DE102013207775A1 - Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung - Google Patents

Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung Download PDF

Info

Publication number
DE102013207775A1
DE102013207775A1 DE102013207775.0A DE102013207775A DE102013207775A1 DE 102013207775 A1 DE102013207775 A1 DE 102013207775A1 DE 102013207775 A DE102013207775 A DE 102013207775A DE 102013207775 A1 DE102013207775 A1 DE 102013207775A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
load
electrical line
fault
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102013207775.0A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102013207775B4 (de
Inventor
Stefan Ecker
Jan Marquardt
Michael Wortberg
Matthias Stemplinger
Yves Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Priority to DE102013207775.0A priority Critical patent/DE102013207775B4/de
Priority to US14/263,073 priority patent/US9568531B2/en
Publication of DE102013207775A1 publication Critical patent/DE102013207775A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013207775B4 publication Critical patent/DE102013207775B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58Testing of lines, cables or conductors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine einfache und zuverlässige Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung zwischen einer Last und einer Spannungsquelle oder Masse, umfassend eine Spannungsmesseinrichtung, die eingerichtet ist Spannungen an mindestens zwei Punkten der elektrischen Leitung zu messen; und eine Auswerteeinrichtung, die eingerichtet ist das Auftreten einer Störung basierend auf Spannungsdifferenzen der gemessenen Spannungen zu erkennen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung, und insbesondere eine Vorrichtung, die Lichtbögen in einer elektrischen Leitung in einem Fahrzeug erkennt.
  • Stand der Technik
  • Die Anzahl der Stromverbraucher in modernen Fahrzeugen sowie deren Leistungsaufnahme steigt immer weiter an. Deshalb wird darüber nachgedacht, Fahrzeuge mit einem 48 V-Boardnetz 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 Kurzschluss stabile Lichtbögen ausbilden können, da 48 V über der Lichtbogen-Zündspannung liegt.
  • Herkömmlicherweise werden elektrische Leitungen durch Schmelzsicherungen abgesichert. Da ein Lichtbogen jedoch als zusätzlicher Widertand in der Leitung auftritt, wird der Kurzschlussstrom derart begrenzt, dass die Sicherung nicht auslöst.
  • Im Allgemeinen wird zwischen zwei Arten von Lichtbögen unterschieden, nämlich seriellen und parallelen Lichtbögen, welche im Folgenden näher erklärt werden.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines parallelen Lichtbogens, und insbesondere eine Schaltungsanordnung mit einer 48 V-Spannungsquelle sowie einen Stromstärkenverlauf über die Zeit. 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-Boardnetz entsteht. Beim parallelen Lichtbogen weist die Stromstärke eine Abfolge von Spikes auf, die mehrere Hundert Ampere aufweisen. Da die Spikes jedoch kurz sein können, reicht der mittlere Strom oft nicht aus, die Sicherung auslösen zu lassen.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines seriellen Lichtbogens, und insbesondere eine Schaltungsanordnung mit einer 48 V-Spannungsquelle sowie einen Stromstärkenverlauf über die Zeit. Serielle Lichtbögen treten 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 nicht auslöst.
  • 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 erkennen. Es ist jedoch sehr schwierig, die Strombegrenzung durch einen seriellen Lichtbogen von Schwankungen der Stromabnahme durch die Last zu unterscheiden.
  • Herkömmlich sind einige Techniken zur Erkennung von Lichtbögen bekannt. Da ein Lichtbogen Frequenzanteile im Kilohertz-Bereich erzeugt, gibt es Ansätze durch Auswertungen im Frequenzbereich der Stromstärke oder der Spannung (z. B. mit schneller Fourier-Transformation) den Lichtbogen zu erkennen. Eine solche Technik ist z. B. in EP 2 040 348 A2 beschrieben. Je nach Last bleibt es aber schwierig, normale Signalanteile und durch Lichtbögen verursachte Signalanteile eindeutig zu unterscheiden. Weiterhin ist für eine solche Technik eine aufwendige und teure Hardware mit Signalprozessor nötig. Eine weitere bekannte Technik ist eine optische Detektion von Lichtbögen, die einen Lichtbogen durch einen ein Kabel umgebenden Lichtleiter detektiert (siehe z. B. DE 10 2004 051 734 A1 ). Alle diese Techniken haben jedoch den Nachteil, dass sie einen relativ hohen Implementierungsaufwand erfordern und/oder eine Lichtbogenerkennung nicht zuverlässig durchführen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache und zuverlässige Vorrichtung zum Erkennen von Störungen einer elektrischen Leitung in einem Fahrzeug bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung zwischen einer Last und einer Spannungsquelle oder einer Last und Masse eine Spannungsmesseinrichtung, die eingerichtet ist, Spannungen an mindestens zwei Punkten der elektrischen Leitung zu messen, sowie eine Auswerteeinrichtung, die eingerichtet ist, das Auftreten einer Störung basierend auf Spannungsdifferenzen der gemessenen Spannungen zu erkennen.
  • Durch Verwenden von Spannungsdifferenzen, d. h. einem Vergleich von mindestens zweier Spannungen (Potentiale) an verschiedenen Punkten, ist es möglich einen erhöhten Spannungsabfall zwischen zwei Punkten der elektrischen Leitung zu erkennen, der aufgrund einer Störung (z. B. einem seriellen Lichtbogen) auftritt. Folglich muss gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich ein Spannungsabgriff an mehreren Punkten der elektrischen Leitung bereitgestellt werden. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine einfache Vorrichtung bereit, deren Implementationsaufwand im Gegensatz zu den herkömmlichen Techniken stark verringert ist.
  • Beispielsweise werden die Spannungsmessungen an Verbindungspunkten der elektrischen Leitung mit der Spannungsquelle der Last und der Masse vorgenommen und von dort über eine verdrillte Doppelleitung der Auswerteeinheit zugeführt. Dementsprechend kann die Spannungsmesseinrichtung eine Spannung an einem Verbindungsteil der elektrischen Leitung mit der Last messen. Somit wird erreicht, dass die Vorrichtung einen möglichst großen Teil der elektrischen Leitung überwacht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung misst die Spannungsmesseinrichtung eine Spannung oder einen Spannungsverlauf an einem der Last abgewandten Verbindungsteil der elektrischen Leitung zu der Spannungsquelle.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verbindungsteil eine Steckverbindung. Somit ist es möglich, die Spannungsmessung direkt in die Steckverbindung der elektrischen Leitung zu integrieren.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erkennt die Auswerteeinrichtung das Auftreten einer Störung, wenn eine Spannungsdifferenz einen Schwellwert übersteigt. Ein erhöhter Spannungsabfall über der elektrischen Leitung deutet z. B. auf einen seriellen Lichtbogen hin, da dieser als zusätzlicher Widerstand wirkt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erkennt die Auswerteeinheit das Auftreten eine Störung, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an einem Verbindungsteil der elektrischen Leitung mit der Last und der Spannung an dem der Last abgewandten Verbindungsteil größer als der Schwellwert ist, und/oder die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an einem Verbindungteil der elektrischen Leitung mit der Last und dem Massepotenzial größer als der Schwellwert ist. Gemäß dieser Ausführungsform werden zwei Teile der elektrischen Leitung überwacht, zum einen der Teil der elektrischen Leitung, der die Spannungsquelle mit der Last verbindet, und zum anderen der Teil der elektrischen Leitung, die die Last mit der Masse verbindet. Andere Leitungsteile eines Bordnetzes lassen sich natürlich auf ähnliche Art und Weise überwachen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung zwischen einer Spannungsquelle und einer Last in einem Fahrzeug eine Signalerzeugungseinheit, die eingerichtet ist, ein Power-Line-Signal zu erzeugen und das Power-Line-Signal über die elektrische Leitung an eine externe Einrichtung zu übertragen, sowie eine Signalempfangseinheit, die eingerichtet ist, ein Antwortsignal von der externen Einrichtung zu empfangen, und eine Auswerteeinheit, die eingerichtet ist, das Auftreten einer Störung zu erkennen, wenn die Signalempfangseinheit kein Antwortsignal von der externen Einrichtung empfängt.
  • Diese Ausführungsform nutzt folglich ein Power-Line-Signal, um eine Störung zu erkennen. Power-Line-Kommunikation wird dazu verwendet, Signale von einem Steuergerät an eine Steuervorrichtung einer Last über eine elektrische Versorgungsleitung zu übertragen. Ein in der Versorgungsleitung auftretender Lichtbogen würde jedoch bewirken, dass das Power-Line-Signal nicht mehr korrekt übertragen werden kann, wodurch der Lichtbogen detektiert werden kann. Somit kann die Vorrichtung das Auftreten einer Störung dadurch erkennen, dass die Power-Line-Kommunikation nicht mehr möglich ist. Insbesondere kann diese Ausführungsform ohne zusätzlichen Aufwand in einem vorhandenen Power-Line-Kommunikationssystem implementiert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform überträgt die Signalerzeugungseinheit ein Power-Line-Signal zeitperiodisch an die externe Einrichtung. Somit kann das Auftreten einer Störung schnell erfasst werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auf der Leitung ein Schalter vorgesehen und die Auswerteeinrichtung öffnete den Schalter, wenn das Auftreten einer Störung erkannt wird. Folglich ist es möglich, den störungsbehafteten Teil der elektrischen Leitung schnell spannungsfrei zu schalten, um das Ausbilden eines stabilen Lichtbogens zu unterbinden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist die Spannungsquelle eine Spannungsversorgung mit einer Spannung über einer Lichtbogenzündspannung auf.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung ausführlich anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch einen parallelen Lichtbogen und den dabei auftretenden zeitlichen Stromstärkenverlauf.
  • 2 zeigt schematisch das Auftreten eines seriellen Lichtbogens und den damit verbundenen zeitlichen Stromstärkenverlauf.
  • 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt schematisch den Aufbau einer Steckverbindung zur Spannungsmessung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt eine Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung mittels Power-Line-Kommunikation, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Dabei sind in den verschiedenen Zeichnungen gleiche oder entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die im Folgenden detailliert beschreiben werden, werden ausführlich mit Bezug auf eine Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung in einem Fahrzeug beschrieben. Jedoch wird angemerkt, dass die folgende Beschreibung nur Beispiele enthält und nicht als eine die Erfindung einschränkend angesehen werden sollte.
  • 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1, die eine Spannungsmesseeinrichtung 11 und eine Auswerteausrichtung 12 umfasst. Die elektrische Leitung verbindet unter anderem eine Spannungsquelle 2 mit einer Last 3. Weiterhin verbindet die elektrische Leitung die Last 3 mit der Masse. Die Störung ist z. B. ein serieller (3) oder ein paralleler Lichtbogen auf der elektrischen Leitung. Die elektrische Leitung kann ein Teil eines Boardnetzes in einem Fahrzeug zwischen der Last 3 und der Spannungsquelle 2 oder der Masse sein. Die Spannungsmesseinrichtung 11 ist eingerichtet, Spannungen an mindestens zwei Punkten der elektrischen Leitung zu messen. Die Spannungsmessung kann an Verbindungspunkten der elektrischen Leitung mit der Last 3 bzw. der Spannungsquelle 2 stattfinden. 3 zeigt beispielhafterweise, dass die Spannung an einem Verbindungsteil der elektrischen Leitung mit der Spannungsquelle gemessen wird und an einem Verbindungsteil der elektrischen Leitung mit der Last.
  • Die Spannung kann auch über einen bestimmten Zeitraum an mindestens einem Punkt gemessen werden, so dass sich aus dieser Messung ein Spannungsverlauf ergibt. Dieser Spannungsverlauf kann sodann analysiert werden, beispielsweise ob ein oder mehrere Spannungseinbrüche oder Spannungsspitzen vorliegen, woraus sich auch Rückschlüsse auf den Zustand der Leitung und/oder mögliche Störquellen an der Leitung erhalten lassen. Beispielsweise wird der Spannungsverlauf mit Bezug auf Masse, z. B. Karosserie am Fahrzeug, gemessen. Die Analyse des Spannungsverlaufs kann mit der im Folgenden beschriebenen Auswerteeinrichtung vorgenommen werden.
  • Die Auswerteeinrichtung ist eingerichtet, das Auftreten einer Störung basierend auf Spannungsdifferenzen der gemessenen Spannungen zu erkennen. Ein serieller Lichtbogen führt z. B. zu einem erhöhten Spannungsabfall über der elektrischen Leitung, sodass das Auftreten einer Störung basierend auf der gemessenen Spannungsdifferenz erkannt werden kann.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren detaillierteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Spannungsquelle 2 ist als 48 V-Spannungsquelle ausgestaltet. Die Spannungsquelle 2 ist über einen Schalter 4 mit der Last 3 verbunden. Der Schalter 4 kann als Halbleiterschalter, z. B. als Leistungshalbleiter, ausgebildet sein.
  • Gemäß dieser Ausführungsform erfasst die Spannungsmesseinrichtung 11 vier verschiedene Spannungen. Die Spannungsmesseinrichtung misst eine Spannung Ua an einem der Last abgewandten Verbindungsteil der elektrischen Leitung zu der Spannungsquelle. Mit anderen Worten wird die Spannung Ua möglichst weit entfernt von der Last 3 auf der elektrischen Leitung gemessen, sodass sich zwischen dem Messpunkt der Spannung Ua und der Last kein weiterer Verbraucher befindet.
  • Weiterhin wird eine Spannung Ua' an einem Verbindungsteil der elektrischen Leitung mit der Last gemessen. Insbesondere befindet sich der Messpunkt der Spannung Ua' an dem Teil der elektrischen Leitung, die die Last 3 mit der Spannungsquelle 2 verbindet. Weiterhin misst die Spannungsmesseinrichtung eine Spannung Ub'. Die Spannung Ub' wird in dem Teil der elektrischen Leitung gemessen, die die Last mit der Masse verbindet.
  • Weiterhin misst die Spannungsmesseinrichtung eine Spannung Ub an der Verbindung der Vorrichtung 1 mit der Masse. Die Spannung Ub dient dabei als Bezugspotenzial der Auswerteeinheit. Bevorzugterweise sind die Aufnahmepunkte der Potenziale Ua' und Ub' an der Last 3 mit der Spannungsmesseinrichtung 11 über eine verdrehte bzw. verdrillte Doppelleitung (twisted pair) verbunden, um Störeinkopplungen zu vermeiden. Gleichermaßen können auch die Aufnahmepunkte der Potenziale Ua und Ub über eine verdrillte Doppelleitung mit der Spannungsmesseinrichtung verbunden sein.
  • In 4 sind die Spannungsmesseinrichtung 11 und Auswerteeinrichtung 12 nebeneinander in einer Vorrichtung 1, z. B. einer Auswerteeinheit, gezeigt. Der Fachmann versteht jedoch, dass die Funktionen dieser Einrichtungen auch im Fahrzeug verteilt werden können und keine räumlich nahe Beziehung notwendig ist. Beispielsweise können die Ergebnisse der Messungen der Spannungsmesseinrichtung auch über eine spezielle oder bereits existierende Leitung oder drahtlos gesendet werden. Genauso können mehrere Teilspannungsmesseinrichtungen, für jeden Aufnahmepunkt eine, vorgesehen werden, dessen Messergebnisse dann über beispielsweise verdrillte Drähte der Auswerteeinrichtung zugeführt werden.
  • Gemäß einem Beispiel werden zwei Spannungen gegen die Masse der Vorrichtung 1 (Bezugspotential der Vorrichtung) gemessen, nämlich die Spannung an Ua' (Potential 1) und die Spannung an Ub' (Potential 2), und die Aufnahmepunkte der Potentiale Ua' und Ub' an der Last werden um Störeinkopplung zu vermeiden mit einer verdrillten Doppelleitung (Twisted Pair) mit der Auswerteeinrichtung verbunden.
  • Die Auswerteeinrichtung 12 ist eingerichtet das Auftreten einer Störung basierend auf Spannungsdifferenzen der gemessenen Spannungen zu erkennen. Für den Fall des seriellen Lichtbogens in der Versorgungsleitung von der Spannungsquelle 2 zur Last 3 ergibt sich eine erhöhte Spannungsdifferenz zwischen Ua und Ua'. Für den Fall eines seriellen Lichtbogens in der Masseleitung von der Last zur Masse ergibt sich eine erhöhte Spannungsdifferenz zwischen Ub und Ub'. Die Auswerteeinrichtung 12 kann das Auftreten einer Störung erkennen, wenn eine Spannungsdifferenz einen Schwellwert übersteigt. Beispielsweise beträgt der Schwellwert 2 V. Eindeutige Kriterien für das Vorhandensein eines seriellen Lichtbogens wären dann: Ua – Ua' > 2 V, und Ub' – Ub > 2 V.
  • Auch das Auftreten von parallelen Lichtbögen kann durch die in 4 gezeigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erkannt werden. Ein Kriterium zum Erkennen eines parallelen Lichtbogens in der Versorgungsleitung von der Spannungsquelle 2 zur Last 3 ist, dass der Spannungsabfall von der Spannungsquelle 2 zur Last 3 größer ist als der Spannungsabfall über der Last 3. Somit gilt beim Auftreten eines parallelen Lichtbogens in der Versorgungsleitung: Ubat – Ua' > Ua' – Ub, wobei Ubat die Versorgungsspannung der Spannungsquelle 2, z. B. 48 V einer Batterie, ist.
  • Wenn die Auswerteeinrichtung 12 das Auftreten einer Störung erkennt, öffnet sie den Schalter 4, um die Spannungsquelle 2 von der Last 3 zu trennen und somit das Ausbilden eines stabilen Lichtbogens zu unterbinden. Der Schalter 4 ist vorteilhafterweise ein Halbleiterschalter z. B. ein Leistungshalbleiterschalter wie ein Leistungs-MOSFET (Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor), der mit minimaler Verzögerung schaltbar ist.
  • Vorteilhafterweise werden die Spannungsmessungen an Verbindungspunkten der elektrischen Leitung mit der Last 3, der Spannungsquelle 2 oder der Masse durchgeführt. Herkömmlicherweise werden diese Verbindungsteile in einem Fahrzeug durch Steckverbindungen implementiert.
  • 5 zeigt eine Steckverbindung 20 zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Der Stecker 20 umfasst zwei Verbindungsanschlüsse 21 und 22, die den Versorgungsstrom an die Last liefern bzw. zur Masse leiten. Parallel zu den Abgriffen 21 und 22 befindet sich jeweils ein Abgriff zur Überwachung 23 und 24. An den Abgriffen 23 und 24 können z. B. die Spannungen Ua' und Ub' gemessen werden.
  • Verbindungsanschlüsse können beispielsweise auch an einer Platine angebracht sein und die Verzweigungen der in 5 gezeigten Leitungen können auf einer Platine, beispielsweise durch Leiterbahnen, gebildet sein.
  • Der Stecker 20 ist vorteilhafterweise aus einem Kunststoff gebildet und die Abgriffe 21, 22, 23, 24 sowie die elektrische Leitung sind aus einem elektrische leitenden Material gebildet. Durch Verwendung eines in 5 gezeigten Steckers ist es möglich, die vorliegende Erfindung einfach zu implementieren, indem die Spannungsmessung in den Stecker zum Verbinden mit der elektrischen Leitung integriert ist.
  • 6 zeigt eine Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung zwischen einer Spannungsquelle 2 und einer Last 3 in einem Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 6 ist die Spannungsquelle 2 beispielweise als 48 V-Spannungsquelle ausgestaltet. Weiterhin ist zwischen der Spannungsquelle 2 und der Last 3 ein Schalter 4 wie in 4 angeordnet. Die Last 3 wird mittels einer Steuerung 60 gesteuert, die Steuersignale über die elektrische Leitung von einer Vorrichtung 5 empfängt. Die Vorrichtung 5 umfasst eine Signalerzeugungseinheit 51, eine Signalempfangseinheit 52 und eine Auswerteeinrichtung 53.
  • Die Signalerzeugungseinheit 51 ist eingerichtet ein Power-Line-Signal zu erzeugen und das Power-Line-Signal über die elektrische Leitung an die Steuerung 60 zu übertragen. Bei der Power-Line-Kommunikation werden bevorzugt vorhandene Stromleitungen zusätzlich zur Übertragung von Daten verwendet. Die Signale werden dabei auf eine oder mehrere Trägerfrequenzen zusätzlich auf die Leitung moduliert. Dabei kann es sich um analoge oder digitale Signale handeln.
  • Die Signalempfangseinheit 52 ist eingerichtet ein Antwortsignal von der Steuerung 60 zu empfangen. Vorteilhafterweise sendet die Signalerzeugungseinheit zeitperiodisch einen Ping oder ein ähnliches Signal zur Steuerung 60 der Last. Die Auswerteeinrichtung 53 ist eingerichtet, das Auftreten einer Störung zu erkennen, wenn die Signalempfangseinheit 52 kein Antwortsignal von der Steuerung 60 empfängt. Mit anderen Worten erkennt die Auswerteeinrichtung 53 das Auftreten einer Störung, wenn kein gültiges Signal zurückkommt.
  • Insbesondere wird die Power-Line-Kommunikation zwischen der Vorrichtung 5 und der Steuerung 60 durch das Auftreten eines Lichtbogens auf der elektrischen Leitung unterbrochen. Die modulierten Power-Line-Signale können nicht durch den Lichtbogen übertragen werden. Somit ist die Vorrichtung 5 in der Lage, das Auftreten eines seriellen Lichtbogens zu erkennen, da ein serieller Lichtbogen unmittelbar zu einer Unterbrechen der aufmodulierten Signalabfolge auf der Versorgungsleitung führt. Die Signalerzeugungseinheit 51 und die Signalempfangseinheit 52 können dabei einen Domain-Controller bilden.
  • In einer Abwandlung der in 6 gezeigten Ausführungsform ist es möglich, dass die Power-Line-Signale, die von der Vorrichtung 5 an die Steuerung 60 gesendet werden, nur zur Erkennung einer Störung dienen. Mit anderen Worten enthalten die Power-Line-Signale keine zur Steuerung der Last relevanten Informationen. Sie dienen lediglich zur Lichtbogenerkennung. Die Ansteuerung der Last 3 kann weiterhin über dedizierte CAN-Leitungen erfolgen. In diesem Fall können für die Lichtbogenerkennung vorteilhafterweise Chirp-Signale mit einer großen Bandbreite verwendet werden.
  • 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.
  • 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.
  • Ferner wurde die Erfindung 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 folgenden Ansprüche gekennzeichnet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2040348 A2 [0008]
    • DE 102004051734 A1 [0008]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) für ein Fahrzeug zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung zwischen einer Last (3) und einer Spannungsquelle (2) oder Masse, umfassend: eine Spannungsmesseinrichtung (11), die eingerichtet ist Spannungen an mindestens zwei Punkten der elektrischen Leitung zu messen; und eine Auswerteeinrichtung (12), die eingerichtet ist das Auftreten einer Störung basierend auf Spannungsdifferenzen der gemessenen Spannungen zu erkennen.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Spannungsmesseinrichtung (11) eine Spannung (Ua', Ub') an einem Verbindungsteil der elektrischen Leitung mit der Last misst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spannungsmesseinrichtung (11) eine Spannung (Ua) oder einen Spannungsverlauf an einem der Last abgewandten Verbindungteil der elektrischen Leitung zu der Spannungsquelle (2) misst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Verbindungteil eine Steckverbindung (20) umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (12) das Auftreten einer Störung erkennt, wenn eine Spannungsdifferenz einen Schwellwert übersteigt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Auswerteeinrichtung das Auftreten einer Störung erkennt, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung (Ua') an einem Verbindungsteil der elektrischen Leitung mit der Last und der Spannung (Ua) an dem der Last abgewandten Verbindungteil größer als der Schwellwert ist, und/oder die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an einem Verbindungsteil (Ub') der elektrischen Leitung mit der der Last und dem Massenpotential (Ub) größer als der Schwellwert ist.
  7. Vorrichtung (5) zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung zwischen einer Spannungsquelle (2) und einer Last (3) in einem Fahrzeug, umfassend: eine Signalerzeugungseinheit (51), die eingerichtet ist ein Power-Line-Signal zu erzeugen und das Power-Line-Signal über die elektrische Leitung an eine externe Einrichtung (60) zu übertragen; eine Signalempfangseinheit (52), die eingerichtet ist ein Antwortsignal von der externen Einrichtung (60) zu empfangen; und eine Auswerteeinrichtung (53), die eingerichtet ist das Auftreten einer Störung zu erkennen, wenn die Signalempfangseinheit (52) kein Antwortsignal von der externen Einrichtung (60) empfängt.
  8. Vorrichtung (5) nach Anspruch 7, wobei die Signalerzeugungseinheit (51) ein Power-Line-Signal zeitperiodisch an die externen Einrichtung (60) überträgt.
  9. Vorrichtung (1, 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Leitung ein Schalter (4) vorgesehen ist und die Auswerteeinrichtung (12, 53) den Schalter (4) öffnet, wenn das Auftreten einer Störung erkannt wird.
  10. Vorrichtung (1, 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannungsquelle (2) eine Versorgungsspannung über einer Lichtbogen-Zündspannung aufweist.
DE102013207775.0A 2013-04-29 2013-04-29 Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung Active DE102013207775B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013207775.0A DE102013207775B4 (de) 2013-04-29 2013-04-29 Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung
US14/263,073 US9568531B2 (en) 2013-04-29 2014-04-28 Device for detecting fault in an electric line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013207775.0A DE102013207775B4 (de) 2013-04-29 2013-04-29 Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013207775A1 true DE102013207775A1 (de) 2014-10-30
DE102013207775B4 DE102013207775B4 (de) 2022-01-05

Family

ID=51685050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013207775.0A Active DE102013207775B4 (de) 2013-04-29 2013-04-29 Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9568531B2 (de)
DE (1) DE102013207775B4 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017105182A1 (de) 2017-03-10 2018-09-13 Audi Ag Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem elektrischen Netzwerk sowie Auswertevorrichtung, Messschaltung und Kraftfahrzeug
DE102017210521A1 (de) * 2017-06-22 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Baueinheit zum Bereitstellen von Ausgangsspannungen
DE102021115839A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bestimmen eines Degradationszustands eines elektrischen Stromversorgungspfads
DE102021115840A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Feststellen eines Degradationszustands eines Stromversorgungspfads eines Energiebordnetzes
DE102021115838A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Feststellen eines Degradationszustands eines Stromversor-gungspfads eines Energiebordnetzes
DE102021119956A1 (de) 2021-08-02 2023-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Testen von Stromversorgungspfaden und Verbrauchern eines Fahrzeugs

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104360205A (zh) * 2014-12-01 2015-02-18 河北工业大学 串联电弧故障检测方法及其专用装置
US11171474B2 (en) 2019-08-27 2021-11-09 Infineon Technologies Ag Electric arc detection based on frequency analysis
EP4086644A1 (de) * 2021-05-07 2022-11-09 MAHLE International GmbH Messvorrichtung und diagnoseverfahren für ein elektrisches hochspannungssystem eines fahrzeugs
US20230251297A1 (en) * 2022-02-07 2023-08-10 General Electric Company Noise tolerant electrical discharge detection

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10033687A1 (de) * 1999-07-21 2001-03-08 Yoo Rim Engineering Co Ltd Diagnoseverfahren zum Erfassen eines fehlerhaften Kontaktes, der durch einen Feinkurzschluss eines Leitungsdrahtes verursacht wird
DE102004051734A1 (de) 2003-12-23 2005-07-28 General Electric Co. Detektion einer Teilentladung oder einer Lichtbogenbildung in einer Verdrahtung mittels Glasfaseroptik
EP2040348A2 (de) 2007-09-21 2009-03-25 Honeywell International Inc. Verfahren und Vorrichtung zur allgemeinen AC- und DC-Lichtbogenfehlerdetektion und Schutz
DE102009058877A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren zum Prüfen von elektrischen Komponenten in einem Stromnetz, insbesondere in einem Gebäudestromnetz
DE102011107629A1 (de) * 2011-06-30 2013-01-03 Rwe Innogy Gmbh Offshore-windenergiesystem

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE86T1 (fr) * 1978-05-31 1980-11-07 Bicc Ltd Dispositif et procede destine a la localisation de defauts dans les lignes electriques
US5729145A (en) * 1992-07-30 1998-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for detecting arcing in AC power systems by monitoring high frequency noise
US5432455A (en) * 1992-07-30 1995-07-11 Blades; Frederick K. Method and apparatus for detecting arcing in alternating current power systems by monitoring high-frequency noise
US5590012A (en) * 1995-03-30 1996-12-31 Siemens Energy & Automation, Inc. Electric arc detector sensor circuit
US5805397A (en) * 1997-09-29 1998-09-08 Eaton Corporation Arcing fault detector with multiple channel sensing and circuit breaker incorporating same
US6477021B1 (en) * 1998-02-19 2002-11-05 Square D Company Blocking/inhibiting operation in an arc fault detection system
US6772077B1 (en) * 1998-08-10 2004-08-03 Hendry Mechanical Works Electric arc monitoring systems
US8299799B2 (en) * 2000-02-17 2012-10-30 Pass & Seymour, Inc. Electrical device with miswire protection and automated testing
JP2004504708A (ja) * 2000-07-21 2004-02-12 オスラム−シルヴェニア インコーポレイテッド アーク検出及び電子安定器の保護のための方法及び装置
US7750646B2 (en) * 2008-01-10 2010-07-06 General Electric Company Detector for precursive detection of electrical arc
US8436739B2 (en) * 2008-09-08 2013-05-07 Eaton Corporation Electrical switching apparatus including a trip coil open circuit test circuit and system including the same
US8115493B2 (en) * 2008-10-02 2012-02-14 New York Air Brake Corporation Trainline integrity locomotive test device
US7940055B2 (en) * 2009-02-25 2011-05-10 The Boeing Company Power line diagnostic system
CN104614639B (zh) * 2010-03-05 2018-02-06 瑞典爱立信有限公司 评估电力线上的噪声和过流
US20120063045A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Intersil Americas Inc. Detecting and selectively ignoring power supply transients
US8400321B2 (en) * 2010-11-15 2013-03-19 General Electric Company Methods and apparatus for operating an electronic trip device
US8710850B2 (en) * 2010-12-27 2014-04-29 Renault S.A.S. System and method for detecting an earth ground fault of an external power supply connected to a vehicle
WO2012131508A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Shakira Limited A device for detecting a fault in an ac supply
US9209617B2 (en) * 2013-01-04 2015-12-08 Littlefuse, Inc. Device and method for preventing arc flashes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10033687A1 (de) * 1999-07-21 2001-03-08 Yoo Rim Engineering Co Ltd Diagnoseverfahren zum Erfassen eines fehlerhaften Kontaktes, der durch einen Feinkurzschluss eines Leitungsdrahtes verursacht wird
DE102004051734A1 (de) 2003-12-23 2005-07-28 General Electric Co. Detektion einer Teilentladung oder einer Lichtbogenbildung in einer Verdrahtung mittels Glasfaseroptik
EP2040348A2 (de) 2007-09-21 2009-03-25 Honeywell International Inc. Verfahren und Vorrichtung zur allgemeinen AC- und DC-Lichtbogenfehlerdetektion und Schutz
DE102009058877A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren zum Prüfen von elektrischen Komponenten in einem Stromnetz, insbesondere in einem Gebäudestromnetz
DE102011107629A1 (de) * 2011-06-30 2013-01-03 Rwe Innogy Gmbh Offshore-windenergiesystem

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017105182A1 (de) 2017-03-10 2018-09-13 Audi Ag Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem elektrischen Netzwerk sowie Auswertevorrichtung, Messschaltung und Kraftfahrzeug
WO2018162649A1 (de) 2017-03-10 2018-09-13 Audi Ag Verfahren zum detektieren eines fehlers in einem elektrischen netzwerk sowie auswertevorrichtung, messschaltung und kraftfahrzeug
DE102017210521A1 (de) * 2017-06-22 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Baueinheit zum Bereitstellen von Ausgangsspannungen
DE102021115839A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bestimmen eines Degradationszustands eines elektrischen Stromversorgungspfads
DE102021115840A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Feststellen eines Degradationszustands eines Stromversorgungspfads eines Energiebordnetzes
DE102021115838A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Feststellen eines Degradationszustands eines Stromversor-gungspfads eines Energiebordnetzes
DE102021119956A1 (de) 2021-08-02 2023-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Testen von Stromversorgungspfaden und Verbrauchern eines Fahrzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013207775B4 (de) 2022-01-05
US20140320149A1 (en) 2014-10-30
US9568531B2 (en) 2017-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013207775B4 (de) Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung
DE102011076320B4 (de) Erdungsüberwachungs-Vorrichtung und Ladesystem
DE102014005524B4 (de) Unterbrechung eines Stromes
EP3139188B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur isolationsfehlersuche mit adaptiver prüfstrom-ermittlung
DE102014220017A1 (de) Batteriesystem mit einer zum Versorgen eines Hochvoltnetzes mit elektrischer Energie ausgebildeten Batterie und einer Messeinrichtung zum Messen mindestens eines Isolationswiderstandes der Batterie
DE102015209588B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen von Störungen in einem Bordnetz
DE102012019996A1 (de) Leitungsnetz, insbesondere Gleichspannungs-Bordnetz für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Überwachung eines Leitungsnetzes auf das Entstehen eines Lichtbogens
DE102019107135B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fehlerdiagnose und/oder EME-Optimierung mittels Flankendetektion im Strommesspfad
DE102017113533A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation eines Masseversatzes in einem Hochspannungsfahrzeugsystem
DE102011017051B4 (de) Überwachungseinrichtung für ein isoliert aufgebautes Netz einer Photovoltaikanlage, eine Photovoltaikanlage mit einer solchen Überwachungseinrichtung sowie ein Verfahren zum sicheren Betrieb einer Photovoltaikanlage
DE102016100671A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kurzschlussüberwachung einer Drehstromlast
DE102017005306A1 (de) Leitungsüberwachung auf Beschädigung der Ummantelung
DE112016001348T5 (de) Kapazitives Erfassungssystem mit Gerätediagnosekonzept zur Erfassung einer Sensorunterbrechung
DE212013000286U1 (de) Messsystem
DE102018114540B3 (de) Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in Gleichstromkreisen
WO2012017015A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur fremdstromdetektion
DE102017110955A1 (de) Detektion eines Schutzleiterausfalls mittels aktiver Schirmung
EP3462195B1 (de) Prüfvorrichtung und prüfverfahren zum prüfen eines datenkabels für ein kraftfahrzeug mittels konstantstromquelle
DE102019207920A1 (de) Fahrzeugbordnetz mit einem Isolationsmonitor und Gleichspannungsladestation mit einem ladestationsseitigem Isolationsmonitor
DE102012023460A1 (de) Kraftfahrzeug-Bordnetz und Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz
DE102015215783A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Konfigurieren einer Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug
DE102013022284B4 (de) Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung
DE102017105182A1 (de) Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem elektrischen Netzwerk sowie Auswertevorrichtung, Messschaltung und Kraftfahrzeug
DE102017116009B3 (de) Verfahren und vorrichtung zum erkennen von lichtbögen
EP3269015B1 (de) Verfahren zur zustandsbestimmung und fehlerortung an installierten isolierten ableitungen im äusseren blitzschutz

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R130 Divisional application to

Ref document number: 102013022284

Country of ref document: DE

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01R0031020000

Ipc: G01R0031500000

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final