DE102018215352B4

DE102018215352B4 - Electrical fuse element and fuse arrangement

Info

Publication number: DE102018215352B4
Application number: DE102018215352.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Dauer; Matthias Ebert; Martin Hopf; Wolfgang Koch
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2020-11-26
Anticipated expiration: 2038-09-11
Also published as: DE102018215352A1

Abstract

Elektrisches Sicherungselement (2C,D) mit einem ersten Anschluss (4) und einem zweiten Anschluss (6), zwischen denen ein Schmelzleiter (8) angeordnet ist, der bei Auftreten eines Überstroms durchschmilzt, sowie mit einem Temperatursensor (14) zur Erfassung der Temperatur des Schmelzleiters (8), wobei der Temperatursensor (14) ein temperatursensitives Element (18) zur Erfassung von Wärme aufweist, welche vom Schmelzleiter (8) abgegeben wird, wobei das temperatursensitives Element (18) zumindest einen Sensorkontakt (20) aufweist, wobei es sich bei dem Sicherungselement um ein Bauteil handelt mit einer Trägerplatte (26),- auf der der Schmelzleiter (8) sowie das temperatursensitives Element (18) aufgebracht sind und der Schmelzleiter (8) als stoffschlüssig aufgebrachte Leiterbahn ausgebildet ist oder- auf der ein Schmelzsicherungselement (30) mit dem Schmelzleiter (8) sowie das temperatursensitives Element (18) aufgebracht sind und ein Leiterbahnabschnitt (32) auf die Trägerplatte (26) aufgebracht ist, welcher zur thermischen Kontaktierung vom temperatursensitiven Element (18) zum Schmelzsicherungselement (30) führt.Electrical fuse element (2C, D) with a first connection (4) and a second connection (6), between which a fusible conductor (8) is arranged, which melts when an overcurrent occurs, and with a temperature sensor (14) for detecting the temperature of the fusible conductor (8), the temperature sensor (14) having a temperature-sensitive element (18) for detecting heat which is given off by the fusible conductor (8), the temperature-sensitive element (18) having at least one sensor contact (20), wherein it The fuse element is a component with a carrier plate (26), on which the fusible conductor (8) and the temperature-sensitive element (18) are applied and the fusible conductor (8) is designed as a cohesively applied conductor track, or on which a fuse element (30) with the fusible conductor (8) and the temperature-sensitive element (18) are applied and a conductor track section (32) on the carrier plate (26) is brought, which leads to thermal contact from the temperature-sensitive element (18) to the fuse element (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Sicherungselement, welches als eine Schmelzsicherung ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Sicherungsanordnung mit einem solchen Sicherungselement.The invention relates to an electrical fuse element which is designed as a fuse. The invention also relates to a fuse arrangement with such a fuse element.

Schmelzsicherungen werden weit verbreitet zur Absicherung von Leitungsnetzen speziell auch im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt. Ein verbreiteter Typ ist die sogenannte Flachstecksicherung, speziell gemäß ISO 8820-3 . Schmelzsicherungen weisen zwischen zwei Anschlüssen einen Schmelzleiter auf, welcher bei Auftreten eines Überstroms durchschmilzt und somit den Strompfad zuverlässig unterbricht.Fuses are widely used to protect line networks, especially in the automotive sector. A common type is the so-called flat plug fuse, specifically according to ISO 8820-3 . Fuses have a fusible link between two connections, which melts when an overcurrent occurs and thus reliably interrupts the current path.

Derartige Schmelzsicherungen unterliegen jedoch einer Alterung, beispielsweise durch Strompulse oder durch übermäßige Erwärmung beispielsweise infolge von Überströmen. Diese Alterung kann dazu führen, dass das Sicherungselement nicht mehr korrekt funktioniert oder vorzeitig ausfällt.Such fuses, however, are subject to aging, for example due to current pulses or excessive heating, for example as a result of overcurrents. This aging can lead to the security element no longer functioning correctly or failing prematurely.

Bei Kraftfahrzeug-Bordnetzen, speziell bei solchen, die bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, die für ein autonomes Fahren ausgebildet sind, sind sicherheitsrelevante Bauteile angeordnet, wie beispielsweise elektrische Verbraucher, deren Ausfallsicherheit zu gewährleisten ist. Insbesondere bei Fahrzeugen, die für das autonome Fahren ausgerüstet sind, wird hierdurch verhindert, dass ein Ausfall solcher sicherheitsrelevanter Komponenten nicht zu einem undefinierten Zustand des Fahrzeugs führt. Im Falle einer Fehlauslösung einer Sicherung, die beispielsweise für die Absicherung des elektrischen Lenk- oder Bremssystems eingesetzt ist, könnte dies gravierende Folgen haben. Häufig wird daher zur Absicherung soleher sicherheitsrelevanter Bauteile der Einsatz aufwändiger insbesondere elektronischer Sicherungen angestrebt.In motor vehicle electrical systems, especially those used in motor vehicles that are designed for autonomous driving, there are safety-relevant components, such as electrical consumers, whose failure safety must be ensured. In particular in the case of vehicles that are equipped for autonomous driving, this prevents a failure of such safety-relevant components from leading to an undefined state of the vehicle. In the event of a faulty triggering of a fuse, which is used, for example, to protect the electrical steering or braking system, this could have serious consequences. The use of complex, in particular electronic, fuses is therefore often sought to protect such safety-relevant components.

Neben einem Ausfall oder einer Fehlfunktion der Sicherung selbst, tritt häufig auch das Problem auf, dass eine Fehlfunktion einer Komponente zu einem erhöhten Stromverbrauch führt, der zunächst jedoch noch nicht zu einem Auslösen der Sicherung führt.In addition to a failure or a malfunction of the fuse itself, the problem often arises that a malfunction of a component leads to increased power consumption which, however, does not initially lead to the fuse being triggered.

Aus der DE 10 2017 127 702 A1 ist eine Schmelzsicherung mit integriertem Temperatursensor zu entnehmen. Die Schmelzsicherung weist dabei ein Schmelzsicherungselement mit einem herkömmlichen, in einem Gehäuse eingehausten Schmelzleiter auf. Das Schmelzsicherungselement ist in einer Ausführungsvariante mit einer Leiterplatte verbunden.From the DE 10 2017 127 702 A1 a fuse with an integrated temperature sensor can be found. The fuse here has a fuse element with a conventional fusible conductor enclosed in a housing. In one embodiment, the fuse element is connected to a printed circuit board.

Aus der DE 10 2017 101 293 A1 ist eine als Flachstecksicherung ausgebildete Schmelzsicherung zu entnehmen, welche ein zusätzliches Diagnosekontaktelement aufweist.From the DE 10 2017 101 293 A1 a fuse designed as a flat plug-in fuse can be found, which has an additional diagnostic contact element.

In der DE 10 2016 106 361 A1 ist ein mit mehreren Zonen ausgebildetes Schmelzsicherungselement beschrieben, wobei jeder Zone ein Temperatursensor zugewiesen ist.In the DE 10 2016 106 361 A1 describes a fuse element formed with a plurality of zones, each zone being assigned a temperature sensor.

Aus der JP H11-120 890 A ist weiterhin eine Flachstecksicherung mit integriertem Sensor zu entnehmen.From the JP H11-120890 A a flat plug fuse with an integrated sensor can also be found.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach ausgebildete Schmelzsicherung mit guter Ausfallsicherheit zu ermöglichen.Proceeding from this, the present invention is based on the object of enabling a simply designed fuse with good failure safety.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Sicherungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Sicherungsanordnung nach Anspruch 12 mit einem derartigen Sicherungselement. Das Sicherungselement weist einen ersten und einen zweiten Anschluss auf, die beispielsweise als metallische Anschlussfahnen, als Kontaktpins oder auch als Kontaktflächen oder Kontaktpads ausgebildet sind. Zwischen diesen beiden Anschlüssen ist ein Schmelzleiter angeordnet, der bei Auftreten eines unzulässigen Überstroms durchschmilzt. Weiterhin weist das elektrische Sicherungselement einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Schmelzleiters auf, wobei der Temperatursensor hierzu ein temperatursensitives Element umfasst, welches speziell ein elektrisches oder elektronisches Element ist. Dieses temperatursensitive Element dient zur Erfassung einer Temperatur bzw. von Wärme, die von dem Schmelzleiter abgegeben wird, so dass eine Temperaturüberwachung des Schmelzleiters und damit des Sicherungselements ermöglicht ist.The object is achieved according to the invention by an electrical fuse element with the features of claim 1 and by a fuse arrangement according to claim 12 with such a fuse element. The securing element has a first and a second connection, which are designed, for example, as metallic connection lugs, as contact pins or also as contact areas or contact pads. A fusible link is arranged between these two connections, which melts through when an impermissible overcurrent occurs. Furthermore, the electrical fuse element has a temperature sensor for detecting the temperature of the fusible conductor, the temperature sensor for this purpose comprising a temperature-sensitive element, which is specifically an electrical or electronic element. This temperature-sensitive element is used to detect a temperature or heat that is given off by the fusible conductor, so that temperature monitoring of the fusible conductor and thus of the fuse element is possible.

Insbesondere steht das temperatursensitive Element dabei mittelbar oder unmittelbar in thermisch leitender Verbindung mit dem Schmelzleiter. Unter thermisch leitender Verbindung wird hierbei allgemein verstanden, dass eine erhöhte Temperatur des Schmelzleiters vom Temperatursensor detektierbar ist, dass also die vom Schmelzleiter abgegebene Wärme zum Temperatursensor gelangt. Der Wärmetransport erfolgt dabei zumindest bereichsweise über Wärmeleitung. Dies erfolgt wahlweise durch eine unmittelbare Anordnung des Temperatursensors am Schmelzleiter oder in direkter Nähe zu diesem. Alternativ erfolgt die thermisch leitende Verbindung durch eine mittelbare Verbindung beispielsweise über ein weiteres Bauteil, welches entweder mit dem Schmelzleiter verbunden ist oder in der Nähe desselben angeordnet ist. Auch das temperatursensitive Element kann entweder mit dem Schmelzleiter direkt in Kontakt stehen oder in der Nähe desselben angeordnet sein. Ein Teilstück der Wärmeübertragung vom Schmelzleiter zum temperatursensitiven Element kann daher auch über Wärmestrahlung erfolgen.In particular, the temperature-sensitive element is indirectly or directly in thermally conductive connection with the fusible conductor. A thermally conductive connection is generally understood here to mean that an increased temperature of the fusible conductor can be detected by the temperature sensor, that is to say that the heat given off by the fusible conductor reaches the temperature sensor. The heat is transported at least in some areas via heat conduction. This is done either by arranging the temperature sensor directly on the fusible conductor or in close proximity to it. Alternatively, the thermally conductive connection is made by an indirect connection, for example via a further component which is either connected to the fusible conductor or is arranged in the vicinity of it. The temperature-sensitive element can either use the Fusible conductors are directly in contact or be arranged in the vicinity of the same. Part of the heat transfer from the fusible conductor to the temperature-sensitive element can therefore also take place via thermal radiation.

Weiterhin weist das temperatursensitive Element zumindest einen, typischerweise (genau) zwei Sensorkontakte auf. Der zumindest ein Sensorkontakt ist vorzugsweise ebenfalls wiederum nach Art von Anschlussfahnen, Kontaktpins oder sonstigen Kontaktpads ausgebildet. Der zumindest eine Sensorkontakt dient zum Anschluss des Sicherungselements an eine Auswerteeinheit, die zur Auswertung von Messsignalen des temperatursensitiven Elements ausgebildet ist, um beispielsweise die aktuelle Temperatur und / oder einen Temperaturverlauf (Historie) zu ermitteln bzw. zu bestimmen und hieraus auf den aktuellen Zustand entweder des Sicherungselements selbst oder von daran angeschlossenen Komponenten zu schließen.Furthermore, the temperature-sensitive element has at least one, typically (precisely) two sensor contacts. The at least one sensor contact is preferably also again designed in the manner of connecting lugs, contact pins or other contact pads. The at least one sensor contact is used to connect the fuse element to an evaluation unit, which is designed to evaluate measurement signals from the temperature-sensitive element, for example to determine or determine the current temperature and / or a temperature profile (history) and, from this, either to the current state of the fuse element itself or of components connected to it.

Bei dem temperatursensitiven Element handelt es sich dabei um ein an sich bekanntes elektrisches oder elektronisches Element zur Temperaturmessung, wie beispielsweise Thermistoren wie sogenannte Kaltleiter (PTC Element) oder Heißleiter (NTC-Element).The temperature-sensitive element is a known electrical or electronic element for temperature measurement, such as thermistors such as so-called PTC thermistors or NTC thermistors.

Von besonderer Bedeutung hierbei ist, dass das elektrische Sicherungselement selbst den Temperatursensor aufweist, dieser daher quasi integraler Bestandteil des Sicherungselements ist. Aufgrund der Integration des Temperatursensors mit dem temperatursensitiven Element weist das Sicherungselement neben den zwei normalen Anschlüssen zum Anschluss eines Strom führenden Leiterpfades, der überwacht werden soll, auch ergänzend die beiden Sensorkontakte auf.It is of particular importance here that the electrical fuse element itself has the temperature sensor, which is therefore a quasi-integral part of the fuse element. Due to the integration of the temperature sensor with the temperature-sensitive element, the fuse element also has the two sensor contacts in addition to the two normal connections for connecting a current-carrying conductor path that is to be monitored.

Bei dem elektrischen Sicherungselement handelt es sich um eine integrierte, zweckdienlicherweise einstückige Baueinheit, die neben der Funktion der Überstromabsicherung auch zugleich die Funktion der integrierten Temperaturmessung der Schmelzleitertemperatur beinhaltet.The electrical fuse element is an integrated, expediently one-piece structural unit which, in addition to the function of overcurrent protection, also includes the function of integrated temperature measurement of the fusible conductor temperature.

Bei dem Sicherungselement handelt es sich um ein Bauteil, wie es aus der Leiterplatten-Technologie bekannt ist oder weist zumindest eine solche Leiterplatte auf. Das Bauteil weist eine Trägerplatte mit darauf angebrachten Leiterbahnen auf. Auf dieser Trägerplatte ist sowohl die eigentliche Schmelzsicherung als auch das temperatursensitive Element angebracht. Zur Ausbildung der Schmelzsicherung ist vorzugsweise ein herkömmliches Schmelzsicherungselement mit integriertem Schmelzleiter auf die Leiterplatte, beispielsweise als SMD-Bauteil angebracht und mit zwei Kontaktfüßen mit Leiterbahnen verbunden. Alternativ ist der Schmelzleiter beispielsweise als stoffschlüssig aufgebrachte Leiterbahn, ausgebildet ist. Die Leiterbahnen führen zu oder bilden aus den beiden Anschlüssen das Sicherungselement.The fuse element is a component as it is known from printed circuit board technology or has at least one such printed circuit board. The component has a carrier plate with conductor tracks attached to it. Both the actual fuse and the temperature-sensitive element are attached to this carrier plate. To form the fuse, a conventional fuse element with an integrated fuse conductor is preferably attached to the circuit board, for example as an SMD component, and connected to conductor tracks with two contact feet. Alternatively, the fusible conductor is designed, for example, as a cohesively applied conductor track. The conductor tracks lead to or form the fuse element from the two connections.

Weiterhin ist auf der Trägerplatte das temperatursensitive Element aufgebracht. Vorzugsweise ist das temperatursensitive Element als ein SMD-Bauteil aufgebracht, das heißt es ist auf einer Oberfläche der Trägerplatte aufgebracht, ohne dass seine Kontaktanschlüsse durch die Trägerplatte durchgesteckt sind. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass das temperatursensitive Element Kontaktfü-ße aufweist, die durch die Trägerplatte hindurchgesteckt sind. Die Kontaktfüße sind wiederum mit Leiterbahnen kontaktiert. Auch diese führen zu oder bilden aus die Sensorkontakte für das temperatursensitive Element.Furthermore, the temperature-sensitive element is applied to the carrier plate. The temperature-sensitive element is preferably applied as an SMD component, that is to say it is applied to a surface of the carrier plate without its contact connections being pushed through the carrier plate. Alternatively, there is also the possibility that the temperature-sensitive element has contact feet that are pushed through the carrier plate. The contact feet are in turn contacted with conductor tracks. These also lead to or form the sensor contacts for the temperature-sensitive element.

Auch bei dieser Ausführungsvariante wird das temperatursensitive Element entweder unmittelbar über dem Schmelzleiter oder in unmittelbarer Nachbarschaft beispielsweise des Schmelzsicherungselement angeordnet oder mit diesen in thermisch leitender Verbindung, sodass eine Temperaturerhöhung des Schmelzleiters direkt vom temperatursensitiven Element oder mittelbar über eine Wärmeleitung über die Trägerplatte erhalten wird.In this variant, too, the temperature-sensitive element is arranged either directly above the fuse element or in the immediate vicinity of the fuse element, for example, or in a thermally conductive connection with it, so that a temperature increase in the fuse element is obtained directly from the temperature-sensitive element or indirectly via heat conduction via the carrier plate.

Insbesondere bei der Verwendung eines auf der Leiterplatte als separates Bauelement ausgebildeten Schmelzsicherungselements ist auf der Leiterplatte eine Leiterbahn angebracht, welche vom temperatursensitiven Element zum Schmelzsicherungselement führt. Dabei erfolgt keine elektrische Kontaktierung mit dem Schmelzsicherungselement. Vorzugsweise führt die Leiterbahn in einen Zwischenraum zwischen zwei Anschlussbereichen, an denen die Kontaktfüße des Schmelzsicherungselements kontaktiert sind. Die Leiterbahn ist daher insbesondere in einem Bereich unmittelbar unterhalb eines Schmelzleiters angeordnet. Vorzugsweise führt die Leiterbahn von dort zu dem temperatursensitiven Element und ist mit einem der Kontaktfüße dieses Elements kontaktiert.In particular when using a fuse element embodied as a separate component on the circuit board, a conductor track is attached to the circuit board, which leads from the temperature-sensitive element to the fuse element. There is no electrical contact with the fuse element. The conductor track preferably leads into an interspace between two connection areas at which the contact feet of the fuse element are in contact. The conductor track is therefore arranged, in particular, in an area directly below a fusible conductor. The conductor track preferably leads from there to the temperature-sensitive element and is in contact with one of the contact feet of this element.

Um einen einfachen Anschluss des Temperatursensors an die Auswerteeinheit zu ermöglichen, sind auf oder an der Trägerplatte wie bereits erwähnt weiterhin die beiden Sensorkontakte angebracht. Der Abgriff der Messsignale erfolgt daher in an sich bekannter Kontaktierungsweise derartiger Leiterplatten.In order to enable a simple connection of the temperature sensor to the evaluation unit, the two sensor contacts are still attached to or on the carrier plate, as already mentioned. The measurement signals are therefore picked up in a manner known per se for contacting such circuit boards.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung sind die Sensorkontakte hierbei als Anschlusspads ausgebildet, sodass diese beispielsweise beim Einstecken der Leiterplatte (Trägerplatte) in eine entsprechende Steckaufnahme dieser Kontaktplatz automatisch kontaktiert werden. Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung sind die Sensorkontakte als Steckkontakte ausgebildet, die nach Art von Steckzungen oder Steckfahnen oder auch nach Art von Steckpins von der Leiterplatte (Trägerplatte) abstehen.According to a first embodiment, the sensor contacts are designed as connection pads so that they are automatically contacted, for example when the circuit board (carrier plate) is plugged into a corresponding plug-in receptacle at this contact location. According to a preferred alternative embodiment, the sensor contacts are designed as plug contacts, which are in the manner of Plug-in tongues or plug-in flags or also in the manner of plug-in pins protrude from the circuit board (carrier plate).

Bei der Variante mit der Leiterplatte ist das Sicherungselement insgesamt beispielsweise als eine Stecksicherungselement ausgebildet, wobei die Leiterplatte z.B. mit den erwähnten Steckzungen in entsprechende Aufnahmen eingesteckt werden.In the variant with the printed circuit board, the fuse element is designed as a whole, for example, as a plug fuse element, the printed circuit board e.g. be inserted into the corresponding receptacles with the tabs mentioned.

Auf der Leiterplatte sind beispielsweise ausschließlich Komponenten zur Ausbildung des Sicherungselements angeordnet. Die Leiterplatte hat in einer einfachen Ausführungsvariante also lediglich die Funktion als Sicherungselement z.B. zur Absicherung eines Lastpfades. In bevorzugter Ausgestaltung sind auf der Leiterplatte weitere elektrische und elektronische Bauteile angeordnet, wie z.B. ein Mikrocontroller.For example, only components for forming the fuse element are arranged on the circuit board. In a simple variant, the circuit board only has the function of a safety element, e.g. to secure a load path. In a preferred embodiment, further electrical and electronic components are arranged on the circuit board, e.g. a microcontroller.

Die Ausgestaltung der Sensorkontakte als Steckkontakte gilt dabei gleichermaßen für alle Varianten als eine bevorzugte Ausführungsvariante. Hierdurch ist eine einfache Anschlussmöglichkeit für den Temperatursensor über eine Steckverbindung ermöglicht.The design of the sensor contacts as plug contacts applies equally to all variants as a preferred embodiment variant. This enables a simple connection option for the temperature sensor via a plug connection.

Wie bereits mehrfach erwähnt, ist der Temperatursensor im eingebauten Zustand vorzugsweise mit einer Auswerteeinheit verbunden, welche zur Ermittlung und Auswertung der Temperatur anhand von Messsignalen des Temperatursensors ausgebildet ist. Typischerweise wird hierzu mittels der Auswerteeinheit eine Messspannung an das temperatursensitive Element angelegt und ausgewertet. Die aufgrund dieser Auswertung erhaltene Temperatur wird beispielsweise abgespeichert, um einen Temperaturverlauf über einen Zeitraum beispielsweise über mehrere Tage, Wochen etc. zu dokumentieren und auf eine Alterung schließen zu können.As already mentioned several times, the temperature sensor in the installed state is preferably connected to an evaluation unit which is designed to determine and evaluate the temperature on the basis of measurement signals from the temperature sensor. For this purpose, a measurement voltage is typically applied to the temperature-sensitive element by means of the evaluation unit and evaluated. The temperature obtained on the basis of this evaluation is stored, for example, in order to document a temperature profile over a period of time, for example over several days, weeks, etc., and to be able to draw conclusions about aging.

Neben einer Überwachung des Sicherungselements selbst beispielsweise auf Alterung und Verschleiß ist die Auswerteeinheit darüber hinaus oder alternativ dazu ausgelegt, anhand von außergewöhnlichen Temperaturerhöhungen auf Fehlfunktionen der angeschlossenen Komponenten zurückzuschließen und im Falle der Feststellung einer möglichen Fehlfunktion eine Fehlermeldung auszugeben. In gleicher Weise wird auch bei Identifizierung einer die Funktionsfähigkeit des Sicherungselements beeinträchtigenden Alterung ein Warnsignal abgegeben.In addition to monitoring the fuse element itself, for example for aging and wear, the evaluation unit is also or alternatively designed to deduce malfunctions of the connected components based on unusual temperature increases and to output an error message if a possible malfunction is detected. In the same way, a warning signal is also emitted when an aging impairing the functionality of the fuse element is identified.

Im Hinblick auf die Überwachung speziell von sicherheitskritischen Komponenten kann beispielsweise auf Grundlage einer im zeitlichen Verlauf steigenden Zunahme der Temperatur des Schmelzleiters auf einen erhöhten Strombedarf und anhand dessen auf eine vorzeitige Alterung der Komponente geschlossen werden.With regard to the monitoring of especially safety-critical components, it is possible, for example, on the basis of an increase in the temperature of the fusible conductor that increases over time, to conclude that there is an increased power requirement and, based on this, that the component is prematurely aging.

Zur Bestimmung der Alterungseffekte des Sicherungselements selbst oder auch der angeschlossenen Komponente wird beispielsweise auf Vergleichsdaten, Vergleichstabellen und Erfahrungswerte zurückgegriffen. Alternativ wird ein Berechnungsmodell verwendet, mit dessen Hilfe die Alterung bzw. Alterungseffekte berechnet werden.To determine the aging effects of the fuse element itself or the connected component, for example, reference data, comparison tables and empirical values are used. Alternatively, a calculation model is used, with the aid of which the aging or aging effects are calculated.

Neben der Abgabe von beispielsweise optischen Warnsignalen kann allgemein auch ein Fehlereintrag in einer Log-Datei erfolgen oder es werden andere Sicherheitsmaßnahmen ergriffen, wie beispielsweise ein Abschalten der betreffenden Komponente etc.In addition to the output of optical warning signals, for example, an error entry can generally also be made in a log file or other security measures can be taken, such as switching off the relevant component, etc.

In bevorzugter Weiterbildung sind zwei Kontaktanschlüsse mit dem Schmelzleiter elektrisch leitend verbunden. Neben dem ersten und zweiten Anschluss sind daher zusätzlich ein erster Kontaktanschluss sowie ein zweiter Kontaktanschluss vorgesehen, zwischen denen ebenfalls der Schmelzleiter oder zumindest Teilabschnitte des Schmelzleiters angeordnet ist. Die Kontaktanschlüsse sind derart angeordnet, dass über sie ein Spannungsabgriff erfolgen kann, so dass ein Spannungsabfall über zumindest einen Teilabschnitt des Schmelzleiters erfasst werden kann. Die Kontaktanschlüsse kontaktieren dabei direkt den Schmelzleiter oder lediglich den ersten und den zweiten Anschluss.In a preferred development, two contact connections are electrically conductively connected to the fusible conductor. In addition to the first and second connection, a first contact connection and a second contact connection are therefore also provided, between which the fusible conductor or at least partial sections of the fusible conductor are also arranged. The contact connections are arranged in such a way that a voltage tap can take place via them, so that a voltage drop can be detected over at least a partial section of the fusible conductor. The contact connections contact the fusible conductor directly or only the first and second connection.

Das Sicherungselement weist daher bei dieser Ausgestaltung mit den Kontaktanschlüssen allgemein zumindest insgesamt sechs Anschlüsse auf, nämlich den ersten und zweiten Anschluss, gegebenenfalls den dritten Anschluss bei einem Multi-Sicherungselement, die beiden Sensorkontakte sowie die beiden weiteren Kontaktanschlüsse.The fuse element therefore generally has a total of at least six connections with the contact connections, namely the first and second connection, possibly the third connection in a multi-fuse element, the two sensor contacts and the two further contact connections.

Die Anordnung dieser beiden letztgenannten weiteren Kontaktanschlüsse beruht dabei auf der Überlegung, dass bei Kenntnis der aktuellen Temperatur des Schmelzleiters dieser nach Art eines Shunt-Widerstands für eine einfache Strommessung herangezogen werden kann. Anhand von Kenndaten des Schmelzleiters, die beispielsweise in der Auswerteeinheit hinterlegt sind, in Kombination mit der aktuellen Temperaturmessung, besteht daher die Möglichkeit, in einfacher Weise unmittelbar über das Sicherungselement eine Strommessung durchzuführen. Als Kenndaten ist insbesondere der Widerstand des Schmelzleiters in Abhängigkeit der Temperatur hinterlegt.The arrangement of these last two further contact connections is based on the consideration that if the current temperature of the fusible conductor is known, it can be used for a simple current measurement in the manner of a shunt resistor. Using characteristic data of the fusible conductor, which are stored in the evaluation unit, for example, in combination with the current temperature measurement, there is therefore the possibility of carrying out a current measurement in a simple manner directly via the fuse element. The resistance of the fusible conductor as a function of the temperature is stored as characteristic data.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist entsprechend auch vorgesehen, dass im Betrieb die Kontaktanschlüsse ebenfalls mit der Auswerteeinheit verbunden sind. Über die Kontaktanschlüsse erfolgt ein Spannungsabgriff, so dass ein Spannungsabfall über den Schmelzleiter erfasst wird. Hieraus ermittelt dann die Auswerteeinheit den aktuell über das Sicherungselement fließenden Strom unter Berücksichtigung der parallel über den Temperatursensor ermittelten Temperatur.According to a preferred embodiment, it is also provided that the contact connections are also connected to the evaluation unit during operation. Is done via the contact connections a voltage tap so that a voltage drop across the fusible link is detected. From this, the evaluation unit then determines the current currently flowing through the fuse element, taking into account the temperature determined in parallel via the temperature sensor.

Grundsätzlich ist eine derartige Strommessung auch unabhängig von der Anordnung von separaten Kontaktanschlüssen möglich und in alternativer Ausgestaltung auch vorgesehen. Hierzu erfolgt B. der Spannungsabgriff beispielsweise direkt über den ersten und den zweiten Anschluss. Es sind dann also Messabgriffe an den Anschlüssen vorgesehen.In principle, such a current measurement is also possible independently of the arrangement of separate contact connections and is also provided in an alternative embodiment. For this purpose, for example, the voltage is tapped directly via the first and second connection. Measurement taps are then provided at the connections.

Ausführungsvarianten von Sicherungselementen werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, wobei die 4 und 5 erfindungsgemäße Ausgestaltungen zeigen. Die Figuren zeigen in stark vereinfachten Darstellungen:

1 eine vereinfachte Darstellung eines Multi-Sicherungselements, das als Flachstecksicherung ausgebildet ist und bei der ein Temperatursensor auf einen dritten Anschluss aufgesteckt ist,
2 eine schematisierte Darstellung einer Kontaktierung des in 1 dargestellten Multi-Sicherungselements,
3A eine Seitenansicht einer zweiten Variante, die nach Art einer Flachstecksicherung mit einem eingebetteten temperatursensitiven Element ausgebildet ist,
3B eine Seitenansicht des in 3A dargestellten Sicherungselements,
4 eine dritte Ausführungsvariante des Sicherungselements, bei der dieses nach Art einer Leiterplatte mit darauf aufgebrachtem Temperatursensor ausgebildet ist, sowie
5 eine vierte Ausführungsvariante mit einer Leiterplatte mit einem darauf angebrachten Schmelzsicherungselement sowie Temperatursensor.

Design variants of securing elements are explained in more detail below with reference to the figures, the 4th and 5 show embodiments according to the invention. The figures show in greatly simplified representations:

1 a simplified representation of a multi-fuse element that is designed as a flat plug-in fuse and in which a temperature sensor is attached to a third connection,
2 a schematic representation of contacting the in 1 illustrated multi-securing element,
3A a side view of a second variant, which is designed like a blade fuse with an embedded temperature-sensitive element,
3B a side view of the in 3A shown fuse element,
4th a third variant of the fuse element, in which this is designed in the manner of a printed circuit board with a temperature sensor applied to it, and
5 a fourth variant with a printed circuit board with a fuse element and temperature sensor attached to it.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, parts with the same effect are provided with the same reference symbols.

Das in der 1 dargestellte Sicherungselement 2A weist ein herkömmliches Multi-Sicherungselement auf, die auch als Multi-fuse bezeichnet wird. Dieses Sicherungselement 2A weist zunächst einen ersten Anschluss 4 sowie einen zweiten Anschluss 6 auf, welche über einen Schmelzleiter 8 miteinander verbunden sind.That in the 1 shown fuse element 2A has a conventional multi-fuse element, which is also referred to as a multi-fuse. This security element 2A initially has a first connection 4th and a second connection 6th on which via a fusible link 8th are connected to each other.

Allgemein gilt - auch für alle nachfolgenden Ausführungsbeispiele -, dass im eingebauten Zustand der erste Anschluss 4 mit einer Stromquelle verbunden ist und der zweite Anschluss mit einem Verbraucher. Bei der Stromquelle handelt es sich beispielsweise um eine Batterie, um einen Wandler (DC/DC-Wandler) oder um einen Generator. Das Sicherungselement 2A dient allgemein zur Absicherung eines Lastpfads zum Verbraucher. Das Sicherungselement 2A ist beispielsweise in einer Vorsicherungsdose eines Kraftfahrzeugs integriert. Es dient vorzugsweise zur Absicherung eines Lastpfades zu einer sicherheitskritischen Komponente. Das Fahrzeug ist insbesondere für ein autonomes Fahren ausgebildet.In general - also for all of the following exemplary embodiments - the first connection in the installed state 4th is connected to a power source and the second connection to a consumer. The power source is, for example, a battery, a converter (DC / DC converter) or a generator. The security element 2A is generally used to secure a load path to the consumer. The security element 2A is integrated, for example, in a pre-fuse box of a motor vehicle. It is preferably used to secure a load path to a safety-critical component. The vehicle is designed in particular for autonomous driving.

Das Sicherungselement 2A gemäß 1 ist als eine Flachstecksicherung ausgebildet und weist entsprechend ein Gehäuse 10 auf, in dem der Schmelzleiter 8 eingehaust ist und beidendseitig mit einem Kontaktstreifen verbunden ist, welcher aus dem Gehäuse herausgeführt ist und den ersten bzw. zweiten Anschluss 4,6 bildet. Diese beiden Anschlüsse 4,6 sind entsprechend als Steckzungen ausgebildet. Das Gehäuse 10 ist ein Kunststoffgehäuse, welches üblicherweise durch ein Gieß- oder Spritzgussverfahren ausgebildet ist. Die im Innern des Gehäuses 10 einliegenden Komponenten sind in der 1 durch gestrichelte Linien dargestellt.The security element 2A according to 1 is designed as a blade fuse and accordingly has a housing 10 in which the fusible link 8th is housed and is connected at both ends with a contact strip which is led out of the housing and the first and second connection 4th , 6th forms. These two connections 4th , 6th are designed accordingly as tabs. The case 10 is a plastic housing, which is usually formed by a casting or injection molding process. The inside of the case 10 enclosed components are in the 1 represented by dashed lines.

Das Multi-Sicherungselement 2A weist allgemein noch einen dritten Anschluss 12 auf, der jeweils über einen eigenen Schmelzleiter 8 mit den beiden Anschlüssen 4,6 verbunden ist. Bei dieser Flachstecksicherung handelt es sich um ein herkömmliches Multi-Sicherungselement. Bei diesem wird herkömmlich an dem dritten, mittleren Anschluss 12 die Stromquelle angeschlossen und die beiden weiteren Anschlüsse sichern jeweils einen Lastpfad zu einem jeweiligen Verbraucher ab.The multi-securing element 2A generally has a third connection 12 each with its own fusible link 8th with the two connections 4th , 6th connected is. This flat plug fuse is a conventional multi-fuse element. This is conventionally connected to the third, middle connection 12 the power source is connected and the two other connections each secure a load path to a respective consumer.

Bei der hier dargestellten Ausgestaltung wird dieses Standard-Multi-Sicherungselement jedoch anders eingesetzt und zwar wird, wie bereits erwähnt, der erste Anschluss 4 an die Stromquelle angeschlossen und der zweite Anschluss 6 an den Verbraucher. Der dritte Anschluss 12 dient zur Anordnung eines Temperatursensors 14. Dieser ist beispielsweise nach Art eine Steckbuchse ausgebildet, welche auf diesen dritten Anschluss aufgesteckt ist. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, den Temperatursensor 14 unlösbar mit dem dritten Anschluss 12 zu verbinden. Der Temperatursensor 14 weist ein temperatursensitives Element 18 auf. Dieses ist insbesondere in dem Gehäuse der Steckbuchse integriert, beispielsweise eingegossen oder umspritzt. Von dem temperatursensitiven Element 18 führen zwei Sensorkontakte 20 weg und insbesondere aus dem Gehäuse der Steckbuchse vorzugsweise nach Art von Steckkontakten oder Steckpins heraus, wie dies insbesondere auch anhand von 2 dargestellt ist. Der Temperatursensor 14 zusammen mit dem handelsüblichen Multi-Sicherungselement bildet insbesondere eine vorgefertigte Baueinheit aus.In the embodiment shown here, however, this standard multi-securing element is used differently, namely, as already mentioned, the first connection 4th connected to the power source and the second connector 6th to the consumer. The third connection 12 is used to arrange a temperature sensor 14th . This is designed, for example, in the manner of a socket which is plugged onto this third connection. Basically there is also the possibility of using the temperature sensor 14th unsolvable with the third connection 12 connect to. The temperature sensor 14th has a temperature-sensitive element 18th on. This is integrated, in particular, in the housing of the socket, for example cast or overmolded. From the temperature-sensitive element 18th lead two sensor contacts 20th away and in particular out of the housing of the socket, preferably in the manner of plug contacts or plug pins, as in particular also on the basis of FIG 2 is shown. The temperature sensor 14th together with the commercially available multi-securing element, in particular, forms a prefabricated structural unit.

Bei dem temperatursensitiven Element 18 handelt es sich um ein elektrisches oder elektronisches Bauteil mit einer temperaturabhängigen elektrischen Eigenschaft. Speziell handelt es sich bei der Eigenschaft um einen temperaturabhängigen Widerstand. Bei dem temperatursensitiven Element handelt es sich beispielsweise um einen sogenannten Heißleiter (NTC-Element) oder auch um einen Kaltleiter (PTC-Element). Allgemein werden diese Elemente als Thermistoren bezeichnet.With the temperature-sensitive element 18th it is an electrical or electronic component with a temperature-dependent electrical property. In particular, the property is a temperature-dependent resistance. The temperature-sensitive element is, for example, a so-called thermistor (NTC element) or a PTC thermistor (PTC element). Generally these elements are called thermistors.

Der insbesondere als Steckbuchse ausgebildete Temperatursensor 14 kann alternativ auch in einer Steckleiste integriert sein, in die das herkömmliche Multi-Sicherungselement eingesteckt wird, um dann das erfindungsgemäße Sicherungselement 2A mit dem Temperatursensor 14 auszubilden.The temperature sensor designed in particular as a socket 14th can alternatively also be integrated in a connector strip into which the conventional multi-fuse element is plugged, in order to then create the fuse element according to the invention 2A with the temperature sensor 14th to train.

Eine mögliche Anschlusssituation des Sicherungselements 2A ist beispielhaft anhand der 2 illustriert. Hierbei sind die drei Anschlüsse 4,6,12 in einer Ansicht von unten zu erkennen. Der erste und der zweite Anschluss 4,6 sind zweckdienlicherweise über eine möglichst stromfeste Verbindung, beispielsweise über ein Stanzgitter, also insbesondere mit einem Blechstreifen 21 elektrisch kontaktiert. Diese bilden daher Leiterbahnen mit hoher Stromtragfähigkeit aus, die einerseits zur Stromquelle und andererseits zum Verbraucher führen.A possible connection situation for the fuse element 2A is exemplary based on the 2 illustrated. Here are the three connections 4th , 6th , 12 can be seen in a view from below. The first and the second port 4th , 6th are expediently via a connection that is as current-proof as possible, for example via a stamped grid, i.e. in particular with a sheet metal strip 21st electrically contacted. These therefore form conductor tracks with a high current carrying capacity, which on the one hand lead to the power source and on the other hand to the consumer.

Der mittlere, dritte Anschluss 12 ist über den Temperatursensor 14 thermisch leitend kontaktiert, so dass die Temperatur der Schmelzleiter 8 mittelbar über Wärmeleitung an das temperatursensitive Element 18 geleitet wird. Hierzu ist das temperatursensitive Element 18 beispielsweise im Gehäuse der Steckbuchse integriert und die Wärmeleitung erfolgt vom Schmelzleiter 8 über den dritten Anschluss 12 sowie über das Isoliermaterial, in dem das temperatursensitive Element 18 eingebettet ist. Alternativ ist beispielsweise ein gut thermisch leitfähiges Element, beispielsweise ein streifenförmiges oder buchsenförmiges Metallelement 16 vorgesehen, welches in der oben beschriebenen Steckbuchse integriert ist. Der dritte Anschluss 12 ist direkt mit diesem Metallelement 16 verbunden, beispielsweise in dieses eingesteckt. Bei dem Metallelement 16 handelt es sich beispielsweise um ein Federelement, welches gegen den dritten Anschluss 12 gepresst ist. Auf dieses Metallelement 16 ist das temperatursensitive Element 18, an dem die zwei Sensorkontakte 20 angeordnet sind, vorzugsweise direkt aufgebracht.The middle, third connection 12 is about the temperature sensor 14th thermally conductive, so that the temperature of the fusible link 8th indirectly via thermal conduction to the temperature-sensitive element 18th is directed. The temperature-sensitive element is used for this 18th for example integrated in the housing of the socket and the heat is conducted from the fusible conductor 8th via the third connection 12 as well as about the insulating material in which the temperature-sensitive element 18th is embedded. An alternative is, for example, a highly thermally conductive element, for example a strip-shaped or socket-shaped metal element 16 provided, which is integrated in the socket described above. The third connection 12 is right with this metal element 16 connected, for example plugged into this. With the metal element 16 it is, for example, a spring element which is against the third connection 12 is pressed. On this metal element 16 is the temperature sensitive element 18th where the two sensor contacts 20th are arranged, preferably applied directly.

Alternativ zur Verwendung eines Metallelements 16 sowie die thermisch leitende Verbindung mit dem dritten Anschluss 12 können auch andere thermisch leitende Verbindungen vorgesehen sein. Speziell besteht auch die Möglichkeit, das temperatursensitive Element 18 beispielsweise direkt auf den dritten Anschluss 12 aufzukleben.As an alternative to using a metal element 16 and the thermally conductive connection to the third connection 12 other thermally conductive connections can also be provided. In particular, there is also the possibility of using the temperature-sensitive element 18th for example directly to the third connection 12 stick on.

Schließlich lässt sich der in der 2 dargestellte prinzipielle Aufbau auch auf die Leiterplattentechnologie übertragen. Die einzelnen Anschlüsse 4,6 sowie der Streifen 16 sind dann beispielsweise durch Leiterbahnen gebildet. Ein derartiger Aufbau wird in ähnlicher Weise zu 5 beschrieben.Finally, the 2 The basic structure shown is also transferred to circuit board technology. The individual connections 4th , 6th as well as the strip 16 are then formed, for example, by conductor tracks. Such a structure is similar to 5 described.

In der 2 ist weiterhin eine Auswerteeinheit 22 dargestellt, die mit dem Temperatursensor 14 verbunden ist. Speziell ist die Auswerteeinheit 22 mit den Sensorkontakten 20 des temperatursensitiven Elements 18 verbunden. Die Auswerteeinheit 20 wertet einen Spannungsabfall über das temperatursensitive Element 18 aus und leitet hieraus die aktuelle Temperatur ab. Über Vergleichswerte, hinterlegte Messreihen etc. wird dann auf die aktuelle Temperatur des Schmelzleiters 8 zurück geschlossen.In the 2 is still an evaluation unit 22nd shown with the temperature sensor 14th connected is. The evaluation unit is special 22nd with the sensor contacts 20th of the temperature-sensitive element 18th connected. The evaluation unit 20th evaluates a voltage drop across the temperature-sensitive element 18th and derives the current temperature from this. The current temperature of the fusible conductor is then displayed via comparison values, stored measurement series, etc. 8th closed back.

In den 3A,3B ist eine weitere Ausgestaltung des Sicherungselements 2B dargestellt, bei dem es sich um eine modifizierte herkömmliche Flachstecksicherung speziell gemäß ISO 8820-3 handelt. Die Flachstecksicherung ist ähnlich aufgebaut wie die Multi-Flachstecksicherung gemäß 1, allerdings ohne den dritten Anschluss 12. Die beiden Anschlüsse 4,6 sind über den Schmelzleiter 8 miteinander verbunden. Die Ausführungen zu 1 zum Aufbau der Flachstecksicherungen gelten entsprechend auch für die Flachstecksicherung gemäß 3A, 3B.In the 3A , 3B is a further embodiment of the fuse element 2 B shown, which is a modified conventional blade fuse specifically in accordance with ISO 8820-3. The flat plug fuse has a similar structure to the multi flat plug fuse according to 1 , but without the third connection 12 . The two connections 4th , 6th are via the fusible link 8th connected with each other. The remarks on 1 for the structure of the blade terminal fuses also apply accordingly to the blade terminal fuse according to 3A , 3B .

Bei dem Sicherungselement 2B ist unmittelbar innerhalb des Gehäuses 10 das temperatursensitive Element 18 integriert, und zwar in unmittelbarer Nähe des Schmelzleiters 8. Das Gehäuse 10 ist gestrichelt dargestellt. Im Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 10 auf der Seite, auf der das temperatursensitive Element 18 angeordnet ist eine Verdickung auf, wie dies anhand der Seitendarstellung der 3B zu erkennen ist. Die Sensorkontakte 20 sind aus dem Gehäuse 10 herausgeführt. Das temperatursensitive Element 18 ist daher insgesamt innerhalb des Gehäuses 10 eingehaust und vorzugsweise gemeinsam mit dem ersten und zweiten Anschluss 4, 6 sowie dem Schmelzleiter 8 im Isoliermaterial des Gehäuses 10 eingebettet.With the fuse element 2 B is directly inside the housing 10 the temperature sensitive element 18th integrated, in the immediate vicinity of the fuse element 8th . The case 10 is shown in dashed lines. In the exemplary embodiment, the housing 10 on the side on which the temperature-sensitive element 18th a thickening is arranged, as shown on the basis of the side view of 3B can be seen. The sensor contacts 20th are out of the case 10 led out. The temperature sensitive element 18th is therefore entirely within the housing 10 housed and preferably together with the first and second connection 4th , 6th as well as the fuse element 8th in the insulating material of the housing 10 embedded.

Aus der Seitendarstellung der 3B ist weiterhin gut zu erkennen, dass die ersten und zweiten Anschlüsse 4,6 als flache Steckzungen ausgebildet sind. Auch die Sensorkontakte 20 sind als Steckpins ausgebildet.From the side view of the 3B it is still easy to see that the first and second connections 4th , 6th are designed as flat tabs. Also the sensor contacts 20th are designed as plug pins.

Bei der dargestellten Ausführungsvariante sind ergänzend noch zwei weitere Kontaktanschlüsse 24 angeordnet, die ebenfalls zum Teil im Gehäuse 10 eingebettet sind und aus diesem herausragen und weitere Steckkontaktelemente bilden. Die beiden Kontaktanschlüsse 24 sind dabei elektrisch leitend mit dem Schmelzleiter 8 verbunden und dienen zur Messung eines Spannungsabfalls über zumindest ein Teilstück des Schmelzleiters 8. Im dargestellten Beispiel wird der Schmelzleiter 8 direkt über die Kontaktanschlüsse 24 kontaktiert.In the embodiment variant shown, there are also two additional contact connections 24 arranged, also partly in the housing 10 are embedded and protrude from this and form further plug contact elements. The two contact connections 24 are electrically conductive with the fuse element 8th connected and are used to measure a voltage drop across at least a portion of the fuse element 8th . In the example shown, the fuse element 8th directly via the contact connections 24 contacted.

Die Kontaktanschlüsse 24 sind im Betrieb ebenfalls mit der Auswerteeinheit 22 verbunden. Der Schmelzleiter 8, zumindest ein Teil von diesem, wird daher nach Art eines Shunt-Widerstands eingesetzt und zur Strommessung herangezogen. Hierzu wird ein Spannungsabfall über den Schmelzleiter 8 durch die Auswerteeinheit 22 ausgewertet. Hierbei wird gleichzeitig die aktuell erfasste Temperatur herangezogen. Insgesamt ist hierdurch eine vergleichsweise genaue und gleichzeitig einfache Strommessung des über den jeweiligen Leiterpfad fließenden Stroms ermöglicht.The contact terminals 24 are also in operation with the evaluation unit 22nd connected. The fusible link 8th , at least a part of this, is therefore used like a shunt resistor and used to measure the current. For this purpose, a voltage drop across the fusible link 8th through the evaluation unit 22nd evaluated. The currently recorded temperature is used at the same time. Overall, this enables a comparatively precise and at the same time simple current measurement of the current flowing via the respective conductor path.

In bevorzugter Ausgestaltung sind die ersten beiden Varianten der Sicherungselemente 2A,2B, die nach Art von Flachsteckern ausgebildet sind, auf einer Trägerplatte (Leiterplatte) angeordnet und dort beispielsweise verlötet (nicht dargestellt). Es handelt sich daher insgesamt um einen elektronischen Schaltungsträger mit einer Vielzahl von aufgebrachten Leiterbahnen und gegebenenfalls weiteren Bauteilen. Die Strompfade sind über die aufgebrachten Sicherungselemente 2A,2B abgesichert. Die Sensorkontakte 20 und ggf. ergänzend auch die Kontaktanschlüsse 24 sind in geeigneter Weise auf der Leiterplatte kontaktiert und beispielsweise zu Anschlusspads oder Anschlussfahnen geführt. Neben der Absicherung der Strompfade wird zugleich die Temperatur der Schmelzleiter 8 gemessen.In a preferred embodiment, the first two variants are the securing elements 2A , 2 B , which are designed in the manner of flat plugs, arranged on a carrier plate (printed circuit board) and there, for example, soldered (not shown). It is therefore an overall electronic circuit carrier with a large number of applied conductor tracks and, if necessary, further components. The current paths are via the applied fuse elements 2A , 2 B secured. The sensor contacts 20th and possibly also the contact connections 24 are contacted in a suitable manner on the circuit board and, for example, led to connection pads or connection lugs. In addition to protecting the current paths, the temperature of the fusible conductor is also used 8th measured.

In der 4 ist schließlich eine dritte Ausführungsvariante des Sicherungselements 2C dargestellt. Bei dieser ist auf einer Leiter- oder Trägerplatte 26 das temperatursensitive Element 18 nach Art eines SMD-Bauteils aufgebracht. Das temperatursensitive Element 18 wird also direkt auf die Oberfläche der Trägerplatte 18 gelötet und es wird auf Durchsteckkontaktierungen verzichtet. Auf die Trägerplatte 26 ist weiterhin der Schmelzleiter 8 aufgebracht, beispielsweise als stoffschlüssig auf die Trägerplatte 26 aufgebrachte Leiterbahn. Die Trägerplatte 26 ist in an sich bekannter Weise aus einem geeigneten Isolierwerkstoff ausgebildet, wie es in der Leiterplattentechnologie eingesetzt wird.In the 4th is finally a third variant of the securing element 2C shown. This is on a printed circuit board or carrier board 26th the temperature sensitive element 18th applied in the manner of an SMD component. The temperature sensitive element 18th is therefore directly on the surface of the carrier plate 18th soldered and there is no push-through contact. On the carrier plate 26th is still the fusible link 8th applied, for example as a material fit on the carrier plate 26th applied conductor track. The carrier plate 26th is formed in a manner known per se from a suitable insulating material, as is used in circuit board technology.

Das temperatursensitive Element 18 ist in unmittelbarer Nähe zum Schmelzleiter 8 aufgebracht. Beidendseitig der Trägerplatte 26 sind der erste sowie der zweite Anschluss 4,6 ausgebildet. Bei diesen handelt es sich beispielsweise um auf die Trägerplatte 26 angebrachte Kontaktpads nach Art von Metallisierungen, die dann beim Einstecken der Trägerplatte 26 in eine entsprechende Steckaufnahme kontaktiert werden. Bevorzugt sind der erste und der zweite Anschluss 4,6 jedoch als über die Trägerplatte 26 hinausstehende Kontaktzungen oder Anschlussfahnen ausgebildet, wie dies in 4 dargestellt ist.The temperature sensitive element 18th is in the immediate vicinity of the fusible link 8th upset. At both ends of the carrier plate 26th are the first and the second connection 4th , 6th educated. These are, for example, on the carrier plate 26th attached contact pads in the manner of metallizations, which are then applied when the carrier plate is inserted 26th be contacted in a corresponding plug receptacle. The first and the second connection are preferred 4th , 6th however than over the carrier plate 26th protruding contact tongues or terminal lugs formed, as shown in 4th is shown.

Die Sensorkontakte 20 des temperatursensitiven Elements 18 sind vorzugsweise ebenfalls nach Art von über die Trägerplatte 26 hinausstehenden Kontakten und Anschlussfahnen ausgebildet. Diese sind daher wiederum nach Art von Steckzungen oder Stecklaschen ausgebildet.The sensor contacts 20th of the temperature-sensitive element 18th are preferably also in the manner of over the carrier plate 26th protruding contacts and terminal lugs. These are therefore in turn designed in the manner of plug-in tongues or tabs.

Die 5 zeigt eine weitere bevorzugte Variante des Sicherungselements 2D, welches ebenso wie die Variante 2C gemäß 4 eine Leiterplatte aufweist, also eine mit Leiterbahnen 28 versehene Trägerplatte 26.The 5 shows a further preferred variant of the securing element 2D , which as well as the variant 2C according to 4th has a circuit board, so one with conductor tracks 28 provided carrier plate 26th .

Bei der Variante gemäß 5 sind auf der Leiterplatte ein herkömmliches Schmelzsicherungselement 30 sowie das temperatursensitive Element 18 jeweils als separate Bauteile, z.B. als SMD Bauteile aufgebracht, deren Anschlussfüße jeweils an Anschlussstellen mit jeweils einer Leiterbahn 28 elektrisch kontaktiert sind. Die Leiterbahnen 28 führen dann zu den Anschlüssen 4,6 bzw. zu den Sensorkontakten 20. Diese sind jeweils entweder als Anschlusspads oder nach Art von Steckzungen ausgebildet. Sie werden durch Einstecken der Trägerplatte 26 in entsprechende Sockel kontaktiert.With the variant according to 5 are a conventional fuse element on the circuit board 30th as well as the temperature-sensitive element 18th each applied as separate components, for example as SMD components, the connection feet of which are each attached to connection points, each with a conductor track 28 are electrically contacted. The conductor tracks 28 then lead to the connections 4th , 6th or to the sensor contacts 20th . These are each designed either as connection pads or in the manner of plug-in tongues. They are made by inserting the carrier plate 26th contacted in appropriate socket.

Zur (mittelbaren) thermisch leitenden Verbindung zwischen dem im Schmelzsicherungselement 30 integrierten Schmelzleiter 8 und dem temperatursensitiven Element 18 ist eine Leiterbahn 28, genauer ein Leiterbahnabschnitt 32 vorgesehen, welcher in einen Zwischenbereich zwischen zwei Anschlussstellen für die Anschlussfüße des Schmelzsicherungselements 30 führt und damit in der Regel unmittelbar unterhalb des Schmelzleiters 8 endet. Durch diesen Leiterbahnabschnitt 32 wird eine gute thermische Anbindung an das Element 18 erreicht.For the (indirect) thermally conductive connection between the fuse element 30th integrated fusible link 8th and the temperature-sensitive element 18th is a conductor path 28 , more precisely a conductor track section 32 provided, which in an intermediate region between two connection points for the connection feet of the fuse element 30th leads and thus usually directly below the fuse element 8th ends. Through this conductor track section 32 will have a good thermal connection to the element 18th reached.

Neben der in 5 dargestellten Variante, bei der über den Leiterbahnabschnitt 32 auch ein elektrischer Anschluss des temperatursensitiven Elements 18 erfolgt, ist bei einer abgewandelten Ausführungsvariante das temperatursensitive Element 18 nur thermisch, nicht aber elektrisch mit dem Leiterbahnabschnitt 32 verbunden. Der Leiterbahnabschnitt 32 wiederum ist in einer weiteren Variante - ähnlich wie bei der Variante mit dem Streifen 16 bei der 2 - bevorzugt mit einem dritten Anschluss eines Multi-Sicherungselements verbunden.In addition to the in 5 shown variant, in the case of the conductor track section 32 also an electrical connection of the temperature-sensitive element 18th takes place, is the temperature-sensitive element in a modified variant 18th only thermally, but not electrically with the conductor track section 32 connected. The conductor track section 32 again is in another variant - similar to the variant with the stripe 16 in the 2 - preferably connected to a third connection of a multi-fuse element.

Die hier beschriebenen Sicherungselemente 2A,2B,2C, 2D dienen insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, welches speziell für das autonome Fahren ausgerüstet ist. Die Sicherungselemente 2A,2B,2C sind dabei vorzugsweise in Sicherungs- und/oder Relaisboxen integriert, über die eine Stromverteilung vorgenommen wird. Die Boxen sind eingangsseitig typischerweise mit einer Stromquelle und ausgangsseitig mit mehreren Lastpfaden verbunden.The securing elements described here 2A , 2 B , 2C , 2D serve in particular for use in a motor vehicle that is specially equipped for autonomous driving. The security elements 2A , 2 B , 2C are preferably integrated in fuse and / or relay boxes, via which power distribution is carried out. The boxes are typically connected on the input side to a power source and on the output side to several load paths.

Die Auswerteeinheit 22 ist beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet oder weist einen solchen auf.The evaluation unit 22nd is designed, for example, as a microcontroller or has one.

Bei allen Varianten des Sicherungselements 2A,2B,2C, 2D wird durch die Temperaturmessung in unmittelbarer Nähe des Schmelzleiters 8 dessen Temperatur bestimmt. Es werden außerordentliche Temperaturerhöhungen am Schmelzleiter 8 detektiert und es können bei Bedarf Warnungen abgegeben oder Maßnahmen eingeleitet werden. Speziell beim autonomen Fahren können diese Maßnahmen beispielsweise darin bestehen, dass das Fahrzeug definiert zum Stillstand gebracht wird.With all variants of the locking element 2A , 2 B , 2C , 2D is determined by measuring the temperature in the immediate vicinity of the fuse element 8th its temperature is determined. There are extraordinary increases in temperature on the fuse element 8th detected and, if necessary, warnings can be given or measures can be initiated. In the case of autonomous driving in particular, these measures can for example consist of the vehicle being brought to a standstill in a defined manner.

Durch die hier beschriebene Maßnahme der Überwachung der Temperatur des Schmelzleiters 8 mittels des integrierten Temperatursensors 14 ist eine kostengünstige und einfache Lösung geschaffen, die eine Diagnose zulässt. Im Vergleich zu anderen Schutzelementen auf Basis von Leistungshalbleitern sind die hier beschriebenen als Schmelzsicherungen ausgebildeten Sicherungselemente deutlich robuster. Stromimpulse beispielsweise durch induktive oder kapazitive Verbraucher stellen keine Gefahr für das Sicherungselement 2A,2B,2C, 2D dar.The measure described here for monitoring the temperature of the fusible conductor 8th by means of the integrated temperature sensor 14th a cost-effective and simple solution is created that allows a diagnosis. Compared to other protective elements based on power semiconductors, the fuse elements designed as fuses described here are significantly more robust. Current pulses, for example from inductive or capacitive loads, do not pose any risk to the fuse element 2A , 2 B , 2C , 2D represent.

Durch die direkte Bestimmung der Temperatur des Schmelzleiters 8 ist bei allen Varianten zudem der Aufwand zur Berechnung der realen Temperatur des Schmelzleiters 8 stark vereinfacht. Komplexe Berechnungsalgorithmen sind daher nicht erforderlich. Dies spart bei eingesetzten Mikrocontroller-Systemen wertvolle Ressourcen. Durch die Integration des Temperatursensors 14 im Sicherungselement 2A,2B,2C, 2D wird weiterhin Bauraum eingespart und zudem ist durch die unmittelbare integrale Anordnung eine fortlaufende, reproduzierbare Temperaturüberwachung ohne großen Aufwand möglich.By directly determining the temperature of the fuse element 8th is also the effort for calculating the real temperature of the fuse element for all variants 8th greatly simplified. Complex calculation algorithms are therefore not required. This saves valuable resources with the microcontroller systems used. By integrating the temperature sensor 14th in the fuse element 2A , 2 B , 2C , 2D installation space is also saved and, in addition, the direct, integral arrangement enables continuous, reproducible temperature monitoring without great effort.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

2A,B,C, D2A, B, C, D: SicherungselementFuse element
44th: erster Anschlussfirst connection
66: zweiter Anschlusssecond connection
88th: SchmelzleiterFusible link
1010: Gehäusecasing
1212: dritter Anschlussthird connection
1414th: TemperatursensorTemperature sensor
1616: MetallelementMetal element
1818th: temperatursensitives Elementtemperature sensitive element
2020th: SensorkontakteSensor contacts
2121st: BlechstreifenSheet metal strips
2222nd: AuswerteeinheitEvaluation unit
2424: KontaktanschlüsseContact terminals
2626th: TrägerplatteCarrier plate
2828: LeiterbahnTrack
3030th: SchmelzsicherungselementFuse element
3232: LeiterbahnabschnittTrack section

Claims

Electrical fuse element (2C, D) with a first connection (4) and a second connection (6), between which a fusible conductor (8) is arranged, which melts when an overcurrent occurs, and with a temperature sensor (14) for detecting the temperature of the fusible conductor (8), the temperature sensor (14) having a temperature-sensitive element (18) for detecting heat which is given off by the fusible conductor (8), the temperature-sensitive element (18) having at least one sensor contact (20), wherein it the securing element is a component with a carrier plate (26), - on which the fusible conductor (8) and the temperature-sensitive element (18) are applied and the fusible conductor (8) is designed as a cohesively applied conductor track or - On which a fuse element (30) with the fusible conductor (8) and the temperature-sensitive element (18) are applied and a conductor track section (32) is applied to the carrier plate (26), which is used for thermal contact from the temperature-sensitive element (18) to the fuse element (30) leads.

Fuse element (2C, D) after Claim 1 , in which the conductor track section (32) leads into a space between two connection areas at which contact feet of the fuse element (30) are contacted.

Fuse element (2C, D) according to one of the preceding claims, in which the fuse element (30) is designed as an SMD component.

Fuse element (2, C, D) according to one of the preceding claims, wherein the two sensor contacts (20) are also attached to the carrier plate (26).

Fuse element (2C, D) according to the preceding claim, wherein the sensor contacts (20) are designed as connection pads or as plug contacts.

Fuse element (2C, D) according to one of the preceding claims, which is designed as a plug-in fuse element.

Fuse element (2C, D) according to one of the preceding claims, wherein contact connections (24) are formed which are connected to the fusible conductor (8) in an electrically conductive manner.

Fuse element (2C, D) according to one of the preceding claims, wherein the carrier plate (26) is designed as a printed circuit board on which only components for forming the fuse element are arranged.

Fuse element (2C, D) according to one of the Claims 1 to 7th , in which further electrical and electronic components are arranged on the carrier plate (26).

Fuse element (2C, D) after Claim 9 , wherein one of the electrical components is designed as an evaluation unit (22) in the form of a microcontroller and wherein the temperature sensor (14) is connected to the evaluation unit (22), which is designed to determine and evaluate the temperature using measurement signals from the temperature sensor (14) is.

Fuse element (2C, D) after Claim 10 or after Claim 10 taking into account Claim 7 , the first and second connections (4, 6) or the contact connections (24) being connected to the evaluation unit (22) which is used for current measurement on the basis of a voltage drop between the first and second connection (4, 6) or between the contact connections ( 24) is designed taking into account the determined temperature.

Fuse arrangement with a fuse element (2C, D) according to one of the Claims 1 to 9 and with an evaluation unit (22), wherein the temperature sensor (14) is connected to the evaluation unit (22) which is designed to determine and evaluate the temperature on the basis of measurement signals from the temperature sensor (14).

Fuse arrangement according to Claim 12 or after Claim 12 taking into account Claim 7 , wherein the first and second connections (4, 6) or contact connections (24), which are electrically conductively connected to the fusible conductor (8), are connected to the evaluation unit (22), and the evaluation unit (22) for current measurement using a Voltage drop between the first and the second connection (4, 6) or between the contact connections (24) is formed taking into account the determined temperature.