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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Bordnetz und ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz.
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Kraftfahrzeuge benötigen aufgrund immer höherer elektrischer Leistungsanforderungen, die statischer und auch hoch dynamischer Natur sein können, eine Erweiterung des elektrischen Bordnetzes. Dies soll typischerweise dadurch erreicht werden, dass eine zusätzliche Spannungsebene vorgesehen wird. Diese zusätzliche Spannungsebene liegt typischerweise bei 42 V oder 48 V (Gleichspannung) und bildet bspw. einen Teil des Kraftfahrzeug-Bordnetzes. So eine höhere Spannungsebene birgt die Gefahr von Lichtbögen, die bereits oberhalb einer Spannung von ca. 18 V entstehen und mit einem Mindeststrom von 1 A aufrecht erhalten werden können. Die Entstehung hängt auch von anderen Parametern ab, wie bspw. der Distanz, über die der Lichtbogen entsteht, Luftfeuchtigkeit, Materialien der stromführenden Leiter. Ein Lichtbogen kann aufgrund der punktuell hohen Leistung und den damit verbundenen Temperaturen, insbesondere dann zu einem Brand führen, wenn er nicht gleich wieder erlischt. Daher ist die Erkennung von Lichtbögen im Netzbereich des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges mit einer Spannung oberhalb von ca. 18 V notwendig.
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In einem solchen Kraftfahrzeug-Bordnetz können serielle und parallele Lichtbögen auftreten. Serielle Lichtbögen entstehen zwischen zwei Leitungsenden eines Leiters oder in einem unterbrochenen Leiter, während parallele Lichtbögen zwischen zwei unterschiedlichen Leitern oder zwischen einem Leiter und der als Masse dienenden Fahrzeugkarosserie auftreten können.
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Für die Erkennung von seriellen Lichtbögen im Kraftfahrzeug-Bordnetz sind unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
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Die
DE 103 33 674 A1 offenbart ein Lichtbogenüberwachungssystem in einem Bordnetz, bei dem Mittel zur Erkennung und Unterbrechung von seriellen Lichtbögen vorgesehen sind, die an Verbindungsleitungen und Verbindungselementen in Spannungskreisen auftreten. Dem jeweiligen Verbindungselement ist eine Schaltungsanordnung zugeordnet, mit deren Hilfe alle stromführenden Verbindungsleitungen des Verbindungselementes einzeln kontrollierbar sind. Die Schaltungsanordnung ist über eine Prüfleitung mit einer Überwachungseinheit verbunden, die, in Wirkverbindung mit einem Schaltelement, im Falle eines seriellen Lichtbogens den dem Verbindungselement zugehörigen Spannungskreis abschaltet oder mindestens den Strom soweit reduziert, dass der Lichtbogen erlischt. Dadurch, dass alle stromführenden Zuleitungen, bzw. Verbindungsleitungen eines Verbindungselements überwacht werden, kann bei einem für das Auftreten eines Lichtbogens charakteristischen Spannungsabfall an jeder stromführenden Verbindungsleitung eines Verbindungselementes sofort eine Gegenmaßnahme, d.h. eine Reduzierung oder ein Abschalten des Stroms, für den betreffenden Stromzweig eingeleitet werden.
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Diese Lösung ist aufwendig, da sie für jedes Verbindungselement eine eigene Schaltungsanordnung mit entsprechenden Zu- und Ableitungen benötigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kraftfahrzeug-Bordnetz und ein verbessertes Verfahren zur Lichtbogenerkennung zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise beseitigt sind.
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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Bordnetz nach Anspruch 1 und das Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz nach Anspruch 13 gelöst.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeug-Bordnetz:
- – einen Netzbereich, der für eine Spannung ausgelegt ist, die über 16 V liegt;
- – mindestens einen Stromversorgungspfad im Netzbereich; und
- – eine Lichtbogenüberwachungseinrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens, die
- – einen im Stromversorgungspfad angeordneten Sender zum Aussenden eines Prüfsignals über den Stromversorgungspfad und
- – einen im Stromversorgungspfad angeordneten Empfänger zum Empfangen des vom Sender ausgesendeten Prüfsignals aufweist, wobei der Sender und der Empfänger einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt in dem Stromversorgungspfad festlegen, wobei die Lichtbogenüberwachungseinrichtung eingerichtet ist, auf Grundlage des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals das Vorhandensein eines Lichtbogens in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt zu erkennen.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, insbesondere nach dem vorherigen Aspekt, wobei das Kraftfahrzeug-Bordnetz umfasst:
- – einen Netzbereich, der für eine Spannung ausgelegt ist, die über 16 V liegt;
- – einen Stromversorgungspfad im Netzbereich, und
- – eine Lichtbogenüberwachungseinrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens, die einen Sender zum Aussenden eines Prüfsignals über den Stromversorgungspfad und einen Empfänger zum Empfangen des vom Sender ausgesendeten Prüfsignals aufweist, wobei der Sender und der Empfänger einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt in dem Stromversorgungspfad festlegen,
umfasst die Schritte:
Aussenden eines Prüfsignals über den Stromversorgungspfad mittels eines Senders, und
Erkennen auf Grundlage des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals, ob ein Lichtbogen in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt vorhanden ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
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Das Kraftfahrzeug-Bordnetz umfasst einen Netzbereich, der für eine Spannung ausgelegt ist, die über 16 V liegt. Wie oben ausgeführt, ist ab ca. 16 V und insbesondere ab ca. 18 V die Entstehung eines seriellen bzw. parallelen Lichtbogens im Kraftfahrzeug-Bordnetz möglich.
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Das Kraftfahrzeug-Bordnetz umfasst wenigstens einen Stromversorgungspfad im Netzbereich. Der Stromversorgungspfad kann als ein stromführender Pfad ausgeführt sein, der beispielsweise eine Stromquelle, einen Stromwandler oder einen Verteiler mit einer elektrischen Komponente verbindet.
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Das Kraftfahrzeug-Bordnetz weist eine Lichtbogenüberwachungseinrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens auf. Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung weist einen Sender auf, der im Stromversorgungspfad angeordneten ist und der dazu ausgelegt ist, über den Stromversorgungspfad ein Prüfsignal auszusenden. Weiterhin weist die Lichtbogenüberwachungseinrichtung einen Empfänger auf, der im Stromversorgungspfad angeordnet ist und der dazu ausgelegt ist, das von dem Sender ausgesendete Prüfsignal zu empfangen. Der Sender sendet an der Stelle, wo er im Stromversorgungspfad angeordnet ist, das Prüfsignal aus. Der Empfänger ist so ausgelegt, dass er das vom Sender an ihn ausgesendete Prüfsignal an der Stelle, wo er im Stromversorgungspfad angeordnet ist, empfangen kann.
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Der Sender und der Empfänger legen einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt in dem Stromversorgungspfad fest. Der Sender kann ein Ende des Lichtbogenüberwachungsabschnitts und der Empfänger kann ein anderes Ende des Lichtbogenüberwachungsabschnitts festlegen, sodass sich der Lichtbogenüberwachungsabschnitt zwischen dem Sender und dem Empfänger erstreckt.
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Zur Überwachung des Stromversorgungspfads auf Lichtbogenentstehung ist die Lichtbogenüberwachungseinrichtung dazu eingerichtet, auf Grundlage des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals das Vorhandensein eines Lichtbogens in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt zu erkennen. Mit anderen Worten ist die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so ausgestaltet, dass sie auf Grundlage des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals auf das Vorliegen eines Lichtbogens in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt schließt.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Bordnetzes lässt sich somit bei manchen Ausführungsbeispielen die Integrität des Stromversorgungspfades ohne Kenntnis eines angeschlossenen Verbrauchers überprüfen. Es können sowohl serielle Lichtbögen (innerhalb derselben Leitung) und auch parallele Lichtbögen (zwischen unterschiedlichen Leitungen) zuverlässig und ohne erhebliche Zusatzkosten erkannt werden. Dadurch ist es bei manchen Ausführungsbeispielen möglich, auch im Netzbereich für Spannung oberhalb von 16 V des Kraftfahrzeug-Bordnetzes anstelle aufwendiger Mehrfachisolierung eine kostengünstige Einfachisolierung einzusetzen.
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Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann so eingerichtet sein, dass sie erkennt, ob das von dem Sender an den Empfänger ausgesendete Prüfsignal von dem Empfänger empfangen wird. Um zu erkennen, ob das ausgesendete Prüfsignal vom Empfänger empfangen wird, stehen eine Reihe von Möglichkeiten bei manchen Ausführungsbeispielen zur Verfügung.
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Beispielsweise können Handshakeverfahren oder zeitliche Auswertungen dazu eingesetzt werden. In einem Ausführungsbeispiel kann der Sender so ausgelegt sein, dass er neben dem Prüfsignal eine Aufforderung an den Empfänger aussendet, dass dieser bei Erhalt des Prüfsignals eine Rückbestätigung an den Sender aussendet, was auch als Handshakeverfahren bezeichnet werden kann. Bleibt diese Rückbestätigung vom Empfänger aus, so kann der Sender der Lichtbogenüberwachungseinrichtung mitteilen, dass das ausgesendete Prüfsignal nicht vom Empfänger empfangen wurde. Bleibt die Rückbestätigung aus, kann die Lichtbogenüberwachungseinheit bei manchen Ausführungsbeispielen darauf schließen, dass entweder ein Lichtbogen die Übertragung stört oder aber ein Leitungsbruch oder Abriss stattgefunden hat. In beiden Fällen kann der Pfad sicher abgeschaltet werden.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so eingerichtet sein, dass sie im Falle, dass der Empfänger der Lichtbogenüberwachungseinrichtung nicht innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls nach Aussendung des Prüfsignals eine Empfangsbestätigung oder das empfangene Signal übermittelt, darauf schließt, dass das ausgesendete Prüfsignal nicht vom Empfänger empfangen wurde. Geht die Lichtbogenüberwachungseinheit davon aus, dass das Prüfsignal nicht empfangen wurde, so kann sie bei manchen Ausführungsbeispielen darauf schließen, dass entweder ein Lichtbogen die Übertragung stört oder aber ein Leitungsbruch oder Abriss stattgefunden hat. In beiden Fällen kann der Pfad sicher abgeschaltet werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so ausgelegt sein, dass sie auf Basis des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals und der Information darüber, ob das ausgesendete Prüfsignal vom Empfänger empfangen wurde, festlegt, dass ein Lichtbogen im Lichtbogenüberwachungsabschnitt vorliegt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Lichtbogenüberwachungseinheit auch ohne Rückschluss auf das Vorliegen eines Lichtbogens direkt dafür sorgen, dass ein Warnhinweis ausgegeben wird und/oder dass der Stromversorgungspfad stromlos geschaltet wird.
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Für den Fall, dass die Lichtbogenüberwachungseinrichtung hingegen erkennt, dass der Empfänger ein Signal empfängt, kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so eingerichtet sein, dass sie das vom Empfänger empfangene Signal überprüft und bei Abweichungen zwischen dem ausgesendeten Prüfsignal und dem empfangenen Signal gegebenenfalls Rückschlüsse auf das Vorliegen eines Lichtbogens, der z.B. durch einen Leitungsabrisse oder durch einen Kurzschluss hervorgerufen ist, zieht.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so eingerichtet sein, dass sie erkennt, ob ein vom Empfänger empfangenes Signal von dem von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignal abweicht. Ein von dem Empfänger empfangenes Signal kann bei manchen Ausführungsbeispielen als vom gesendeten Signal abweichendes Signal angesehen werden, wenn mehr als 80% oder mehr als 90% oder mehr als 95% des empfangenen Signals gegenüber dem gesendeten Prüfsignal verändert sind.
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Zum Überprüfen einer möglichen Abweichung kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so ausgebildet sein, dass sie beispielsweise über Checksummenkontrollen und/oder Paritätskontrollen sicherstellt, dass einfache Übertragungsfehler erkannt und korrigiert werden, und dass sie anschließend das ausgesendete Prüfsignal mit dem korrigierten vom Empfänger empfangenen Signal vergleicht. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Prüfsignal ein Datenwort aufweisen, das von der Lichtbogenüberwachungseinrichtung decodiert werden kann. Mit Hilfe von Checksummenkontrollen und/oder Paritätskontrollen oder anderen dem Fachmann bekannten Verfahren kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung feststellen, ob das empfangene Signal vom gesendeten Prüfsignal abweicht.
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Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann weiter so eingerichtet sein, dass sie, wenn das von dem Empfänger empfangene Signal von dem von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignal abweicht, feststellt, dass ein Lichtbogen im Lichtbogenüberwachungsabschnitt vorliegt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Lichtbogenüberwachungseinheit auch derart eingerichtet sein, dass sie in Folge des Feststellens, dass das vom Empfänger empfangene Signal von dem gesendeten Prüfsignal abweicht, einen Warnhinweis erzeugt oder dass sie den Stromversorgungspfad stromlos schaltet.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so eingerichtet, dass sie für zwei oder mehr aufeinanderfolgende Prüfsignale prüft, in welchem Grad das vom Empfänger empfangene Signal von dem ausgesendeten Prüfsignal abweicht, und, wenn sich der Grad der Abweichung erhöht, d.h. wenn sich das empfangene Signal verschlechtert, darauf schließt, dass ein Lichtbogen im Lichtbogenüberwachungsabschnitt vorliegt. Der Grad der Abweichung kann bspw. über Schwellwerte oder dergleichen festgelegt sein.
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Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, den Stromversorgungspfad stromlos zu schalten, wenn die Lichtbogenüberwachungseinrichtung auf Grundlage des vom Sender an den Empfänger gesendeten Prüfsignals auf das Vorliegen eines Lichtbogens schließt. Dadurch kann der Lichtbogen schnell zum Erliegen kommen. Zum Stromlos-Schalten des Stromversorgungspfads kann eine elektronische Sicherung (siehe auch weiter unten) oder ein Schalter im Stromversorgungspfad vorgesehen sein, der von der Lichtbogenüberwachungseinrichtung über eine direkte Verbindung oder über ein Bussystem gesteuert wird.
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Der Sender der Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, das Prüfsignal zyklisch auszusenden. In manchen Ausführungsbeispielen kann das Prüfsignal in Abständen von 500 ms oder weniger ausgesendet werden. Dadurch kann der Lichtbogenüberwachungsabschnitt zuverlässig überwacht werden und es steht ausreichend Zeit zum Löschen des Lichtbogens durch Stromlos-Schalten des Stromversorgungspfads bei Erkennung des Lichtbogens zur Verfügung.
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Der Sender der Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, das Prüfsignal auf den Stromversorgungspfad zu modulieren. Die Modulation kann auf Basis herkömmlicher Modulationstechniken, beispielsweise einer Frequenzmodulation oder einer Amplitudenmodulation, erfolgen. Der Empfänger kann dazu ausgelegt sein, wenn er ein Signal empfängt, dieses empfangene Signal zu demodulieren. Dazu können bekannte Demodulationsverfahren zum Einsatz kommen.
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In manchen Ausführungsbeispielen kann der Sender als elektronische Sicherung, beispielsweise als Halbleitersicherung, ausgelegt sein. Die elektronische Sicherung kann ein Halbleiterelement, wie z.B. MOSFET, IGBT oder dergleichen, das für die Stromabschaltung oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts ausgebildet ist, und einen Mikrokontroller aufweisen. Mit Hilfe des Mikrocontrollers der elektrischen Sicherung kann das Prüfsignal durch geeignete Steuerung des Halbleiterelements auf den Stromversorgungspfad aufmoduliert werden.
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Zudem kann die elektronische Sicherung dazu ausgebildet sein, den Stromversorgungspfad stromlos zu schalten, wenn die Lichtbogenüberwachungseinrichtung einen Lichtbogen erkennt oder der Strom einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Elektronische Sicherungen, z.B. Halbleiterschalter, können so ausgebildet sein, dass das Abschalten eines Strompfades innerhalb einer Zeitspanne in der Größenordnung von 20 ms oder kleiner erfolgen kann. Damit kann ein Stromversorgungspfad mittels der elektronischen Sicherung, z.B. des Halbleiterschalters, schneller als z.B. mit Schmelzsicherungen abgeschaltet werden und somit ein Lichtbogen schnell gelöscht werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen erzielt man durch die Absicherung des Stromversorgungspfads mit einer elektronischen Sicherung drei Effekte auf einmal, nämlich die Ausgabe eines Prüfsignals, eine elektrische Absicherung und eine von der Lichtbogenüberwachungseinheit gesteuerte selektive Abschaltung einzelner Stromversorgungspfade. Dadurch ist es möglich, eine kostengünstige und platzsparende Lichtbogenüberwachung einzelner Stromversorgungspfade zu erreichen.
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In manchen alternativen Ausführungsbeispielen kann ein separates Element, z.B. ein separaten elektronisches Element, das die Modulation übernimmt, als Sender vorgesehen sein. Es kann in manchen Fällen zusätzlich eine elektronische Sicherung zum Abschalten des Stromversorgungspfads genutzt werden, um den Stromversorgungspfad schnell stromlos zu schalten.
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Das Kraftfahrzeug-Bordnetz kann eine Stromquelle zur Versorgung des Netzbereiches mit elektrischem Strom enthalten. Die Stromquelle kann bspw. eine Autobatterie, ein Hochleistungskondensator oder ein Generator oder eine beliebige Kombination dieser Stromquellen oder weitere Energiespeicher bzw. Stromquellen sein. Im Übrigen kann die Stromquelle im Netzbereich des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeordnet sein, in dem eine Spannung oberhalb von 16 V anliegt, oder sie kann auch außerhalb dieses Netzbereiches angeordnet sein, nämlich bspw. in einem zweiten Netzbereich, in dem eine andere Spannung, bspw. unterhalb von 16 V anliegt, wobei die beiden Netzbereiche über einen Wandler miteinander gekoppelt sind. Das Kraftfahrzeug-Bordnetz kann auch mehr als zwei Netzbereiche aufweisen. Zum Beispiel kann es drei Netzbereiche aufweisen, wobei ein erster Netzbereich auf einer Spannungsebene unterhalb von 16 V liegt, z.B. auf 14 V oder 12 V, ein zweiter Netzbereich auf einer Spannungsebene oberhalb von 16 V, z.B. auf 48 V, und ein dritter Netzbereich auf einer Spannungsebene von bspw. 300 V. Die Stromversorgungspfade des zweiten und des dritten Netzbereichs können einer gemeinsamen oder je einer Lichtbogenüberwachungseinrichtung, wie sie hierin beschrieben ist, überwacht werden.
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Das Kraftfahrzeug-Bordnetz kann außerdem eine elektrische Komponente aufweisen, bspw. eine Last oder einen Verbraucher oder aber auch eine andere Komponente, die einen elektrischen Widerstand hat und damit einen Spannungsabfall im Stromversorgungspfad verursacht, wie eine Batterie, ein Generator oder dergleichen.
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Wie oben bereits beispielhaft beschrieben, kann der Stromversorgungspfad zwischen einer Stromquelle und einer elektrischen Komponente gebildet sein. In manchen Ausführungsbeispielen kann der Empfänger an der von der Stromquelle aus gesehen ersten elektrischen Komponente angeordnet sein und der Sender entfernt vom Empfänger in Richtung der Stromquelle angeordnet sein. Sofern die Stromquelle außerhalb des für über 16 V ausgelegten Netzbereichs angeordnet und über einen Wandler mit diesem Netzbereich gekoppelt ist, kann der Sender entfernt vom Empfänger in Richtung des Wandlers oder am Wandler angeordnet sein. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann sich der Lichtbogenüberwachungsabschnitt zum Beispiel von der ersten elektrischen Komponente entweder bis zu der Stromquelle oder bis zu dem Wandler erstrecken. Damit kann sich bei manchen Ausführungsbeispielen der Lichtbogenüberwachungsabschnitt über (nahezu) die gesamte Strecke des Stromversorgungspfades erstrecken, in der Lichtbögen grundsätzlich auftreten können, da typischerweise, von der Stromquelle ausgesehen, hinter der ersten elektrischen Komponente des Stromversorgungspfades die Spannung so weit abgefallen ist, dass sie typischerweise unter 18 V liegt und damit Lichtbögen nicht mehr entstehen können. Ist zwischen der Stromquelle und der ersten elektrischen Komponente oder zwischen dem Wandler und der elektrischen Komponente eine Absicherungsbox (Power Distribution Unit-PDU) vorgesehen, so kann sich der Lichtbogenüberwachungsabschnitt auch von der PDU zur elektrischen Komponente erstrecken, d.h. der Empfänger kann an der elektrischen Komponente und der Sender an der PDU positioniert sein. In manchen Ausführungsbeispielen können der Empfänger entfernt von der elektrischen Komponente und der Sender entfernt von der Stromquelle oder dem Wandler im Stromversorgungspfad angeordnet sein, wobei der Empfänger und der Sender voneinander beabstandet sind.
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Bei manchen anderen Ausführungsbeispielen kann dagegen der Sender an der von der Stromquelle aus gesehen ersten elektrischen Komponente angeordnet sein und der Empfänger entfernt vom Sender in Richtung der Stromquelle angeordnet sein. Ist ein Wandler zwischen der Stromquelle und dem für 16 V ausgelegten Netzbereich vorgesehen, kann der Empfänger entfernt vom Sender in Richtung des Wandlers angeordnet sein. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann sich der Lichtbogenüberwachungsabschnitt wieder von der ersten elektrischen Komponente entweder bis zu der Stromquelle oder bis zu dem Wandler erstrecken. Ist zwischen der Stromquelle und der ersten elektrischen Komponente oder zwischen dem Wandler und der elektrischen Komponente eine Absicherungsbox (Power Distribution Unit-PDU) vorgesehen, so kann sich der Lichtbogenüberwachungsabschnitt auch vor der PDU zur elektrischen Komponente erstrecken, d.h. der Sender kann an der elektrischen Komponente und der Empfänger an der PDU positioniert sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen können der Sender entfernt von der elektrischen Komponente und der Empfänger entfernt von der Stromquelle oder dem Wandler im Stromversorgungspfad angeordnet sein, wobei der Empfänger und der Sender entfernt voneinander positioniert sind.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Stromversorgungspfad auch als geschlossener Stromkreis vorgesehen sein. In diesem Fall können der Sender und der Empfänger in unmittelbarer Nähe zueinander innerhalb des geschlossenen Stromkreises, beispielsweise an der Stromquelle oder an dem Wandler, angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen können der Sender und der Empfänger als eine Hardware, z.B. einen in sich geschlossenen Sender und Empfänger, ausgebildet sein. Der Lichtbogenüberwachungsabschnitt kann sich in solchen Ausführungsbeispielen entlang des gesamten geschlossenen Stromkrieses erstrecken. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Prüfsignal so gewählt sein, dass es durch elektrische Komponenten im Stromversorgungspfad nicht beeinflusst wird.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Lichtbogenüberwachungsabschnitt durch die kürzeste Strecke zwischen den ihm zugeordneten Sender und Empfänger festgelegt.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Netzbereich mehrere Stromversorgungspfade aufweisen. Die Stromversorgungspfade können von der Stromquelle ausgehend sternförmig angeordnet sein oder parallel zueinander geschaltet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind auch Mischformen aus paralleler und sternförmiger Anordnung der Stromversorgungspfade realisiert.
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Das Kraftfahrzeug-Bordnetz kann mehrere Stromversorgungspfade aufweisen, wobei in jedem Stromversorgungspfad jeweils ein eigener Lichtbogenüberwachungsabschnitt vorgesehen sein kann (bei manchen Ausführungsbeispielen weisen aber nicht alle Stromversorgungspfade einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt auf). Außerdem können auch mehrere Lichtbogenüberwachungsabschnitte in einem einzelnen Stromversorgungspfad festgelegt sein.
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Hat das Kraftfahrzeug-Bordnetz mehrere Stromversorgungspfade, wobei einer oder mehrere der Stromversorgungspfade je einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt aufweisen, so kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung bei manchen Ausführungsbeispielen für jeden Lichtbogenüberwachungsabschnitt je einen Sender und je einen Empfängeraufweisen. Das Kraftfahrzeug-Bordnetz kann zum Beispiel fünf Stromversorgungspfade aufweisen, von denen drei je einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt haben, so dass die Lichtbogenüberwachungseinrichtung je drei Sender und je drei Empfänger aufweist, wobei je ein Paar aus Sender und Empfänger einen der Lichtbogenüberwachungsabschnitte festlegt. Dadurch dass einzelne Stromversorgungspfade im Falle eines Lichtbogens separat abgeschaltet werden können, werden zumindest die Stromversorgungspfade weiterhin mit Strom versorgt, in denen kein Lichtbogen auftritt. Dadurch ist es auch möglich, sicherheitsrelevante Verbraucher in den Netzbereich des Kraftfahrzeug-Bordnetzes mit Spannung oberhalb von 16 V zu integrieren, die im Falle einer Störung in einem anderen Stromversorgungspfad nicht abgeschaltet werden dürfen, wie eine Lenkung des Kraftfahrzeugs oder dergleichen.
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Bei manchen anderen Ausführungsbeispielen, bei denen das Kraftfahrzeug-Bordnetz wieder mehrere Stromversorgungspfade aufweist, kann die Lichtbogenüberwachungseinheit für zwei oder mehr Stromversorgungspfade mit je einem Lichtbogenüberwachungsabschnitt einen gemeinsamen Sender und für jeden Lichtbogenüberwachungsabschnitt je einen Empfänger aufweisen, wobei der Lichtbogenüberwachungsabschnitt jedes der zwei oder mehr Stromversorgungspfade durch den gemeinsamen Sender und je einen der Empfänger festgelegt ist. Zum Beispiel kann das Kraftfahrzeug-Bordnetz insgesamt vier Stromversorgungspfade aufweisen, von den drei einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt haben. Jeweils ein Ende jedes der drei Lichtbogenüberwachungsabschnitte kann an derselben Stelle angeordnet sein und an eben dieser Stelle kann ein gemeinsamer Sender vorgesehen sein. Die anderen Enden der drei Lichtbogenüberwachungsabschnitte können durch je einen Empfänger festgelegt sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann für jeden Lichtbogenüberwachungsabschnitt eine eigene Modulation vorgesehen sein, sodass die Lichtbogenüberwachungsabschnitte voneinander unterschieden werden können.
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Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen, bei denen das Kraftfahrzeug-Bordnetz wieder mehrere Stromversorgungspfade aufweist, kann die Lichtbogenüberwachungseinheit für zwei oder mehr Stromversorgungspfade mit je einem Lichtbogenüberwachungsabschnitt einen gemeinsamen Empfänger und für jeden Lichtbogenüberwachungsabschnitt je einen Sender aufweisen, wobei der Lichtbogenüberwachungsabschnitt jedes der zwei oder mehr Stromversorgungspfade durch den gemeinsamen Empfänger und je einen der Sender festgelegt ist. Zum Beispiel kann das Kraftfahrzeug-Bordnetz insgesamt vier Stromversorgungspfade aufweisen, von den drei einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt haben. Jeweils ein Ende jedes der drei Lichtbogenüberwachungsabschnitte kann an derselben Stelle angeordnet sein und an eben dieser Stelle kann ein gemeinsamer Empfänger vorgesehen sein. Die anderen Enden der drei Lichtbogenüberwachungsabschnitte können durch je einen Sender festgelegt sein. Die einzelnen Stromversorgungspfade können hier beispielsweise zentral elektronisch abgesichert sein. Alternativ kann zusätzlich zum Sender je eine Sicherung vorgesehen sein, um die einzelnen Versorgungspfade dezentral stromlos zu schalten.
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Die Anzahl von drei bzw. die Stromversorgungspfaden ist hier rein beispielhaft zu verstehen und die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Stromversorgungspfaden, Sendern, Empfänger oder Lichtbogenüberwachungsabschnitte beschränkt.
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Sind in einem Stromversorgungspfad mehrere Lichtbogenüberwachungsabschnitte vorgesehen, kann die Lichtbogenüberwachungseinrichtung bei manchen Ausführungsbeispielen für jeden der Lichtbogenüberwachungsabschnitte in einem Stromversorgungspfad je ein Sender und je ein Empfänger aufweisen. Alternativ können in einem Stromversorgungspfad auch mehrere benachbarte Lichtbogenüberwachungsabschnitte festgelegt sein, wobei zwei benachbarte Lichtbogenüberwachungsabschnitte durch einen gemeinsamen Sender und je einen Empfänger oder durch je einen Sender und einen gemeinsamen Empfänger festgelegt sind.
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Die oben beschriebenen Möglichkeiten, einen oder mehrere Lichtbogenüberwachungsabschnitte in gleichen oder unterschiedlichen Stromversorgungspfaden festzulegen, können auch in ein und demselben Netzbereich eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes kombiniert sein. Beispielsweise kann ein Kraftfahrzeug-Bordnetz fünf Stromversorgungspfade aufweisen, von denen jeder einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt hat. Die Lichtbogenüberwachungsabschnitte zweier Stromversorgungspfade können durch je einen Sender und je einen Empfänger festgelegt sein, während die Lichtbogenüberwachungsabschnitte der übrigen Stromversorgungspfade durch einen gemeinsamen Sender und je einen Empfänger festgelegt sein können. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern schließt weitere Kombinationen ein.
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Der Sender der Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, zwei oder mehrere unterschiedliche Prüfsignale auszusenden. Jeder dem Sender zugeordnete Empfänger der Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann entsprechend dazu auslegt sind, eines der Prüfsignale zu verarbeiten. Die Aussendung unterschiedlicher Prüfsignale kann beispielsweise Anwendung finden, wenn der Sender als gemeinsamer Sender eingesetzt wird, so dass unterschiedliche Empfänger unterschiedliche Prüfsignale auswerten. Dadurch kann erkannt werden, in welchem Lichtbogenüberwachungsabschnitt welches Stromversorgungspfads ein Lichtbogen vorliegt. Auch der Empfänger kann dazu ausgelegt sein, mehrere unterschiedliche Prüfsignale von unterschiedlichen Sendern zu verarbeiten. Damit ist es beispielsweise möglich, dass ein Empfänger, der als gemeinsamer Empfänger eingesetzt ist, zwischen den unterschiedlichen Prüfsignalen unterscheidet, so dass festgestellt werden kann, wo genau, d.h. in welchen Lichtbogenüberwachungsabschnitt welches Stromversorgungspfads ein Lichtbogen vorliegt.
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Zudem kann der Sender dazu ausgelegt sein, eine Aufforderung an den Empfänger auszusenden, dass dieser bei Erhalt des Prüfsignals eine Rückbestätigung an den Sender aussendet. Entsprechend kann der Empfänger dazu ausgelegt sein, eine Rückbestätigung über den Erhalt des Prüfsignals an den Sender auszugeben (Handshake-Verfahren). Das Senden und Empfangen der Aufforderung und/oder der Rückbestätigung kann über den Stromversorgungspfad erfolgen oder aber über eine andere Verbindung, beispielsweise eine BUS-Verbindung. Die Verwendung eines Handshake-Verfahrens kann eine schnelle Identifizierung eines Lichtbogens ermöglichen.
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Die Lichtbogenüberwachungseinheit des Kraftfahrzeug-Bordnetzes kann eine Steuerung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, den Sender so zu steuern, dass er das Prüfsignal aussendet, und auf Grundlage des ausgesendeten Prüfsignals zu erkennen, ob ein Lichtbogen im Lichtüberwachungsabschnitt vorhanden ist. Die Steuerung kann aus einer separaten Hauptsteuerung bestehen oder eine separate Hauptsteuerung aufweisen. Die Separate Hauptsteuerung kann über eine Verbindung, beispielsweise ein BUS-Verbindung, mit dem bzw. den Sendern und dem bzw. den Empfängern verbunden sein und diese ganz oder teilweise steuern. Die Steuerung kann weiterhin Mikrocontroller des bzw. der Sender und/oder des bzw. der Empfänger aufweisen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Steuerung auch nur durch die Mikrokontroller des bzw. der Sender und/oder des bzw. der Empfänger gebildet sein.
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Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, vom Empfänger das empfangene Signal zu empfangen und das vom Empfänger empfangene Signal bei der Erkennung eines Lichtbogens zu berücksichtigen. Außerdem kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, von dem Sender oder von dem Empfänger eine Nachricht zu empfangen, ob das vom Sender an den Empfänger gesendete Prüfsignal vom Empfänger empfangen wurde, und sie kann dazu eingerichtet sein, die Nachricht bei der Erkennung eines Lichtbogens zu berücksichtigen. Zudem kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, einen oder mehrere Strombesorgungspfade stromlos zu schalten. Da der Sender beispielsweise als elektronische Sicherung ausgebildet sein kann bzw. die elektronische Sicherung als Sender ausgebildet sein kann, wie oben beschrieben, kann die Steuerung ein Signal erzeugen, die Halbleiterelemente so zu steuern, dass der Stromfluss unterbunden wird.
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Die Steuerung der Lichtbogenüberwachungseinrichtung kann mit einem Hauptsteuergerät eines Kraftfahrzeugs verbunden sein oder ganz oder teilweise in ein solches Hauptsteuergerät integriert sein. Diese Verbindung kann bspw. über einen Datenbus, wie einem CAN-Bus, Flex-Bus oder dergleichen geschehen, an dem die Lichtbogenüberwachungseinrichtung bzw. ihre Komponenten, wie z.B. Sender, Empfänger und Steuerung wenigstens teilweise angeschlossen sind.
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Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung bzw. ihre Steuerung, sowie der Sender und/oder der Empfänger können elektronische Bauteile aufweisen, wie einen Mikroprozessor, einen Datenspeicher und dergleichen.
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Manche Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, wie es oben beschrieben wurde.
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Die oben genannten Merkmale können auch in einem Verfahren verwirklicht sein, das bspw. in einer Lichtbogenüberwachungseinrichtung, einer Steuerung oder einer anderen elektronischen Einrichtung eines Kraftfahrzeugs abläuft.
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Dabei betreffen manche Ausführungsbeispiele ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz wie es oben beschrieben wurde. Das Kraftfahrzeug-Bordnetz umfasst einen Netzbereich, der für eine Spannung ausgelegt ist, die über 16 V liegt, einen Stromversorgungspfad im Netzbereich und eine Lichtbogenüberwachungseinrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens, die einen Sender zum Aussenden eines Prüfsignals über den Stromversorgungspfad und einen Empfänger zum Empfangen des vom Sender ausgesendeten Prüfsignals aufweist. Der Sender und der Empfänger legen einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt in dem Stromversorgungspfad fest. Für die entsprechenden Bestandteile des Kraftfahrzeug-Bordnetzes wird auf die bereits weiter oben beschriebenen detaillierten Ausführungen verwiesen.
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Das Verfahren umfasst das Aussenden eines Prüfsignals über den Stromversorgungspfad mittels des Senders, und das Erkennen auf Grundlage des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals, ob ein Lichtbogen in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt vorhanden ist. Der Schritt des Erkennens, ob ein Lichtbogen vorliegt, umfasst folglich dass auf Grundlage des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals auf das Vorliegen eines Lichtbogens in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt geschlossen wird.
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Gemäß dem Verfahren kann das Prüfsignal zyklisch ausgesendet werden, beispielsweise alle 500 ms oder häufiger. Dadurch kann regelmäßig festgestellt werden, ob ein Lichtbogen vorliegt, und es kann sehr schnell auf einen Defekt in dem Stromversorgungspfad, beispielsweise einen Lichtbogen reagiert werden. Es ist somit möglich, den defekten Stromversorgungspfad schnell abzuschalten und den Lichtbogen zu stoppen. Dies wurde ebenfalls weiter oben im Detail beschrieben.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein Prüfsignal ausgesendet werden, das ein Datenwort aufweist. Werden mehrere unterschiedliche Prüfsignale ausgesendet, so kann jedes Prüfsignal ein eigenes Datenwort aufweisen. Ein solches Prüfsignal ermöglicht es, mit Hilfe von einer Checksummenbildung und/oder mittels Paritätsbits, die Integrität des Stromversorgungspfads zu prüfen. Anschließend kann festgestellt werden, ob das vom Empfänger empfangene Signal von dem vom Sender ausgesendeten Prüfsignal abweicht, um daraus gegebenenfalls auf das Vorliegen eines Lichtbogens schließen zu können. Dies wurde ebenfalls weiter oben im Detail beschrieben.
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Außerdem wird bei manchen Ausführungsbeispielen, wie auch schon ausgeführt, der Stromversorgungspfad stromlos geschaltet, wenn ein Lichtbogen erkannt wurde, damit der erkannte Lichtbogen erlischt. Somit ist insbesondere bei Ausführungsbeispielen mit mehreren Stromversorgungspfaden ein selektives Abschalten einzelner Stromversorgungspfade und damit ein selektives Löschen von erkannten Lichtbögen möglich. Dies wurde ebenfalls weiter oben im Detail beschrieben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
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1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 schematisch eine Lichtbogenüberwachungseinrichtung des Kraftfahrzeug-Bordnetzes aus 1 zeigt;
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3 schematisch Lichtbogenüberwachungsabschnitte zeigt, die durch einen gemeinsamen Sender festgelegt sind;
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4 schematisch Lichtbogenüberwachungsabschnitte zeigt, die durch einen gemeinsamen Empfänger festgelegt sind; und
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5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erkennung eines Lichtbogens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ausschnittsweise in 1 gezeigt.
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Das Kraftfahrzeug-Bordnetz ist für ein Kraftfahrzeug, z.B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder anderes landgebundenes und durch Motorkraft angetriebenes Fahrzeug geeignet. Es hat einen Netzbereich 1, der für eine Spannung von über 16V ausgelegt ist. Im vorliegenden Beispiel ist der Netzbereich für eine Spannung von 48 V ausgelegt. Manche Ausführungsbeispiele betreffen auch, wie oben angedeutet, ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeug-Bordnetz.
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Der Netzbereich 1 des Kraftfahrzeug-Bordnetzes hat eine sternförmige Architektur. Von einer zentralen Absicherungsbox 2, die direkt oder indirekt mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden ist, zweigen mehrere Stromversorgungspfade 3a, 3b, 3c, 3d ab, die elektrisch parallel zueinander geschaltet sind.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Stromversorgungspfaden im Netzbereich 1 beschränkt, sondern es ist grundsätzlich eine beliebige und an den jeweiligen Bedarf angepasste Anzahl von Stromversorgungspfaden möglich.
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In den Stromversorgungspfaden 3a, 3b, 3c, 3d ist jeweils wenigstens eine elektrische Komponente 4a, 4b, 4c, 4d angeordnet. Die elektrischen Komponenten 4a, 4b, 4c, 4d sind hier einzelne elektrische Verbraucher, die für eine Betriebsspannung von 48 V ausgelegt sind. Alternativ kann als elektrische Komponente eine Batterie, ein Generator oder dergleichen zum Einsatz kommen.
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Der Netzbereich 1 hat eine gemeinsame Masse 5, die im Wesentlichen durch die Karosserie des Kraftfahrzeugs gebildet wird, in dem das Kraftfahrzeug-Bordnetz angeordnet ist. Folglich ist jeder Stromversorgungspfad 3a, 3b, 3c, 3d des Netzbereiches 1 an die gemeinsame Masse 5 angeschlossen.
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Im Netzbereich 1 können zwei Grundtypen von Lichtbögen auftreten, nämlich serielle Lichtbögen und parallele Lichtbögen, die auch schon eingangs erörtert wurden.
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Ein serieller Lichtbogen 6 ist im Stromversorgungspfad 3a veranschaulicht. Der serielle Lichtbogen 6 entsteht, wenn eine 48 V-Spannungsleitung, wie hier der Stromversorgungspfad 3a, unterbrochen ist. Dann kann sich ein serieller Lichtbogen über der Bruchstelle zwischen den Leitungsenden der Bruchstelle ausbilden. Der serielle Lichtbogen 6 entsteht typischerweise vor der elektrischen Komponente 4a in dem Stromversorgungspfad 3d, da nach der elektrischen Komponente 4a die Spannung normalerweise auf Massepotential abfällt und folglich die Spannung unterhalb des kritischen Wertes von ca. 16 V liegt.
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Parallele Lichtbögen 7 können zwischen zwei Leitern, beispielsweise den Stromversorgungspfaden 3b und 3c, entstehen, bei denen die Isolierung schadhaft ist, bzw. zwischen einem Stromversorgungspfad und der als Masse 5 dienenden Fahrzeugkarosserie.
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Um die Entstehung von Lichtbögen in einem Stromversorgungspfad oder zwischen zwei Stromversorgungspfaden, wie den Lichtbögen 6 und 7, zu überwachen, ist in dem Kraftfahrzeug-Bordnetz eine Lichtbogenüberwachungseinrichtung vorhanden. Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung umfasst die Sender 9a, 9b, 9c, die an der PDU 2 angeordnet sind, die Empfänger 10a, 10b, 10c, 10d und eine Steuerung 11, die in die PDU 2 integriert ist. Der Sender 9a und der Empfänger 10a, der am Verbraucher 4a abgebracht ist, sind im Stromversorgungspfad 3a positioniert, und legen einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt 8a fest. Entsprechend legen der Sender 9b und der Empfänger 10b im Stromversorgungspfad 3b einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt 8b fest. Der Sender 9c dient als gemeinsamer Sender, der mit dem Empfänger 10c den Lichtbogenüberwachungsabschnitte 8c und mit dem Empfänger 10d den Lichtbogenüberwachungsabschnitt 8d festlegt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnung der Sender an der PDU und der Empfänger an den elektrischen Komponenten beschränkt, sondern es ist grundsätzlich möglich, die Empfänger an der PDU und die Sender an den elektrischen Komponenten oder jeweils beabstandet von der PDU und den Verbrauchern vorzusehen. 2 zeigt einen logischen Aufbau einer Lichtbogenüberwachungseinrichtung 12, die die Sender 9a, 9b, 9c, die Empfänger 10a, 10b, 10c, 10d und die Steuerung 11 aufweist. Die Steuerung 11 ist mit jedem Sender 9a, 9b, 9c logisch verbunden. Die Steuerung 11 ist außerdem logisch mit den Empfängern 10a, 10b, 10c, 10d verbunden. Zur Verbildung sind Signalleitungen 13a, 13b, 13c vorgesehen. Damit kann die Steuerung 11, die einen Mikroprozessor aufweist, den Sendern 9a, 9b, 9c den Befehl zum Aussenden des Prüfsignals geben kann und von den Empfängern das empfangene Signal abfragen, um auf deren Basis die Lichtbogenüberwachungsabschnitte 8a, 8b, 8c, 8d zu überwachen. Die Sender 9a, 9b, 9c sind als elektronische Sicherungen mit einem Mikroprozessor ausgebildet. Die Empfänger 10a, 10b, 10c, 10d sind elektronische Bauteile, die dazu eingerichtet sind, das von den Sendern ausgesendete Prüfsignal zu empfangen und zu verarbeiten.
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Zur Überwachung des jeweiligen Lichtbogenüberwachungsabschnittes 8a, 8b, 8c, 8d ist die Lichtbogenüberwachungseinrichtung bzw. die Steuerung 11 so eingerichtet, dass sie auf Grundlage des von dem Sender 9a an den Empfänger 10a ausgesendeten Prüfsignals das Vorhandensein eines Lichtbogens in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt 8a erkennt bzw. auf das Vorhandensein eines Lichtbogens schließt. Entsprechend zieht die Lichtbogenüberwachungseinrichtung auf Grundlage des von einem der übrigen Sender 9b, 9c, 9d ausgesendeten Prüfsignals Rückschlüsse auf das Vorhandensein eines Lichtbogens in einem der anderen Lichtbogenüberwachsungsabschnitte 8b, 8c, 8d.
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Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung ist so eingerichtet, dass sie feststellt, ob das von dem Sender 9a an den zugehörigen Empfänger 10a ausgesendete Prüfsignal von dem Empfänger 10a empfangen wird. Wenn das jeweilige Prüfsignal nicht von dem zuständigen Empfänger 10a empfangen wird, schließt die Lichtbogenüberwachungseinrichtung auf das Vorhandensein eines Lichtbogens 6. Entsprechend erkennt die Lichtbogenüberwachungseinrichtung den Lichtbogen 7 zwischen den Lichtbogenüberwachungsabschnitten 8b, 8c.
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Zudem ist die Lichtbogenüberwachungseinrichtung so eingerichtet ist, dass sie erkennt, ob ein vom Empfänger empfangenes Signal von dem von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignal abweicht. Wenn das vom Empfänger 10b empfangene Signal vom vom Sender 9b gesendeten Prüfsignal abweicht, schließt die Lichtbogenüberwachungseinrichtung auf das Vorhandensein eines Lichtbogens 7. Entsprechend erkennt die Lichtbogenüberwachungseinrichtung den Lichtbogen 6.
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Das Sender 9c sendet zwei unterschiedliche Prüfsignale aus, wobei das eine Prüfsignal von dem Empfänger 10c verarbeitet wird und das andere Prüfsignal von dem Empfänger 10d verarbeitet wird. Somit kann festgestellt werden, ob im Lichtbogenüberwachungsabschnitt 8c oder im Lichtbogenüberwachungsabschnitt 8d oder in beiden Lichtbogenüberwachungsabschnitten 8c, 8d ein Lichtbogen vorliegt.
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Die 1 zeigt eine erste Struktur, gemäß der Lichtbogenüberwachungsabschnitte 8a, 8b durch je einen Sender 9a, 9b und einen Empfänger 10a, 10b festgelegt sind. Andererseits zeigt 1 eine zweite Struktur, gemäß der Lichtbogenüberwachungsabschnitte 8c, 8d durch einen gemeinsamen Sender 9c und je einen Empfänger 10c, 10d festgelegt sind. Diese Strukturen können getrennt voreinander oder in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen können nur Lichtbogenüberwachungsabschnitte der ersten Struktur oder nur Lichtbogenüberwachungsabschnitte der zweiten Struktur vorhanden sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können verschiedenste Kombinationen der ersten und der zweiten Struktur vorhanden sein, die gegebenenfalls mit weiteren Strukturen kombiniert sein können.
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3 zeigt ein Beispiel für Lichtbogenüberwachungsabschnitte 8’a, 8’b, 8‘c die durch einen gemeinsamen Sender 9‘ und je einen Empfänger 10‘a, 10‘b, 10‘c festgelegt sind. Der Sender 9‘ sendet drei unterschiedliche Prüfsignale aus und jeder der Empfänger 10‘a, 10‘b, 10‘c verarbeitet eines dieser Prüfsignale. Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung bestimmt je nach Prüfsignal, ob ein Lichtbogen vorliegt, und prüft, wenn ein Lichtbogen vorliegt, wo sich dieser befindet.
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4 zeigt in ein ähnliches Beispiel für Lichtbogenüberwachungsabschnitte 8’a, 8’b, 8’c, die jedoch durch einen gemeinsamen Empfänger 10‘ und je einen Sender 9‘a, 9‘b, 9‘c festgelegt sind. Jeder Sender 9’a, 9’b, 9‘c sendet ein unterschiedliches Prüfsignal aus und der gemeinsame Empfänger 10‘ verarbeitet jedes dieser Prüfsignale. Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung bestimmt je nach Prüfsignal, ob ein Lichtbogen vorliegt, und prüft, wenn ein Lichtbogen vorliegt, wo sich dieser befindet.
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5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erkennung eines Lichtbogens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren wird von einer Lichtbogenüberwachungseinrichtung eines Fahrzeugbordnetzes, beispielsweise des hinsichtlich 1 beschriebenen Kraftfahrzeug-Bordnetzes, ausgeführt. Das Kraftfahrzeug-Bordnetz umfasst einen Netzbereich, der für eine Spannung ausgelegt ist, die über 16 V liegt, einen Stromversorgungspfad im Netzbereich und eine Lichtbogenüberwachungseinrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens. Die Lichtbogenüberwachungseinrichtung weist einen Sender zum Aussenden eines Prüfsignals über den Stromversorgungspfad und einen Empfänger zum Empfangen des vom Sender ausgesendeten Prüfsignals auf. Der Sender und der Empfänger legen einen Lichtbogenüberwachungsabschnitt in dem Stromversorgungspfad fest.
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Das Verfahren enthält einen ersten Schritt 100, in dem mittels des Senders das Prüfsignal über den Stromversorgungspfad ausgesendet wird. Das Prüfsignal wird zyklisch ausgesendet und enthält ein Datenwort.
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Anschließend wird auf Grundlage des von dem Sender an den Empfänger ausgesendeten Prüfsignals erkannt, ob ein Lichtbogen in dem Lichtbogenüberwachungsabschnitt vorhanden ist. Dazu wird in einem Schritt 200 geprüft, ob das von dem Sender an den Empfänger ausgesendete Prüfsignal von dem Empfänger empfangen wird. Um zu erkennen, ob das ausgesendete Prüfsignal vom Empfänger empfangen wird, wird ein Handshakevorgang zwischen Sender und Empfänger durchgeführt.
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Wird in Schritt 200 festgestellt, dass der Empfänger kein Signal empfangen hat, so wird mit Schritt 400 fortgefahren, in dem der Stromversorgungspfad, in dem der Lichtbogenüberwachungsabschnitt angeordnet ist, stromlos geschalten wird.
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Wird hingegen festgestellt, dass der Empfänger ein Signal empfängt, wird in Schritt 300 überprüft, ob das vom Empfänger empfangene Signal vom gesendeten Prüfsignal abweicht. Dazu werden einfache Übertragungsfehler des empfangenen Signals mit Hilfe einer Paritätskontrolle erkannt und korrigiert. Auf Basis des korrigierten Signals wird entschieden, ob das empfangene Signal vom gesendeten Prüfsignal abweicht.
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Wird in Schritt 300 festgestellt, dass das empfangene Signal von dem gesendeten Prüfsignal abweicht, wird mit Schritt 400 fortgefahren. Wird in Schritt 300 jedoch festgestellt, dass das empfangene Signal von dem gesendeten Prüfsignal nicht abweicht, so folgt keine Abschaltung des Stromversorgungspfads (Schritt 500).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Netzbereich
- 2
- PDU
- 3a–3d
- Stromversorgungspfad
- 4a–4d
- elektrische Komponente
- 5
- Masse
- 6
- serieller Lichtbogen
- 7
- parallele Lichtbogen
- 8a–8d, 8’a–8’c
- Lichtbogenüberwachungsabschnitt
- 9a–9d, 9‘a–9‘c
- Sender
- 10a–10d, 10‘a–10‘c
- Empfänger
- 100
- Aussenden eines Prüfsignals
- 200
- Erkennen, ob das Prüfsignal empfangen wird
- 300
- Erkennen, ob das empfangene Signal vom Prüfsignal abweicht
- 400
- Abschalten des Stromversorgungspfads
- 500
- Kein Abschalten des Stromversorgungspfads
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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