wird von der Auswerteelektronik erfasst und als serieller Lichtbogen 22 identifiziert.
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Die Entstehung eines Lichtbogens 24A, B in der Versorgungsleitung wird ebenfalls detektiert. Die geschirmte Versorgungsleitung 4 ist üblicherweise von einer Kabelisolation umgeben. Ein paralleler Lichtbogen 24A zwischen dem Innenleiter 18 und der Karosseriemasse setzt zunächst voraus, dass der Innenleiter 18 mit dem Schirm 20 kontaktiert ist. Dies führt unmittelbar zu einer charakteristischen Spannungserhöhung, die von der Auswerteelektronik 8 als solche erfasst und einem derartigen Fehlerfall zugeordnet wird.
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Bei einem Defekt des Innenleiters 18 (Bruch) und dem Entstehen eines seriellen Lichtbogens 24B führt dies – nach einem Aufschmelzen der Innenisolation – zu einer Kontaktierung mit dem Außenschirm 20, was sich durch eine charakteristische Potentialerhöhung bemerkbar macht. Die Auswerteelektronik erkennt daher aufgrund des charakteristischen Wertes den seriellen Lichtbogen 24B in der Versorgungsleitung 4. Im Falle eines Defekts der Kabelisolation und eines Kontakts des Schirms 20 mit Karosseriemasse führt dies unmittelbar zu einer Potentialabsenkung, die ebenfalls einen charakteristischen Wert (sehr gering) aufweist.
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Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 ist anstelle der geschirmten Versorgungsleitung 4 eine normale Versorgungsleitung 4 eingesetzt. In bevorzugter Weiterbildung ist jedoch die Versorgungsleitung 4 auch bei der Ausführungsvariante der 2 als geschirmte Leitung ausgebildet. Dadurch können sämtliche Auswerteverfahren, wie zu 1 beschrieben, ergänzend herangezogen werden. Dadurch wird eine gewisse Redundanz für das Erkennen eines Fehlerfalls erreicht.
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Bei der Ausführungsvariante der 2 umfasst die Messeinrichtung ergänzend eine Wheatstonsche Messbrücke mit einem ersten, verbraucherseitigen Widerstandspaar 26A sowie mit einem zweiten, quellenseitigen Widerstandspaar 26B. Das verbraucherseitige Widerstandspaar 26A weist den ersten Widerstand 12A sowie einen zweiten Widerstand 12B auf, die in Serie zueinander in eine Bypassleitung 28 geschalten sind. Die Bypassleitung 28 verbindet die Masseleitung 14 ausgehend von dem ersten Kontaktierungspunkt 16A unmittelbar im Anschluss an den Verbraucher 2 mit der Versorgungsleitung 4 an einem zweiten Kontaktierungspunkt 16B unmittelbar vor dem Verbraucher 2. Die Sensorleitung 10 ist an einem ersten Abgriffspunkt 30A zwischen den beiden Widerständen 12A, 12B angeschlossen.
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Das zweite Widerstandspaar 26B weist einen dritten Widerstand 12C sowie einen vierten Widerstand 12D auf, die wiederum in Serie zueinander in eine Verbindungsleitung 32 geschalten sind. Die Verbindungsleitung 32 ist unmittelbar nach einem Schaltelement 34 des Leistungsverteilers 6 an einem dritten Kontaktierungspunkt 16C mit der Versorgungsleitung 4 verbunden. Zwischen dem dritten und dem vierten Widerstand 12C, 12D ist die Sensorleitung 10 an einem zweiten Abgriffspunkt 30B angeschlossen. Die Auswerteelektronik 8 misst die Spannung zwischen den beiden Abgriffspunkten 30A, 30B.
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Die dargestellte Widerstands-Messbrücke ist für den fehlerfreien Fall derart abgestimmt, dass an den beiden Abgriffspunkten 30A, 30B das gleiche Potential anliegt und somit die gemessene Messspannung U null ist.
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Durch die dargestellte Messeinrichtung mit der Widerstands-Messbrücke lassen sich folgende Fehlerfälle unterscheiden: Serieller Lichtbogen 22 in der Masseleitung 14: Hierdurch erhöht sich der Widerstand in der Massleitung 14, was zu einer charakteristischen ersten Verstimmung der Messbrücke und zu einer charakteristischen Spannungsänderung der Messspannung U führt.
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Serieller Lichtbogen 24A in der Versorgungsleitung 4: Dies führt zu einer Erhöhung des Widerstands in der Versorgungsleitung 4, wodurch eine zweite, charakteristische Verstimmung der Messbrücke mit einer entsprechenden charakteristischen Spannungsänderung erfolgt. Je nach Ort des Entstehens dieses seriellen Lichtbogens 24A in der Versorgungsleitung 4 ist das Vorzeichen der Messspannung U entweder positiv oder negativ. Daher kann zusätzlich auch noch eine Aussage über den Ort des seriellen Lichtbogens 24A in der Versorgungsleitung 4 getroffen werden.
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In allen Fällen ist die Auswerteelektronik 8 dafür eingerichtet, bei Erkennen eines Fehlerfalls eine geeignete Gegenmaßnahme zu ergreifen. in der Regel wird dies ein automatisches Abschalten/Trennung der Versorgungsleitung 4 von der Spannungsquelle sein. Hierzu steuert die Auswerteelektronik direkt das Schaltelement 34 an. Ergänzend wird der Fehler in ein Fehlerprotokoll mit allen verfügbaren Informationen geschrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Verbraucher
- 4
- Versorgungsleitung
- 6
- Leistungsverteiler
- 8
- Auswerteelektronik
- 10
- Sensorleitung
- 12A
- erster Widerstand
- 12B
- zweiter Widerstand
- 12C
- dritter Widerstand
- 12D
- vierter Widerstand
- 14
- Masseleitung
- 16A
- erster Kontaktierungspunkt
- 16B
- zweiter Kontaktierungspunkt
- 16C
- dritter Kontaktierungspunkt
- 18
- Innenleiter
- 20
- Schirm
- 22
- serieller Lichtbogen in Masseleitung
- 24A
- paralleler Lichtbogen in Versorgungsleitung
- 24B
- serieller Lichtbogen in Versorgungsleitung
- 26A
- verbraucherseitiges Widerstandspaar
- 26B
- quellenseitiges Widerstandspaar
- 28
- Bypassleitung
- 30A
- erster Abgriffspunkt
- 30B
- zweiter Abgriffspunkt
- 32
- Verbindungsleitung
- 34
- Schaltelement
- U
- Messspannung
- M
- Massepotential
