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Die Erfindung betrifft eine Strombegrenzungsvorrichtung für eine Leitungsschirmung eines elektrischen Leiters in einem elektrischen Bordnetz eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Bordnetz.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass in Kraftfahrzeugen Strombegrenzungsvorrichtungen vorhanden sind, welche insbesondere Überströme kompensieren können. Insbesondere da beim elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeugs entsprechende Überströme innerhalb der elektrischen Leitungen des elektrischen Bordnetzes auftreten können, ist eine entsprechende Leitungsabschirmung notwendig.
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Die
DE 195 00 125 A1 betrifft einen Strombegrenzer, der bei Überstrom, insbesondere bei Kurzschlussstrom anspricht, und ein Strombegrenzerelement aus einem Polymer mit positiver Temperaturcharakteristik sowie einen zu diesem parallel geschalteten Parallelwiderstand aufweist. Dieser Strombegrenzer wird fertigungs- und montagemäßig dadurch vereinfacht, dass der Parallelwiderstand die Form einer U-förmigen Klammer aufweist und dass das Strombegrenzerelement innerhalb des Parallelwiderstands angeordnet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Strombegrenzungsvorrichtung sowie ein elektrisches Bordnetz zu schaffen, mittels welchen eine verbesserte Überwachung von hohen Schirmströmen realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Strombegrenzungsvorrichtung sowie durch ein elektrisches Bordnetz gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Strombegrenzungsvorrichtung für eine Leitungsschirmung eines elektrischen Leiters in einem elektrischen Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit einem Kaltleiterelement, welches mit einer elektrischen Masse des elektrischen Bordnetzes elektrisch gekoppelt ist, wobei die Leitungsschirmung um den elektrischen Leiter ausgebildet ist.
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Es ist vorgesehen, dass das Kaltleiterelement mit der Leitungsschirmung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, induzierte Ströme in der Leitungsschirmung zu begrenzen.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass bei erhöhten Schirmströmen innerhalb der Leitungsschirmung automatisch auf Basis des Kaltleiterelements der Schirmstrom begrenzt wird. Somit ist eine verbesserte Überwachung der Schirmströme innerhalb der Leitungsschirmung ermöglicht.
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Durch die Nutzung des Kaltleiterelements, welches auch als PTC-Element bezeichnet werden kann, als Strombegrenzer für induzierte Schirmströme wird aufgrund des Verhaltens des PTC-Elements innerhalb der Strombegrenzungsvorrichtung automatisch der Schirmstrom begrenzt. Eine Überlastung der Schirmbauteile und der steuergeräteseitigen Pfade wird vermieden.
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In den Kraftfahrzeugen werden aufgrund der entstehenden elektromagnetischen Felder, Schirmströme induziert, welche zu Systembeeinflussungen, vorzeitigen Alterungen und Überlastungen führen können. Dies ist in dem Prozess der Leitungs- oder Steuergeräteentwicklung oftmals noch nicht bekannt, da dies teilweise erst im Gesamtfahrzeug mit allen Serienteilen und den finalen Verschaltungen und somit entstehenden Effekten auftreten. Eine nachträgliche Anpassung der Steuergeräte-Layouts ist hinsichtlich der Terminschienen oftmals im Stand der Technik nicht möglich. Das Einbringen des Kaltleiters im Konfektionsprozess der Leitung beziehungsweise des elektrischen Leiters kann sowohl in der Leitungsschirmung als auch steuergeräteseitig oder als spezieller Schirmkontakt mit einem implizierten begrenzenden Element realisiert werden. Ebenfalls möglich ist die Nutzung eines anderen begrenzenden Bausteins, beispielsweise als Sicherungsorgan oder Ähnliches. Dadurch kann eine Stromregulierung, ein Bauteilschutz, ein Monitoring beziehungsweise eine Vermeidung der Effekte durch hohe Schirmströme realisiert werden. Über die Erwärmung am PTC-Element kann der Stromfluss überwacht werden und eine systemseitige Optimierung durchgeführt werden.
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Mit anderen Worten wird eine Strombegrenzung einer Leitungsschirmung in einem Kraftfahrzeugbordnetz vorgeschlagen. Es werden induzierte Schirmströme über ein PTC-Element auf Masse abgeleitet. In einer Ausgestaltungsform ist das PTC-Element Bestandteil der Leitungsschirmung, und in einer anderen Ausgestaltung kann das PTC-Element als Bestandteil eines Steuergerätes, welches insbesondere auch als elektronische Recheneinrichtung bezeichnet werden kann, ausgebildet sein.
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Ferner können bei einem Wegfall der steuergeräteseitigen Massenanbindung an einer der verbundenen Komponenten im Verbund zusätzlich, in der Auslegung nicht betrachtet, Schirmströme auftreten. Diese führen ebenfalls zu erhöhten Alterungseinflüssen, möglichen Störungen des Kanals, thermischer Überbelastung der Schirmanbindung und des Schirms an sich. Insbesondere kann diesem Problem ebenfalls durch die erfindungsgemäße Strombegrenzungsvorrichtung entgegengetreten werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Kaltleiterelement an der Leitungsschirmung angeordnet.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Kaltleiterelement auf einer Leiterplatte an einer mit dem elektrischen Leiter gekoppelten elektronischen Recheneinrichtung ausgebildet ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Strombegrenzungsvorrichtung eine elektronische Recheneinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die induzierten Ströme zu erfassen und auszuwerten.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Strombegrenzungsvorrichtung ein elektrisches Sicherungselement aufweist, wobei die Strombegrenzungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von induzierten Strömen das Sicherungselement auszulösen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einer Strombegrenzungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz gemäß dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Strombegrenzungsvorrichtung; und
- 2 eine weitere schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Strombeg renzungsvorrichtung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform einer Strombegrenzungsvorrichtung 10 für eine Leitungsschirmung SC eines elektrischen Leiters 12 in einem elektrischen Bordnetz 14 eines Kraftfahrzeugs 16, welches vorliegend rein schematisch dargestellt ist. Die Strombegrenzungsvorrichtung 10 weist ein Kaltleiterelement 18 auf, welches mit einer elektrischen Masse 20 des elektrischen Bordnetzes 14 elektrisch gekoppelt ist, wobei die Leitungsschirmung SC um den elektrischen Leiter 12 ausgebildet ist.
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Es ist vorgesehen, dass das Kaltleiterelement 18 mit der Leitungsschirmung SC gekoppelt und dazu ausgebildet ist, induzierte Ströme in der Leitungsschirmung SC zu begrenzen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Leiter 12 insbesondere die Leitungsschirmung SC sowie eine Hochvolt-Plus-Komponente und eine Hochvolt-Minus-Komponente. Insbesondere ist die Hochvolt-Plus-Komponente durch HV+ und die Hochvolt-Minus-Komponente durch HV- in der 1 dargestellt.
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Ferner zeigt die 1, dass das Kaltleiterelement 18 auf einer Leiterplatte 22 einer mit dem elektrischen Leiter 12 gekoppelten elektronischen Recheneinrichtung 24 ausgebildet ist.
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Ferner zeigt die 1 insbesondere, dass die Strombegrenzungsvorrichtung 10 die elektronische Recheneinrichtung 24 aufweisen kann, welche dazu ausgebildet ist, die induzierten Ströme zu erfassen und auszuwerten.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Strombegrenzungsvorrichtung 10 ein elektrisches Sicherungselement 26 aufweisen kann, wobei die Strombegrenzungsvorrichtung 10 dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den induzierten Strömen das Sicherungselement 26 auszulösen.
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Insbesondere zeigt die 1, dass das Kaltleiterelement 18, welches auch als PTC-Element bezeichnet werden kann, zur Implementierung der Schirmströme, zum Beispiel durch die Induzierung von Magnetfeldern, ausgebildet ist. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung 24, welches auch als Steuergerät ausgebildet sein kann, kann eine steuergeräteseitige beziehungsweise komponentenseitige automatische Regulierung der Schirmströme bis hin zu hochohmigem Verhalten bei Überströmen realisiert werden. Es kann eine Überwachung der zulässigen Schirmströme und somit auch der Alterungseffekte realisiert werden. Des Weiteren sind keine Wechselwirkungen im System aufgrund von unplanmäßigen Schirmströmen zu verzeichnen, so dass ein verbessertes EMV-Verhalten und ein Alterungsverhalten realisiert werden können. Insbesondere kann das folgende Konzept im Konfektionsprozess des elektrischen Leiters 12, zum Beispiel als Anschlag am Beilauf oder der weiteren Kontaktierung, realisiert sein. Im Fehlerfall, beispielsweise bei hohen Schirmströmen, kann zusätzlich ein Sicherheitsorgan, im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Sicherungselement 26, eingesetzt werden.
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2 zeigt in einer schematischen Ansicht eine weitere Ausführungsform der Strombegrenzungsvorrichtung 10. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere gezeigt, dass das Kaltleiterelement 18 in der Leitungsschirmung SC angeordnet ist beziehungsweise in die Leitungsschirmung SC implementiert beziehungsweise integriert ist. Mit anderen Worten ist das PTC-Element als Bestandteil des elektrischen Leiters 12 anzusehen.
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Insbesondere zeigen somit die Figuren, dass das Kaltleiterelement 18 als Strombegrenzer für induzierte Schirmströme genutzt werden kann. Bei erhöhten Schirmströmen wird aufgrund des Verhaltens des PTC-Elements innerhalb des elektrischen Bordnetzes 14 automatisch der Schirmstrom begrenzt. Eine Überlastung der Schirmbauteile und der steuergeräteseitigen Pfade wird vermieden. Die Einbringung ist entsprechend in der 1 und der 2 gezeigt.
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Im Kraftfahrzeug 16 werden aufgrund der entstehenden elektrischen magnetischen Felder Schirmströme induziert, welche zur Systembeeinflussung, vorzeitiger Alterung und Überbelastung führen kann. Diese sind im Prozess der Leitungs- oder Steuergeräteentwicklung oftmals noch nicht bekannt, da diese teilweise erst im Gesamtfahrzeug mit allen Serienteilen und den finalen Verschaltungen und somit entstehenden Effekten auftreten. Eine nachträgliche Anpassung des Steuergeräte-Layouts ist somit hinsichtlich der Terminschienen oft nicht möglich. Das Einbringen kann im Konfektionsprozess des elektrischen Leiters 12, wie in 2 dargestellt, beziehungsweise steuergeräteseitig, wie in 1 dargestellt, oder als spezieller Schirmkontakt mit einem implizierten begrenzenden Element realisiert werden. Die Nutzung eines anderen begrenzenden Bausteins, beispielsweise des Sicherungselements 26, ist ebenfalls möglich.
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Insbesondere kann dadurch eine Stromregulierung, ein Bauteilschutz, ein Monitoring beziehungsweise eine Vermeidung der Effekte durch hohe Schirmströme durchgeführt werden. Über die Erwärmung am PTC-Element kann der Stromfluss überwacht werden und eine systemseitige Optimierung durchgeführt werden.
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Insgesamt zeigt die Erfindung eine PTC-Schirmanbindung für geschirmte Leitungen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strombegrenzungsvorrichtung
- 12
- elektrischer Leiter
- 14
- elektrisches Bordnetz
- 16
- Kraftfahrzeug
- 18
- Kaltleiterelement
- 20
- elektrische Masse
- 22
- Leiterplatte
- 24
- elektronische Recheneinrichtung
- 26
- Sicherungselement
- HV+
- Hochvolt-Plus-Komponente
- HV-
- Hochvolt-Minus-Komponente
- SC
- Leitungsschirmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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