DE102017127702B4 - Fuse with integrated temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Schmelzsicherung (100) zum Absichern einer elektrischen Leitung (880) in einem Bordnetz (872) eines Kraftfahrzeugs (870) beschrieben. Die Schmelzsicherung (100) umfasst ein erstes Kontaktelement (102), ein zweites Kontaktelement (104), einen das erste Kontaktelement (102) und das zweite Kontaktelement (104) elektrisch verbindenden Auslöseabschnitt (106) mit einem Schmelzleiter (114) und einer Messstelle (112), welche mit dem Schmelzleiter (114) elektrisch und thermisch verbunden ist und die ausgebildet ist, dass eine Messstellen-Temperatur der Messstelle (112) einer Schmelzleiter-Temperatur des Schmelzleiters (114) im Wesentlichen entspricht und/oder diese repräsentiert. Weiterhin weist die Schmelzsicherung (100) einen Temperatursensor (108) auf, der ausgelegt ist zur Erfassung eines Temperaturwerts (116) der Messstellen-Temperatur, und eine Auswerteeinrichtung (110), die eingerichtet ist, einen Alterungszustand (118) der Schmelzsicherung (100) unter Verwendung des Temperaturwerts (116) zu ermitteln, wobei die Messstelle (112) im Schmelzleiter (114) angeordnet ist und diesen in einem ersten Schmelzleiterabschnitt (124) und einen zweiten Schmelzleiterabschnitt (126) unterteilt und jeder Temperatursensor (108) in die jeweilige Messstelle (112) integriert ist.A fuse (100) for securing an electrical line (880) in a vehicle electrical system (872) of a motor vehicle (870) is described. The fuse (100) comprises a first contact element (102), a second contact element (104), a trigger section (106) electrically connecting the first contact element (102) and the second contact element (104) to a fuse conductor (114) and a measuring point ( 112) electrically and thermally coupled to the fusible conductor (114) and configured such that a metering point temperature of the metering point (112) substantially matches and / or represents a fusible link temperature of the fusible conductor (114). Furthermore, the fuse (100) has a temperature sensor (108), which is designed to detect a temperature value (116) of the measuring point temperature, and an evaluation device (110), which is set up, an aging state (118) of the fuse (100). using the temperature value (116), wherein the measuring point (112) is arranged in the fusible conductor (114) and subdivides it into a first fusible conductor section (124) and a second fusible conductor section (126) and each temperature sensor (108) into the respective measuring point (112) is integrated.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmelzsicherung mit integriertem Temperatursensor zum Absichern einer elektrischen Leitung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a fuse with integrated temperature sensor for securing an electrical line in a vehicle electrical system of a motor vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Schmelzsicherungen für Fahrzeugbordnetze beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in welcher Versorgungspfade abgesichert werden.The present invention will be described below mainly in connection with fuses for vehicle electrical systems. However, the invention can be used in any application in which supply paths are hedged.
Schmelzsicherungen werden in vielen elektrischen und elektronischen Geräten zum Schutz des Benutzers und von Komponenten oder Leitungen des Geräts eingesetzt. So findet sich in modernen Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Sicherungen, um einzelne Kabelstränge oder Lasten elektrisch abzusichern. Um den Austausch von ausgelösten Schmelzsicherungen zu erleichtern, werden diese häufig als Stecksicherung ausgeführt.Fuses are used in many electrical and electronic devices to protect the user and components or lines of the device. In modern motor vehicles, for example, there are a large number of fuses to electrically protect individual cable strands or loads. To facilitate the replacement of tripped fuses, these are often designed as plug-in fuse.
Für einen zuverlässigen Betrieb des Kraftfahrzeuges oder von Teilsystemen des Kraftfahrzeuges sind Diagnosefunktionen über den Zustand der eingesetzten Sicherungen sinnvoll oder notwendig. Aktuell wird dies aufwändig in Steuergeräte integriert, wobei systembedingt keine sicherungsindividuelle Aussage getroffen werden kann.For a reliable operation of the motor vehicle or subsystems of the motor vehicle diagnostic functions on the state of the fuses used are useful or necessary. Currently, this is elaborately integrated in ECUs, whereby system-specific no individual security statement can be made.
Die Zustandsdiagnose von Schmelzsicherungen wird deshalb aktuell in einem Standardbordnetz in der Regel nicht beachtet. Für die Themen des automatisierten Fahrens wird in Zukunft eine Diagnoseabdeckung immer wichtiger werden. Ein erster Ansatz ist dabei zumindest eine Auslösung einer Schmelzsicherung zu diagnostizieren. So wird in der nachveröffentlichten
Zustandsdiagnostizierbare Schmelzsicherungen werden in zukünftigen Systemen wichtig, welche unter der Prämisse automatisiertes Fahren laufen, d.h. hochautomatisiertes Fahren (HAF - englisch: Highly Automated Driving, HAD) mit dem Automatisierungsgrad
In funktionskritischen Anwendungen (z.B. für HAF oder VAF) ist es vorteilhaft, die Betriebsbereitschaft einer Schmelzsicherung zu kennen. Dazu zählt auch die Erkennung einer Degradation der Sicherung. Heutige Schmelzsicherungen weisen dazu keine Möglichkeit auf.In mission critical applications (e.g., for HAF or VAF), it is advantageous to know the operational readiness of a fuse. This includes the detection of a degradation of the fuse. Today's fuses have no way to do so.
Die
Gemäß der englischen Patentanmeldung
Die
Gemäß der
So beschreibt die
Die
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Schmelzsicherung zu schaffen, deren Zustandsentwicklung bezüglich Alterung im laufenden Betrieb - unabhängig von Normal- oder Fehlerbetrieb - beurteilbar ist.An object of the invention is therefore to provide a fuse with the use of structurally simple means as possible, whose state development in terms of aging during operation - regardless of normal or fault operation - can be assessed.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The object is solved by the subject matter of independent claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.
Eine erfindungsgemäße Schmelzsicherung für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug umfasst zwei Kontaktelemente, die über einen elektrisch leitenden Auslöseabschnitt miteinander verbunden sind. Der Auslöseabschnitt weist zwei Bestandteile auf: einer der Bestandteile ist der sogenannte Schmelzleiter als funktioneller Bestandteil bezüglich Leitungsabsicherung, der andere Bestandteil umfasst eine Messstelle zum Ermitteln von Temperatur-Zeit-Daten. Dabei ist die Messstelle dadurch charakterisiert, dass diese mit dem Schmelzleiter thermisch verbunden ist und damit im Zusammenspiel mit dem Schmelzleiter die Auslösecharakteristik definiert. Weiterhin ist die Messstelle dadurch charakterisiert, dass eine Messstellen-Temperatur, das heißt eine Temperatur der Messstelle, einer Schmelzleiter-Temperatur, das heißt einer Temperatur des Schmelzleiters in einem Toleranzbereich, das heißt im Rahmen einer spezifizierten Genauigkeit, entspricht oder sich aus der Messstellen-Temperatur die Schmelzleiter-Temperatur bestimmen lässt. Im ersten Fall repräsentiert dann die Messstellen-Temperatur die Schmelzleiter-Temperatur. Im letzteren Fall lässt sich die Messstellen-Temperatur auf eine Schmelztemperatur - in entsprechender Genauigkeit - umrechnen. Weiterhin weist die Schmelzsicherung einen Temperatursensor zum Erfassen eines Temperaturwerts der Messstellen-Temperatur und eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln eines Alterungszustands der Schmelzsicherung unter Verwendung des Temperaturwerts auf. Durch eine wiederholte Erfassung des Temperaturwerts über einen zeitlichen Verlauf können letztlich ein Temperaturverlauf beziehungsweise Temperatur-Zeit-Daten erfasst und ausgewertet werden.A fuse according to the invention for use in a motor vehicle comprises two contact elements, which are connected to one another via an electrically conductive triggering section. The triggering section has two components: one of the components is the so-called fusible conductor as a functional component with regard to line protection, the other component comprises a measuring point for determining temperature-time data. In this case, the measuring point is characterized in that it is thermally connected to the fusible conductor and thus defined in conjunction with the fusible conductor, the tripping characteristic. Furthermore, the measuring point is characterized in that a measuring point temperature, that is to say a temperature of the measuring point, corresponds to a melting conductor temperature, that is to say a temperature of the fusion conductor within a tolerance range, that is to say within the specified accuracy, or is determined from the measuring point. Temperature determines the melt conductor temperature. In the first case, the measuring point temperature then represents the melt conductor temperature. In the latter case, the measuring point temperature can be converted to a melting temperature - with corresponding accuracy. Furthermore, the fuse has a temperature sensor for detecting a temperature value of the measuring point temperature and an evaluation device for determining an aging state of the fuse using the temperature value. By repeatedly recording the temperature value over a time course, a temperature profile or temperature-time data can ultimately be detected and evaluated.
Die Schmelzsicherung ist eingerichtet, eine elektrische Leitung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz abzusichern. Unter dem Schmelzleiter kann dabei zumindest ein Schmelzabschnitt verstanden werden. Bei den Kontaktelementen kann es sich um Messerkontakte, Kontaktzungen, Kontaktstifte, Steckkontakte oder ähnliches handeln. Letztlich ist die erfindungsgemäße Schmelzsicherung mit einer klassischen Schmelzsicherung vergleichbar, jedoch um eine Diagnosefähigkeit erweitert. Die Messstelle ist je nach verwendeter Sensorik so beschaffen, dass je nach Komplexität der Anforderungen beziehungsweise notwendiger Genauigkeit ein für die Temperaturmessung geeigneter Emissionsfaktor oder eine geeignete Wärmeanbindung erreicht wird. Der von dem Temperatursensor gewonnene Temperaturwert kann als analoges Spannungssignal oder als digitales Signal der Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden. Ein analoges Spannungssignal kann einfach von einem Mikrocontroller ausgewertet werden. Wenn es sich um ein digitales Signal handelt, so kann dies konform zu einem standardisierten Feldbus ausgebildet sein. Insbesondere eignet sich hier ein LIN-Bus. Sowohl das Übertragungsprotokoll als auch die physikalischen Eigenschaften sind in diesem Fall an den gewählten Feldbus angepasst. Je nach Anwendungsfall und unter Berücksichtigung numerischer Aspekte kann die Auswahl beschränkt werden.The fuse is set up to secure an electrical line in a motor vehicle electrical system. Under the fusible conductor can be understood at least one melting section. The contact elements may be blade contacts, contact tongues, contact pins, plug contacts or the like. Ultimately, the fuse according to the invention is comparable to a conventional fuse, but extended to a diagnostic capability. Depending on the sensor system used, the measuring point is designed so that, depending on the complexity of the requirements or the required accuracy, an emission factor suitable for the temperature measurement or a suitable heat connection is achieved. The temperature value obtained by the temperature sensor can be provided as an analog voltage signal or as a digital signal of the evaluation device. An analog voltage signal can easily be evaluated by a microcontroller. If it is a digital signal, this can be configured in conformity with a standardized fieldbus. In particular, a LIN bus is suitable here. Both the transmission protocol and the physical properties are in this case adapted to the selected fieldbus. Depending on the application and considering numerical aspects, the selection can be limited.
Fehlerfälle, die nicht ein harter Kurzschluss sind, können dabei erkannt werden und gemeldet werden. Ein harter Kurzschluss hingegen nicht. Hier ist der Leitungsschutz prioritär und es muss dennoch ein trennen der Versorgung erfolgen. Alle anderen länger andauernden Prozesse, die zu einem Trennen der Versorgung führen, können hierbei erkannt werden und gemeldet werden. Damit ist der baldige Verlust von Redundanz -außer im harten Kurzschlußfall- vorhersagbar. Das Zeitfenster der Verfügbarkeit der Funktion plus Datenaufzeichnungsrate bestimmen damit den Rahmen der Fehlerfälle die -in Rahmen der vorliegenden Erfindung- vorhersagbar werden. Dadurch reduzieren sich die Anzahl der möglichen Fehler d.h./z.B. nicht vorhersagbaren Redundanzverlustes. Failures that are not a hard short can be detected and reported. A hard short circuit, however, not. Here, the line protection is a priority and it still has to be a separate supply. All other longer-lasting processes that lead to a disconnection of the supply can be detected and reported here. Thus, the early loss of redundancy-except in hard Kurzschlussfall- predictable. The time window of the availability of the function plus the data recording rate thus determine the scope of the error cases which become predictable in the context of the present invention. This reduces the number of possible errors ie / unpredictable redundancy loss.
Ein Vorteil der beschriebenen Schmelzsicherung ist, dass eine lokale Temperatur an einer Messstelle im Bereich des Schmelzleiters ermittelt wird und nicht nur ein Gradient über eine Messstrecke. Die Messstelle kann an einem Hotspot der Sicherungsvorrichtung beziehungsweise des Schmelzleiters oder in unmittelbarer Nähe hierzu angeordnet sein, wodurch eine verbesserte, direktere Aussage über eine Alterung der Schmelzsicherung getroffen werden kann.An advantage of the described fuse is that a local temperature at a measuring point in the area of the fusible conductor is determined and not just a gradient over a measuring distance. The measuring point can be arranged at a hotspot of the securing device or the fusible conductor or in the immediate vicinity thereof, whereby an improved, more direct statement about an aging of the fuse can be made.
Der Auslöseabschnitt kann in einer besonderen Ausführungsform auf einer Leiterplatte (=Platine) integriert sein. In diesem Fall können auch die Kontaktelemente jeweils am Rand der Leiterplatte angeordnet und in diese integriert sein. Vorteilhafterweise ist dann auch die Auslöseeinrichtung mechanisch mit der Leiterplatte verbunden beziehungsweise auf dieser angeordnet.The trigger section can be integrated in a particular embodiment on a circuit board (= board). In this case, the contact elements can also be arranged in each case at the edge of the circuit board and integrated into it. Advantageously, the triggering device is then mechanically connected to the printed circuit board or arranged on this.
Zur kosteneffizienten Produktion können optional die Kontaktelemente und der Auslöseabschnitt einteilig aus Sicherungsblech bestehen. Beispielsweise kann das Sicherungsblech im Bereich der Kontaktelemente und ergänzend oder alternativ im Bereich der Messstelle mehrlagig ausgebildet sein, um die Stromtragfähigkeit und auch die mechanische Belastbarkeit in diesem Bereich zu erhöhen.For cost-effective production optional contact elements and the trigger section can be made in one piece from locking plate. For example, the securing plate in the region of the contact elements and additionally or alternatively in the region of the measuring point may be formed in multiple layers to increase the current carrying capacity and also the mechanical strength in this area.
Der Auslöseabschnitt kann in einem elektrisch isolierenden Sicherungsgehäuse angeordnet sein. Die Kontaktelemente sind dann jeweils teilweise innerhalb des Sicherungsgehäuses und teilweise außerhalb des Sicherungsgehäuses angeordnet. So erstreckt sich jeweils ein Endabschnitt der Kontaktelemente von dem Sicherungsgehäuse weg oder mit anderen Worten ragt jeweils der Endabschnitt der Kontaktelemente aus dem Sicherungsgehäuse heraus. In einer Ausführungsform ist das Sicherungsgehäuse im Wesentlichen quaderförmig. So ist eine dichte, d.h. kompakte Anordnung von einer Vielzahl von Stecksicherungen realisierbar.The trigger section can be arranged in an electrically insulating fuse housing. The contact elements are then each partially disposed within the fuse housing and partially outside the fuse box. Thus, in each case an end portion of the contact elements extends away from the fuse housing or, in other words, in each case the end section of the contact elements projects out of the fuse housing. In one embodiment, the fuse housing is substantially cuboid. So is a dense, i. compact arrangement of a variety of plug fuses realized.
Je nach Ausführungsform und des Typen des verwendeten Temperatursensors ist der Temperatursensor innerhalb oder außerhalb des Sicherungsgehäuses angeordnet. Wenn der Temperatursensor innerhalb des Sicherungsgehäuses angeordnet ist, und die Auswerteeinrichtung außerhalb des Sicherungsgehäuses angeordnet ist, so weist in einer ersten Variante die Sicherungsvorrichtung zumindest ein Diagnose-Kontaktelement auf, über die das den Temperaturwert beziehungsweise den Temperaturverlauf repräsentierende Sensorsignal extern zum Sicherungsgehäuse der Auswerteeinrichtung zur Verfügung stellt. In einer zweiten Variante wird das den Temperaturwert repräsentierende Sensorsignal auf die an der Sicherungsvorrichtung anliegende Spannung auf geprägt und von der Auswerteeinrichtung an einem anderen Ort entsprechend eingelesen. Bei einer Anordnung des Temperatursensors und der Auswerteeinrichtung ebenfalls innerhalb des Sicherungsgehäuses, erfolgt eine direkte Verbindung zwischen dem Temperatursensor und der Auswerteeinrichtung, über die das Sensorsignal bereitgestellt wird.Depending on the embodiment and the type of temperature sensor used, the temperature sensor is located inside or outside the fuse box. If the temperature sensor is arranged inside the fuse housing, and the evaluation device is arranged outside the fuse housing, then in a first variant the fuse device has at least one diagnostic contact element via which the sensor signal representing the temperature value or the temperature profile is available externally to the fuse housing of the evaluation device provides. In a second variant, the sensor signal representing the temperature value is stamped onto the voltage applied to the safety device and read in by the evaluation device at a different location. In an arrangement of the temperature sensor and the evaluation device also within the fuse housing, there is a direct connection between the temperature sensor and the evaluation device, via which the sensor signal is provided.
Der Temperatursensor kann ausgebildet sein, die Messstellen-Temperatur kontaktlos zu erfassen. Dabei kann es sich bei dem Temperatursensor um einen optischen Temperatursensor handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem optischen Temperatursensor um einen Infrarot-Temperatursensor handeln. Ein solcher optischer Temperatursensor kann sowohl innerhalb als auch außerhalb eines Sicherungsgehäuses angeordnet sein. Bei einer Anordnung außerhalb des Sicherungsgehäuses kann der optische Temperatursensor beispielsweise auf einer im Wesentlichen parallel zu dem Sicherungsgehäuse angeordneten Leiterplatte angeordnet sein und die Messstellen-Temperatur durch eine Aussparung in dem Sicherungsgehäuse erfassen. Dabei kann die Aussparung auch eine Abdeckung aufweisen, sofern diese für die thermische Strahlung beziehungsweise das Frequenzspektrum des optischen Temperatursensors durchlässig ist. In diesem Fall handelt es sich bei der Aussparung um ein durchlässiges Medium im Frequenzspektrum des optischen Sensors.The temperature sensor can be designed to detect the measuring point temperature without contact. In this case, the temperature sensor may be an optical temperature sensor. For example, the optical temperature sensor may be an infrared temperature sensor. Such an optical temperature sensor can be arranged both inside and outside a fuse box. In an arrangement outside the fuse housing, the optical temperature sensor may be arranged, for example, on a printed circuit board arranged substantially parallel to the fuse housing and detect the measuring point temperature through a recess in the fuse housing. In this case, the recess may also have a cover, provided that it is permeable to the thermal radiation or the frequency spectrum of the optical temperature sensor. In this case, the recess is a permeable medium in the frequency spectrum of the optical sensor.
In einer Ausführungsform kann es sich bei dem Temperatursensor um einen kontaktbasierten thermischen Sensor handeln, wie beispielsweise Heißleiter oder bevorzugt Kaltleiter. In diesem Fall kann der Temperatursensor Teil der Messstelle sein oder sogar diese im Wesentlichen bilden. Unter einem Heißleiter kann ein NTC-Thermistor und unter einem Kaltleiter kann ein PTC-Thermistor verstanden werden. Auch ein als Heißleiter oder Kaltleiter ausgebildeter Temperatursensor könnte außerhalb von dem Sicherungsgehäuse angeordnet sein, wobei dieser dann durch eine Aussparung in dem Sicherungsgehäuse bei einer Montage der Sicherungsvorrichtung durch diese Aussparung in einen Innenraum des Sicherungsgehäuses hinein geführt wird und dann in der Regel im direkten Kontakt (thermisch, wobei dies in der Regel auch einen mechanischen Kontakt bedingt) zur Messstelle steht. Die Sensorik kann dabei zum Versorgungspfad elektrisch isoliert sein.In one embodiment, the temperature sensor may be a contact-based thermal sensor, such as a thermistor or preferably a thermistor. In this case, the temperature sensor may be part of, or even essentially form, the measuring point. A NTC thermistor can be understood as being a thermistor, and a PTC thermistor can be understood as a PTC thermistor. A trained as a thermistor or PTC thermistor temperature sensor could be located outside of the fuse housing, which then by a recess in the fuse housing during assembly of the Securing device is guided through this recess in an interior of the fuse housing into it and then usually in direct contact (thermally, which usually also requires a mechanical contact) to the measuring point. The sensors can be electrically insulated from the supply path.
In einer Ausführungsform kann es sich um einen Temperatursensor handeln, der über Wärmefluss und Wärmekapazität die Temperatur der Messstelle bestimmt. Durch den notwendigen Temperaturbereich und der notwendigen Genauigkeit des Anwendungsfalles kann die Auswahl der zur Verfügung stehenden Messsensoriken beschränkt sein. Auch ein auf Kontakt basierter Temperatursensor könnte bei der Montage von außerhalb durch eine vorliegende Aussparung in das Sicherungsgehäuse eingeführt werden. Die Gewährleistung des thermischen Kontaktes zwischen Sensor und Messstelle ist bei diesem Verfahren sicherzustellen.In one embodiment, it may be a temperature sensor, which determines the temperature of the measuring point via heat flow and heat capacity. Due to the necessary temperature range and the necessary accuracy of the application, the selection of available measuring sensors may be limited. Also, a contact-based temperature sensor could be inserted into the fuse housing during assembly from outside through a present recess. Ensuring the thermal contact between sensor and measuring point is to be ensured with this method.
Die Messstelle kann in einer Ausführungsform zwischen einem der beiden Kontaktelemente und dem Schmelzleiter angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform ist die Messstelle innerhalb der Erstreckung des Schmelzleiters angeordnet und unterteilt diesen somit in einen ersten Schmelzleiterabschnitt und einen zweiten Schmelzleiterabschnitt. In einer besonderen Ausführungsform ist die Messstelle mittig in dem Schmelzleiter angeordnet, sodass die beiden sich ergebenden Schmelzleiterabschnitte in etwa gleich lang sind. Dabei kann ein direkter Zusammenhang zwischen der Symmetrie und der Genauigkeit der Zustandsbestimmung bestehen. Je näher der Hotspot in der Messstelle abgebildet wird, desto einfacher gestaltet sich die Überwachung des Sicherungszustands bezüglich Alterungsfortschritt.The measuring point can be arranged in one embodiment between one of the two contact elements and the fusible conductor. In an alternative embodiment, the measuring point is arranged within the extension of the fusible conductor and thus divides this into a first fusible conductor section and a second fusible conductor section. In a particular embodiment, the measuring point is arranged centrally in the fusible conductor, so that the two resulting fusible conductor sections are approximately the same length. There may be a direct relationship between the symmetry and the accuracy of the state determination. The closer the hotspot is displayed in the measuring point, the easier it is to monitor the security status with regard to aging progress.
In dem Auslöseabschnitt können verteilt über den Schmelzleiter eine Mehrzahl von Messstellen vorgesehen und entsprechend angeordnet sein. Der Schmelzleiter wird dann entsprechend in mehr als zwei Schmelzleiterabschnitte unterteilt. In diesem Fall weist die Schmelzsicherung eine der Anzahl der Messstellen entsprechende Anzahl von Temperatursensoren auf die jeweils eine Messstellen-Temperatur der zugeordneten Messstelle erfassen und als Temperaturwert der Auswerteeinrichtung zur Verfügung stellen. In diesem Fall ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, den Alterungszustand der Schmelzsicherung unter Verwendung der Mehrzahl von Temperaturwerten zu bestimmen. Hierdurch kann auch eine ungleichmäßige Erwärmung einzelner Schmelzleiterabschnitte erkannt werden. Dabei kann ein Integral über die erfassten Temperaturwerte Tdt beziehungsweise den Temperaturverlauf bestimmt werden und mit einem Schwellwert verglichen oder auf ein Überschreiten eines Schwellwerts überwacht werden. Dabei kann eine Korrelation zwischen dem Ergebniswert des Integrals über die erfassten Temperaturwerte und der Alterung der Sicherungsvorrichtung bestehen. Dabei kann weiterhin eine Varianz der erfassten Temperaturwerte in der Auswerteeinrichtung bestimmt werden und der Zustand der Sicherungsvorrichtung durch einen Vergleich mit einem oder mehreren Varianz-Schwellwerten ermittelt werden. Eine Alternative Auswertung bestimmt den maximalen Temperaturwert der erfassten Messstellen-Temperaturen der Mehrzahl von Messstellen und ermittelt den Zustand der Sicherungsvorrichtung unter Verwendung des maximalen Temperaturwerts. Selbstverständlich können die verschiedenen Methoden miteinander verknüpft werden oder auch zur Validierung einer alternativen Methode genutzt werden.In the triggering section, a plurality of measuring points can be distributed and arranged correspondingly over the fusible conductor. The fusible conductor is then subdivided into more than two fusible conductor sections. In this case, the fuse has one of the number of measuring points corresponding number of temperature sensors on each of which detect a measuring point temperature of the associated measuring point and provide the temperature value of the evaluation available. In this case, the evaluation device is designed to determine the aging state of the fuse using the plurality of temperature values. As a result, uneven heating of individual melt conductor sections can be detected. In this case, an integral over the detected temperature values Tdt or the temperature profile can be determined and compared with a threshold value or monitored for an exceeding of a threshold value. There may be a correlation between the result value of the integral over the detected temperature values and the aging of the security device. In this case, furthermore, a variance of the detected temperature values in the evaluation device can be determined and the state of the safety device can be determined by a comparison with one or more variance threshold values. An alternative evaluation determines the maximum temperature value of the detected measuring point temperatures of the plurality of measuring points and determines the state of the safety device using the maximum temperature value. Of course, the different methods can be linked together or used to validate an alternative method.
Die Messstelle kann einen Schmelzpunkt aufweisen der sich in der Entwicklung der Schmelztemperatur von der des Schmelzleiters unterscheidet.The measuring point may have a melting point which differs in the development of the melting temperature of the melt conductor.
Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, den Temperaturwert mit zumindest einem Schwellwert zu vergleichen und bei Überschreiten dieses Schwellwerts eine Warnung über einen Zustand der Schmelzsicherung bereitstellen. Dabei können eine Mehrzahl von Schwellwerten bestimmt werden, welche jeweils einen unterschiedlichen Zustand der Schmelzsicherung repräsentieren. In diesem Fall wird bei einem Überschreiten eines ersten Schwellwerts eine erste Warnung, welche eine erste Warnstufe oder einen ersten Zustand repräsentiert und bei Überschreiten eines zweiten Schwellwerts eine zweite Warnung, welche eine zweite Warnstufe oder einen zweiten Zustand repräsentiert ausgegeben. Dies lässt sich beliebig fortsetzen mit weiteren Schwellwerten bzw. Warnstufen oder Zuständen der Schmelzsicherung. Die jeweilige Anwendung bestimmt die Komplexität der nachfolgenden Systematik. Ab einem ersten Schwellwert wird das Integral Tdt erstellt und die Lebensdauer der Schmelzsicherung entsprechend reduziert. Ab dem ersten Schwellwert oder eventuell einem kleineren Schwellwert kann beispielsweise ein erster Warnhinweis ergehen. Das Integral Tdt bestimmt letztendlich in Zusammenhang mit der Definition der Anwendung wie die weitere Verfahrensvorgehensweise bestimmt wird (beispielsweise kann ab einer Reduktion der Lebensdauer auf einen bestimmten Restwert der Prozess ‚sicheres Abstellen‘ eingeleitet werden bzw die HAF-Funktion neutralisiert werden. Dies kann auch in Zusammenspiel mit der Restlebensdauer der zweiten redundanten Versorgung erfolgen. Durch die beschriebene Schmelzsicherung werden lediglich die Informationen bereitgestellt, die Vorgehensweise wird in der jeweiligen Anwendung bestimmt. Für das Integral ist es sinnvoll ab einem weiteren Schwellwert die Aufzeichnungsrate 1/dt entsprechend zu erhöhen für eine exaktere Überwachung. Dies obliegt allerdings ebenfalls dem Anwendungsfall.The evaluation device can be set up to compare the temperature value with at least one threshold value and provide a warning about a state of the fuse when this threshold value is exceeded. In this case, a plurality of threshold values can be determined, which each represent a different state of the fuse. In this case, when a first threshold value is exceeded, a first warning, which represents a first warning level or a first state, and when a second threshold value is exceeded, a second warning, which represents a second warning level or a second state, is output. This can be continued indefinitely with further thresholds or warning levels or states of the fuse. The respective application determines the complexity of the following system. From a first threshold, the integral Tdt is created and the life of the fuse is reduced accordingly. For example, a first warning may be issued from the first threshold or possibly a smaller threshold. The integral Tdt ultimately determines how the further procedure is determined in the context of the definition of the application (for example, from a reduction of the lifetime to a certain residual value, the process can be initiated "safe shutdown" or the HAF function can be neutralized The described fuse only provides the information, the procedure is determined in the respective application For the integral, it makes sense to increase the recording rate 1 / dt correspondingly for a more exact threshold from a further threshold value Monitoring, but this is also the responsibility of the application.
In einer Ausführungsform kann der zweite Schwellwert in Abhängigkeit eines ermittelten Alterungszustands bestimmt werden. So kann der zweite Schwellwert langsam in Korrelation zum Alterungszustand der Schmelzsicherung abgesenkt werden. So kann einer mit einer zunehmenden Alterung der Schmelzsicherung g einhergehenden Änderung der Auslösecharakteristik Rechnung getragen werden. In one embodiment, the second threshold may be determined in response to a determined aging condition. Thus, the second threshold can be slowly lowered in correlation to the aging state of the fuse. Thus, a change in the tripping characteristic associated with an increasing aging of the fuse g can be taken into account.
Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, eine Zeitdauer zu bestimmen, in der der Temperaturwert über einem bestimmten Schwellwert liegt, und dann den Zustand der Sicherungsvorrichtung unter Verwendung dieser Zeitdauer zu bestimmen. So kann eine erste Zeitdauer bestimmt werden, in der der Temperaturwert über dem ersten Schwellwert liegt und eine zweite Zeitdauer bestimmt werden, in der der Temperaturwert über dem zweiten Schwellwert liegt, usw. Eine derart ermittelte Zeitdauer kann in einem internen Speicher abgelegt werden, sodass eine Gesamtzeit ermittelt werden kann in der der Temperaturwert über dem betreffenden Schwellwert lag. So können also verschiedene Zeitintervalle, die mit einem bestimmten Schwellwert verbunden sind, entsprechend einer mathematischen Verknüpfung aufgerechnet werden und das Ergebnis zur Bestimmung des Zustands beziehungsweise der Alterung der Schmelzsicherung verwendet werden. In einer vereinfachten Version können verschiedene Zeitintervalle, die mit einem bestimmten Schwellwert verbunden sind, addiert werden.The evaluation device may be configured to determine a time period in which the temperature value is above a certain threshold value, and then to determine the state of the safety device using this time duration. Thus, a first period of time may be determined in which the temperature value is above the first threshold value and a second period of time in which the temperature value is above the second threshold value, etc. Such a determined period of time can be stored in an internal memory, so that a Total time can be determined in which the temperature value was above the relevant threshold. Thus, different time intervals, which are associated with a specific threshold, can be calculated according to a mathematical link and the result used to determine the condition or the aging of the fuse. In a simplified version, different time intervals associated with a particular threshold can be added.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 bis6 vereinfachte Darstellungen von Schmelzsicherungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; -
7 einen Temperaturverlauf einer Messstelle einer Variante einer beispielsweise in1 bis6 gezeigten Schmelzsicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
8 ein Kraftfahrzeug mit einem Stromverteiler gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
-
1 to6 simplified representations of fuses according to embodiments of the present invention; -
7 a temperature profile of a measuring point of a variant of an example in1 to6 shown fuse according to an embodiment of the present invention; -
8th a motor vehicle with a power distributor according to an embodiment of the present invention; and
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Der Auslöseabschnitt
Die Messstelle
Die Funktionsweise der in diesem Ausführungsbeispiel extern zum Sicherungsgehäuse
The operation of the external in this embodiment, the
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den
Die Auswerteeinrichtung
Mit anderen Worten wird die Temperatur im Bereich des Schmelzleiters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Schmelzsicherungfuse
- 102102
- erstes Kontaktelementfirst contact element
- 104104
- zweites Kontaktelementsecond contact element
- 106106
- Auslöseabschnitttrigger portion
- 108108
- Temperatursensortemperature sensor
- 110110
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 112112
- Messstellemeasuring point
- 114114
- Schmelzleiterfuse element
- 116116
- Temperaturwerttemperature value
- 118118
- ZustandState
- 120120
- Sicherungsgehäusefuse box
- 122122
- Aussparungrecess
- 124124
- erster Schmelzleiterabschnittfirst melt conductor section
- 126126
- zweiter Schmelzleiterabschnittsecond fusible conductor section
- 128128
- PTC-ThermistorPTC thermistor
- 330330
- optischer Temperatursensoroptical temperature sensor
- 332332
- Aussparung, MeßschachtRecess, measuring shaft
- 334334
- Leiterplattecircuit board
- 440440
- Diagnosekontaktdiagnostics contact
- 442442
- NTC-ThermistorNTC thermistor
- 650650
- Zustandsinformationstate information
- 760760
- Temperaturverlauftemperature curve
- T1, T2 T 1 , T 2
- Schwellwertthreshold
- t1, t2, t3, t4, t5, t6 t 1 , t 2 , t 3 , t 4 , t 5 , t 6
- Zeitpunkttime
- Δt1, Δt2 Δt 1 , Δt 2
- Zeitintervall, ZeitdauerTime interval, time duration
- 870870
- Fahrzeug, KraftfahrzeugVehicle, motor vehicle
- 872872
- Bordnetzboard network
- 874874
- Stromverteilerpower distribution
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- 878878
- EnergieversorgungssystemPower system
- 880880
- Leitungencables
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