DE102014226164A1 - Semiconductor line protection - Google Patents

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Christoph Sudan
Michael Daurer
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Abstract

Es wird eine Leitungsschutz-Vorrichtung (110) für ein elektrisches Netz (100) beschrieben. Die Leitungsschutz-Vorrichtung (110) umfasst, einen Halbleiter-Schalter (111), der eingerichtet ist, eine Versorgungsleitung (101) des Netzes (100) von einer Schnittstelle (121) für eine Komponente des Netzes (100) zu trennen. Desweiteren umfasst die Leitungsschutz-Vorrichtung (110) eine Strom-Messeinheit (114, 115), die eingerichtet ist, einen Indikator (131) für einen Strom durch den Halbleiter-Schalter (111) zu erfassen. Außerdem umfasst die Leitungsschutz-Vorrichtung (110) eine Steuereinheit (116), die eingerichtet ist, den Halbleiter-Schalter (111) in Abhängigkeit von dem Indikator (131) zu öffnen. Die Leitungsschutz-Vorrichtung (110) kann weiter eine Clamping-Einheit umfassen, um Zuleitungsenergie beim Öffnen des Halbleiter-Schalters (111) zu vernichten.A power line protection device (110) for an electrical network (100) is described. The line protection device (110) comprises a semiconductor switch (111) arranged to disconnect a supply line (101) of the network (100) from an interface (121) for a component of the network (100). Furthermore, the line protection device (110) comprises a current measuring unit (114, 115) which is arranged to detect an indicator (131) for a current through the semiconductor switch (111). In addition, the line protection device (110) comprises a control unit (116) which is adapted to open the semiconductor switch (111) in dependence on the indicator (131). The line protection device (110) may further comprise a clamping unit to destroy supply energy when opening the semiconductor switch (111).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz einer Leitung in einem Hochvolt(HV)-Netz eines Fahrzeugs.The invention relates to a device for protecting a cable in a high-voltage (HV) network of a vehicle.

Für den Leitungsschutz in einem HV-System werden insbesondere bei einer Verjüngung des Querschnitts einer Leitung (z. B. eines Kabels) in dem HV-System Schmelzsicherungen eingesetzt, um die Leitung vor Kurzschlussströmen zu schützen.For line protection in a HV system, fuses are used to protect the line from short-circuit currents, in particular when the cross section of a line (eg, a cable) in the HV system is tapered.

Schmelzsicherungen weisen typischerweise eine relativ hohe Ausfallrate auf, d. h. die Schmelzsicherungen können auslösen, ohne dass eine vordefinierte Leistungs-Zeit-Fläche (I2t, wobei I dem Strom und t der Zeit entspricht) bzw. ohne dass ein vordefinierter Auslösestrom überschritten wurde. Dadurch verringert sich die Verfügbarkeit eines HV-Systems. Desweiteren sind bei Verwendung von Schmelzsicherungen typischerweise Zugangsdeckel zu der Schmelzsicherung vorzusehen, um eine durchgebrannte Sicherung austauschen zu können. Weiterhin ist die Auslösecharakteristik einer Schmelzsicherung typischerweise unscharf bzw. ist die Spreizung zwischen Nennstrom und Auslösestrom typischerweise relativ groß. Aus diesem Grund sind meist höhere Leitungsquerschnitte vorzuhalten als dies für den Nennstrom erforderlich wäre, um sicherzustellen, dass im Kurzschlussfall die Schmelzsicherung auslöst bevor die Leitung beschädigt wird.Fuses typically have a relatively high failure rate, ie the fuses can trip without exceeding a predefined power-time-area (I 2 t, where I equals the current and t of time) or without exceeding a predefined tripping current. This reduces the availability of a HV system. Furthermore, when using fuses, access covers to the fuse are typically provided to replace a blown fuse. Furthermore, the tripping characteristic of a fuse is typically blurred or the spread between rated current and tripping current is typically relatively large. For this reason, it is usually necessary to provide higher cable cross-sections than would be necessary for the rated current in order to ensure that in the event of a short-circuit the fuse triggers before the cable is damaged.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Leitung eines HV-Systems in einem Fahrzeug in effizienter, präziser und flexibler Weise zu schützen.The present document addresses the technical problem of protecting the management of a HV system in a vehicle in an efficient, precise and flexible manner.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are u. a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Leitungsschutz-Vorrichtung für ein elektrisches Netz (insbesondere für ein Bordnetz eines Fahrzeugs) beschrieben. Die Leitungsschutz-Vorrichtung kann für die Sicherung einer Versorgungsleitung (z. B. einer positiven oder einer negativen Versorgungsleitung) des Netzes verwendet werden. Die Leitungsschutz-Vorrichtung umfasst einen Halbleiter-Schalter, der eingerichtet ist, eine Versorgungsleitung des Netzes von einer Schnittstelle (z. B. von einer Klemme) für eine Komponente bzw. für ein Aggregat des Netzes zu trennen. Der Halbleiter-Schalter kann einen Transistor, insbesondere einen IBGT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) und/oder einen MOSFET (Metaloxide Semiconductor Field Effect Transistor), umfassen. Die Komponente bzw. das Aggregat kann eingerichtet sein, elektrische Energie zu verbrauchen und/oder elektrische Energie bereitzustellen. Beispielhafte Komponenten sind eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, eine Heizvorrichtung für ein Fahrzeug, ein Ladegerät zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, ein Elektromotor eines Fahrzeugs, etc. Die Versorgungsleitung kann eingerichtet sein, einen Energiespeicher (z. B. eine LiIonen Zelle) über die Leitungsschutz-Vorrichtung mit der Komponente zu verbinden.According to one aspect, a line protection device for an electrical network (in particular for a vehicle electrical system) is described. The line protection device may be used to secure a supply line (eg, a positive or a negative supply line) of the network. The line protection device comprises a semiconductor switch which is arranged to disconnect a supply line of the network from an interface (eg from a terminal) for a component or for an aggregate of the network. The semiconductor switch may comprise a transistor, in particular an IBGT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and / or a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET). The component or aggregate may be configured to consume electrical energy and / or provide electrical energy. Exemplary components include an air conditioner for a vehicle, a heater for a vehicle, a charger for charging an energy storage of a vehicle, an electric motor of a vehicle, etc. The utility may be configured to store an energy store (eg, a LiIon cell) over the vehicle Line protection device to connect to the component.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung umfasst eine Strom-Messeinheit, die eingerichtet ist, einen Indikator für einen Strom durch den Halbleiter-Schalter zu erfassen. Die Strom-Messeinheit kann z. B. einen elektrischen Widerstand umfassen, der in Reihe zu dem Halbleiter-Schalter angeordnet ist, so dass der Strom durch den Halbleiter-Schalter dem Strom durch den elektrischen Widerstand entspricht. Der Indikator für den Strom durch den Halbleiter-Schalter kann dann einen Spannungsabfall an dem elektrischen Widerstand umfassen bzw. dem Spannungsabfall entsprechen.The line protection device includes a current measuring unit configured to detect an indicator of a current through the semiconductor switch. The current measuring unit can, for. B. comprise an electrical resistance, which is arranged in series with the semiconductor switch, so that the current through the semiconductor switch corresponds to the current through the electrical resistance. The indicator for the current through the semiconductor switch may then include a voltage drop across the electrical resistance or correspond to the voltage drop.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung umfasst weiter eine Steuereinheit (z. B. einen Controller, der einen Prozessor und ggf. Peripherie-Komponenten wie einen Analog-Digital-Wander (ADC), einen Timer, etc. aufweist), die eingerichtet ist, den Halbleiter-Schalter in Abhängigkeit von dem Indikator zu öffnen. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis des Indikators zu ermitteln, ob eine Auslösebedingung für den Halbleiter-Schalter erfüllt ist. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter zu öffnen, wenn ermittelt wurde, dass die Auslösebedingung erfüllt ist.The line protection device further comprises a control unit (eg, a controller having a processor and possibly peripheral components such as an analog-to-digital wander (ADC), a timer, etc.) that is configured to be the semiconductor Switch depending on the indicator to open. In particular, the control unit may be configured to determine on the basis of the indicator whether a triggering condition for the semiconductor switch is fulfilled. Furthermore, the control unit may be configured to open the semiconductor switch when it has been determined that the triggering condition is met.

Die Auslösebedingung kann z. B. die Bedingung umfassen, dass der Strom durch den Halbleiter-Schalter gleich wie oder größer als ein vordefinierter Strom-Schwellenwert ist. Alternativ oder ergänzend kann die Auslösebedingung die Bedingung umfassen, dass ein Energiefluss durch den Halbleiter-Schalter in einem vordefinierten Zeitraum gleich wie oder größer als ein vordefinierter Energie-Schwellenwert ist. Alternativ oder ergänzend kann die Auslösebedingung die Bedingung umfassen, dass der Strom durch den Halbleiter-Schalter einen Gradienten aufweist, der gleich wie oder größer als ein vordefinierter Gradienten-Schwellenwert ist.The trigger condition can z. B. include the condition that the current through the semiconductor switch is equal to or greater than a predefined current threshold. Alternatively or additionally, the trigger condition may include the condition that a flow of energy through the semiconductor switch in a predefined time period is equal to or greater than a predefined energy threshold. Alternatively or additionally, the triggering condition may include the condition that the current through the semiconductor switch has a gradient equal to or greater than a predefined gradient threshold.

Somit kann die Leitungsschutz-Vorrichtung in präziser und flexibler Weise ausgelöst werden. Insbesondere kann gewährleistet werden, dass die Leitungsschutz-Vorrichtung bei Vorliegen eines genau definierten Strom-Schwellenwertes auslöst und/oder dass die Leitungsschutz-Vorrichtung auslöst, wenn in einem bestimmten Zeitraum eine vordefinierte Menge an elektrischer Energie über die Versorgungsleitung geflossen ist (und somit von einer vordefinierten Wärmeentwicklung auszugehen ist). Desweiteren kann der Halbleiter-Schalter anhand der Steuereinheit bei Bedarf wieder geschlossen werden, d. h. die Leitungsschutz-Vorrichtung kann in effektiver Weise wieder zurückgesetzt werden.Thus, the line protection device can be triggered in a precise and flexible manner. In particular, it can be ensured that the line protection device triggers in the presence of a well-defined current threshold value and / or that triggers the line protection device when in a certain period of time a predefined amount of electrical energy has flowed through the supply line (and thus of a predefined heat development is assumed). Furthermore, the semiconductor switch based on the Control unit can be closed again when needed, ie the line protection device can be reset in an effective manner again.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu erkennen, dass die Komponente vorgeladen werden muss. Die Komponente kann z. B. einen Kondensator umfassen, der zwischen der positiven und der negativen Versorgungsleitung angeordnet ist. Der Kondensator kann bei Inbetriebnahme der Komponente entladen sein, so dass ein Vorladen der Komponente/des Kondensators erforderlich ist, um hohe Anfangsströme zu vermeiden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter abwechselnd zu öffnen und zu schließen, um die Komponente vorzuladen. Durch das abwechselnde Öffnen und Schließen des Halbleiter-Schalters können Strompulse zum Vorladen der Komponente/des Kondensators generiert werden.The control unit may be configured to recognize that the component needs to be pre-charged. The component can, for. B. comprise a capacitor which is arranged between the positive and the negative supply line. The capacitor may be discharged during start-up of the component, so that a pre-charging of the component / the capacitor is required to avoid high initial currents. The control unit may be configured to alternately open and close the semiconductor switch to pre-charge the component. By alternately opening and closing the semiconductor switch, current pulses for precharging the component / capacitor can be generated.

Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis des Indikators zu erkennen, ob die Komponente vorgeladen werden muss. Beispielsweise kann die Steuereinheit detektieren, dass der Strom durch den Halbleiter-Schalter bei Inbetriebnahme der Komponente einen Gradienten aufweist, der gleich wie oder größer als ein vordefinierter Gradienten-Schwellenwert ist. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter zu öffnen. Die Steuereinheit kann desweiteren den Halbleiter-Schalter nach Ablauf eines vordefinierten Zeitraums wieder schließen und den Halbleiter-Schalter bei Erreichen des Strom-Schwellenwertes und/oder bei Erreichen des Gradienten-Schwellenwertes wieder öffnen. Die ein oder mehreren Zeitpunkte zum Öffnen des Halbleiter-Schalters können somit auf Basis des Indikators für den Strom durch den Halbleiter-Schalter ermittelt werden. Insgesamt können so die Strompulse zum Vorladen der Komponente generiert werden.In particular, the control unit may be set up to detect on the basis of the indicator whether the component has to be precharged. For example, the controller may detect that the current through the semiconductor switch at start-up of the component has a gradient equal to or greater than a predefined gradient threshold. The control unit may then be configured to open the semiconductor switch. The control unit may further close the semiconductor switch after a predefined period of time and reopen the semiconductor switch upon reaching the current threshold and / or upon reaching the gradient threshold. The one or more times for opening the semiconductor switch can thus be determined on the basis of the indicator for the current through the semiconductor switch. Overall, the current pulses can thus be generated to pre-charge the component.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung kann somit auch zum Vorladen einer Komponente des elektrischen Netzes verwendet werden. So können die Kosten, der Bauraum und das Gewicht eines Bordnetzes eines Fahrzeugs reduziert werden.The line protection device can thus also be used to pre-charge a component of the electrical network. Thus, the costs, the installation space and the weight of a vehicle electrical system can be reduced.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter innerhalb von einer vordefinierten Zeitdauer zu öffnen. Mit anderen Worten, nach Ermittlung des Indikators für den Strom durch den Halbleiter-Schalter kann innerhalb der vordefinierten Zeitdauer der Halbleiter-Schalter geöffnet werden. Die vordefinierte Zeitdauer kann die erforderliche Zeit für die Verarbeitung in der Steuereinheit umfassen. Der Halbleiter-Schalter kann eingerichtet sein, für die vordefinierte Zeitdauer einen vordefinierten Kurzschlussstrom zu leiten. Der vordefinierte Kurzschlussstrom kann höher sein als der vordefinierte Strom-Schwellenwert. Der Halbleiter-Schalter kann somit kurzschlussfest sein. Insbesondere kann durch entsprechende Auslegung des Halbleiter-Schalters gewährleistet werden, dass der Halbleiter-Schalter nicht aufgrund eines zeitlichen Verzugs beim Öffnen des Halbleiter-Schalters geschädigt wird.The control unit may be configured to open the semiconductor switch within a predefined period of time. In other words, after determining the indicator of the current through the semiconductor switch, the semiconductor switch can be opened within the predefined time period. The predefined time period may include the time required for processing in the control unit. The semiconductor switch may be configured to conduct a predefined short-circuit current for the predefined period of time. The predefined short-circuit current may be higher than the predefined current threshold. The semiconductor switch can thus be short-circuit-proof. In particular, it can be ensured by appropriate design of the semiconductor switch that the semiconductor switch is not damaged due to a time delay when opening the semiconductor switch.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung kann weiter eine Desat-Einheit umfassen, die eingerichtet ist, den Halbleiter-Schalter in Abhängigkeit von einem Indikator für ein Potential an einem ersten Port des Halbleiter-Schalters zu öffnen. Das Potential kann eine Spannung zwischen dem ersten Port und einer vordefinierten Referenz (z. B. einer Masse) anzeigen. Der erste Port kann direkt mit der Schnittstelle für die Komponente gekoppelt sein. Beispielsweise kann der erste Port einem Kollektor eines IGBT oder einem Drain eines MOSFETs entsprechen. Ein zweiter Port kann einem Emitter des IGBT oder einer Source des MOSEFTs entsprechen. Der Indikator für das Potential an dem ersten Port des Halbleiter-Schalters kann z. B. die Spannung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port umfassen. Die Desat-Einheit kann somit eingerichtet sein, auf den Abfall der Spannung an dem Halbleiter-Schalter zu reagieren, z. B. wenn die Spannung an dem Halbleiter-Schalter (z. B. die Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Port) einen Spannungs-Schwellenwert erreicht oder unterschreitet. Mit zunehmender Temperatur des Halbleiter-Schalters wird dabei der vordefinierte Spannungs-Schwellenwert typischerweise schon bei geringeren Strömen durch den Halbleiter-Schalter erreicht.The line protection device may further comprise a desate unit configured to open the semiconductor switch in response to an indication of a potential at a first port of the semiconductor switch. The potential may indicate a voltage between the first port and a predefined reference (eg, a ground). The first port can be directly coupled to the interface for the component. For example, the first port may correspond to a collector of an IGBT or a drain of a MOSFET. A second port may correspond to an emitter of the IGBT or a source of the MOSEFT. The indicator of the potential at the first port of the semiconductor switch may, for. B. include the voltage between the first port and the second port. The desate unit may thus be arranged to respond to the drop in voltage across the semiconductor switch, e.g. When the voltage across the semiconductor switch (eg, the voltage between the first and second ports) reaches or falls below a voltage threshold. As the temperature of the semiconductor switch increases, the predefined voltage threshold is typically reached even at lower currents through the semiconductor switch.

Durch die Desat-Einheit kann typischerweise ein relativ schnelles Öffnen des Halbleiter-Schalters bewirkt werden. Andererseits erfolgt das Öffnen des Halbleiter-Schalters typischerweise bei relativ hohen Strömen durch den Halbleiter-Schalter selbst. Mit anderen Worten, die Desat-Einheit kann somit eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter bei einem Strom zu öffnen, der größer ist als der Strom-Schwellenwert. Desweiteren kann die Desat-Einheit eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter schneller zu öffnen als die Steuereinheit.The desate unit can typically cause a relatively fast opening of the semiconductor switch. On the other hand, the opening of the semiconductor switch is typically at relatively high currents through the semiconductor switch itself. In other words, the desate unit may thus be configured to open the semiconductor switch at a current that is greater than the current. threshold. Furthermore, the desat unit may be configured to open the semiconductor switch faster than the control unit.

Der Halbleiter-Schalter ist typischerweise eingerichtet, einen vordefinierten Strom bei „normalen” Betriebsbedingungen nicht zu überschreiten. Desweiteren ist der Halbleiter-Schalter typischerweise eingerichtet, diesen vordefinierten Strom zerstörungsfrei für mindestens einen vordefinierten Zeitraum zu führen. Der Halbleiter-Schalter kann somit eine Kurzschlussfestigkeit aufweisen (für einen vordefinierten Zeitraum). Der Zeitraum kann ausreichend sein, um ein Öffnen des Halbleiter-Schalters durch die Desat-Einheit zu bewirken. Mit anderen Worten, durch die Kurzschlussfestigkeit des Halbleiter-Schalters in einem vordefinierten Zeitraum kann die Reaktionszeit der Desat-Einheit überbrückt werden.The semiconductor switch is typically configured not to exceed a predefined current under "normal" operating conditions. Furthermore, the semiconductor switch is typically configured to carry this predefined stream non-destructively for at least a predefined period of time. The semiconductor switch can thus have a short circuit resistance (for a predefined period of time). The period of time may be sufficient to cause the semiconductor switch to open by the desate unit. In other words, by the short circuit strength of the semiconductor switch in a predefined period of time the reaction time of the Desat unit are bridged.

Durch die Kombination der Desat-Einheit mit der Steuereinheit und durch die Verwendung eines kurzschlussfesten Halbleiter-Schalters wird gewährleistet, dass auch bei einem schnellen Anstieg des Stroms durch den Halbleiter-Schalter, der maximale Energiefluss durch die Leitungsschutz-Vorrichtung begrenzt ist. Insbesondere kann ein mehrstufiges Sicherungssystem bereitgestellt werden. Auf einen extrem schnellen Anstieg des Stroms reagiert der Halbleiter-Schalter durch eine intrinsische Begrenzung des maximal möglichen Stromflusses aufgrund der Eigenschaften/Dottierung des Halbleiter-Schalters. Durch die Kurzschlussfestigkeit des Halbleiter-Schalters kann sichergestellt werden, dass der Halbleiter-Schalter durch diesen maximal möglichen Stromfluss nicht zerstört wird, so dass ein Zeitraum bis zur Desat Aktivierung überbrückt werden kann.The combination of the Desat unit with the control unit and the use of a short-circuit-proof semiconductor switch ensures that even with a rapid increase in the current through the semiconductor switch, the maximum energy flow through the line protection device is limited. In particular, a multi-stage security system can be provided. Upon an extremely rapid increase in current, the semiconductor switch responds by intrinsically limiting the maximum possible current flow due to the characteristics / dotting of the semiconductor switch. The short-circuit resistance of the semiconductor switch can ensure that the semiconductor switch is not destroyed by this maximum possible current flow, so that a period of time until the deactivation can be bridged.

Auf einen mittel schnellen Anstieg des Stroms kann die Desat-Einheit reagieren, indem der Überstrom durch den Halbleiter-Schalter detektiert wird, und daraufhin der Halbleiter-Schalter getrennt bzw. geöffnet wird. Auf einen relativ langsamen Anstieg des Stroms kann die Steuereinheit reagieren, und ein Öffnen des Halbleiter-Schalters veranlassen. Insbesondere kann mittels der Steuereinheit über eine Strommessung, über einen Controller und über Berechnungsalgorithmen (z. B. Integral-Bildung) der Halbleiter-Schalter abgeschaltet werden.Upon a medium rapid increase in current, the desate unit may respond by detecting the overcurrent through the semiconductor switch and then disconnecting the semiconductor switch. Upon a relatively slow increase in current, the controller may respond and cause the semiconductor switch to open. In particular, the semiconductor switch can be switched off by means of the control unit via a current measurement, via a controller and via calculation algorithms (eg integral formation).

Es kann somit ein zuverlässiger Schutz der Versorgungsleitung bei relativ schnellen und bei relativ langsamen Kurzschlusssituationen bereitgestellt werden. Dabei kann insbesondere die maximale Energie E = 0,5·L·I2 in einer Zuleitungsleitung zum Halbleiter-Schalter begrenzt werden, wobei L eine Induktivität der Zuleitungsleitung und I einen Strom durch diese Induktivität darstellt. Dies ermöglicht wiederum ein zerstörungsfreies Auftrennen eines Kurzschlusses. Dies kann durch die intrinsischen Eigenschaften des Halbleiter-Schalters selbst gewährleistet sein.Thus, a reliable protection of the supply line can be provided for relatively fast and relatively slow short-circuit situations. In this case, in particular the maximum energy E = 0.5 · L · I 2 can be limited in a supply line to the semiconductor switch, wherein L represents an inductance of the supply line and I represents a current through this inductance. This in turn allows a non-destructive separation of a short circuit. This can be ensured by the intrinsic properties of the semiconductor switch itself.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung kann weiter eine Clamping-Einheit umfassen, die eingerichtet ist, die im Zuleitungskabel aufgenommene Energie beim Auftrennen des Halbleiter-Schalters zu beseitigen.The line protection device may further comprise a clamping unit, which is arranged to eliminate the energy absorbed in the supply cable when disconnecting the semiconductor switch.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung kann weiter einen Trenn-Schalter (z. B. ein Relais) umfassen, der eingerichtet ist, die Komponente galvanisch von der Versorgungsleitung zu trennen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Trenn-Schalter erst zeitlich nach Öffnen des Halbleiter-Schalters zu öffnen und/oder den Trenn-Schalter bereits zeitlich vor Schließen des Halbleiter-Schalters zu schließen. Mit anderen Worten, die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Trenn-Schalter stromlos zu schalten. Durch Bereitstellung eines zusätzlichen Trenn-Schalters kann eine erhöhte Sicherheit bei der Abkopplung der Komponente vom elektrischen Netz bereitgestellt werden. Durch das stromlose Schalten dieses Trenn-Schalters kann die Lebensdauer des Trenn-Schalters erhöht werden und/oder es kann der Trenn-Schalter schwächer bzw. kleiner dimensioniert werden.The line protection device may further include a disconnect switch (eg, a relay) configured to electrically isolate the component from the supply line. The control unit may be configured to open the disconnect switch only after the semiconductor switch has been opened and / or to close the disconnect switch in time before the semiconductor switch is closed. In other words, the control unit may be configured to de-energize the disconnect switch. By providing an additional isolation switch, increased security can be provided in decoupling the component from the electrical network. By the currentless switching of this isolating switch, the life of the isolating switch can be increased and / or the isolating switch can be made smaller or smaller.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Bordnetz für ein Fahrzeug beschrieben. Das Bordnetz kann insbesondere für relativ hohe Spannungen, d. h. für den HV-Bereich (z. B. bei 300 V oder mehr), ausgelegt sein. Das Bordnetz umfasst eine Komponente, die eingerichtet ist, elektrische Energie zu verbrauchen und/oder zu erzeugen. Desweiteren umfasst das Bordnetz einen Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie aus dem Bordnetz zu speichern und an das Bordnetz abzugeben. Außerdem umfasst das Bordnetz zumindest eine Versorgungsleistung, die mit dem Energiespeicher verbunden ist. Das Bordnetz umfasst weiter eine in diesem Dokument beschriebene Leitungsschutzvorrichtung, wobei die Leitungsschutz-Vorrichtung eingerichtet ist, die Komponente von der Versorgungsleitung zu trennen. Insbesondere kann das Bordnetz eine negative Versorgungsleitung und eine positive Versorgungsleistung umfassen. Die Leitungsschutz-Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Komponente von der negativen Versorgungsleitung oder von der positiven Versorgungsleistung zu trennen.According to a further aspect, a vehicle electrical system for a vehicle is described. The electrical system can be used in particular for relatively high voltages, i. H. be designed for the HV range (eg at 300 V or more). The electrical system comprises a component which is set up to consume and / or generate electrical energy. Furthermore, the electrical system comprises an energy storage, which is configured to store electrical energy from the electrical system and deliver it to the electrical system. In addition, the electrical system includes at least one supply power, which is connected to the energy storage. The on-board network further comprises a line protection device described in this document, wherein the line protection device is arranged to disconnect the component from the supply line. In particular, the electrical system can include a negative supply line and a positive supply. The line protection device may be configured to disconnect the component from the negative supply line or from the positive supply power.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz umfasst.In another aspect, a vehicle (eg, a passenger car, a truck, or a motorcycle) is described that includes the on-board network described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Sicherung einer Versorgungsleitung eines elektrischen Netzes beschrieben. Das Verfahren kann z. B. durch die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit ausgeführt werden. Insbesondere kann das Verfahren Schritte umfassen, die von der in diesem Dokument beschriebenen Steuereinheit ausgeführt werden.According to a further aspect, a method for securing a supply line of an electrical network is described. The method may, for. B. be executed by the control unit described in this document. In particular, the method may include steps performed by the control unit described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Controller und/oder Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program may be set up to run on a controller and / or processor, thereby performing the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, apparatus, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigenFurthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show

1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Hochvolt-Bordnetzes eines Fahrzeugs; 1 a block diagram of an exemplary high-voltage electrical system of a vehicle;

2 ein beispielhaftes Strom/Zeit-Diagramm einer Leitungsschutzvorrichtung; und 2 an exemplary current / time diagram of a line protection device; and

3a, 3b und 3c beispielhafte Spannungs- und Stromverläufe beim Auslösen einer Leitungsschutz-Vorrichtung. 3a . 3b and 3c exemplary voltage and current waveforms when triggering a line protection device.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung eines effizienten Schutzes für ein Hochvolt-Bordnetz eines Fahrzeugs.As set forth above, the present document is concerned with providing efficient protection for a high voltage vehicle electrical system.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Bordnetzes 100. Insbesondere zeigt 1 Leitungen 101, 102 des Bordnetzes 100, welche ein oder mehrere Komponenten des Bordnetzes 100 (z. B. einen Kompressor, einen Heizer, ein Ladegerät, etc.) mit einem Energiespeicher (z. B. mit einer Batterie) verbinden. Eine erste Leitung 101 kann ein negatives Potential (bzw. ein Referenzpotential) aufweisen und eine zweite Leitung 102 kann ein positives Potential aufweisen. Eine Komponente des Bordnetzes 100 kann über Schnittstellen (z. B. Kontakte oder Klemmen) 121, 122 an die erste Leitung 101 bzw. die zweite Leitung 102 angeschlossen sein. Über die Versorgungsleitungen 101, 102 kann elektrische Energie aus dem Energiespeicher an die Komponente übertragen werden oder elektrische Energie von der Komponente an den Energiespeicher übertragen werden. 1 shows a block diagram of an exemplary electrical system 100 , In particular shows 1 cables 101 . 102 of the electrical system 100 which one or more components of the electrical system 100 (For example, a compressor, a heater, a charger, etc.) with an energy storage (eg with a battery) connect. A first line 101 may have a negative potential (or a reference potential) and a second line 102 can have a positive potential. A component of the electrical system 100 can be via interfaces (eg contacts or terminals) 121 . 122 to the first line 101 or the second line 102 be connected. About the supply lines 101 . 102 For example, electrical energy can be transferred from the energy store to the component, or electrical energy can be transmitted from the component to the energy store.

Eine der beiden (ggf. auch beide) Klemmen 121, 122 (in dem dargestellten Beispiel ist es die erste Klemme 121 welche mit der ersten Leitung 101 gekoppelt ist) können mit der jeweiligen Leitung 101, 102 über eine Halbleiter-Sicherung 110 verbunden sein. Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 ist eingerichtet, eine leitende Verbindung zwischen einer Klemme 121, 122 und einer Leitung 101, 102 bei Vorliegen einer Auslösebedingung zu trennen.One of the two (possibly both) terminals 121 . 122 (In the example shown, it is the first clamp 121 which with the first line 101 coupled) can with the respective line 101 . 102 via a semiconductor fuse 110 be connected. The line protection device 110 is set up, a conductive connection between a terminal 121 . 122 and a line 101 . 102 in the event of a trip condition.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 umfasst einen Halbleiter-Schalter 111, der geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Der Halbleiter-Schalter 111 umfasst z. B. einen IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode). In dem geöffneten Zustand wird die leitende Verbindung zwischen der ersten Leitung 101 und der ersten Klemme 121 getrennt, und im geschlossen Zustand wird eine leitende Verbindung zwischen der ersten Leitung 101 und der ersten Klemme 121 bereitgestellt. Der Halbleiter-Schalter 111 wird über einen Treiber/Driver 113 angesteuert, wobei der Treiber 113 eingerichtet ist, ein Steuersignal zur Steuerung des Halbleiter-Schalters 111 zu generieren. Das Steuersignal kann z. B. an ein Gate des Halbleiter-Schalters 111 angelegt werden. Der Treiber 113 wird wiederum durch eine Steuereinheit 116 der Leitungsschutz-Vorrichtung 110 betrieben. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 116 kann veranlassen, dass der Treiber 113 ein bestimmtes Steuersignal generiert, z. B. ein Steuersignal, durch welches bewirkt wird, dass der Halbleiter-Schalter 111 in den geöffneten Zustand übergeht.The line protection device 110 includes a semiconductor switch 111 which can be opened or closed. The semiconductor switch 111 includes z. For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). In the opened state, the conductive connection between the first line 101 and the first clamp 121 disconnected, and in the closed state, a conductive connection between the first line 101 and the first clamp 121 provided. The semiconductor switch 111 is via a driver / driver 113 driven, the driver 113 is set, a control signal for controlling the semiconductor switch 111 to generate. The control signal can z. B. to a gate of the semiconductor switch 111 be created. The driver 113 in turn is controlled by a control unit 116 the line protection device 110 operated. In other words, the control unit 116 can cause the driver 113 generates a specific control signal, eg. B. a control signal, which is caused by the semiconductor switch 111 goes into the open state.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 umfasst weiter eine Strom-Messeinheit 114, 115 die eingerichtet ist, einen Indikator 131 für den Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 zu erfassen. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Strom-Messeinheit 114, 115 einen elektrischen Widerstand 114 und der Indikator 131 für den Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 umfasst einen Spannungsabfall an dem Widerstand 114. Der Spannungsabfall kann durch einen Spannungsmesser 115 erfasst werden.The line protection device 110 further comprises a current measuring unit 114 . 115 which is set up an indicator 131 for the current through the semiconductor switch 111 capture. In the illustrated example, the current measuring unit comprises 114 . 115 an electrical resistance 114 and the indicator 131 for the current through the semiconductor switch 111 includes a voltage drop across the resistor 114 , The voltage drop can be through a voltmeter 115 be recorded.

Die Steuereinheit 116 ist eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Indikator 131 für den Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 einen Ziel-Zustand für den Halbleiter-Schalter 111 zu ermitteln, und die Generierung eines Steuersignals zu veranlassen, um den Halbleiter-Schalter 111 in den ermittelten Ziel-Zustand zu versetzen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 116 veranlassen, dass der Halbleiter-Schalter 111 geöffnet wird, wenn auf Basis des Indikators 131 ermittelt wird, dass der Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 einen vordefinierten Strom-Schwellenwert erreicht oder überschritten hat.The control unit 116 is set up, depending on the indicator 131 for the current through the semiconductor switch 111 a target state for the semiconductor switch 111 to determine and to cause the generation of a control signal to the semiconductor switch 111 into the determined target state. For example, the control unit 116 cause the semiconductor switch 111 is opened when based on the indicator 131 it is determined that the current through the semiconductor switch 111 has reached or exceeded a predefined current threshold.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 umfasst weiter eine Versorgungseinheit 118, die eingerichtet ist, die Elemente der Leitungsschutz-Vorrichtung 110 (insbesondere die Steuereinheit 116) mit elektrischer Energie zu versorgen. Die elektrische Energie zur Versorgung der Elemente der Leitungsschutz-Vorrichtung 110 kann von einer Niedervolt(NV)-Spannung 134 des Bordnetzes 100 bezogen werden. Desweiteren kann die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 eine Temperatur-Messeinheit 117 umfassen, die eingerichtet ist, einen Indikator für die Temperatur des Halbleiter-Schalters 111 zu ermitteln. Die Steuereinheit 116 kann eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter 111 auch in Abhängigkeit von dem Indikator für die Temperatur des Halbleiter-Schalters 111 zu schalten.The line protection device 110 further comprises a supply unit 118 , which is set up, the elements of the line protection device 110 (in particular the control unit 116 ) to provide electrical energy. The electrical energy to power the elements of the line protection device 110 can be from a low voltage (NV) voltage 134 of the electrical system 100 be obtained. Furthermore, the line protection device 110 a temperature measuring unit 117 which is arranged, an indicator of the temperature of the semiconductor switch 111 to investigate. The control unit 116 can be set up, the semiconductor switch 111 also in dependence on the indicator for the temperature of the semiconductor switch 111 to switch.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 kann weiter eine Feedback-Einheit 119 umfassen, die eingerichtet ist, ein Feedback-Signal 133 zu generieren. Das Feedback-Signal 133 kann anzeigen, in welchem Zustand sich der Halbleiter-Schalter 111 befindet. Die Feedback-Einheit 119 kann einen Transistor 119 (z. B. einen Bipolar-Transistor) umfassen, der durch die Steuereinheit 116 geschlossen bzw. geöffnet werden kann, um das Feedback-Signal 133 zu generieren. Der geschlossene Zustand des Transistors 119 kann z. B. anzeigen, dass der Halbleiter-Schalter 111 in dem geöffneten Zustand ist (und umgekehrt).The line protection device 110 can continue a feedback unit 119 which is set up, a feedback signal 133 to generate. The feedback signal 133 can indicate in which state the semiconductor switch 111 located. The feedback unit 119 can be a transistor 119 (eg, a bipolar transistor) provided by the control unit 116 closed or can be opened to the feedback signal 133 to generate. The closed state of the transistor 119 can z. B. indicate that the semiconductor switch 111 in the open state is (and vice versa).

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 und insbesondere der Halbleiter-Schalter 111 können eine Desat(De-Saturation)-Einheit 112, umfassen, die eingerichtet ist, den Treiber 113 zu veranlassen, den Halbleiter-Schalter 111 zu öffnen. Insbesondere kann die Desat-Einheit 112 den Halbleiter-Schalter 111 in Abhängigkeit von einem Indikator 132 für das Potential an einem ersten Port (z. B. an einem Kollektor) des Halbleiter-Schalters 111 zu öffnen. Der erste Port ist typischerweise direkt mit der ersten Klemme 121 verbunden.The line protection device 110 and in particular the semiconductor switch 111 can be a desat (de-saturation) unit 112 , which is set up, include the driver 113 to induce the semiconductor switch 111 to open. In particular, the desate unit 112 the semiconductor switch 111 depending on an indicator 132 for the potential at a first port (eg at a collector) of the semiconductor switch 111 to open. The first port is typically directly connected to the first terminal 121 connected.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 kann weiter eine Clamping-Einheit (nicht gezeigt) umfassen. Die Clamping-Einheit kann eingerichtet sein, die Energie E = 0,5·L·I2 auf der gesamten Leitung zwischen einem Energiespeicher des Bordnetzes 100 und den Klemmen 121, 122 beim Auftrennen/Öffnen des Halbleiter-Schalters 111 zu vernichten. Dabei ist L eine Induktivität der Leitung und I ein Strom durch diese Induktivität (wobei der Strom typischerweise dem Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 entspricht). Durch die Clamping-Einheit kann somit der Halbleiter-Schalter 111 vor Zerstörung geschützt werden. Die Clamping-Einheit kann eingerichtet sein, am Port 132 ein Feedback-Signal auf das Gate des Halbleiter-Schalters 111 einzurichten, um die maximale Spannung beim Abschalten des Halbleiter-Schalters 111 zu begrenzen (active camping). Alternativ oder ergänzend können parallel zum Halbleiter-Schalter 111 (zwischen Emitter und Kollektor) ein oder mehrere Zenerdioden/Supressordioden oder Komponenten mit einer ähnlichen Funktion geschaltet werden, um die Spannung zu begrenzen (passive clamping). Letztere Lösung ist vorteilhaft in Bezug auf thermische Eigenschaften.The line protection device 110 may further comprise a clamping unit (not shown). The clamping unit can be set up, the energy E = 0.5 · L · I 2 on the entire line between an energy storage of the electrical system 100 and the clamps 121 . 122 when disconnecting / opening the semiconductor switch 111 to destroy. In this case, L is an inductance of the line and I is a current through this inductance (the current typically being the current through the semiconductor switch 111 corresponds). By the clamping unit can thus the semiconductor switch 111 protected from destruction. The clamping unit can be set up at the port 132 a feedback signal to the gate of the semiconductor switch 111 to set the maximum voltage when turning off the semiconductor switch 111 to limit (active camping). Alternatively or additionally, parallel to the semiconductor switch 111 (between emitter and collector) one or more zener diodes / suppressor diodes or components with a similar function are switched to limit the voltage (passive clamping). The latter solution is advantageous in terms of thermal properties.

Das Bordnetz 100 umfasst weiter eine Klemmensteuerung 103, die eingerichtet ist, den Zustand der Klemmen 121, 122 zu ermitteln (insbesondere auf Basis des Feedback-Signals 133). Desweiteren kann durch die Klemmensteuerung 103 die Versorgungsspannung 134 bereitgestellt werden.The electrical system 100 further includes a terminal control 103 that is set up, the state of the terminals 121 . 122 to be determined (in particular based on the feedback signal 133 ). Furthermore, through the terminal control 103 the supply voltage 134 to be provided.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 kann dazu verwendet werden, die erste Leitung 101 vor einer Kurschlusssituation von einer Komponente, die an die Klemmen 121, 122 angeschlossen ist, zu schützen. Insbesondere kann die Steuereinheit 116 der Leitungsschutz-Vorrichtung 110 anhand des Indikators 131, den Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 (und damit den Strom zwischen den Klemmen 121, 122) erfassen. Der Halbleiter-Schalter 111 kann dann in Abhängigkeit von dem erfassten Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 geöffnet werden, um die erste Leitung 101 zu schützen. Dabei können ein oder mehrere Auslöse-Bedingungen berücksichtigt werden. Beispielhafte Auslöse-Bedingungen sind:

  • • der Indikator 131 zeigt an, dass der Strom durch den Halbleiter-Schalter 111 einen vordefinierten Strom-Schwellenwert erreicht oder überschritten hat; und/oder
  • • der Indikator 131 zeigt an, dass das Integral des (ggf. quadratischen) Stroms durch den Halbleiter-Schalter 111 über einen vordefinierten Zeitraum einen vordefinierten Energie-Schwellenwert erreicht oder überschritten hat.
The line protection device 110 can be used to the first line 101 before a short-circuit situation of a component connected to the terminals 121 . 122 connected, protect. In particular, the control unit 116 the line protection device 110 using the indicator 131 , the current through the semiconductor switch 111 (and thus the current between the terminals 121 . 122 ) to capture. The semiconductor switch 111 can then be dependent on the detected current through the semiconductor switch 111 be opened to the first line 101 to protect. One or more triggering conditions can be taken into account. Exemplary triggering conditions are:
  • • the indicator 131 indicates that the current through the semiconductor switch 111 has reached or exceeded a predefined current threshold; and or
  • • the indicator 131 indicates that the integral of the (possibly square) current through the semiconductor switch 111 has reached or exceeded a predefined energy threshold for a predefined period of time.

2 zeigt ein beispielhaftes Strom/Zeit-Diagramm für die Auslösung der Leitungsschutz-Vorrichtung 110. Insbesondere zeigt 2 den Stromes 211 durch den Halbleiter-Schalter 111 bei dem der Halbleiter-Schalter 111 geöffnet wird. Die Desat-Einheit 112 ermöglicht typischerweise ein schnelles Öffnen des Halbleiter-Schalters 111 bei relativ hohen Strömen 213. Diese Ströme 213 sind typischerweise deutlich höher als die Nennströme für die die Leitungen 101, 102 ausgelegt sind. Andererseits ermöglicht die Erfassung des Indikators 131 und das Öffnen des Halbleiter-Schalters 111 in Abhängigkeit von dem Indikator 131 ein Öffnen des Halbleiter-Schalters 111 bei Vorliegen eines relativ niedrigen Stroms 212. Die Verarbeitung durch die Steuereinheit 116 erfordert jedoch einen gewissen Zeitraum 202, so dass der Halbleiter-Schalter 111 erst nach Ablauf der Zeit 202 geöffnet werden kann. Dennoch kann insbesondere durch die in 1 dargestellte Kombination von Steuereinheit 116 und Desat-Einheit 112 gewährleistet werden, dass die Kurzschluss-Energie auf den Leitungen 101, 102 begrenzt wird. Der Halbleiter-Schalter 111 ist dabei bevorzugt derart ausgelegt, dass der Halbleiter-Schalter 111 durch die in 2 dargestellten Auslöseströme nicht geschädigt wird. 2 shows an exemplary current / time diagram for the tripping of the line protection device 110 , In particular shows 2 the stream 211 through the semiconductor switch 111 where the semiconductor switch 111 is opened. The Desat unit 112 typically allows for fast opening of the semiconductor switch 111 at relatively high currents 213 , These streams 213 are typically much higher than the rated currents for the lines 101 . 102 are designed. On the other hand, the detection of the indicator allows 131 and opening the semiconductor switch 111 depending on the indicator 131 an opening of the semiconductor switch 111 in the presence of a relatively low current 212 , The processing by the control unit 116 however, it requires a certain amount of time 202 so that the semiconductor switch 111 only after the time has expired 202 can be opened. Nevertheless, in particular by the in 1 illustrated combination of control unit 116 and Desat unit 112 be assured that the short-circuit energy on the wires 101 . 102 is limited. The semiconductor switch 111 is preferably designed such that the semiconductor switch 111 through the in 2 shown triggering currents is not damaged.

3a, 3b und 3c zeigen unterschiedliche Anwendungsfälle der Leitungsschutz-Vorrichtung 110. In 3a ist der Fall eines relativ langsamen Anstiegs des Stroms 211 durch den Halbleiter-Schalter 111 dargestellt. Der Strom 211 kann im Normallfall unterhalb von dem Nennstrom 311 liegen, für den die Leitungen 101, 102 bzw. die Leitungen an den Klemmen 121, 122 ausgelegt sind. Zu den Zeitpunkten 301 überschreitet der Strom 211 den Nennstrom 311. Die Steuereinheit 116 kann eingerichtet sein, in Reaktion auf ein Überschreiten des Nennstroms 311, den kumulierten Strom zu ermitteln (d. h. das Integral des Stroms). Die Steuereinheit 116 kann weiter eingerichtet sein, den Halbleiter-Schalter auszulösen (d. h. zu öffnen), wenn der kumulierte Strom einen vordefinierten Energie-Schwellenwert erreicht oder überschreitet. 3a . 3b and 3c show different applications of the line protection device 110 , In 3a is the case of a relatively slow increase in current 211 through the semiconductor switch 111 shown. The current 211 can in normal case below the rated current 311 lie, for which the lines 101 . 102 or the cables at the terminals 121 . 122 are designed. At the times 301 exceeds the current 211 the current 311 , The control unit 116 may be arranged in response to exceeding the rated current 311 to determine the cumulative current (ie the integral of the current). The control unit 116 may be further configured to initiate (ie, open) the semiconductor switch when the cumulative current reaches or exceeds a predefined energy threshold.

In dem Bereich 331 wird der vordefinierte Energie-Schwellenwert nicht erreicht, so dass keine Auslösung erfolgt. Der Strom 211 sinkt zum Zeitpunkt 302 wieder unterhalb von dem Nennstrom 311. In dem Bereich 332 wird der vordefinierte Energie-Schwellenwert erreicht, und daraufhin (d. h. zum Zeitpunkt 303) der Halbleiter-Schalter geöffnet. Dies führt dazu, dass die Spannung 322 an den Klemmen 122, 121 ausgehend von der Bordnetzspannung 321 (an den Leitungen 101, 102) bis zum Zeitpunkt 304 auf null absinkt bzw. durch den Nullpunkt geht. Insbesondere wird zum Zeitpunkt 303 der Halbleiter-Schalter 111 gesperrt. Daraufhin sinkt die Spannung 322 direkt auf die Grenz-Spannung 323 (wobei die Grenz-Spannung 323 typischerweise der Clamping-Spannung der Clamping-Einheit minus der aktuellen Bordnetzspannung entspricht). Der Stromverlauf 211 zwischen Zeitpunkt 303 und Zeitpunkt 305 ergibt sich aus dem Schaltverhalten des Halbleiter-Schalters 111 und aus dem Verhalten der Last während dieses Zeitraums. Die Dauer 304 bis 305 ist von der realen Kabelinduktivität abhängig.In that area 331 the predefined energy threshold is not reached so that no tripping occurs. The current 211 is falling at the time 302 again below the rated current 311 , In that area 332 the predefined energy threshold is reached, and then (ie at the time 303 ) the semiconductor switch is opened. This causes the tension 322 at the terminals 122 . 121 starting from the vehicle electrical system voltage 321 (on the lines 101 . 102 ) until the time 304 drops to zero or passes through the zero point. In particular, at the time 303 the semiconductor switch 111 blocked. As a result, the voltage drops 322 directly to the limit voltage 323 (being the limit voltage 323 typically corresponds to the clamping voltage of the clamping unit minus the current vehicle electrical system voltage). The current course 211 between time 303 and time 305 results from the switching behavior of the semiconductor switch 111 and from the behavior of the load during this period. The duration 304 to 305 is dependent on the real cable inductance.

Aufgrund einer Induktivität einer Leitung (insbesondere der Gesamtleitung zwischen einer Energieversorgung des Bordnetzes 100 und den Klemmen 121, 122) und aufgrund des Stroms 211, befindet sich weiterhin Energie auf der Leitung an der Klemme 121. Dies führt zu einer negativen Spannung an den Klemmen 121, 122. Diese Spannung kann durch die Clamping-Einheit auf eine Grenz-Spannung 323 begrenzt werden. Desweiteren kann durch die Clamping-Einheit in dem Bereich 333 bis zum Zeitpunkt 305 die gespeicherte Energie abgebaut werden.Due to an inductance of a line (in particular the total line between a power supply of the electrical system 100 and the clamps 121 . 122 ) and due to the current 211 , energy is still on the line at the terminal 121 , This leads to a negative voltage at the terminals 121 . 122 , This voltage can be reduced by the clamping unit to a limit voltage 323 be limited. Furthermore, by the clamping unit in the area 333 until the time 305 the stored energy is dissipated.

3b zeigt den Fall eines relativ schnellen Anstiegs des Stroms 211 über einen Strom-Schwellenwert 312 (z. B. über den fünffachen Nennstrom 311). Durch einen relativ schnellen Anstieg des Stroms 211 zum Zeitpunkt 306 sinkt typischerweise die Spannung 322 an dem Halbleiter-Schalter 111 und damit die Spannung an den Klemmen 121, 122 ab. Die Desat-Einheit 112 ist eingerichtet, eine derartige Reduktion der Spannung zu detektieren. Insbesondere kann detektiert werden, dass die Spannung an dem Halbleiter-Schalter 111 eine Spannung 324 erreicht oder unterschreitet. Daraufhin löst die Desat-Einheit 112 den Halbleiter-Schalter 111 aus (am Zeitpunkt 307). 3b shows the case of a relatively rapid increase of the current 211 over a current threshold 312 (eg over five times the rated current 311 ). Due to a relatively fast increase of the current 211 at the time 306 typically the voltage drops 322 at the semiconductor switch 111 and thus the voltage at the terminals 121 . 122 from. The Desat unit 112 is arranged to detect such a reduction of the voltage. In particular, it can be detected that the voltage across the semiconductor switch 111 a tension 324 reached or fallen below. Thereupon the Desat unit releases 112 the semiconductor switch 111 out (at the time 307 ).

3c zeigt den Fall eines extrem schnellen Anstiegs des Stroms 211 über einen Strom-Schwellenwert 313 (z. B. über den zehnfachen Nennstrom 311). Auch dieser Fall wird durch die Desat-Einheit 112 detektiert und daraufhin der Halbleiter-Schalter 111 geöffnet. Dabei erfolgt aber aufgrund des schnellen Anstiegs zunächst eine komplette Desaturation des Halbleiter-Schalters 111 und erst anschließend eine Detektion/Reaktion durch die Desat-Einheit 112. 3c shows the case of an extremely rapid increase of the current 211 over a current threshold 313 (eg over ten times the rated current 311 ). Again this case is by the Desat unit 112 detected and then the semiconductor switch 111 open. However, due to the rapid increase, a complete desaturation of the semiconductor switch first takes place 111 and only then a detection / reaction by the desate unit 112 ,

Für den Leitungsschutz der Leitungen 101, 102 wird somit der Einsatz eines kurzschlussfesten Halbleiter-Schalters 111 (z. B. eines IGBT) inklusive einer Strommessung 114, 115 und einer Ansteuerlogik 116, 113, 112 vorgeschlagen. Die Ansteuerlogik kann insbesondere die Steuereinheit 116 (z. B. einen Controller), den Treiber oder Gate-Driver 113, sowie eine Desat-Einheit 112 umfassen. Desweitern kann ein Active Clamping (z. B. durch eine Rückkopplung des Kollektors auf die Gate des Halbleiter-Schalters 111) und/oder ein Passive Clamping (z. B. durch eine passive Clamping Schaltung mit einer separaten Zenerdiode parallel zu dem Halbleiter-Schalter 111) des Halbleiter-Schalters 111 vorgesehen werden.For the line protection of the cables 101 . 102 Thus, the use of a short-circuit-proof semiconductor switch 111 (eg an IGBT) including a current measurement 114 . 115 and a drive logic 116 . 113 . 112 proposed. The control logic can in particular the control unit 116 (eg a controller), the driver or gate driver 113 , as well as a Desat unit 112 include. Furthermore, an active clamping (eg by a feedback of the collector to the gate of the semiconductor switch 111 ) and / or passive clamping (eg, by a passive clamping circuit with a separate zener diode in parallel with the semiconductor switch 111 ) of the semiconductor switch 111 be provided.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist dieser Halbleiter-Schalter 111 als Low-Side-Schalter umgesetzt, der eingerichtet ist, die HV-Minus Leitung 101 zu einem Nebenaggregat des Bordnetzes 100 zu trennen. Alternativ oder ergänzend kann eine Leitungsschutz-Vorrichtung 150 verwendet werden, die eingerichtet ist, eine HV-Plus Leitung 102 zu trennen. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt, wobei die Leitungsschutz-Vorrichtung 150 eingerichtet ist, die Verbindung zwischen der zweiten Leitung 102 und der Klemme 152 zu trennen. Die Klemme 151 ist in dem dargestellten Beispiel direkt mit der ersten Leitung 101 verbunden. Die Leitungsschutz-Vorrichtung 150 ist entsprechend zu der in 1 dargestellten Leitungsschutz-Vorrichtung 110 aufgebaut.At the in 1 illustrated embodiment, this semiconductor switch 111 implemented as a low-side switch that is set up, the HV minus line 101 to an accessory of the electrical system 100 to separate. Alternatively or additionally, a line protection device 150 which is set up, a HV plus line 102 to separate. This is exemplary in 1 shown, wherein the line protection device 150 is established, the connection between the second line 102 and the clamp 152 to separate. the clamp 151 is in the example shown directly with the first line 101 connected. The line protection device 150 is according to the in 1 illustrated line protection device 110 built up.

Die in diesem Dokument beschriebene Leitungsschutz-Vorrichtung 110 kann dazu verwendet werden, ein Nebenaggregat des Bordnetzes 110, welches an den Klemmen 121, 122 angeschlossen ist, vorzuladen. Das Nebenaggregat kann einen Kondensator umfassen, der z. B. zwischen den Klemmen 121, 122 angeordnet ist. Der Kondensator kann dazu verwendet werden, eine stabile und ggf. zeitweise autonome Energieversorgung des Nebenaggregats bereitzustellen. Bei Zuschalten des Nebenaggregats kann der Kondensator entladen sein, und würde somit einen Kurzschlussstrom auf den Leitungen 101, 102 verursachen. Um dies zu verhindern, kann der Halbleiter-Schalter 111 der Leitungsschutz-Vorrichtung 110 in einem Buck-Modus oder in einem PWM(Pulsweiten Modulation)-Modus betrieben werden, um den Kondensator des Nebenaggregates vorzuladen. Insbesondere kann der Halbleiter-Schalter 111 für relativ kurze Zeiträume geschlossen werden, um den Kondensator mit Strompulsen zu laden. Als Induktivität im Buck-Betrieb kann dabei die Induktivität des Kabels dienen. Erst wenn der Kondensator vollständig geladen ist, kann dann der Halbleiter-Schalter 111 endgültig geschlossen, und damit das Nebenaggregate aktiviert werden.The line protection device described in this document 110 Can be used to an accessory of the electrical system 110 , which at the terminals 121 . 122 is connected to preload. The accessory may include a capacitor, the z. B. between the terminals 121 . 122 is arranged. The capacitor can be used to provide a stable and possibly temporarily autonomous power supply of the accessory. When the auxiliary unit is switched on, the capacitor can be discharged, thus creating a short-circuit current on the lines 101 . 102 cause. To prevent this, the semiconductor switch can 111 the line protection device 110 in a Buck mode or in a PWM (Pulse Width Modulation) mode to precharge the capacitor of the accessory. In particular, the semiconductor switch 111 for relatively short periods of time to charge the capacitor with current pulses. The inductance of the cable can serve as an inductance in buck operation. Only when the capacitor is fully charged, then can the semiconductor switch 111 finally closed, and thus the ancillaries are activated.

Die Steuereinheit 116 kann somit eingerichtet sein, zu erkennen, dass eine über die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 angeschlossene Komponente des Bordnetzes 100 in Betrieb genommen werden soll. Die Steuereinheit 116 kann dann den Halbleiter-Schalter 111 abwechselnd ein- und ausschalten. Dabei kann der Halbleiter-Schalter 111 in Abhängigkeit von dem Indikator 131 ausgeschaltet werden (z. B. wenn ein vordefinierter Einschaltstrom-Schwellenwert erreicht wird). Desweiteren kann der Halbleiter-Schalter 111 nach einem vordefinierten Ruhezeitraum wieder eingeschaltet werden. So kann die Komponente des Bordnetzes 100 (insbesondere ein Kondensator der Komponente) vorgeladen werden, und somit eine zuverlässige Inbetriebnahme der Komponente gewährleistet werden.The control unit 116 Thus, it may be arranged to recognize that an over the line protection device 110 connected component of the electrical system 100 to be put into operation. The control unit 116 can then switch the semiconductor 111 turn on and off alternately. In this case, the semiconductor switch 111 depending on the indicator 131 switched off (eg when a predefined inrush current threshold is reached). Furthermore, the semiconductor switch 111 be switched on again after a predefined rest period. So can the component of the electrical system 100 (In particular, a capacitor of the component) are preloaded, and thus a reliable commissioning of the component can be ensured.

Die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 kann weiter einen Trenn-Schalter (nicht in 1 gezeigt) umfassen, der eingerichtet ist, das an den Klemmen 121, 122 angeschlossene Nebenaggregat galvanisch von dem Bordnetz 100 abzutrennen. Der Trenn-Schalter kann ein Relais umfassen. Der Trenn-Schalter kann durch die Steuereinheit 116 angesteuert (d. h. geöffnet und geschlossen werden). Insbesondere kann die Steuereinheit 116 eingerichtet sein, den Trenn-Schalter lastfrei zu schalten nachdem- bzw. bevor der Halbleiter-Schalter 111 den Stromkreis getrennt- bzw. geschlossen hat. So kann eine Schädigung des Trenn-Schalters vermieden werden.The line protection device 110 can continue a disconnect switch (not in 1 shown), which is arranged on the terminals 121 . 122 connected accessory galvanic from the electrical system 100 separate. The disconnect switch may include a relay. The disconnect switch can be controlled by the control unit 116 controlled (ie opened and closed). In particular, the control unit 116 be set up to switch the disconnect switch load-free before or before the semiconductor switch 111 the circuit has disconnected or closed. Thus, damage to the disconnect switch can be avoided.

Die in diesem Dokument beschriebene Leitungsschutz-Vorrichtung 110 ist rücksetzbar, so dass kein Zugangsdeckel bzw. keine Serviceklappe für die Leitungsschutz-Vorrichtung 110 erforderlich ist, und somit Kosten und Bauraum eingespart werden können. Desweiteren kann durch die Steuereinheit 116 eine beliebige und ggf. sehr scharfe Auslösecharakteristik zwischen Nennstrom und Überstrom dargestellt werden. Desweiteren kann durch die beschriebene Leitungsschutz-Vorrichtung 110 gezielt eine Komponente des Bordnetzes 100 von dem Bordnetz 100 abgetrennt werden (z. B. ein Ladegerät), wenn diese Komponenten nicht benötigt wird. So kann der Energieverbrauch im Bordnetz 100 reduziert (und damit die Reichweite eines Fahrzeugs erhöht) werden. Desweiteren können im Rahmen einer Diagnose, Teile des Bordnetzes 100 gezielt abgetrennt werden, wodurch sich eine effiziente Eingrenzung von Isolations-Fehlern ergibt. Außerdem kann durch die beschriebene Leitungsschutz-Vorrichtung 110 in effizienter Weise eine Vorladeschaltung bereitgestellt werden.The line protection device described in this document 110 is resettable, so that no access cover or service cover for the line protection device 110 is required, and thus costs and space can be saved. Furthermore, by the control unit 116 Any and possibly very sharp tripping characteristic between rated current and overcurrent are shown. Furthermore, by the described line protection device 110 specifically a component of the electrical system 100 from the electrical system 100 disconnected (eg a charger) if these components are not needed. So can the energy consumption in the electrical system 100 reduced (and thus the range of a vehicle increases). Furthermore, as part of a diagnosis, parts of the electrical system 100 be selectively separated, resulting in an efficient isolation of isolation errors. In addition, by the described line protection device 110 efficiently a precharge circuit can be provided.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims (11)

Leitungsschutz-Vorrichtung (110) für ein elektrisches Netz (100), wobei die Leitungsschutz-Vorrichtung (110) umfasst, – einen Halbleiter-Schalter (111), der eingerichtet ist, eine Versorgungsleitung (101) des Netzes (100) von einer Schnittstelle (121) für eine Komponente des Netzes (100) zu trennen; – eine Strom-Messeinheit (114, 115), die eingerichtet ist, einen Indikator (131) für einen Strom durch den Halbleiter-Schalter (111) zu erfassen; und – eine Steuereinheit (116), die eingerichtet ist, den Halbleiter-Schalter (111) in Abhängigkeit von dem Indikator (131) zu öffnen.Line protection device ( 110 ) for an electrical network ( 100 ), wherein the line protection device ( 110 ), - a semiconductor switch ( 111 ), which is set up, a supply line ( 101 ) of the network ( 100 ) from an interface ( 121 ) for one component of the network ( 100 ) to separate; A current measuring unit ( 114 . 115 ), which is set up an indicator ( 131 ) for a current through the semiconductor switch ( 111 ) capture; and a control unit ( 116 ), which is set up, the semiconductor switch ( 111 ) depending on the indicator ( 131 ) to open. Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (116) eingerichtet ist, – auf Basis des Indikators (131) zu ermitteln, ob eine Auslösebedingung für den Halbleiter-Schalter (111) erfüllt ist; und – den Halbleiter-Schalter (111) zu öffnen, wenn ermittelt wurde, dass die Auslösebedingung erfüllt ist.Line protection device ( 110 ) according to claim 1, wherein the control unit ( 116 ), - based on the indicator ( 131 ) to determine whether a trigger condition for the semiconductor switch ( 111 ) is satisfied; and - the semiconductor switch ( 111 ) when it has been determined that the triggering condition is met. Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 2, wobei die Auslösebedingung ein oder mehrere umfasst von: – der Strom durch den Halbleiter-Schalter (111) ist gleich wie oder größer als ein Strom-Schwellenwert; und/oder – ein Energiefluss durch den Halbleiter-Schalter (111) in einem vordefinierten Zeitraum ist gleich wie oder größer als ein Energie-Schwellenwert.Line protection device ( 110 ) according to claim 2, wherein the triggering condition comprises one or more of: - the current through the semiconductor switch ( 111 ) is equal to or greater than a current threshold; and / or - an energy flow through the semiconductor switch ( 111 ) in a predefined time period is equal to or greater than an energy threshold. Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (116) eingerichtet ist, – zu erkennen, dass die Komponente vorgeladen werden muss; und – den Halbleiter-Schalter (111) abwechselnd zu öffnen und zu schließen, um die Komponente vorzuladen.Line protection device ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 116 ) - to recognize that the component must be preloaded; and - the semiconductor switch ( 111 ) alternately to open and close to pre-charge the component. Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (116) eingerichtet ist, auf Basis des Indikators (131) – zu erkennen, ob die Komponente vorgeladen werden muss; und/oder – einen Zeitpunkt zum Öffnen des Halbleiter-Schalters (111) zu ermitteln.Line protection device ( 110 ) according to claim 4, wherein the control unit ( 116 ), based on the indicator ( 131 ) - to recognize if the component needs to be pre-charged; and or A time for opening the semiconductor switch ( 111 ) to investigate. Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend, eine Desat-Einheit (112), die eingerichtet ist, den Halbleiter-Schalter (111) in Abhängigkeit von einem Indikator (132) für eine Spannung an einem ersten Port des Halbleiter-Schalters (111) zu öffnen.Line protection device ( 110 ) according to any one of the preceding claims, further comprising a desate unit ( 112 ), which is set up, the semiconductor switch ( 111 ) depending on an indicator ( 132 ) for a voltage at a first port of the semiconductor switch ( 111 ) to open. Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 6 mit Rückbezug auf Anspruch 3, wobei die Desat-Einheit (112) eingerichtet ist, – den Halbleiter-Schalter (111) zu öffnen, wenn eine Spannung an dem Halbleiter-Schalter (111) einen Spannungs-Schwellenwert erreicht oder unterschreitet; und/oder – den Halbleiter-Schalter (111) schneller zu öffnen als die Steuereinheit (116).Line protection device ( 110 ) according to claim 6 with reference to claim 3, wherein the desate unit ( 112 ), - the semiconductor switch ( 111 ) when a voltage is applied to the semiconductor switch ( 111 ) reaches or falls below a voltage threshold; and / or the semiconductor switch ( 111 ) to open faster than the control unit ( 116 ). Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Halbleiter-Schalter (111) einen IBGT und/oder einen MOSFET umfasst; und/oder – die Steuereinheit (116) eingerichtet ist, den Halbleiter-Schalter (111) innerhalb von einer vordefinierten Zeitdauer zu öffnen; und – der Halbleiter-Schalter (111) eingerichtet ist, für die vordefinierte Zeitdauer einen vordefinierten Kurzschlussstrom zu leiten. Line protection device ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein - the semiconductor switch ( 111 ) comprises an IBGT and / or a MOSFET; and / or the control unit ( 116 ), the semiconductor switch ( 111 ) within a predefined period of time; and - the semiconductor switch ( 111 ) is arranged to conduct a predefined short-circuit current for the predefined period of time. Leitungsschutz-Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Leitungsschutz-Vorrichtung (110) weiter umfasst, einen Trenn-Schalter, der eingerichtet ist, die Komponente galvanisch von der Versorgungsleitung (101) zu trennen; und – die Steuereinheit (116) eingerichtet ist, den Trenn-Schalter zeitlich nach Öffnen des Halbleiter-Schalters (111) zu öffnen und/oder den Trenn-Schalter zeitlich vor Schließen des Halbleiter-Schalters (111) zu schließen.Line protection device ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein - the line protection device ( 110 ), a disconnect switch arranged to galvanically isolate the component from the supply line (10). 101 ) to separate; and - the control unit ( 116 ), the disconnect switch after opening the semiconductor switch ( 111 ) and / or the disconnect switch before closing the semiconductor switch ( 111 ) close. Bordnetz (100) für ein Fahrzeug, wobei das Bordnetz (100) umfasst, – eine Komponente, die eingerichtet ist, elektrische Energie zu verbrauchen und/oder zu erzeugen; – einen Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie aus dem Bordnetz (100) zu speichern und an das Bordnetz (100) abzugeben; – eine Versorgungsleistung (101, 102), die mit dem Energiespeicher verbunden ist; und – eine Leitungsschutz-Vorrichtung (110, 150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitungsschutz-Vorrichtung (110, 150) eingerichtet ist, die Komponente von der Versorgungsleitung (101, 102) zu trennen.Electrical system ( 100 ) for a vehicle, the on-board network ( 100 ), a component arranged to consume and / or generate electrical energy; An energy store which is set up, electrical energy from the vehicle electrical system ( 100 ) and to the electrical system ( 100 ) - a supply ( 101 . 102 ), which is connected to the energy store; and - a line protection device ( 110 . 150 ) according to one of the preceding claims, wherein the line protection device ( 110 . 150 ), the component from the supply line ( 101 . 102 ) to separate. Bordnetz (100) gemäß Anspruch 10, wobei – das Bordnetz (100) eine negative Versorgungsleitung (101) und eine positive Versorgungsleistung (102) umfasst; und – die Leitungsschutz-Vorrichtung (110, 150) eingerichtet ist, die Komponente von der negativen Versorgungsleitung (101) oder von der positiven Versorgungsleistung (102) zu trennen.Electrical system ( 100 ) according to claim 10, wherein - the electrical system ( 100 ) a negative supply line ( 101 ) and a positive supply ( 102 ); and - the line protection device ( 110 . 150 ), the component from the negative supply line ( 101 ) or the positive supply ( 102 ) to separate.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016209354A1 (en) * 2016-05-30 2017-11-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft DEVICE FOR PROTECTING AN ELECTRICAL NETWORK IN A VEHICLE AND A PASSENGER NET AND A VEHICLE
DE102017127752A1 (en) * 2017-11-23 2019-05-23 Infineon Technologies Ag METHOD AND ELECTRONIC SWITCHING FOR CONTROLLING A TRANSISTOR CONSTRUCTION ELEMENT
DE102018104621A1 (en) * 2018-02-28 2019-08-29 Infineon Technologies Ag A method of operating a transistor device and electronic circuit having a transistor device
US11050243B2 (en) 2017-11-27 2021-06-29 Beckhoff Automation Gmbh Safety module and field-bus system comprising a safety module
DE102022206476A1 (en) 2022-06-28 2023-12-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Arrangement, vehicle and method for opening an electrical connection of an arrangement

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3607675A1 (en) * 1986-03-08 1987-09-17 Sachsenwerk Ag FAULT PROTECTION FOR A MEDIUM VOLTAGE TRANSFORMER BRANCH
DE69124740T2 (en) * 1990-11-29 1997-09-25 Square D Co., Palatine, Ill. MONOLITHIC CURRENT INTERRUPTING SYSTEM
DE19637435A1 (en) * 1996-09-13 1998-04-02 Siemens Ag Electronic security
DE60113295T2 (en) * 2000-12-22 2006-07-06 Iws International Oy INTELLIGENT FUSE BOX FOR THE ENERGY DISTRIBUTION SYSTEM OF A VEHICLE
DE102008018619A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Switch on current limiting method for transformer, involves immediately disconnecting connection of electrical line at transformer, and enabling connection of line after elapsing set shut-off duration of less than preset milliseconds
US20100045117A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Protection device for a power source and power unit using same
US20130050890A1 (en) * 2011-08-25 2013-02-28 Hamilton Sundstrand Corporation Multi-functional solid state power controller
DE102011055664A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-29 Vossloh-Schwabe Deutschland Gmbh Direct current voltage supply device for supplying direct current to e.g. incandescent lamp, has starting current limiter circuit connected in series with capacitor and series circuit and parallel to load and direct current voltage source
JP2014204635A (en) * 2013-04-09 2014-10-27 河村電器産業株式会社 Cord short-circuit detection circuit, and outlet device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3607675A1 (en) * 1986-03-08 1987-09-17 Sachsenwerk Ag FAULT PROTECTION FOR A MEDIUM VOLTAGE TRANSFORMER BRANCH
DE69124740T2 (en) * 1990-11-29 1997-09-25 Square D Co., Palatine, Ill. MONOLITHIC CURRENT INTERRUPTING SYSTEM
DE19637435A1 (en) * 1996-09-13 1998-04-02 Siemens Ag Electronic security
DE60113295T2 (en) * 2000-12-22 2006-07-06 Iws International Oy INTELLIGENT FUSE BOX FOR THE ENERGY DISTRIBUTION SYSTEM OF A VEHICLE
DE102008018619A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Switch on current limiting method for transformer, involves immediately disconnecting connection of electrical line at transformer, and enabling connection of line after elapsing set shut-off duration of less than preset milliseconds
US20100045117A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Protection device for a power source and power unit using same
US20130050890A1 (en) * 2011-08-25 2013-02-28 Hamilton Sundstrand Corporation Multi-functional solid state power controller
DE102011055664A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-29 Vossloh-Schwabe Deutschland Gmbh Direct current voltage supply device for supplying direct current to e.g. incandescent lamp, has starting current limiter circuit connected in series with capacitor and series circuit and parallel to load and direct current voltage source
JP2014204635A (en) * 2013-04-09 2014-10-27 河村電器産業株式会社 Cord short-circuit detection circuit, and outlet device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016209354A1 (en) * 2016-05-30 2017-11-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft DEVICE FOR PROTECTING AN ELECTRICAL NETWORK IN A VEHICLE AND A PASSENGER NET AND A VEHICLE
DE102017127752A1 (en) * 2017-11-23 2019-05-23 Infineon Technologies Ag METHOD AND ELECTRONIC SWITCHING FOR CONTROLLING A TRANSISTOR CONSTRUCTION ELEMENT
US10693456B2 (en) 2017-11-23 2020-06-23 Infineon Technologies Ag Method and electronic circuit for driving a transistor device
US11050243B2 (en) 2017-11-27 2021-06-29 Beckhoff Automation Gmbh Safety module and field-bus system comprising a safety module
DE102018104621A1 (en) * 2018-02-28 2019-08-29 Infineon Technologies Ag A method of operating a transistor device and electronic circuit having a transistor device
CN110212897A (en) * 2018-02-28 2019-09-06 英飞凌科技股份有限公司 For operating the method for transistor device and with the electronic circuit of transistor device
US11005472B2 (en) 2018-02-28 2021-05-11 Infineon Technologies Ag Method for operating a transistor device and electronic-circuit with a transistor device
DE102022206476A1 (en) 2022-06-28 2023-12-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Arrangement, vehicle and method for opening an electrical connection of an arrangement

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