DE102016119498A1 - Anschlusseinheit für eine Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz - Google Patents

Anschlusseinheit für eine Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anschlusseinheit für eine Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz (20) mit einer Koppeleinheit (12), welche an einer Kontaktierungsstelle (50) eines elektrischen Verbrauchers (30) anbringbar ist und mit einem Detektionsleiter (11) verbunden oder verbindbar ist. Für die Erfassung eines Lichtbogens im Bereich der Kontaktierungsstelle ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Koppeleinheit (12) einen einstückigen oder zweistückigen Kontaktträger (120) aufweist, welcher mit einem Befestigungsabschnitt (126) zum Festlegen an einem Halteteil im Bereich der Kontaktierungsstelle (50) versehen ist und einen Detektionsleiterabschnitt (113) umfasst, der so angeordnet ist, dass er nach Anbringen der Koppeleinheit (12) an der Kontaktierungsstelle (50) in geringem Abstand von dieser verläuft (2A).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anschlusseinheit für eine Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz mit einer Koppeleinheit, welche an einer Kontaktierungsstelle eines elektrischen Verbrauchers anbringbar ist und mit einem Detektionsleiter verbunden oder verbindbar ist.
  • Eine Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz ist in der DE 10 2014 108 870 A1 angegeben, wobei auch Kontaktstellen gezeigt sind, an denen die Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung mit Detektionsleitern angeschlossen ist. Gerade auch an nicht einwandfreien, fehlerhaften Kontaktstellen können sich bei dem entstehenden Spannungsabfall hohe Temperaturen entwickeln, insbesondere wenn es sich um Anschlusskontakte von Verbrauchern mit hohem Leistungsbedarf handelt, wobei die Kontaktstellen in vielen Fällen als Schraubkontakte ausgeführt sind. Liegt die Versorgungsspannung des Bordnetzes im Bereich von 18 V bis 60V, beispielsweise bei 36 V bzw. 48 V, kann sich an fehlerhaften Kontaktstellen eine genügend hohe Zündspannung für die Entstehung eines seriellen Lichtbogens ausbilden, der zu Brand führt. Mittels der aus der DE 10 2014 108 870 A1 bekannten Vorrichtung kann die Ausbildung eines Lichtbogens frühzeitig erkannt und ein Brand durch entsprechende Gegenmaßnahme, wie Unterbrechen des Versorgungsstroms, vermieden werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlusseinheit der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels deren im Bereich einer Kontaktierungsstelle eines Bordnetzes die Entstehung eines Lichtbogens möglichst zuverlässig erfassbar ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Koppeleinheit einen einstückigen oder zweistückigen Kontaktträger aufweist, welcher mit einem Befestigungsabschnitt zum Festlegen an einem Halteteil im Bereich der Kontaktierungsstelle versehen ist und einen Detektionsleiterabschnitt umfasst, der so angeordnet ist, dass er nach Anbringen der Koppeleinheit an der Kontaktierungsstelle in geringem Abstand von dieser verläuft.
  • Durch die damit erreichte eindeutige Festlegung der Koppeleinheit mit dem Kontaktträger an der Kontaktierungsstelle und die enge Führung des Detektionsleiterabschnitts entlang der Kontaktierungsstelle wird ein an der Kontaktierungsstelle auftretender Lichtbogen frühzeitig zuverlässig mittels der Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung erfassbar, so dass zur Unterbindung des Lichtbogens schnell adäquate Gegenmaßnahmen, wie z. B. Abschalten des Versorgungsstroms, Fehlerregistrierung und/oder Fehlerbehebung, ergriffen werden können.
  • Eine für die sichere Erfassung vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass der Detektionsleiterabschnitt in der Koppeleinheit so angeordnet ist, dass er nach Anschluss um die Kontaktierungsstelle herum verläuft.
  • Für die Installation bzw. Wartung und Überprüfung vorteilhafte weitere Maßnahmen bestehen darin, dass die Koppeleinheit mit einem Kupplungsteil versehen ist, über das der Detektionsleiterabschnitt mit einem ankommenden und einem abgehenden Leiterabschnitt des Detektionsleiters verbunden oder verbindbar ist.
  • Der Aufbau und die Anbringung der Anschlusseinheit an der Kontaktierungsstelle werden des Weiteren dadurch begünstigt, dass der Befestigungsabschnitt einen Durchbruch aufweist, in den zum Festlegen ein Zapfen, insbesondere ein Schraubbolzen, der Kontaktierungsstelle einsetzbar ist. Da der Schraubbolzen gleichzeitig einen Anschlusskontakt für hohe Ströme eines Verbrauchers mit hohem Leistungsbedarf darstellt, ist eine mechanisch stabile und elektrisch sichere Anbringung gegeben.
  • Dabei ist für die Anbringung und Kontaktierung weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt eine ringförmige Unterlegscheibe aufweist, deren zentrale Aussparung den Durchbruch bildet und deren radial außen liegender Umfangsrand von einem Isolationskörper eingefasst ist.
  • Eine für den Aufbau, die Installation und die Funktion weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Unterlegscheibe aus Metall besteht und an der Kontaktierungsstelle elektrisch leitend und mechanisch mittels einer Kontaktmutter festklemmbar ist.
  • Für eine zuverlässige Erfassung sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass der Detektionsleiterabschnitt um den Durchbruch geführt ist.
  • Zu einer sicheren Funktion und einem dauerhaft stabilen Aufbau tragen des Weiteren die Maßnahmen bei, dass der Detektionsleiterabschnitt in dem Isolationskörper eingebettet ist.
  • Eine für eine zusätzliche Sicherheit vorteilhafte Maßnahme besteht ferner darin, dass dem Detektionsleiterabschnitt eine Temperatursicherung, insbesondere Temperaturschalter, zugeordnet ist. Mit dieser Ausbildung kann mit derselben Einheit, mit der ein Lichtbogen detektiert wird, auch bereits frühzeitig (bevor sich eventuell ein Lichtbogen entwickelt) ein zu einer Temperaturerhöhung führender fehlerhafter Kontakt festgestellt bzw. eine sicherheitsgefährdende Temperaturerhöhung unterbunden werden und mit einer gegebenenfalls weiter ausgebildeten Temperatursensorvorrichtung signalisiert werden.
  • Für die Installation und den Aufbau ist weiterhin vorteilhaft, dass an dem Kontaktträger ein Halteabschnitt mit einer eingelassenen Haltebuchse, insbesondere Metallbuchse, angegossen ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale für den Aufbau und die Funktion bestehen darin, dass der Kontaktträger ein eingegossenes Stanzteil aufweist, welches den Detektionsleiterabschnitt bildet, insbesondere ausgeführt als Stanzgitter.
  • Ist vorgesehen, dass der Kontaktträger mit einem Verbindungsteil für eine Anschlussleitung versehen ist, kann beispielsweise auch eine in einem Verbraucher angeordnete Leitungsführung für einen Versorgungsstrom auf die Entstehung eines Lichtbogens hin überwacht werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz,
    • 2A ein Ausführungsbeispiel für eine Anschlusseinheit der Lichtbogenerkennungsvorrichtung in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten,
    • 2B eine Koppeleinheit der Anschlusseinheit nach 2A in perspektivischer Ansicht,
    • 3A ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinheit der Lichtbogenerkennungsvorrichtung in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten,
    • 3B eine Koppeleinheit der Anschlusseinheit nach 2A in einer perspektivischen Ansicht von oben und von unten und
    • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anschlusseinheit der Lichtbogenerkennungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht.
  • 1 zeigt in schematischer Ansicht eine Vorrichtung 1 zur Lichtbogenerkennung im Bordnetz eines Kraftfahrzeuges, wie sie in der eingangs genannten DE 10 2014 108 870 A1 angegeben ist. Zum Überwachen einer elektrischen Versorgungseinrichtung in einem Fahrzeugbordnetz 20 auf Entstehung eines Lichtbogens an einer Versorgungsleitung einschließlich Kontaktierungsstellen 50 desselben weist die Vorrichtung 1 eine Erkennungsschaltung 10 und eine daran über eine Einkoppelstelle 103 und über eine Auskoppelstelle 104 angeschlossene Detektionsleiteranordnung mit einem entlang der Versorgungsleitungen mit Plusleitung 22 bzw. Minusleitung 23 geführten Detektionsleiter 11 auf, welcher eine Zuführung 110 und eine Rückführung 111 sowie eine entlang einem elektrischen Verbraucher 30 führende Schleife 112 umfasst. Der Detektionsleiter 11 ist auch entlang der Kontaktierungsstelle 50 (bzw. in entsprechender Weise entlang mehrerer Kontaktierungsstellen 50) mit einem Detektionsleiterabschnitt 113 geführt, wie weiter unten anhand der 2A bis 4 näher erläutert wird.
  • Die elektrische Versorgungseinrichtung des Fahrzeugbordnetzes 20 umfasst, wie aus 1 weiter ersichtlich, eine Versorgungsspannung 21 zwischen einem Pluspol und einem Minuspol 24, der beispielsweise durch die Fahrzeugkarosserie gebildet wird. Die Minusleitung 23 kann bei einer solchen Versorgungseinrichtung auch entfallen bzw. durch andere Massepunkte gebildet sein. Insbesondere bei Versorgungsspannungen im Bereich von etwa 18 V bis 60V können sich an fehlerhaften Stellen der Versorgungseinrichtung infolge eines Spannungsabfalls Zündspannungen aufbauen, die zu einem Lichtbogen führen und einen Brand auslösen können.
  • Die Erkennungsschaltung 10, an die der Detektionsleiter 11 mit seiner Zuführung 110 und Rückführung 111 angeschlossen ist, weist eine Signalquelle 100 auf, aus der über einen Vorwiderstand 101 in der Größenordnung von 100 Ohm bis einige kOhm ein definiertes Signal in den Detektionsleiter eingekoppelt wird. Mittels eines in der Erkennungsschaltung 10 weiterhin vorhandenen Vergleichers 106 wird das Signal zwischen zwei Messpunkten 102 und 105 verglichen und bei einer charakteristischen Abweichung, die infolge eines Lichtbogens in der Versorgungseinrichtung 20 entsteht, wird dieser signalisiert, sodass geeignete Maßnahmen zur Unterbindung und/oder Anzeige ausgelöst werden. 1 zeigt auch, dass das Signal der Signalquelle 100 auf ein Bezugspotential bezogen ist, welches wiederum mit dem Potential der Versorgungseinrichtung 20 in festem Bezug steht. Der Vergleicher 106 steht über eine betreffende Signalleitung 108 mit dem Messpunkt 102 zwischen der Signalquelle 100 und dem Vorwiderstand 101 in Verbindung. Nähere Angaben zu Ausgestaltungsmerkmalen und Wirkungsweise der Vorrichtung 1 zur Lichtbogenerkennung sind in der genannten DE 10 2014 108 870 A1 gemacht, die vorliegend insoweit ergänzend in Bezug genommen wird.
  • Insbesondere auch an den Kontaktierungsstellen 50 der elektrischen Versorgungseinrichtung des Fahrzeugbordnetzes 20 können infolge nicht einwandfreier bzw. fehlerhafter Kontaktierung Spannungsabfälle entstehen, die zu Zündspannungen mit Lichtbogenentstehung führen und einen Brand verursachen können. In den 2A bis 4 sind Anschlusseinheiten 2 für die Vorrichtung 1 zur Lichtbogenerkennung im Bereich von Kontaktierungsstellen 50 gezeigt, die insbesondere für dort angeschlossene Verbraucher mit hohem Leistungsbedarf bzw. hohen Strömen ausgebildet sind. Derartige Kontaktierungsstellen 50 von mit hohem Strom beaufschlagten Verbrauchern 30 besitzen meist Kontaktierungseinheiten mit Schraubverbindungen, wie etwa Komponenten mit Motor oder elektrische Heizeinrichtungen. An der betreffenden Kontaktierungsstelle 50 des Verbrauchers 30 ist dann in er Regel ein Kontaktstift 51 bzw. Schraubbolzen und eine Kontaktmutter 52 zum Festklemmen eines an einer Versorgungsleitung bzw. einem Kabel 40 angeschlossenen Kabelschuhs 25 vorhanden, wie die 2A, 3A und 4 zeigen. Die Verschraubungen an den Kontaktierungsstellen 50 können dabei offene oder dicht geschlossene Ausführungen sein.
  • Bei dem in 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiel weist die an der Kontaktierungsstelle 50 anzubringende bzw. angebrachte Koppeleinheit 12 einen einstückigen Kontaktträger 120 auf, an dem eine Kupplung 121 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung eines zuführenden und eines abführenden Abschnitts des Detektionsleiters 11 mit einem Detektionsleiterabschnitt 113 angebracht ist, welcher in dem Kontaktträger 120 geführt ist. Die Kupplung 121 ist mit einem an dem Kontaktträger 120 angebundenen bzw. angeformten Kupplungsteil 121.1 versehen, in dem zu dem in dem Kontaktträger 120 eingebetteten Detektionsleiterabschnitt 113 führende Kontaktbuchsen oder Kontaktstifte angeordnet sind, um einen Steckkontakt für den zuführenden und abgehenden Abschnitt des Detektionsleiters 11 zu bilden. Der Detektionsleiterabschnitt 113 kann dabei als Stanzteil 123, insbesondere ausgebildet als Stanzgitter, ausgeführt sein und auf einem Halteelement 122 angeordnet und mittels einer Umspritzung 124 elektrisch isoliert sein, wodurch auch mechanisch eine hohe Stabilität erhalten wird. Alternativ kann die Kupplung 121 auch zur festen Verbindung zwischen dem zuführenden und abgehenden Abschnitt des Detektionsleiters 11 mit den betreffenden Endabschnitten des Detektionsleiterabschnitts 113 ausgebildet sein.
  • Wie die 2A und insbesondere auch die 2B weiter zeigen, ist der Kontaktträger 121 mit einem Durchbruch versehen, in dem eine Unterlegscheibe 125 mit einer zentralen Durchgangsöffnung angeordnet ist, welche an ihrem äußeren Umfangsrand in dem Kontaktträger 120 eingefasst und stabil gehalten ist. Mittels der metallenen Unterlegscheibe 125 kann der Kontaktträger 120 fest an dem Kontaktstift 51 bzw. Schraubbolzen mittels der Kontaktmutter 52 festgeklemmt werden, sodass sich eine elektrisch gut leitende Verbindung an der Kontaktierungsstelle 50 ergibt. Der an dem Kabel 40 der Versorgungseinrichtung angebrachte Kabelschuh 25 kann bezüglich der Kontaktmutter 52 unterhalb der Unterlegscheibe 125 oder alternativ oberhalb derselben angeordnet werden, wobei in jedem Falle die Ausgestaltung für eine sichere Kontaktierung ausgelegt ist. Der Detektionsleiterabschnitt 113 in dem Kontaktträger 120 ist in geringer Entfernung um den Kontaktstift bzw. Schraubbolzen 51 geführt, sodass ein entstehender Lichtbogen im Bereich der Kontaktierungsstelle 50 frühzeitig zu einer Änderung des mittels der Erkennungsschaltung 10 erfassten Signals führt und erkannt wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Detektionsleiterabschnitt 113 beabstandet um den äußeren Rand der Unterlegscheibe 125 geführt. Wie aus 2B ersichtlich, kann dem Detektionsleiterabschnitt 113 eine Temperatursicherung bzw. ein Temperaturschalter 14 zugeordnet sein, um neben dem Lichtbogen auch eine Temperaturerhöhung an der Kontaktierungsstelle 50 zu erfassen, die eine vorgegebene Temperaturschwelle übersteigt. Die Umspritzung 124 kann dann auch die Temperatursicherung bzw. den Temperaturschalter 14 umfassen und sich auch vorteilhaft bis zu dem Kupplungsteil 121.1 erstrecken, um dieses zu halten und die dortigen Enden des Detektionsleiterabschnitts 113 einzubetten. Der Temperaturschalter 14 kann dabei z. B. so ausgebildet sein, dass er öffnet, wenn eine zu hohe, die Temperaturschwelle überschreitende Temperatur (von beispielsweise zwischen 200°C und 300°C, z. B. von 250°C) auftritt, wobei zur Erfassung, Signalisierung, Bewertung und/oder Speicherung auch eine Temperatursensorvorrichtung vorhanden sein kann.
  • Bei dem in den 3A und 3B gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel der Anschlusseinheit 2 ist an dem Kontaktträger 120 der Koppeleinheit 12 seitlich ein Halteabschnitt 15 angeordnet, der ebenfalls von der Umspritzung 124 umfasst ist und einen Haltedurchbruch mit einer Metallbuchse 150 aufweist. Mittels des Halteabschnitts 15 kann der auch hierbei einstückig ausgebildete Kontaktträger 120 an einer zugeordneten Fahrzeugkomponente festgelegt werden. Wie auch bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ist der Detektionsleiterabschnitt 113 in geringem Abstand um die Kontaktierungsstelle 50 geführt, um einen im Bereich der Kontaktierungsstelle 50 entstehenden Lichtbogen zuverlässig und frühzeitig zu detektieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kabelschuh 25 zwischen dem Kontaktträger 120 und der Kontaktmutter 52 angeordnet, wodurch Montage bzw. Wartungsarbeiten begünstigt sein können.
  • Wie aus 3B ersichtlich, ist bei diesem Ausführungsbeispiel an der einer betreffenden Fahrzeugkomponente zugewandten Unterseite des Kontaktträgers 120 eine Anschlussleitung 16 mit einem Verbindungsteil 161 und einer Dichtung 162 angeordnet. Über die Anschlussleitung 16 kann beispielsweise auch ein weiterer Detektionsleiterabschnitt 113 in die betreffende Fahrzeugkomponente geführt werden, um darin die Ausbildung eines Lichtbogens zu erfassen. Weitere Ausgestaltungsmerkmale der in den 3A, 3B gezeigten Anschlusseinheit 2 entsprechen im Wesentlichen denjenigen des vorangehenden Ausführungsbeispiels.
  • Auch bei dem in 4 gezeigten noch weiteren Ausführungsbeispiel für eine Anschlusseinheit 2 entsprechen die mit gleichen Bezugszeichen versehenen Bestandteile den vorhergehend beschriebenen Ausführungen. Im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist an der Kupplung 121 eine Einspeisestelle 13 für ein Einspeiseteil 60 angeordnet, welches an der Kupplung 121 einsteckbar ist, um z. B. ein Messsignal einzuspeisen bzw. abzunehmen. Über das Einspeiseteil 60 kann eine zusätzliche Auswertung der Kontaktierungsstelle 50 individuell vorgenommen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014108870 A1 [0002, 0018, 0020]

Claims (12)

  1. Anschlusseinheit für eine Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung in einem Fahrzeugbordnetz (20) mit einer Koppeleinheit (12), welche an einer Kontaktierungsstelle (50) eines elektrischen Verbrauchers (30) anbringbar ist und mit einem Detektionsleiter (11) verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (12) einen einstückigen oder zweistückigen Kontaktträger (120) aufweist, welcher mit einem Befestigungsabschnitt (126) zum Festlegen an einem Halteteil im Bereich der Kontaktierungsstelle (50) versehen ist und einen Detektionsleiterabschnitt (113) umfasst, der so angeordnet ist, dass er nach Anbringen der Koppeleinheit (12) an der Kontaktierungsstelle (50) in geringem Abstand von dieser verläuft.
  2. Anschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsleiterabschnitt (113) in der Koppeleinheit (12) so angeordnet ist, dass er nach Anschluss um die Kontaktierungsstelle (50) herum verläuft.
  3. Anschlusseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (12) mit einem Kupplungsteil (121.1) versehen ist, über das der Detektionsleiterabschnitt (113) mit einem ankommenden und einem abgehenden Leiterabschnitt des Detektionsleiters (11) verbunden oder verbindbar ist.
  4. Anschlusseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (126) einen Durchbruch aufweist, in den zum Festlegen ein Zapfen, insbesondere ein Schraubbolzen, der Kontaktierungsstelle (50) einsetzbar ist.
  5. Anschlusseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (126) eine ringförmige Unterlegscheibe (125) aufweist, deren zentrale Aussparung den Durchbruch bildet und deren radial außen liegender Umfangsrand von einem Isolationskörper eingefasst ist.
  6. Anschlusseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlegscheibe (125) aus Metall besteht und an der Kontaktierungsstelle (50) elektrisch leitend und mechanisch mittels einer Kontaktmutter (52) festklemmbar ist.
  7. Anschlusseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsleiterabschnitt (113) um den Durchbruch geführt ist.
  8. Anschlusseinheit nach deinem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsleiterabschnitt (113) in dem Isolationskörper eingebettet ist.
  9. Anschlusseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Detektionsleiterabschnitt (113) eine Temperatursicherung, insbesondere Temperaturschalter (14), zugeordnet ist.
  10. Anschlusseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kontaktträger (120) ein Halteabschnitt (15) mit einer eingelassenen Haltebuchse, insbesondere Metallbuchse (150) angegossen ist.
  11. Anschlusseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (120) ein eingegossenes Stanzteil (123) aufweist, welches den Detektionsleiterabschnitt (113) bildet, insbesondere ausgeführt als Stanzgitter.
  12. Anschlusseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (120) mit einem Verbindungsteil (161) für eine Anschlussleitung versehen ist.
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