DE102012103551A1

DE102012103551A1 - Elektronische Sicherungsvorrichtung und elektronisches Sicherungsverfahren

Info

Publication number: DE102012103551A1
Application number: DE201210103551
Authority: DE
Inventors: Stefan Schmitt
Original assignee: Block Transformatoren Elektronik GmbH
Current assignee: Block Transformatoren Elektronik GmbH
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-24
Also published as: DE102012103551B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Sicherungsvorrichtung und ein entsprechendes elektronisches Sicherungsverfahren, mit denen wirksam zwischen einem echten Kurzschlussfall und kurzzeitigen hohen Stromimpulsen bei Ladevorgängen kapazitiver Lasten unterschieden werden können. Dazu wird eine elektronische Sicherungsvorrichtung (1, 1') vorgeschlagen mit Eingangsanschlüssen (2, 3) zum Anschließen einer elektrischen Spannungsquelle (4), einem Ausgangsanschluss (5) zum Anschließen einer Last (7), einer steuerbaren Schalteinrichtung (8) in einer Verbindungsleitung (9) zwischen einem Eingangsanschluss (2) und dem Ausgangsanschluss (5), einer Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8), einer Spannungsmesseinrichtung (11) der zwischen dem Ausgangsanschluss (5) anliegenden Ausgangsspannung (Uo), einer Strombestimmungseinrichtung (12, 13, 14, 15) zur Bestimmung des Ausgangsstroms (Io) der Sicherungsvorrichtung, wobei die Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung (8) geöffnet wird, wenn anhand des Ausgangsstroms (Io) ein potentieller Kurzschluss am Ausgangsanschluss (5) festgestellt wird, und dass die Schalteinrichtung (8) anschließend wieder geschlossen wird, wenn die Differenz zwischen einer nach dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung (8) gemessenen Ausgangsspannung (Uo2) und einer vor dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung (8) gemessenen Ausgangsspannung (Uo1) einen Spannungsschwellwert (US) übersteigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Sicherungsvorrichtung sowie ein entsprechendes elektronisches Sicherungsverfahren.
Elektronische Sicherungsvorrichtungen (oft auch als elektronische Schutzschalter oder elektronische Sicherungen bezeichnet) sind vielfach bekannt und werden umfassend in der Praxis, insbesondere zwischen einer Spannungs-/Stromversorgung und einer Last, eingesetzt, um beispielsweise bei einem Kurzschluss sicher und schnell den Stromfluss in abgesicherte Komponenten zu unterbrechen und diese Komponenten und ihre Zuleitungen so vor Beschädigungen oder Zerstörung zu schützen. Ein solcher elektronischer Schutzschalter wird beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung PVFE 24 vertrieben. Ein elektronischer Schutzschalter mit einstellbarer Strombegrenzung in einem Stromverteilungssystem im DC-Niedervoltbereich ist beispielsweise aus der DE 20 2009 005 420 U1 bekannt.
In der Praxis sollen solche elektrischen Sicherungsvorrichtungen auch zur Absicherung kapazitiver Lasten eingesetzt werden, beispielsweise bei Geräten wie etwa Touch-Displays, die eingangsseitig einen DC-DC-Wandler mit einer größeren Eingangskapazität aufweisen, um die Spannung aufzubereiten, oder ggf auch bei Ladeschaltungen zum Aufladen von wiederaufladbaren Batterien (Akkumulatoren). Zu Beginn des Ladevorgangs durch Schließen einer in der elektronischen Sicherungsvorrichtung üblicherweise verwendeten Schalteinrichtung tritt aber häufig das Phänomen auf, dass – insbesondere, wenn an der Last eine sehr niedrige oder gar keine Spannung anliegt – ein hoher Stromimpuls auftritt. Dieser hohe Stromimpuls wird von der elektronischen Sicherungsvorrichtung erfasst und als Kurzschluss interpretiert, so dass die Schalteinrichtung sofort wieder geöffnet und der Ladevorgang damit sofort wieder unterbrochen wird. Unter bestimmten Bedingungen können bekannte elektronische Sicherungsvorrichtungen somit nicht wirksam zwischen einem ”echten” Kurzschluss und einem kurzzeitigen (z. B. bei Beginn eines Ladevorgangs oder beim Schließen der Schalteinrichtung bei kapazitiven Lasten auftretenden) Stromimpulsen unterscheiden, was den Einsatz von solchen elektronischen Sicherungsvorrichtungen begrenzt und beispielsweise bei einer Ladeschaltung den Ladevorgang ineffizient macht und/oder verzögert.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Sicherungsvorrichtung und ein elektronisches Sicherungsverfahren anzugeben, mit denen wirksam eine Unterscheidung zwischen einem ”echten” Kurzschlussfall und den beschriebenen kurzzeitigen hohen Stromimpulsen bei Ladevorgängen kapazitiver Lasten unterschieden werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektronische Sicherungsvorrichtung mit

– Eingangsanschlüssen zum Anschließen einer elektrischen Spannungsquelle,
– einem Ausgangsanschluss zum Anschließen einer Last,
– einer steuerbaren Schalteinrichtung in einer Verbindungsleitung zwischen einem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss,
– einer Steuereinheit zur Steuerung der Schalteinrichtung,
– einer Spannungsmesseinrichtung der am Ausgangsanschluss anliegenden Ausgangsspannung,
– einer Strombestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ausgangsstroms der Sicherungsvorrichtung,

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein elektronisches Sicherungsverfahren mit den Schritten:

– Steuern einer zwischen einer elektrischen Spannungsquelle und einer Last angeordneten steuerbaren Schalteinrichtung,
– Messung der an der Last anliegenden Ausgangsspannung,
– Bestimmung des in die Last fließenden Ausgangsstroms,
– Öffnen der Schalteinrichtung, wenn anhand des Ausgangsstroms ein potentieller Kurzschluss am Ausgangsanschluss festgestellt wird, und
– Schließen der Schalteinrichtung, wenn die Differenz zwischen einer nach dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung gemessenen Ausgangsspannung und einer vor dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung gemessenen Ausgangsspannung einen Spannungsschwellwert übersteigt.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass anhand der Ausgangsspannung der elektronischen Sicherungsvorrichtung, die an einer angeschlossenen Last anliegt, wirksam erkannt werden kann, ob nach einem Auslösen der Sicherungsvorrichtung, also einem Öffnen der Schalteinrichtung, tatsächlich ein Kurzschluss vorliegt oder ob es sich nur um einen kurzzeitigen hohen Stromimpuls handelt, so dass bedenkenlos die Schalteinrichtung wieder geschlossen werden kann. Dazu wird vorgeschlagen, einen Vergleich der Spannungswerte vor und nach dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung zu vergleichen und deren Differenz wiederum mit einem Spannungsschwellwert zu vergleichen. Wenn dieser Spannungsschwellwert überschritten ist, wird dies so interpretiert, dass kein echter Kurzschluss vorliegt, so dass daraufhin die Schalteinrichtung wieder geschlossen werden kann. Bei einem echten Kurzschluss würde nämlich die nach dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung anliegende Ausgangsspannung unter das Niveau der vor dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung anliegenden Ausgangsspannung sinken, im Allgemeinen bis auf 0 Volt, während bei einer kapazitiven Last, an der kein Kurzschluss auftritt, die dort anliegende Ausgangsspannung weiter anliegt.
Zum Auslösen der elektronischen Sicherungsvorrichtung wird grundsätzlich der Ausgangsstrom verwendet. Dieser wird beispielsweise insoweit bestimmt, dass er mit einem Stromschwellwert verglichen werden kann. Wenn der Ausgangsstrom den Stromschwellwert übersteigt, löst die Sicherungsvorrichtung aus, die Schalteinrichtung wird dann also geöffnet, so dass grundsätzlich kein Strom mehr von einer an den Eingangsanschlüssen der elektronischen Sicherungsvorrichtung angeschlossenen Spannungsquelle an eine an dem Ausgangsanschluss der elektronischen Sicherungsvorrichtung angeschlossenen Last mehr fließen kann. „Bestimmung des Ausgangsstrom” ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass der Ausgangsstrom nur insoweit „bestimmt” wird, dass festgestellt werden kann, ob der Ausgangsstrom den Stromschwellwert übersteigt oder nicht. Dazu muss aber nicht zwingend der Wert des Ausgangsstroms exakt gemessen oder geschätzt werden, ein Vergleich mit dem Stromschwellwert, z. B. mittels eines Komparators, ist dazu ausreichend. Alternativ kann aber natürlich auch eine genauere Bestimmung des Ausgangsstroms, etwa durch Messung oder Schätzung, erfolgen. Ferner kann alternativ auch die Flankensteilheit es Ausgangsstroms verwendet werden zur Feststellung, ob (potentiell) ein Kurzschluss am Ausgang vorliegt. Alle möglichen Ausgestaltungen zur Feststellung eines potentiellen Kurzschlusses am Ausgang sollen durch die vorgesehene „Bestimmung des Ausgangsstrom” mit umfasst werden.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht somit auf einfache und kostengünstige Weise, wirksam zwischen einem echten Kurzschlussfall und nur kurzzeitig bei Einschaltvorgängen auftretenden hohen Stromimpulsen, insbesondere bei kapazitiven Lasten, zu unterscheiden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene elektronische Sicherungsvorrichtung kann somit in Geräten mit nennenswerten Eingangskapazitäten zur Absicherung ohne wesentliche Nachteile eingesetzt werden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene elektronische Sicherungsvorrichtung kann auch bei Ladeschaltungen eingesetzt werden, ohne dass der Ladevorgang zeitlich zu stark verlängert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zur Steuerung der Schalteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Differenz von Ausgangsspannungen bestimmt wird, die jeweils zu vorbestimmten Zeitpunkten nach dem zeitlich zuletzt davor erfolgten Öffnen oder Schließen der Schalteinrichtung gemessen wurden. Dadurch wird gewährleistet, dass tatsächlich auch miteinander vergleichbare Ausgangsspannungen miteinander verglichen werden, wodurch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der elektronischen Sicherungsvorrichtung erhöht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zur Steuerung der Schalteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Bestimmung, ob der Ausgangsstrom einen Stromschwellwert übersteigt, anhand eines zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem zeitlich zuletzt davor erfolgten Schließen der Schalteinrichtung erfolgt. Dadurch wird gewährleistet, dass miteinander auch tatsächlich vergleichbare Ausgangsströme verglichen werden, was ebenfalls zur Erhöhung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der elektronischen Sicherungsvorrichtung beiträgt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Spannungsschwellwert 0 oder einen Spannungswert größer 0 beträgt. Der Spannungsschwellwert kann beispielsweise vorab bestimmt und fest eingestellt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Spannungsschwellwert von dem Nutzer jeweils nach Einsatzzweck der elektronischen Sicherungsvorrichtung eingestellt werden kann. Der Spannungsschwellwert wird bevorzugt so bemessen, dass er noch sicher erfasst werden kann. Effekte, die einer sicheren Erfassung entgegenwirken, sind die Genauigkeit verwendeter Bauelement, etwa eines eingesetzten D/A-Wandlers und eingekoppelte Störungen auf der Leitung. Der Spannungsschwellwert wird beispielsweise während der Entwicklung empirisch ermittelt. Ein kleinerer Wert hat hier Vorteile, da bei einem als konstant angenommenen Verlauf der Stromspitze eine größeren Kapazität einen kleineren Spannungsanstieg aufweist, sodass dadurch ggf. die maximal aufladbare Kapazität mitbestimmt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zur Steuerung der Schalteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung in vorbestimmten Zeitabständen geschlossen wird. Die Schalteinrichtung wird zu diesen vorbestimmten Zeitabständen aber grundsätzlich nur geschlossen, wenn die oben beschriebene Bedingung für die Differenz der gemessenen Ausgangsspannungen erfüllt ist. Dadurch wird gewährleistet, dass etwa ein Ladevorgang zügig fortgesetzt wird und nicht zu lange Verzögerungen auftreten. Eine größere Verzögerung würde ggf. bedeuten, dass ein der Kapazität in der Last parallel geschalteter Verbraucher die Kapazität wieder soweit entlädt, dass die Spannungsdifferenz unter den Schwellwert fällt oder sogar wieder auf 0 V entlädt. Im letzteren Fall könnte sich die Spannung an der Kapazität also niemals aufbauen.
Bevorzugt ist ferner in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Strombestimmungseinrichtung eine in der Verbindungsleitung angeordnete Strommesseinrichtung zur Bestimmung des Ausgangsstroms aufweist. Alternativ ist dazu eine in der Verbindungsleitung oder im Bereich der Verbindungsleitung angeordnete Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur sowie eine Stromschätzeinrichtung zur Abschätzung des Ausgangsstroms anhand der gemessenen Temperatur vorgesehen. Grundsätzlich sind auch weitere Möglichkeiten denkbar, mit denen der Ausgangsstrom schnell und zuverlässig bestimmt werden kann, um festzustellen, ob der Ausgangsstrom einen vorbestimmten Stromschwellwert übersteigt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die elektronische Sicherungsvorrichtung eine Überlastvorrichtung zur Bestimmung einer Überlast der Sicherungsvorrichtung aufweist, wobei die Steuereinheit zur Steuerung der Schalteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung geöffnet bleibt oder geöffnet wird, wenn eine Überlast festgestellt wird. Dadurch wird sicher verhindert, dass eine langsame bzw. schleichende Überlast auftritt, die ebenfalls zu Beschädigungen von Elementen der elektronischen Sicherungsvorrichtung bzw. der Last und ihrer Zuleitungen führen können. Es wird somit die Gefahr einer dauerhaften Überlast festgestellt und wirksam vermieden.
Bevorzugt ist die Überlasteinrichtung zur Bestimmung einer Überlast anhand eines Temperaturmodells ausgestaltet. Anhand gemessener bzw. abgeschätzter Temperaturen eines einzelnen Elements bzw. mehrerer Elemente der elektronischen Sicherungsvorrichtung wird somit bestimmt, ob ein Überlastfall eintritt bzw. droht, um rechtzeitig die Schalteinrichtung zu öffnen und damit Beschädigungen zu vermeiden. Ein Temperaturmodell beschreibt dabei, welche Parameter in welcher Weise zu berücksichtigen sind, um eine Aussage darüber zu treffen, ob ein Überlastfall vorliegt oder nicht. Ferner ist das Temperaturmodell bevorzugt auch an den Ladevorgängen beteiligt. Auch jeder Ladevorgang trägt mit seiner Stromspitze zum Temperaturmodell bei, und im Gegenzug wird das Temperaturmodell auch bei den Ladevorgängen „befragt”. Somit ist bevorzugt das Wiedereinschalten der Schalteinrichtung nicht nur von der beschriebenen Spannungsdifferenz abhängig, sondern auch davon, ob das Temperaturmodell keine unzulässigen Bereiche erreicht hat.
Bevorzugt weist dabei die Überlasteinrichtung eine Schmelzsicherung und eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur der Schmelzsicherung auf, wobei das Temperaturmodell dann die Temperatur der Schmelzsicherung und/oder der Schalteinrichtung berücksichtigt. Die Schmelzsicherung dient dabei primär in üblicher Weise zur zusätzlichen Absicherung vor einer Überlast. Anhand deren Temperatur kann aber, bevor die Schmelzsicherung tatsächlich auslöst, bereits abgeschätzt werden, ob eine Überlast droht und dann die Schalteinrichtung der elektronischen Sicherungsvorrichtung entsprechend steuern, beispielsweise länger und/oder öfter ausgeschaltet lassen, so dass die Schmelzsicherung letztlich gar nicht auslöst bzw. auslösen muss.
Bei dem Temperaturmodell können natürlich auch weitere Parameter berücksichtigt werden. Beispielsweise ist in einer praktischen Ausgestaltung vorgesehen, dass die Überlasteinrichtung zur Bestimmung einer Überlast anhand eines Temperaturmodells ausgestaltet ist, das die aktuelle Temperatur der Sicherungsvorrichtung anhand der zu einem vorherigen Zeitpunkt bestimmten Temperatur, der aktuellen Umgebungstemperatur, dem aktuellen Ausgangsstrom und einem oder mehreren, die Wärmeabfuhr bzw. Wärmeentwicklung beschreibenden Wärmeparametern bestimmt. Die Parameter werden meist während der Entwicklung z. B. empirisch bestimmt, indem gemessene und berechnete Temperatur verglichen werden und daraufhin das Modell angepasst wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zur Steuerung der Schalteinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung so oft geschlossen wird, bis eine vorbestimmte Anzahl an Schließvorgängen oder ein vorbestimmter Spannungswert der Ausgangsspannung erreicht ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsvorrichtung,
2 ein Diagramm eines beispielhaften Verlaufs der Ausgangsspannung einer erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsvorrichtung,
3 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsverfahrens,
4 ein Diagramm eines beispielhaften Verlaufs der Ausgangsspannung für einen vollständigen Ladevorgang einer kapazitiven Last,
5 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsvorrichtung,
6 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsverfahrens, und
7 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsvorrichtung.
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsvorrichtung 1. Die elektronische Sicherungsvorrichtung 1 weist Eingangsanschlüsse 2, 3 auf, an denen eine elektrische Spannungsquelle 4 angeschlossen ist, beispielsweise ein Schaltnetzteil (NT). Am Ausgangsanschluss 5 der elektronischen Sicherungsvorrichtung 1 ist im Allgemeinen eine Last 7 angeschlossen, deren anderer Anschluss beispielsweise an einer Klemme eines externen (oder zur Sicherungsvorrichtung 1 gehörigen) Klemmenblocks 6 angeschlossen ist, an den dann auch der Eingangsanschluss 3 angeschlossen ist. Dabei kann es sich grundsätzlich um eine beliebige Last 7 handeln, die mittels der elektronischen Sicherungsvorrichtung 7 abgesichert werden soll, so dass bei einem Kurzschluss keine Beschädigungen an Komponenten der Last und ihrer Zuleitungen oder auch der Spannungsquelle 4 auftreten.
Ein zentrales Element der elektronischen Sicherungsvorrichtung 1 ist die steuerbare Schalteinrichtung 8, die vorliegend in der Verbindungsleitung 9 zwischen dem Eingangsanschluss 2 und dem Ausgangsanschluss 5 angeordnet ist. Diese dient dazu, bei einem Auslösen der Sicherungsvorrichtung 1 den Stromfluss von der Spannungsquelle 4 zur Last 7 zu unterbrechen. In einer einfachen Ausgestaltung weist die Schalteinrichtung 8 beispielsweise einen einfachen elektronischen Schalter auf, wie er beispielsweise aus den eingangs genannten Geräten bzw. Druckschriften hinlänglich bekannt ist. Grundsätzlich ist die Ausgestaltung der Schalteinrichtung 8 für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, es können also grundsätzlich beliebige in Analog- oder Digitaltechnik aufgebaute steuerbare Schalteinrichtungen Verwendung finden.
Zur Steuerung der Schalteinrichtung 8, also insbesondere zum Öffnen und Schließen der Schalteinrichtung 8, ist ferner eine Steuereinheit 10 vorgesehen. Diese ist in 1 zwar als separate Einheit gezeigt, es ist jedoch auch denkbar, dass die Steuerlogik komplett oder teilweise in die Schalteinrichtung 8 integriert ist, auch wenn nachfolgend immer von der Steuereinheit 10 die Rede ist. Die Steuereinheit 10 erhält als Eingangssignale zum einen die an dem Ausgangsanschluss 5 (bzw. an der Last 7) anliegende Ausgangsspannung U_o, die mittels einer Spannungsmesseinrichtung 11 gemessen wird, und den Ausgangsstrom I_o, der mittels einer Strombestimmungseinrichtung 12 bestimmt wird. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Spannungsmesseinrichtung 11 zwischen dem Ausgangsanschluss 5 und dem Eingangsanschluss 3 angeordnet und als einfacher Spannungsmesser ausgestaltet. Die Strombestimmungseinrichtung 12 ist bei der gezeigten Ausführungsform in der Verbindungsleitung 9 zwischen dem Eingangsanschluss 2 und dem Ausgangsanschluss 5 angeordnet und als einfache Strommesseinheit ausgestaltet. Die beiden Messeinrichtungen 11 und 12 können jedoch auch an anderen Positionen angeordnet und durch andere Ausgestaltungen realisiert sein, solange die gewünschte Funktion der Erfassung der Ausgangsspannung U_o und des Ausgangsstroms I_o (zwecks Vergleich mit einer Stromschwelle) erfüllt sind.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit 10 so ausgestaltet, dass die Schalteinrichtung 8 geöffnet wird, wenn der Ausgangsstrom I_o einen Stromschwellwert übersteigt und die Schalteinrichtung 8 anschließend wieder geschlossen wird, wenn die Differenz zwischen einer nach dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung 8 gemessenen Ausgangsspannung und einer vor dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung 8 gemessenen Ausgangsspannung einen Spannungsschwellwert übersteigt. Dies soll anhand des in 2 gezeigten Diagramms, das den Verlauf der Ausgangsspannung U_o über der Zeit für zwei Schaltvorgänge bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der elektronischen Sicherungsvorrichtung 1 beispielhaft zeigt, erläutert werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass als Last 7 eine kapazitive Last, beispielsweise eines Touch-Displays oder einer wiederaufladbaren Batterie, angeschlossen ist, die aufgeladen werden soll. Die wesentlichen Schritte sind auch in dem in 3 gezeigten Flussdiagramm des erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsverfahrens dargestellt.
In einem ersten Schritt S1 wird zunächst zu einem Zeitpunkt t₁ die Schalteinrichtung 8 geschlossen, so dass ein Strom von der Quelle 4 zur Last 7 fließen kann. Dadurch steigt die Ausgangsspannung U₀ sprunghaft an, wobei sich zunächst eine Spannungsspitze zeigt, die dann in eine kontinuierlich ansteigende Spannung übergeht. Abgesehen von diesem vereinfachten Fall ist es genauso möglich, dass die Schalteinrichtung 8 schon eine Weile geschlossen ist, die volle Ausgangsspannung an den Klemmen anliegt und dann erst extern eine Kapazität als Last 7 zugeschaltet wird. Die Last 7 könnte also zunächst nicht-kapazitiv sein und zu einem beliebigen Zeitpunkt ihre Charakteristik ändern und kapazitiv werden. Der weitere Verlauf ist für beide beschriebenen Fälle im Wesentlichen identisch.
Zu einem Zeitpunkt t₂ wird in einem zweiten Schritt S2 der Ausgangsstrom I_o bestimmt, um festzustellen, ob ein Kurzschlussfall vorliegt oder nicht. Diese Bestimmung des Ausgangsstroms I₀ kann dabei auch kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen nach dem Schließen der Schalteinrichtung 8 erfolgen. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass überprüft wird, ob ein Anstieg des Ausgangsstroms I_o vorliegt, der so groß ist, dass es sich um einen Kurzschluss am Ausgang handeln könnte. Bevorzugt wird dazu ein Vergleich mit einer Kurzschlussstromschwelle vorgenommen. Die Bestimmung anhand eines Stromes, ob ein Kurzschluss vorliegt, ist ein übliches und bekanntes Verfahren, das deshalb an dieser Stelle nicht näher erläutert werden soll. Grundsätzlich können beliebige Verfahren zur Realisierung dieses Schritts eingesetzt werden. Beispielsweise könnte eine solche Feststellung grundsätzlich auch anhand der Flankensteilheit des Anstiegs des Ausgangsstroms getroffen werden.
Wenn in Schritt S2 festgestellt wird, dass möglicherweise ein Kurzschluss vorliegt, wird zu einem Zeitpunkt t₃ anschließend die Schalteinrichtung 8 wieder geöffnet. Dadurch fällt die Ausgangsspannung U_o wieder ein Stück weit ab, wobei das Abfallen davon abhängt, ob es sich tatsächlich um einen Kurzschluss handelt oder ob die zur Feststellung des Kurzschlusses festgestellte Stromstärke des Ausgangsstroms I_o nicht durch einen tatsächlichen Kurzschluss in der Last 7 verursacht ist, sondern es sich um einen beim Einschalten der Schalteinrichtung 8 auftretenden Stromimpuls handelt, wie er bei kapazitiven Lasten auftritt, wenn die zugeführte Spannung plötzlich sprunghaft ansteigt.
Um dies festzustellen, wird in einem weiteren Schritt S4 zu einem Zeitpunkt t₄ die momentane Ausgangsspannung U_o bestimmt und anschließend in einem Schritt S5 mit einer vor dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung 8 gemessenen Ausgangsspannung verglichen. Wie in 2 erkennbar ist, wird also die zum Zeitpunkt t₄ gemessene Ausgangsspannung U_o4 mit der zum Zeitpunkt t₀ gemessenen Ausgangsspannung U_o0 gemessenen Ausgangsspannung verglichen. Die Differenz ΔU_o zwischen diesen beiden Ausgangsspannungen U_o0 und U_o4 wird dabei gebildet und mit einem Spannungsschwellwert U_S verglichen. Wenn dies der Fall ist, wird dies so interpretiert, dass kein echter Kurzschluss vorliegt, da ansonsten die Ausgangsspannung U_o4 nicht erkennbar deutlich über dem Niveau der Ausgangsspannung U_o0 liegen würde. Deshalb wird anschließend im Zeitpunkt t₅ der nächste Schaltvorgang in Schritt S6 vorgenommen, indem die Schalteinrichtung 8 wieder geschlossen wird, um den vorgesehenen Ladevorgang fortzusetzen.
Wenn im Schritt S2 festgestellt wird, dass weder tatsächlich noch potenziell ein Kurzschluss vorliegt, verbleibt das Verfahren in Schritt S2a. Wenn im Schritt S5 festgestellt wird, dass die Differenzspannung ΔU_o unterhalb der vorgegebenen Spannungsschwelle U_S liegt, wird dies so interpretiert, dass tatsächlich ein echter Kurzschluss vorliegt, so dass die Schalteinrichtung 8 dauerhaft geöffnet bleibt, da beispielsweise zunächst der Kurzschluss behoben werden muss oder andere Maßnahmen getroffen werden müssen, bevor die Schalteinrichtung 8 wieder geschlossen werden kann.
4 zeigt in einem Diagramm den Verlauf des Schaltsignals S (4A), das verdeutlicht, wann die Schalteinrichtung 8 geschlossen ist (wenn das Signal low ist). 4B zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung U_o, jeweils über einen längeren Zeitraum, aus dem ein kompletter Ladevorgang erkennbar ist. In dem gezeigten Beispiel zeigt das Schaltsignal S sechs Schaltimpulse, mit denen die Schalteinrichtung 8 sechsmal nacheinander geschlossen und wieder geöffnet wird, bis beim letzten Schaltimpuls die Schalteinrichtung 8 geschlossen bleibt, da der Stromimpuls mit steigendem U_o immer geringer wird, so dass ab einer gewissen Schwelle nicht mehr abgeschaltet wird bzw. werden muss.
In 4B ist ferner gestrichelt der Verlauf der Ausgangsspannung U_o bei einem tatsächlichen Kurzschluss. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Sicherungsvorrichtung wird in jedem Fall ein weiteres Mal wieder eingeschaltet wird, auch wenn die Spannungsschwelle nicht erreicht wurde, wie aus dem gestrichelt gezeigten Verlauf der Ausgangsspannung U_o zu erkennen ist.
Bevorzugt ist die Steuereinheit 10 so ausgestaltet, dass die Ausgangsspannungen zur Bestimmung, ob ein echter Kurzschluss oder nicht vorliegt, immer zu denselben Zeitpunkten nach einem zeitlich zuletzt davor erfolgten Öffnen oder Schließen der Schalteinrichtung gemessen werden. Das heißt, der Zeitpunkt t₄ liegt, in Bezug auf den Zeitpunkt t₁ oder t₃, immer in einem bestimmten zeitlichen Abstand, um keine Fehler durch in unregelmäßigen Zeitabständen gemessene Ausgangsspannungen in die Steuerung einzubringen.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinheit 10 derart ausgestaltet ist, dass die Ströme zur Bestimmung, ob potenziell ein Kurzschluss vorliegt, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem zeitlich zuletzt davor erfolgten Schließen der Schalteinrichtung 8 erfolgt. Das heißt, der Zeitpunkt t₂ liegt in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand von dem Zeitpunkt t₁. Auch dadurch werden Fehler hinsichtlich der Steuerung durch Fehlinterpretationen aufgrund nicht miteinander vergleichbarer Ströme vermieden.
Als Spannungsschwellwert für den Vergleich mit der oben beschriebenen Spannungsdifferenz ΔU_o der Ausgangsspannungen wird bevorzugt der Wert 0 Volt eingesetzt. In alternativen Ausgestaltungen kann dieser Spannungsschwellwert auch einen Spannungswert größer 0 Volt betragen. Der jeweilige Spannungsschwellwert hängt von dem konkreten Anwendungsfall, insbesondere der Dimensionierung der Bauteile, den gewünschten Spannungen sowie der Ladezeit und der Ladekurve ab. Bevorzugt wird der Spannungsschwellwert vorab empirisch bestimmt und dann fest eingestellt. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Nutzer den Spannungsschwellwert manuell einstellen kann. In einem Beispielfall liegt der Spannungsschwellwert bei 0,4 V bei einer Nennspannung von 24 V.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinheit 10 derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung 8 in vorbestimmten Zeitabständen geschlossen wird. Die Differenz zwischen den Zeitpunkten t₅ und t₁ ist also bevorzugt fest vorgegeben, um so letztlich einen konstant ablaufenden Ladevorgang zu erreichen.
Eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherungsvorrichtung 1' ist in 5 gezeigt. Eine entsprechende Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sicherungsverfahrens ist in 6 gezeigt. Grundsätzlich sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet.
Diese Ausführungsform der elektronischen Sicherungsvorrichtung 1' weist zusätzlich eine Überlasteinrichtung auf, mit der bestimmt wird, ob eine Überlast der Sicherungsvorrichtung 1' vorliegt. Wenn dies der Fall ist bzw. eine dauerhafte Überlast droht, steuert die Steuereinheit 10 die Schalteinrichtung 8 so, dass die Schalteinrichtung 8 geöffnet bleibt oder geöffnet wird, insbesondere bis die drohende oder tatsächliche Überlast wieder behoben ist.
In der gezeigten Ausführungsform ist dazu eine Schmelzsicherung 13 in der Verbindungsleitung 9 angeordnet, die dauerhaft auslöst, wenn eine Überlast vorliegt, insbesondere wenn der Ausgangsstrom I_o einen Überlaststromschwellwert übersteigt. Derartige Schmelzsicherungen 13 sind vielfach bekannt und eingesetzt und sollen deshalb an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
Ferner weist die Sicherungsvorrichtung 1' eine Temperaturbestimmungseinrichtung 14 auf, die anhand des gemessenen Ausgangsstrom I_o die Temperatur der Schalteinrichtung 8 und/oder der Schmelzsicherung 13 bestimmt bzw. abschätzt. Die abgeschätzte Temperatur der Schalteinrichtung 8 und/oder der Schmelzsicherung 13 wird dann ebenfalls der Steuereinheit 10 zugeführt, die diese Information für die Steuerung der Schalteinrichtung 8 verwendet, um eine dauerhafte Überlast und damit eine Beschädigung von Komponenten der Sicherungseinrichtung 1' und/oder der Last 7 zu vermeiden.
Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt zur Bestimmung, ob ein Überlastfall vorliegt oder nicht, ein Temperaturmodell eingesetzt. Ein solches Temperaturmodell beschreibt grundsätzlich einen Zusammenhang zwischen gemessener Temperatur von einer oder mehreren Komponenten und dem Ausgangsstrom, mit dem bestimmt wird, ob eine Überlast vorliegt. Ein solches Temperaturmodell wird grundsätzlich vorab bestimmt und beispielsweise durch entsprechende Messungen während der Entwicklung der elektronischen Sicherungsvorrichtung entsprechend ausgelegt. Im Einsatz werden dann die einen oder mehreren Temperaturen bestimmt und in das Temperaturmodell eingesetzt, um daraus zu bestimmen, ob eine Überlast vorliegt. Dadurch kann auch eine langsame/schleichende Überlast festgestellt werden, die langfristig zu Beschädigungen führen würde, die durch den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Absicherungsvorgang möglicherweise nicht festgestellt wird.
In einer Ausgestaltung ist das Temperaturmodell so ausgestaltet, dass es die aktuelle Temperatur der Sicherungsvorrichtung anhand der zu einem vorherigen Zeitpunkt bestimmten Temperatur, der aktuellen Umgebungstemperatur, dem aktuellen Ausgangsstrom und einem oder mehreren die Wärmeabfuhr bzw. Wärmeentwicklung beschreibenden Wärmeparametern beschreibt. Mathematisch kann eine solche Temperatur beispielsweise wie folgt beschrieben werden: T_k = T_k-1 + A·i_k ² – B·T_k-1 – T_amb
Bei diesem Beispiel handelt es sich um ein zeitdiskretes Temperaturmodell. T_k ist die (modellierte) Temperatur der Schmelzsicherung 13 im aktuellen Zeitschritt k, T_k-1 ist die Temperatur im vorherigen Zeitschritt, k – 1, i_k ist der Ausgangsstrom im aktuellen Zeitschritt k und T_amb ist die Umgebungstemperatur. Die Umgebungstemperatur muss dabei nicht gemessen werden, es kann als worst case die maximal zulässige Umgebungstemperatur angenommen werden. Die tatsächliche bzw. angenommene Umgebungstemperatur ist gleichzeitig auch der Startwert der modellierten Temperatur T₀. A und B sind Parameter, die die Wärmeentwicklung bzw. Wärmeabfuhr beschreiben und die beispielsweise empirisch ermittelt werden.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass das oben gezeigte Temperaturmodell nur beispielhaft zu verstehen ist und dass natürlich, insbesondere je nach Anwendungsfall, andere Temperaturmodelle in der Praxis eingesetzt werden können, um sicher festzustellen, ob dauerhaft ein Überlastfall vorliegt.
Wie in 6 erkennbar ist, erfolgt in Schritt 5 somit nicht nur eine Prüfung dahingehend, ob die oben beschriebene Differenzspannung ΔU_o unterhalb der vorgegebenen Spannungsschwelle U_S liegt, sondern es wird zusätzlich geprüft, ob die mithilfe des Temperaturmodells bestimmte Temperatur T der einen (oder mehreren) Komponente(n) (also insbesondere der Schmelzsicherung 13 und/oder der Schalteinrichtung 8) unterhalb einer Temperaturschwelle T_max liegt. Wenn dies der Fall ist, wird die Schalteinrichtung geschlossen, andernfalls wird die Gefahr einer drohenden dauerhaften Überlast der jeweiligen Komponente angenommen, so dass die Schalteinrichtung 8 geöffnet bleibt.
Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der Überlast zu einem Zeitpunkt zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₅ (vgl. 2), wenn also die Schalteinrichtung 8 geöffnet ist. In diesem Moment wird auch in einem Schritt S3a das Temperaturmodell aktualisiert, also die Temperatur der jeweiligen Komponente(n) anhand es aktuellen Ausgangsstroms I_o bestimmt. Wird in diesem Zeitintervall festgestellt, dass eine dauerhafte Überlast vorliegt, steuert die Steuereinrichtung 10 die Schalteinrichtung 8 so, dass sie dauerhaft ausgeschaltet bleibt, mindestens so lange, bis festgestellt wird, dass keine Überlast mehr droht oder vorliegt. Dadurch kommt eine zusätzliche Überlastvorrichtung, also beispielsweise die Schmelzsicherung 13, überhaupt nicht zum Einsatz.
In einer praktischen Ausgestaltung ist in der Steuereinheit 10 ein Zähler vorgesehen, mit der für die einzelnen Komponenten, deren Temperatur mittels des Temperaturmodells bestimmt wird, eine Art Temperaturzähler geführt wird, der die Häufigkeit und/oder Intensität jedes Überschreitens der Temperaturschwelle erfasst (vergleichbar etwa einer Art „Strafpunkte”). Erst bei Überschreiten eines ersten Zählerschwellwerts je Komponente wird dann der drohende Überlastfall angenommen und die Schalteinrichtung 8 ausgeschaltet bzw. nicht wieder eingeschaltet. Der Zählerwert wird dann, wenn die Temperaturschwelle wieder unterschritten ist, wieder schrittweise im Laufe der Zeit erniedrigt. Bei Unterschreiten eines zweiten Zählerschwellwerts je Komponente wird dann angenommen, dass keine dauerhafte Überlast mehr droht, so dass dann die Schalteinrichtung 8 wieder eingeschaltet werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Temperaturmodell eingesetzt, das bei weiteren Komponenten ansetzt. Beispielsweise kann ein Temperaturmodell eingesetzt werden, das sowohl die Temperatur der Schalteinrichtung 8 als auch die Temperatur der Schmelzsicherung 13 misst. Nur wenn beide Temperaturen darauf hinweisen, dass eine Überlast vorliegt oder vorliegen könnte, wird davon ausgegangen, dass auch tatsächlich eine Überlast droht oder vorliegt, so dass die Schalteinrichtung 8 geöffnet wird bzw. geöffnet bleibt.
Das gleiche (oder ein anderes) Temperaturmodell kann auch eingesetzt werden, um bei geschlossener Schalteinrichtung 8 in Schritten S7 und S8 ebenfalls festzustellen, ob eine dauerhafte Überlast droht. Dazu wird in Schritt S7 das Temperaturmodell aktualisiert ähnlich wie in Schritt S3a, und in Schritt S8 wird geprüft, ob die Temperaturschwelle T_max überschritten ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bleibt die Schalteinrichtung 8 geschlossen, andernfalls wird sie in Schritt S9 geöffnet und bleibt (wie im negativen Fall der Abfrage aus Schritt S5) geöffnet, bis festgestellt wird, dass keine dauerhafte Überlast mehr droht.
Mit der erfindungsgemäßen elektronischen Sicherungsvorrichtung bzw. dem elektronischen Sicherungsverfahren kann somit wirksam zwischen einem ”echten” Kurzschlussfall und kurzzeitigen hohen Stromimpulsen (”Kapazitäts-Inrush”), wie sie beispielsweise bei Ladevorgängen kapazitiver Lasten oder bei Veränderung der Charakteristik einer Last hin zu einer kapazitiven Last auftreten, unterschieden werden. Zusätzlich kann durch Verwendung einer Überlasteinrichtung, vorzugsweise mit Verwendung eines Temperaturmodells, die Gefahr einer dauerhaften Überlast erkannt werden, so dass ihr wirkungsvoll begegnet werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 1'' ist in 7 gezeigt. Diese weist ebenfalls eine Schmelzsicherung 13, aber keine Strommesseinrichtung 12 auf. Vielmehr wird die Temperatur der Schmelzsicherung 13 und/oder der Schalteinrichtung 8 mittels einer Temperaturmesseinrichtung gemessen. Diese Temperatur dient dazu, die Stärke des Ausgangsstroms I_o abzuschätzen. Dazu wird die gemessene Temperatur einer Stromschätzeinrichtung 16 zugeführt, die daraus den Ausgangsstrom I_o abschätzt. Dieser (abgeschätzte) Strom wird dann bei dieser Ausführungsform dazu verwendet festzustellen, ob in Schritt S2 (vgl. 3) ein Kurzschluss droht. Diese Information wird wiederum der Steuereinheit 10 zugeführt, die, wie oben beschrieben, entsprechend die Schalteinrichtung steuert, wenn potenziell ein Kurzschluss droht. Die Elemente 15 und 16 ersetzen somit in diesem Fall die in 1 gezeigte Strommesseinrichtung 12. Diese Abschätzung des Ausgangsstroms I_o ist zwar weniger genau als die exakte Strommessung bei der in 1 gezeigten Ausführungsform, reicht aber für den Zweck der Feststellung, ob potenziell ein Kurzschluss vorliegt, im Allgemeinen aus.
Zu erwähnen ist an dieser Stelle, dass die Temperaturmesseinrichtung 154 auch die Temperatur anderer Elemente (zusätzlich oder statt der Temperatur der Schmelzsicherung 13) messen kann, um den Ausgangsstrom I_o abzuschätzen. Beispielsweise könnte die Temperaturmesseinrichtung 14 die Temperatur einer Leiterbahn oder eines Reihenwiderstands messen für diesen Zweck. Die Schmelzsicherung 13 könnte bei einer solchen Ausgestaltung dann auch grundsätzlich entfallen.
Es versteht sich, dass die oben gezeigten Ausführungsformen nur beispielhaft zu verstehen sind und die einzelnen Elemente auch in anderen sinnvollen Kombinationen miteinander eingesetzt werden können. Die konkrete Realisierung der einzelnen Elemente kann unterschiedlich geschehen, sofern die erfindungsgemäß vorgesehene Funktion jeweils erfüllt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202009005420 U1 [0002]

Claims

Elektronische Sicherungsvorrichtung (1) mit – Eingangsanschlüssen (2, 3) zum Anschließen einer elektrischen Spannungsquelle (4), – einem Ausgangsanschluss (5) zum Anschließen einer Last (7), – einer steuerbaren Schalteinrichtung (8) in einer Verbindungsleitung (9) zwischen einem Eingangsanschluss (2) und dem Ausgangsanschluss (5), – einer Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8), – einer Spannungsmesseinrichtung (11) der am Ausgangsanschluss (5) anliegenden Ausgangsspannung (U_o), – einer Strombestimmungseinrichtung (12, 15, 16) zur Bestimmung des Ausgangsstroms (I_o) der Sicherungsvorrichtung, wobei die Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung (8) geöffnet wird, wenn anhand des Ausgangsstroms (I_o) ein potentieller Kurzschluss am Ausgangsanschluss (5) festgestellt wird, und dass die Schalteinrichtung (8) anschließend wieder geschlossen wird, wenn die Differenz zwischen einer nach dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung (8) gemessenen Ausgangsspannung (U_o2) und einer vor dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung (8) gemessenen Ausgangsspannung (U_o1) einen Spannungsschwellwert (U_S) übersteigt.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, dass die Differenz von Ausgangsspannungen bestimmt wird, die jeweils zu vorbestimmten Zeitpunkten nach dem zeitlich zuletzt davor erfolgten Öffnen oder Schließen der Schalteinrichtung (8) gemessen wurden.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, dass die Bestimmung, ob der Ausgangsstrom (I_o) einen Stromschwellwert übersteigt, anhand eines zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem zeitlich zuletzt davor erfolgten Schließen der Schalteinrichtung (8) erfolgt.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Spannungsschwellwert Null oder einen Spannungswert größer Null beträgt.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung (8) in vorbestimmten Zeitabständen geschlossen wird.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strombestimmungseinrichtung eine in der Verbindungsleitung (9) angeordnete Strommesseinrichtung (12) zur Bestimmung des Ausgangsstroms (I_o) aufweist.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Strombestimmungseinrichtung eine in der Verbindungsleitung (9) oder im Bereich der Verbindungsleitung (9) angeordnete Temperaturmesseinrichtung (15) zur Messung der Temperatur und eine Stromschätzeinrichtung (16) zur Abschätzung des Ausgangsstroms (I_o) anhand der gemessenen Temperatur aufweist.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Überlasteinrichtung (13, 14) zur Bestimmung einer Überlast der Sicherungsvorrichtung, wobei die Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung (8) geöffnet bleibt oder geöffnet wird, wenn eine Überlast festgestellt wird.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Überlasteinrichtung (13, 14) zur Bestimmung einer Überlast anhand eines Temperaturmodells ausgestaltet ist.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Überlasteinrichtung (13, 14) eine Schmelzsicherung (13) und eine Temperaturmesseinrichtung (14) zur Messung der Temperatur der Schmelzsicherung aufweist und wobei das Temperaturmodell die Temperatur der Schmelzsicherung und/oder der Schalteinrichtung (8) berücksichtigt.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Überlasteinrichtung (13, 14) zur Bestimmung einer Überlast anhand eines Temperaturmodells ausgestaltet ist, das die aktuelle Temperatur der Sicherungsvorrichtung anhand der zu einem vorherigen Zeitpunkt bestimmten Temperatur, der Umgebungstemperatur, dem aktuellen Ausgangsstrom und einem oder mehreren, die Wärmeabfuhr bzw. Wärmeentwicklung beschreibenden Wärmeparametern bestimmt.
Elektronische Sicherungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (10) zur Steuerung der Schalteinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, dass die Schalteinrichtung (8) sooft geschlossen wird, bis eine vorbestimmte Anzahl an Schließvorgängen oder ein vorbestimmter Spannungswert der Ausgangsspannung erreicht ist.
Elektronisches Sicherungsverfahren mit den Schritten: – Steuern einer zwischen einer elektrischen Spannungsquelle (4) und einer Last (7) angeordneten steuerbaren Schalteinrichtung (8), – Messung der an der Last (7) anliegenden Ausgangsspannung (U_o), – Bestimmung des in die Last fließenden Ausgangsstroms (I_o), – Öffnen der Schalteinrichtung (8), wenn anhand des Ausgangsstroms (I_o) ein potentieller Kurzschluss am Ausgangsanschluss (5) festgestellt wird, und – Schließen der Schalteinrichtung (8), wenn die Differenz zwischen einer nach dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung (8) gemessenen Ausgangsspannung (U_o) und einer vor dem letzten Öffnen der Schalteinrichtung (8) gemessenen Ausgangsspannung (U_o) einen Spannungsschwellwert (U_S) übersteigt.