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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Absichern und Trennen einer elektrischen Leitung.
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Stand der Technik
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Die Anzahl der Stromverbraucher in modernen Fahrzeugen sowie deren Leistungsaufnahme steigt immer weiter an. Deshalb wird darüber nachgedacht, Fahrzeuge mit einem Bordnetz mit erhöhter Spannung (z. B. 48 V) auszustatten, welches in der Lage ist, verschiedene Verbraucher (Lasten) in dem Fahrzeug mit einer höheren Leistung bei gleichbleibender Stromstärke zu versorgen. Die Verwendung von 48 V führt jedoch zu dem Problem, dass sich im Schadensfall mit einem Leitungskurzschluss oder ähnlichem Schaden stabile Lichtbögen ausbilden können, da 48 V über der Lichtbogen-Zündspannung liegt.
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Herkömmlicherweise werden elektrische Leitungen durch Schmelzsicherungen abgesichert. Da ein Lichtbogen jedoch als zusätzlicher Widerstand in der Leitung auftrifft, wird der Kurzschlussstrom derart begrenzt, dass die Sicherung nicht auslöst.
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Im Allgemeinen wird zwischen zwei Arten von Lichtbögen unterschieden, nämlich seriellen Lichtbögen und parallelen Lichtbögen. Parallele Lichtbögen treten parallel zur Last auf. Diese werden z. B. durch eine schadhafte Kabelisolierung verursacht, sodass ein Kurzschluss zur Karosserie oder zum bestehenden 12 V-Bordnetz entsteht. Bei parallelen Lichtbögen weist die Stromstärke gewöhnlich eine Abfolge von Spikes auf, die mehrere 100 A aufweisen. Da die Spikes jedoch kurz sein können, reicht der mittlere Strom oft nicht aus, die Sicherung auslösen zu lassen.
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Im Gegensatz dazu treten serielle Lichtbögen in Reihe zur Last auf. Diese werden beispielsweise durch Kabelbruch oder bei Schäden an Steckverbindungen verursacht. Serielle Lichtbögen wirken wie ein zusätzlicher Widerstand im Stromkreis, sodass die Stromstärke im Vergleich zum intakten Zustand des Stromkreises reduziert ist. Folglich begrenzt ein serieller Lichtbogen den Laststrom derart, dass eine Sicherung normalerweise nicht auslöst.
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Sowohl serielle als auch parallele Lichtbögen erzeugen sehr hohe Temperaturen, sodass ein stabiler Lichtbogen große Schäden an dem Fahrzeug verursachen kann. Folglich ist es wünschenswert, das Entstehen eines Lichtbogens frühzeitig zu verhindern bzw. den Lichtbogen so schnell wie möglich auszulöschen. Dies geschieht dadurch, dass ein Schalter (z. B. ein Relais) die fehlerhafte Leitung abschaltet, wenn ein Lichtbogen erkannt wird. Es sind verschiedene Techniken zum Detektieren von Lichtbögen bekannt. Beispiele solcher Techniken sind die Auswertung der Stromstärke oder der Spannung im Frequenzbereich (siehe z. B.
EP 2 040 348 A2 ) und die optische Detektion von Lichtbögen (siehe z. B.
DE 10 2004 051 734 A1 ).
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Wenn ein Relais zum Abschalten der elektrischen Leitung verwendet wird, gibt es jedoch dadurch ein Problem, dass sich in dem Relais aufgrund der hohen Bordnetzspannung Lichtbögen ausbilden können, die zur Beschädigung und sogar zur Zerstörung von herkömmlichen Relais führen. Im Stand der Technik wird dieses Problem dadurch umgangen, dass spezielle Relais eingesetzt werden, die unter anderem Vorrichtungen (z. B. Lichtbogenlöschmagnete) enthalten, die entstehende Lichtbögen löschen. Weiterhin können bestimmte Medien oder Aufbauten (z. B. Gasfüllung, Brückenkontakt) verwendet werden, die die für den Lichtbogen notwendige Lichtbogenspannung in der Kontaktzone des Relais erhöhen. Ein Nachteil des Standes der Technik ist jedoch, dass diese speziellen Relais eine große Baugröße aufweisen, die in einem Fahrzeug nicht wünschenswert ist. Weiterhin weisen diese speziellen Relais einen hohen Preis auf. Ein weiterer Nachteil solcher speziellen Relais ist, dass diese polungsrichtig verbaut werden müssen. All dies führt zu einer Verkomplizierung des Abschaltvorgangs.
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Alternativ können auch elektronische Schalter (z. B. MOSFETs) zum Abschalten verwendet werden. Es kann jedoch zu einer Zerstörung des elektronischen Schalters durch die Ausbildung von Spannungsspitzen kommen. Weiterhin führt die Verwendung von elektronischen Schaltern zu höheren Kosten im Vergleich zu einem Relais.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung, insbesondere in einem Fahrzeug, ein erstes Sicherungsglied und eine zu dem ersten Sicherungsglied in Reihe geschaltete Parallelschaltung mit zwei parallelen Zweigen. Ein erstes Schaltelement ist im ersten Zweig der Parallelschaltung angeordnet und ein zweites Sicherungsglied ist im zweiten Zweig der Parallelschaltung angeordnet. Das erste Schaltelement ist derart eingerichtet, dass es öffnet, wenn ein Fehler auf der elektrischen Leitung erfasst wird, und die Sicherungsglieder sind derart ausgebildet, dass der zum Auslösen des ersten Sicherungsglieds notwendige Strom größer ist als der zum Auslösen des zweiten Sicherungsglieds notwendige Strom.
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Durch Verwenden eines zweiten Sicherungsglieds, das parallel zu dem Schaltelement geschaltet ist, kann eine Ausbildung eines Lichtbogens in dem Schaltelement verhindert werden. Insbesondere wird beim Öffnen des Schaltelements der Strom zunächst über das zweite Sicherungsglied in dem zweiten Zweig der Parallelschaltung geleitet. Da jedoch der zum Auslösen des ersten Sicherungsglieds notwendige Strom größer ist als der zum Auslösen des zweiten Sicherungsglieds notwendige Strom, löst das zweite Sicherungsglied schnell aus und unterbricht damit den zweiten Zweig der Parallelschaltung. Mit anderen Worten trennt das zweite Sicherungsglied die elektrische Leitung kurz nach dem Öffnen des Schaltelements, sodass die elektrische Leitung durch das Schaltelement und das zweite Sicherungsglied getrennt wird, ohne dass sich ein Lichtbogen in dem Schaltelement ausbilden kann. Insbesondere kann der Strom beim Öffnen des Schaltelements zuerst noch kurzzeitig durch das zweite Sicherungsglied fließen, was das Schaltelement entlastet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin ein zweites Schaltelement im zweiten Zweig der Parallelschaltung. Das zweite Schaltelement ist eingerichtet, zu öffnen, wenn ein Fehler auf der Leitung erfasst wird.
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Durch Bereitstellen des zweiten Schaltelements im zweiten Zweig der Parallelschaltung wird eine zweite Sicherungsebene bereitgestellt. Falls das zweite Sicherungsglied nicht auslöst, ist es zusätzlich möglich, das zweite Schaltelement zu öffnen, um die Leitung zu trennen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung ausgebildet, dass zweite Schaltelement nach Öffnen des ersten Schaltelements zu öffnen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Anschlusspunkt zwischen dem ersten Sicherungsglied und der Parallelschaltung über ein drittes Schaltelement und einen Widerstand auf ein Bezugspotenzial des Fahrzeugs geführt.
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Dies stellt eine weitere Sicherungsebene bereit. Falls festgestellt wird, dass beim Auftreten eines Fehlers eines der Schaltelemente nicht schaltet und/oder das zweite Sicherungsglied nicht auslöst, kann das dritte Schaltelement geschlossen werden. Dadurch wird ein Kurzschluss mit dem Bezugspotential, z. B. Fahrzeugmasse, hergestellt, der das erste Sicherungsglied zum Auslösen bringt. Dadurch kann die elektrische Leitung sicher getrennt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das dritte Schaltelement derart ausgebildet, dass es schließt, wenn erfasst wird, dass das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement nicht öffnet und/oder das zweite Sicherungsglied nicht auslöst.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Widerstand des zweiten Sicherungsglieds größer als der Widerstand des ersten Schaltelements.
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Dadurch wird sichergestellt, dass im fehlerfreien Zustand ein Großteil des elektrischen Stroms durch das erste Schaltelement fließt.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer auf einer elektrischen Leitung angeordneten Vorrichtung, die ein erstes Sicherungsglied und ein zu dem ersten Sicherungsglied in Reihe geschalteter Parallelschaltung mit zwei parallelen Zweigen umfasst. Ein erstes Schaltelement ist im ersten Zweig der Parallelschaltung angeordnet und ein zweites Sicherungsglied im zweiten Zweig der Parallelschaltung. Das Verfahren umfasst die Schritte zum Erfassen eines Fehlers auf der Leitung und Öffnen eines ersten Schaltelements, um das zweite Sicherungsglied zu veranlassen, auszulösen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin ein zweites Schaltelement im zweiten Zweig der Parallelschaltung. Das Verfahren umfasst weiterhin Öffnen des zweiten Schaltelements, wenn ein Fehler auf der Leitung erfasst wird. Weiterhin ist ein Anschlusspunkt zwischen dem ersten Sicherungsglied und der Parallelschaltung über ein drittes Schaltelement und einen Widerstand auf ein Bezugspotenzial des Fahrzeugs geführt bzw. mit diesem verbunden ist. Das Verfahren umfasst weiterhin Schließen des dritten Schaltelements, wenn erfasst wird, dass das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement nicht öffnet, und/oder das zweite Sicherungsglied nicht auslöst.
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Weiterhin betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug-Bordnetz mit einer Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung. Das Fahrzeug-Bordnetz umfasst ein Detektionselement zum Detektieren eines Fehlers, insbesondere eines Lichtbogens, auf der elektrischen Leitung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung ausführlich anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung gemäß einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer auf einer elektrischen Leitung angeordneten Vorrichtung zum Absichern der elektrischen Leitung.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Abbildungen beschrieben. Dabei sind in den verschiedenen Zeichnungen gleiche oder entsprechende Elemente jeweils mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die im Folgenden detailliert beschrieben werden, werden ausdrücklich mit Bezug auf eine Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung in einem Fahrzeug beschrieben. Jedoch wird angemerkt, dass die folgende Beschreibung nur Beispiele enthält und nicht als die Erfindung einschränkend angesehen werden sollte.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 zum Absichern einer elektrischen Leitung. Die elektrische Leitung verbindet eine Spannungsquelle mit der Spannung U mit einer Last (Verbraucher) R1. Die Spannungsquelle kann z. B. durch eine oder mehrere Fahrzeugbatterien ausgebildet sein. Bei der Spannung U handelt es sich z. B. um 48 V. Die Vorrichtung 10 ist an einem beliebigen Punkt der elektrischen Leitung angeordnet und dient dazu, die elektrische Leitung zu trennen bzw. zu unterbrechen, wenn ein Fehler auf der Leitung auftritt.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ein erstes und zweites Sicherungsglied F1, F2 sowie ein Schaltelement, die an unterschiedlichen Positionen auf der Leitung angebracht werden können.
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Das erste Sicherungsglied F1 sichert die elektrische Leitung von der Spannungsquelle zum Verbraucher R1 gegen Überstrom und Kurzschluss ab. Als Sicherungsglied kann eine elektrische Sicherung wie z. B. eine Schmelzsicherung oder ein Leistungsschutzschalter verwendet werden.
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Es gibt jedoch auch Fehler auf der Leitung, die das erste Sicherungsglied nicht zum Auslösen bringen. Falls es z. B. zu einem parallelen und/oder seriellen Lichtbogen auf der Leitung oder der Masserückführung zu/von dem Verbraucher R1 kommt, kann es wie oben beschrieben vorkommen, dass der Fehlerstrom nicht ausreicht, um das erste Sicherungsglied F1 auszulösen. Ein solcher Fehler ist in 1 durch einen Blitz zwischen der Vorrichtung 10 und dem Verbraucher R1 dargestellt. Der Fehler kann jedoch auch in dem Teil der elektrischen Leitung auftreten, der die Masserückführung zwischen dem Verbraucher R1 und der Spannungsquelle darstellt.
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Ein solcher Fehler kann durch bekannte Techniken, wie oben beschrieben, erfasst werden. Wenn ein solcher Fehler erfasst wird, muss die elektrische Leitung aktiv getrennt (abgeschaltet) werden.
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Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung 10 eine zu dem ersten Sicherungsglied F1 in Reihe geschaltete Parallelschaltung mit zwei parallelen Zweigen. Ein Schaltelement S1 ist im ersten Zweig der Parallelschaltung angeordnet und ein zweites Sicherungsglied ist im zweiten Zweig der Parallelschaltung angeordnet. Das Schaltelement S1 ist derart eingerichtet, dass es öffnet, wenn ein Fehler auf der elektrischen Leitung erfasst wird. Das Schaltelement kann ein Relais oder ein Halbleiterschalter (z. B. MOSFET), insbesondere ein Leistungshalbleiter, bzw. eine Parallelschaltung von mehreren dieser Schalter sein. Das zweite Sicherungsglied F2 kann eine elektrische Sicherung, wie z. B. eine Schmelzsicherung oder ein Leistungsschutzschalter, sein, so dass bei einem hohen Strom der Stromfluss beispielsweise durch Durchschmelzen oder Durchbiegen (z. B. bei einem Bi-Metall) unterbrochen wird.
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Weiterhin ist der zum Auslösen des ersten Sicherungsglieds F1 notwendige Strom größer als der zum Auslösen des zweiten Sicherungsglieds F2 notwendige Strom.
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Wenn ein Fehler auf der elektrischen Leitung (z. B. ein paralleler oder serieller Lichtbogen) erfasst wird, wird das erste Schaltelement S1 geöffnet und der Fehlerstrom über das Sicherungsglied F2 geleitet. Dadurch löst das Sicherungsglied F2 aus. Der zum Auslösen des zweiten Sicherungsglieds F2 notwendige Strom (Sicherungswert, Nennstrom) wird vorteilhafterweise so gering gewählt, dass die Energie im Falle einer Schmelzsicherung zum Überschreiten des Schmelzintegrals I2t auch bei geringen Strömen im Fehlerfall (z. B. serieller Lichtbogen) ausreicht, um das zweite Sicherungsglied F2 auszulösen.
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Durch die Parallelschaltung des Schaltelements S1 mit dem Sicherungselement F2, das wiederum mit dem Sicherungselement F1 in Reihe geschaltet ist, kann das Schalelement S1 geöffnet werden, ohne dass ein schädlicher Lichtbogen in dem Schaltelement S1 entsteht.
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Vorteilhafterweise sind die beiden Sicherungsglieder F1 und F2 bezüglich Nennwert und Auslösecharakteristik so zu wählen bzw. auszulegen, dass das Sicherungselement F1 den Laststrom des Verbrauchers R1 tragen kann und das Sicherungsglied F2 nach dem Öffnen des Schaltelements S1 sicher auslöst.
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Bei der genauen Abstimmung des ersten Sicherungsglieds F1 und des zweiten Sicherungsglieds F2 ist weiterhin zu beachten, dass die entsprechende Stromaufteilung nicht zu einer Alterung oder gar Auslösung eines Sicherungsglieds im Normalbetrieb führt. Somit sind die Widerstandswerte des ersten Schaltelements S1 und des zweiten Sicherungsglieds F2 aufeinander abzustimmen. Hierfür sind die Regeln von Parallel- und Reihenschaltung anzuwenden und die technischen Daten des Sicherungsglieds, wie z. B. Auslösecharakteristik, Stromerwärmung, etc.
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Durch das im Normalbetrieb geschlossen Schaltelement S1 wird erreicht, dass der Nennstromwert des Sicherungsglieds F2 kleiner als der Nennstromwert des Sicherungsglieds F1 sein kann. Das Sicherungsglied F2 wird im Normalbetrieb durch das Schaltelement S1 überbrückt, wodurch ein Auslösen des Sicherungsglieds F2 im Normalbetrieb ausgeschlossen ist. Vorteilhafterweise wird der Nennstrom des ersten Sicherungsglieds F1 mindestens viermal so groß gewählt wie der Nennstrom des zweiten Sicherungsglieds F2. Vorteilhaft ist auch der Fall, dass der Nennstrom des ersten Sicherungsglieds F1 mindestens achtmal so groß ist wie der Nennstrom des zweiten Sicherungsglieds F2. Weiterhin ist vorteilhafter Weise der Widerstand des Sicherungsglieds F2 mindestens fünfmal so groß wie der Widerstand des Schaltelements S1. Vorteilhaft ist auch, wenn der Widerstand des zweiten Sicherungsglieds F2 mindestens zwölfmal so groß ist wie der Widerstand des Schaltelements S1.
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Nachfolgend wird ein konkretes Konfigurationsbeispiel der Vorrichtung 10 beschrieben. Das erste Sicherungsglied F1 ist in diesem Konfigurationsbeispiel eine Sicherung Midi SF30. Diese Sicherung weist einen Nennstrom von 125 A auf und einen Widerstand von ca. 0,4 mOhm. Die Stromquelle liefert eine Spannung von 48 V. Als Verbraucher R1 wird ein Verbraucher verwendet, der ca. 4,8 kW Leistungsaufnahme und einen Widerstand von ca. 480 mOhm aufweist. Folglich ist die Sicherung F1 im Normalbetrieb mit ca. 100 A belastet.
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Als Schaltelement S1 wird in diesem Beispiel ein bistabiles Relais mit einer Nennspannung von 12 V verwendet. Das Relais weist eine Dauerstromfähigkeit von 150 A Nennstrom bei Tu120°C auf. Der Widerstand des Relais beträgt ca. 0,3 mOhm. Als zweites Sicherungsglied F2 wird eine Sicherung ATO Form C mit einem Nennstrom von 15 A verwendet. Der Widerstand des zweiten Sicherungsglieds F2 beträgt ca. 5 mOhm. Somit ist das Relais S1 im Normalbetrieb mit ca. 95 A belastet und die Sicherung F2 mit ca. 5 A.
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Im Fehlerfall wird das Relais S1 innerhalb von 0,1 Sekunden geöffnet. Dies führt zu einem Fehlerstrom von 100 A in der Sicherung F2, wodurch diese innerhalb von weniger als 0,2 Sekunden durch den siebenfachen Nennstrom auslöst.
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Durch eine solche Konfiguration kann ein Ausbilden eines Lichtbogens im Relais S1 verhindert werden. Weiterhin ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein herkömmliches 12 V-Relais zum Trennen der elektrischen Leitung verwendet werden kann, das zu einem einfachen und kostenreduzierten Aufbau der Vorrichtung führt.
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2 zeigte eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung. Die Vorrichtung 10 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in 1 dadurch, dass der zweite Zweig der Parallelschaltung ein zweites Schaltelement S2 umfasst. Das zweite Schaltelement S2 ist eingerichtet zu öffnen, wenn ein Fehler auf der Leitung erfasst wird. Vorteilhafterweise öffnet das zweite Schaltelement S2 nach dem Öffnen des ersten Schaltelements S1. Das zweite Schaltelement S2 stellt eine weitere Sicherungsebene bereit. Insbesondere kann das zweite Schaltelement geöffnet werden, wenn erfasst wird, dass das zweite Sicherungsglied F2 beispielsweise nach 0,2 Sekunden immer noch nicht ausgelöst hat. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn der Lichtbogenstrom zu gering für das Sicherungsglied F2 ist. Da in einem solchen Fall der Fehlerstrom sehr gering ist, muss der Schalter keine hohe Stromschaltfähigkeit aufweisen. Somit kann ein kleines und kostengünstiges Schaltelement S2 verwendet werden.
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Weiterhin kann das zweite Schaltelement S2 dazu verwendet werden, die elektrische Leitung im Normalbetrieb zu dem nachfolgenden Verbrauchern potenzialfrei zuschalten. Dadurch kann z. B. Strom gespart werden, wenn das Fahrzeug länger nicht genutzt wird. Das Relais muss deshalb auch nicht an dem Laststrom des Verbrauchers angepasst werden. Somit kann ein kleines und preiswertes Schaltelement S2 verwendet werden.
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In dem bereits oben beschriebenen Konfigurationsbeispiel kann ein Relais mit Nennspannung 12 V als zweites Schaltelement S2 verwendet werden. Die Dauerstromfähigkeit des Relais S2 beträgt 35 A Nennstrom bei Tu125°C. Der Widerstand beträgt ca. 1,5 mOhm. Wie auch die Sicherung F2 ist das Relais S2 im Normalbetrieb mit ca. 5 A belastet. Folglich ist das Relais S2 fähig, den Fehlerstrom bis zum Auslösen F2 zu tragen. Wenn im Fehlerfall die Sicherung F2 nach 0,2 Sekunden noch nicht ausgelöst hat, wird das Relais S2 geöffnet, um die elektrische Leitung zu trennen.
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Die 3 zeigt eine Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu der Vorrichtung gemäß Ausführungsform 2 ist die Vorrichtung 10 der dritten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlusspunkt zwischen dem ersten Sicherungsglied F1 und der Parallelschaltung über ein drittes Schaltelement S3 und einen Widerstand R2 auf ein Bezugspotenzial des Fahrzeugs geführt ist. Das Bezugspotenzial kann z. B. die Fahrzeugmasse bzw. Klemme 31 sein.
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Die dritte Ausführungsform stellt eine weitere Sicherheitsebene bereit. Es sollte beachtet werden, dass das zweite Schaltelement S2 nicht zwingend in der Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform vorhanden sein muss, obwohl es in Figur gezeigt ist.
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Die zusätzliche Sicherungsebene gemäß der dritten Ausführungsform wird dadurch erreicht, dass das erste Sicherungsglied F1 zum Auslösen gebracht werden kann, indem Schaltelement S3 geschlossen wird. Durch Schließen der dritten Schaltelements S3 wird ein Kurzschluss hergestellt, der das Sicherungsglied F1 zum Auslösen veranlasst. Wenn insbesondere das Schaltelement S1 und/oder das Schaltelement S2 versagen und/oder die Sicherungsglieder F1 und/oder F2 nicht durch den Fehlerstrom auslösen, kann das Sicherungsglied F1 durch Zuschalten des Schaltelements S3 zum Auslösen gebracht werden. Wenn z. B. bestimmt wird, dass das Sicherungsglied F2 nach Öffnen des Schaltelements S1 nicht auslöst, kann das Schaltelement S3 geschlossen werden.
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Weiterhin ist der Widerstand R2 passend zum Nennstrom des Sicherungsglieds F1 auszuwählen, um die Spannungsquelle zu schützen. Der Wert des Widerstands R2 muss in Abhängigkeit des Innenwiderstands der Spannungsquelle und des Sicherungsglieds F1 berechnet werden.
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Im oben ausgeführten Konfigurationsbeispiel muss der Widerstand R2 z. B. so klein gewählt werden, dass im Kurzschlussfall der Nennstrom in Höhe von 125 A der ersten Sicherung F1 überschritten wird.
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4 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer auf einer elektrischen Leitung angeordneten Vorrichtung. Die Vorrichtung kann eine Vorrichtung 10 gemäß einer vorhin beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sein. Das Verfahren umfasst den Schritt S10 zum Erfassen eines Fehlers auf der Leitung. Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt S11 zum Öffnen des ersten Schaltelements, um das zweite Sicherungsglied zu veranlassen, auszulösen.
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Weiterhin kann das Verfahren den Schritt umfassen zum Öffnen des zweiten Schaltelements, wenn ein Fehler auf der zweiten Leitung erfasst wird. Ein weiterer optionaler Schritt ist das Öffnen des zweiten Schaltelements, wenn ein Fehler auf der Leitung erfasst wird. Zusätzlich kann das Verfahren den Schritt umfassen zum Schließen des dritten Schaltelements, wenn erfasst wird, dass das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement nicht öffnen und/oder das zweite Sicherungsglied nicht auslöst.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeugbordnetz einer Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung. Das Fahrzeugbordnetz umfasst ein Detektionselement zum Detektieren eines Fehlers, insbesondere eines Lichtbogens, auf der elektrischen Leitung. Zur Detektion eines Lichtbogens kann das Detektionselement ein oben beschriebenes oder anderes bekanntes Verfahren verwenden. Wenn ein Lichtbogen aus der elektrischen Leitung erfasst wird, meldet das Detektionselement dies an die Vorrichtung 10. Als Reaktion darauf steuert die Vorrichtung das erste Schaltelement S1, das zweite Schaltelement S2 und das dritte Schaltelement S3 wie oben beschrieben, um die elektrische Leitung zu trennen. Zusätzlich kann das Detektionselement auch in der Vorrichtung 10 vorgesehen sein.
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In der vorhergehenden Beschreibung wurde die Vorrichtung als Teil eines Bordnetzes eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beschrieben. Es ist jedoch ersichtlich, dass das Konzept der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch anwendbar ist, auf alle anderen Versorgungsnetze, bei welchen eine Spannung bzw. Leistung derart hoch sein kann, dass ein Lichtbogen auftreten kann.
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Insbesondere erkennt der Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der Vorrichtung und des Verfahrens der Erfindung durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
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Ferner wurde die Vorrichtung mit Bezug auf bestimmte Beispiele beschrieben, die jedoch nur zum verbesserten Verständnis der Erfindung dienen sollen, und diese nicht einschränken sollen. Der Fachmann erkennt auch sofort, dass viele verschiedene Kombinationen der Elemente zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Deshalb wird der Umfang der Erfindung durch die vorliegenden Ansprüche gekennzeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2040348 A2 [0006]
- DE 102004051734 A1 [0006]
