DE102019126527A1 - Method for detecting an electric arc in a power supply network - Google Patents

Method for detecting an electric arc in a power supply network Download PDF

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DE102019126527A1
DE102019126527A1 DE102019126527.4A DE102019126527A DE102019126527A1 DE 102019126527 A1 DE102019126527 A1 DE 102019126527A1 DE 102019126527 A DE102019126527 A DE 102019126527A DE 102019126527 A1 DE102019126527 A1 DE 102019126527A1
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Stephan Frei
Michael Kiffmeier
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Technische Universitaet Dortmund
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Stromversorgungspfad eines Bordnetzes, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:- Ermitteln (S10) eines Gesamtwiderstand (RG,T) eines Überwachungsabschnitts (10) zu einem ersten Zeitpunkt (T), wobei der Überwachungsabschnitt als Stromversorgungspfad mit einem Anfangspunkt (20) und einem Endpunkt (30) ausgebildet ist;- Messen (S20) einer Eingangsstromstärke (It) an dem Anfangspunkt (20) des Überwachungsabschnitts (10) zu einem zweiten Zeitpunkt (t);- Messen (S30) einer ersten Spannung (V1,t) an dem Anfangspunkt (20) des Überwachungsabschnitts (10) und einer zweiten Spannung (V2,t) an dem Endpunkt (30) des Überwachungspfades (10) zu dem zweiten Zeitpunkt (t);- Bestimmen (S40) einer Abweichung (ΔVt) zwischen einem erwarteten Spannungsabfall (ΔVE,t) und einem tatsächlichen Spannungsabfall (ΔVR,t) über dem Überwachungsabschnitt (10) zu dem zweiten Zeitpunkt (t), wobei der erwartete Spannungsabfall (ΔVE,t) sich aus dem Produkt des Gesamtwiderstands (RG,T) und der gemessenen Stromstärke (It) berechnet gemäß ΔVE,t= RG,T· It, und der tatsächliche Spannungsabfall (ΔVR,t) sich aus der Differenz zwischen der gemessenen ersten Spannung (V1,t) und der gemessenen zweiten Spannung (V2,t) berechnet gemäß ΔVR,t= V1,t- V2,t;- Bestimmen (S50) eines Residuums (rt) als Abweichung (ΔVt) gemäß der Formel:rt=ΔVt=RG,T⋅It−(V1,t−V2,t)- Bewerten (S60) des Residuums (rt), ob es einen zuvor definierten Grenzwert (rth) überschreitet;- Feststellen (S70) eines Lichtbogens, falls das Residuum (rn) den zuvor festgelegten Grenzwert (rth) überschreitet gemäß rt> rth·The invention relates to a method for detecting an electric arc in a power supply path of an on-board network, comprising the following method steps: determining (S10) a total resistance (RG, T) of a monitoring section (10) at a first point in time (T), the monitoring section is designed as a power supply path with a starting point (20) and an end point (30); measuring (S20) an input current intensity (It) at the starting point (20) of the monitoring section (10) at a second point in time (t); measuring (S30 ) a first voltage (V1, t) at the starting point (20) of the monitoring section (10) and a second voltage (V2, t) at the end point (30) of the monitoring path (10) at the second point in time (t); - determining (S40) a deviation (ΔVt) between an expected voltage drop (ΔVE, t) and an actual voltage drop (ΔVR, t) over the monitoring section (10) at the second point in time (t), the expected voltage drop (ΔVE, t) is calculated from the product of the total resistance (RG, T) and the measured current strength (It) according to ΔVE, t = RG, T It, and the actual voltage drop (ΔVR, t) is calculated from the difference between the measured first voltage (V1 , t) and the measured second voltage (V2, t) calculated according to ΔVR, t = V1, t-V2, t; - Determination (S50) of a residual (rt) as a deviation (ΔVt) according to the formula: rt = ΔVt = RG, T⋅It− (V1, t − V2, t) - Evaluate (S60) the residual (rt) whether it exceeds a previously defined limit value (rth); - Detect (S70) an arc if the residual (rn ) exceeds the previously defined limit value (rth) according to rt> rth

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Energieversorgungsnetz, vorzugsweise bei einem Fahrzeug, wo das Energieversorgungsnetz auch als Bordnetz bezeichnet wird. Auch die Photovoltaik mit hohen Gleichspannungen stellt ein typisches Anwendungsfeld für die vorliegende Erfindung dar.The invention relates to a method for detecting an arc in an energy supply network, preferably in a vehicle, where the energy supply network is also referred to as an on-board network. Photovoltaics with high DC voltages is also a typical field of application for the present invention.

Unter einem Bordnetz wird die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in Fahrzeugen, wie Automobile, Flugzeuge, Schiffe, etc. verstanden. Das Bordnetz ist für die Stromversorgung und den Informationsfluss zwischen einzelnen Komponenten und Steuergeräten zuständig. Werden in einem Bordnetz Stromkreise mittels Schaltern, Steckverbindungen oder Sicherungen geöffnet oder bei auftretenden Defekten in stromführenden Leitungen kann es in dem Bordnetz zur Bildung von Lichtbögen kommen. Ein Lichtbogen entsteht durch eine hohe elektrische Spannung (Potentialdifferenz) und Stromstärke durch Stoßionisation. Die Gasentladung bildet ein Plasma, in dem Atome und Moleküle zumindest teilweise ionisiert werden. Die freien Ladungsträger haben zur Folge, dass das Gas elektrisch leitfähig ist. In der elektrischen Energietechnik werden Lichtbögen, die bei Schalthandlungen auftreten, auch als Schaltlichtbögen bezeichnet.An on-board network is understood to mean the entirety of all electrical components in vehicles, such as automobiles, airplanes, ships, etc. The on-board network is responsible for the power supply and the flow of information between individual components and control units. If electrical circuits are opened in an on-board network by means of switches, plug connections or fuses, or if defects occur in current-carrying lines, arcing can occur in the on-board network. An arc is created by a high electrical voltage (potential difference) and current intensity by impact ionization. The gas discharge forms a plasma in which atoms and molecules are at least partially ionized. The result of the free charge carriers is that the gas is electrically conductive. In electrical power engineering, arcs that occur during switching operations are also referred to as switching arcs.

Insbesondere beim Einsatz von Bordnetzen, die mit höheren Gleichspannungen betrieben werden, können Lichtbögen auftreten, da diese bereits oberhalb von 18 V entstehen und bei einer Stromstärke von 1 A aufrechterhalten werden können. Die Entstehung hängt zudem von weiteren Parametern wie der Distanz, über die der Lichtbogen entsteht, der Luftfeuchtigkeit und der Materialien der stromführenden Leiter ab. Ein Lichtbogen kann aufgrund der hohen Leistung des entstehenden Plasmas zu hohen Temperaturen und damit einem Brand führen, wenn er nicht gleich wieder erlischt. Daher ist eine Erkennung von Lichtbögen bei einem Bordnetz von erheblicher Bedeutung für die Sicherheit. Dies gilt insbesondere für den Automobilbereich, wo zunehmend die 48 V Spannung zum Einsatz kommt. Auch bei Hochvolt-Anwendungen in Elektrofahrzeugen mit Spannungen bis zu 1000 V ist eine zuverlässige Lichtbogenerkennung notwendig.In particular, when using on-board electrical systems that are operated with higher DC voltages, arcs can occur, as these arise above 18 V and can be maintained at a current of 1 A. The formation also depends on other parameters such as the distance over which the arc occurs, the humidity and the materials of the current-carrying conductors. Due to the high power of the resulting plasma, an arc can lead to high temperatures and thus a fire if it does not go out again immediately. Detection of arcs in an on-board network is therefore of considerable importance for safety. This applies in particular to the automotive sector, where the 48 V voltage is increasingly used. Reliable arc detection is also necessary for high-voltage applications in electric vehicles with voltages of up to 1000 V.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit dem eine zuverlässige und kostengünstige Erkennung von Lichtbögen in einem Bordnetz möglich ist.Based on this, the object of the invention is to provide a method and a device with which a reliable and inexpensive detection of arcs in an on-board network is possible.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 und den Gegenstand des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.This object is achieved by the subject matter of claim 1 and the subject matter of claim 6. Preferred developments can be found in the subclaims.

Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Stromversorgungspfad eines Bordnetzes. Das Verfahren umfasst die die folgenden Verfahrensschritte:

  • - Ermitteln eines Gesamtwiderstand eines Überwachungsabschnitts zu einem ersten Zeitpunkt, wobei der Überwachungsabschnitt als Stromversorgungspfad mit einem Anfangspunkt und einem Endpunkt ausgebildet ist;
  • - Messen einer Eingangsstromstärke an dem Anfangspunkt des Überwachungsabschnitts zu einem zweiten Zeitpunkt;
  • - Messen einer ersten Spannung an dem Anfangspunkt des Überwachungsabschnitts und einer zweiten Spannung an dem Endpunkt des Überwachungspfades zu dem zweiten Zeitpunkt;
  • - Bestimmen einer Abweichung zwischen einem erwarteten Spannungsabfall und einem tatsächlichen Spannungsabfall über dem Überwachungsabschnitt zu dem zweiten Zeitpunkt (t), wobei der erwartete Spannungsabfall sich aus dem Produkt des Gesamtwiderstands und der gemessenen Stromstärke berechnet gemäß ΔVE,t = RG,T · It, und der tatsächliche Spannungsabfall sich aus der Differenz zwischen der gemessenen ersten Spannung und der gemessenen zweiten Spannung berechnet gemäß ΔVR,t = V1,t - V2,t;
  • - Bestimmen eines Residuums als Abweichung gemäß der Formel: r t = Δ V t = R G , T I t ( V 1, t V 2, t )
    Figure DE102019126527A1_0002
  • - Bewerten des Residuums, ob es einen zuvor definierten Grenzwert überschreitet;
  • - Feststellen eines Lichtbogens, falls das Residuum den zuvor festgelegten Grenzwert überschreitet gemäß rt > rt
According to a first aspect, the invention relates to a method for detecting an arc in a power supply path of an on-board network. The procedure comprises the following procedural steps:
  • Determining a total resistance of a monitoring section at a first point in time, the monitoring section being designed as a power supply path with a starting point and an end point;
  • Measuring an input current strength at the starting point of the monitoring section at a second point in time;
  • Measuring a first voltage at the starting point of the monitoring section and a second voltage at the end point of the monitoring path at the second point in time;
  • - Determination of a deviation between an expected voltage drop and an actual voltage drop across the monitoring section at the second point in time (t), the expected voltage drop being calculated from the product of the total resistance and the measured current intensity according to ΔV E, t = R G, T · I t , and the actual voltage drop is calculated from the difference between the measured first voltage and the measured second voltage according to ΔV R, t = V 1, t − V 2, t ;
  • - Determine a residual as a deviation according to the formula: r t = Δ V t = R. G , T I. t - ( V 1, t - V 2, t )
    Figure DE102019126527A1_0002
  • Evaluating the residual as to whether it exceeds a previously defined limit value;
  • - Detection of an arc if the residue exceeds the previously defined limit value according to r t > rt h

Durch eine Spannungsmessvorrichtung am Anfangspunkt und eine zweite Spannungsmessvorrichtung am Endpunkt des Überwachungsabschnitts wird die Möglichkeit geschaffen, eine Spannungsmessung nur für den Überwachungsabschnitt vorzunehmen, so dass das restliche Bordnetz sowie die elektronische Last von dem Überwachungsabschnitt entkoppelt sind. Die Spannung V1 am Anfangspunkt des Überwachungsabschnitts wird von der ersten Spannungsmessvorrichtung und die Spannung V2 am Endpunkt des Überwachungsabschnitts wird von der zweiten Spannungsmessvorrichtung gemessen.A voltage measuring device at the starting point and a second voltage measuring device at the end point of the monitoring section make it possible to carry out a voltage measurement only for the monitoring section, so that the rest of the vehicle electrical system and the electronic load are decoupled from the monitoring section. The voltage V 1 at the starting point of the monitoring section is measured by the first voltage measuring device and the voltage V 2 at the end point of the monitoring section is measured by the second voltage measuring device.

Im Fehlerfall fließt ein Lichtbogenstrom an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts gegen Masse oder einen anderen Stromversorgungspfad ab, bzw. es entsteht ein zusätzlicher Spannungsabfall entlang eines Lichtbogens. Durch einen Vergleich zwischen dem erwarteten Spannungsabfall und dem tatsächlichen Spannungsabfall über dem Überwachungsabschnitt kann erfindungsgemäß ermittelt werden, ob an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts ein Fehlerstrom gegen Masse abfließt bzw. eine Spannung durch einen Lichtbogen abfällt.In the event of a fault, an arc current flows at an unknown point in the monitoring section to earth or to another Power supply path from, or there is an additional voltage drop along an arc. By comparing the expected voltage drop and the actual voltage drop across the monitoring section, it can be determined according to the invention whether a fault current is flowing to ground at an unknown point in the monitoring section or a voltage is falling due to an arc.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei dem Lichtbogen um einen parallelen Lichtbogen handelt. Parallele Lichtbögen entstehen zwischen zwei Leitern, also insbesondere zwischen zwei Stromversorgungspfaden, bei denen die Isolierung schadhaft ist, wie dies durch Umwelteinflüsse oder Alterungserscheinungen auftreten kann, oder zwischen einem schadhaften Stromversorgungspfad und beispielsweise einer als Masse dienenden Fahrzeugkarosserie.In a further embodiment it is provided that the arc is a parallel arc. Parallel arcs arise between two conductors, in particular between two power supply paths in which the insulation is defective, as can occur due to environmental influences or aging phenomena, or between a defective power supply path and, for example, a vehicle body used as a ground.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass der Grenzwert größer als der Wert von 0 V ist. Messfehler können einen Toleranzbereich schaffen, so dass nicht sicher festgestellt werden kann, ob die Differenz zwischen dem erwarteten und dem tatsächlichen Spannungsabfall zu einem Zeitpunkt t tatsächlich von 0 V abweicht. Durch die Wahl eines Grenzwertes von größer als 0 V ist dies ausgeschlossen.In an advantageous further development it is provided that the limit value is greater than the value of 0V. Measurement errors can create a tolerance range so that it cannot be determined with certainty whether the difference between the expected and the actual voltage drop at a point in time t actually deviates from 0 V. This is ruled out by selecting a limit value greater than 0 V.

Vorzugsweise wird der Unterschied zwischen dem tatsächlichen Spannungsabfall und dem erwarteten Spannungsabfall in Abhängigkeit von verschiedenen Lichtbogenorten auf dem Überwachungsabschnitt und der Stromstärke des Lichtbogenstroms berechnet gemäß: Δ ( Δ V E Δ V R ) ( x , I a r c ) = I a r c R G , T ( 1 x )

Figure DE102019126527A1_0003
wobei x zwischen 0 und 1 liegt: x = 0, ... , 1The difference between the actual voltage drop and the expected voltage drop depending on different arc locations on the monitoring section and the amperage of the arc current is preferably calculated according to: Δ ( Δ V E. - Δ V R. ) ( x , I. a r c ) = I. a r c R. G , T ( 1 - x )
Figure DE102019126527A1_0003
where x is between 0 and 1: x = 0, ..., 1

Hierdurch kann eine Güte des erfindungsgemäßen Verfahrens, parallele Lichtbögen zu erkennen, angegeben werden.This makes it possible to specify a quality of the method according to the invention for recognizing parallel arcs.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromstärke (Iarc) des Lichtbogens im Bereich von 50 A bis 350 A liegt. Dieser Bereich ist typisch für Verbraucherströme.In a further development of the invention, it is provided that the current strength (I arc ) of the arc is in the range from 50 A to 350 A. This range is typical for consumer flows.

Die Erfindung betrifft gemäß einem zweiten Aspekt eine Lichtbogenüberwachungsvorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Stromversorgungspfad eines Bordnetzes, mit einem Überwachungsabschnitts mit einem Anfangspunkt und einem Endpunkt ausgebildet als Stromversorgungpfad, dessen Gesamtwiderstand zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wurde und bekannt ist. Es ist eine Strommesseinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, eine Eingangsstromstärke an dem Anfangspunkt des Überwachungsabschnitts zu einem zweiten Zeitpunkt zu messen. Des Weiteren ist eine erste Spannungsmesseinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, eine erste Spannung am Anfangspunkt des Überwachungsabschnitts zu messen, und eine zweite Spannungsmesseinrichtung ist vorgesehen, die ausgebildet ist, eine zweite Spannung am Endpunkt des Überwachungsabschnitts zu dem zweiten Zeitpunkt zu messen. Ein Prozessor ist vorgesehen, der ausgebildet ist, eine Abweichung zwischen einem erwarteten Spannungsabfall und einem tatsächlichen Spannungsabfall über dem Überwachungsabschnitt zu dem zweiten Zeitpunkt zu bestimmen, wobei der erwartete Spannungsabfall sich aus dem Produkt des Gesamtwiderstands und der gemessenen Stromstärke berechnet, und der tatsächliche Spannungsabfall sich aus der Differenz zwischen der gemessenen ersten Spannung und der gemessenen zweiten Spannung berechnet gemäß V1,t - V2,t; und wobei der Prozessor ausgebildet ist, ein Residuums als Abweichung gemäß der Formel: r t = Δ V t = R G , T I t ( V 1, t V 2, t )

Figure DE102019126527A1_0004
zu bestimmen und zu bewerten, ob das Residuums einen zuvor definierten Grenzwert überschreitet, und falls das Residuum den zuvor festgelegten Grenzwert überschreitet gemäß rn > rth einen Lichtbogen feststellt.According to a second aspect, the invention relates to an arc monitoring device for detecting an arc in a power supply path of an on-board network, with a monitoring section with a starting point and an end point designed as a power supply path, the total resistance of which was determined at a first point in time and is known. A current measuring device is provided which is designed to measure an input current strength at the starting point of the monitoring section at a second point in time. Furthermore, a first voltage measuring device is provided which is designed to measure a first voltage at the starting point of the monitoring section, and a second voltage measuring device is provided which is designed to measure a second voltage at the end point of the monitoring section at the second point in time. A processor is provided which is designed to determine a deviation between an expected voltage drop and an actual voltage drop across the monitoring section at the second point in time, the expected voltage drop being calculated from the product of the total resistance and the measured current intensity, and the actual voltage drop being calculated calculated from the difference between the measured first voltage and the measured second voltage according to V 1, t − V 2, t ; and wherein the processor is designed to generate a residual as a deviation according to the formula: r t = Δ V t = R. G , T I. t - ( V 1, t - V 2, t )
Figure DE102019126527A1_0004
to determine and assess whether the residual exceeds a previously defined limit value, and if the residual exceeds the previously defined limit value according to r n > r th detects an arc.

Durch eine Spannungsmesseinrichtung am Anfangspunkt und eine zweite Spannungsmesseinrichtung am Endpunkt des Überwachungsabschnitts wird die Möglichkeit geschaffen, eine Spannungsmessung nur für den Überwachungsabschnitt vorzunehmen, so dass das restliche Bordnetz sowie die elektronische Last von dem Überwachungsabschnitt entkoppelt sind. Die Spannung V1 am Anfangspunkt des Überwachungsabschnitts wird von der ersten Spannungsmesseinrichtung und die Spannung V2 am Endpunkt des Überwachungsabschnitts wird von der zweiten Spannungsmesseinrichtung gemessen. Es kann aber auch jeweils eine separate Messvorrichtung zur Messung der Spannungen V1 und V2 vorgesehen sein.A voltage measuring device at the starting point and a second voltage measuring device at the end point of the monitoring section make it possible to carry out a voltage measurement only for the monitoring section, so that the rest of the vehicle electrical system and the electronic load are decoupled from the monitoring section. The voltage V 1 at the starting point of the monitoring section is measured by the first voltage measuring device and the voltage V 2 at the end point of the monitoring section is measured by the second voltage measuring device. However, a separate measuring device for measuring the voltages V 1 and V 2 can also be provided in each case.

Im Fehlerfall fließt ein Lichtbogenstrom an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts gegen Masse oder einen anderen Stromversorgungspfad ab. Durch einen Vergleich zwischen dem erwarteten Spannungsabfall und dem tatsächlichen Spannungsabfall über dem Überwachungsabschnitt kann erfindungsgemäß ermittelt werden, ob an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts ein Fehlerstrom gegen Masse abfließt.In the event of a fault, an arc current flows off to ground or another power supply path at an unknown point in the monitoring section. By comparing the expected voltage drop and the actual voltage drop across the monitoring section, it can be determined according to the invention whether a fault current is flowing to ground at an unknown point in the monitoring section.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Lichtbogenüberwachungsvorrichtung eine Sendevorrichtung auf, um ein Detektionssignal des Prozessors an eine zentrale Steuereinrichtung zu senden.In a further embodiment, the arc monitoring device has a transmission device in order to send a detection signal from the processor to a central control device.

Vorteilhafterweise ist der Messwert des Gesamtwiderstands in einer Speichereinrichtung und/oder in dem Prozessor gespeichert.The measured value of the total resistance is advantageously stored in a memory device and / or in the processor.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lichtbogenüberwachungsvorrichtung ausgebildet ist, einen parallelen Lichtbogen zu detektieren. Parallele Lichtbögen entstehen zwischen zwei Leitern, also insbesondere zwischen zwei Stromversorgungspfaden, bei denen die Isolierung schadhaft ist, wie dies durch Umwelteinflüsse oder Alterungserscheinungen auftreten kann, oder zwischen einem schadhaften Stromversorgungspfad und beispielsweise einer als Masse dienenden Fahrzeugkarosserie.In a further development of the invention it is provided that the arc monitoring device is designed to detect a parallel arc. Parallel arcs arise between two conductors, in particular between two power supply paths in which the insulation is defective, as can occur due to environmental influences or aging phenomena, or between a defective power supply path and, for example, a vehicle body used as a ground.

Die Erfindung betrifft gemäß einem dritten Aspekt ein Bordnetz eines Fahrzeugs, umfassend eine Lichtbogenüberwachungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.According to a third aspect, the invention relates to an on-board network of a vehicle, comprising an arc monitoring device according to the second aspect of the invention.

Nachfolgend wir die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter im Detail erläutert.The invention is explained in more detail below using a preferred exemplary embodiment with reference to the drawings.

In den Zeichnungen zeigen

  • 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Ersatzschaltbildes zur Überwachung eines Überwachungsabschnitts;
  • 2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Stromversorgungspfad;
  • 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Lichtbogenüberwachungseinrichtung.
Show in the drawings
  • 1 schematically, an embodiment of an equivalent circuit diagram for monitoring a monitoring section;
  • 2 a flow diagram of a method according to the invention for detecting an arc in a power supply path;
  • 3 schematically an embodiment of an arc monitoring device.

In 1 ist schematisch ein Ersatzschaltbild für die Überwachung eines Überwachungsabschnitts 10 eines Bordnetzes dargestellt. Der Überwachungsabschnitt 10 weist einen Anfangspunkt 20 und einen Endpunkt 30 auf. Bei dem Überwachungsabschnitt 10 handelt es sich um einen Stromversorgungspfad in einem hier nicht näher dargestellten Bordnetz eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs. Unter einem Bordnetz wird die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in Fahrzeugen, wie Automobile, Flugzeuge, Schiffe, etc. verstanden. Das Bordnetz ist für die Stromversorgung und den Informationsfluss zwischen einzelnen Komponenten und Steuergeräten zuständig. An den Stromversorgungspfad können sich unterschiedliche elektrische und elektronische Komponenten anschließen wie eine Batterie, eine Lichtmaschine, ein Sensor, eine Lüftungskomponente, ein Navigationsgerät, etc. In einem Bordnetz können verschiedene Stromversorgungspfade vorgesehen sein, die sich auch hinsichtlich der Stromstärke und der Spannung unterscheiden können.In 1 is a schematic equivalent circuit diagram for the monitoring of a monitoring section 10 an on-board network shown. The monitoring section 10 has a starting point 20th and an endpoint 30th on. At the monitoring section 10 it is a power supply path in a vehicle electrical system (not shown here), preferably a motor vehicle. An on-board network is understood to mean the entirety of all electrical components in vehicles such as automobiles, airplanes, ships, etc. The on-board network is responsible for the power supply and the flow of information between individual components and control units. Different electrical and electronic components can be connected to the power supply path, such as a battery, an alternator, a sensor, a ventilation component, a navigation device, etc. Various power supply paths can be provided in an on-board network, which can also differ in terms of current strength and voltage.

In dem Bordnetz können grundsätzlich zwei Grundtypen von Lichtbögen auftreten, die als serielle Lichtbögen und parallele Lichtbögen bezeichnet werden. Ein serieller Lichtbogen entsteht beispielsweise, wenn der Stromversorgungspfad unterbrochen wird. Dann kann sich ein serieller Lichtbogen über der Bruchstelle zwischen den Leitungsenden der Bruchstelle ausbilden. Ein serieller Lichtbogen entsteht typischerweise vor einer elektrischen Komponente, da nach der elektrischen Komponente die Spannung üblicherweise auf Massepotential abfällt und somit die Spannung unterhalb des kritischen Wertes von ungefähr 18 V liegt.In principle, two basic types of arcs can occur in the vehicle electrical system, which are referred to as serial arcs and parallel arcs. A serial arc occurs, for example, when the power supply path is interrupted. A serial arc can then form over the break point between the line ends of the break point. A serial arc typically occurs in front of an electrical component, since after the electrical component the voltage usually drops to ground potential and the voltage is thus below the critical value of approximately 18 V.

Parallele Lichtbögen entstehen zwischen zwei Leitern, also insbesondere zwischen zwei Stromversorgungspfaden, bei denen die Isolierung schadhaft ist, wie dies durch Umwelteinflüsse oder Alterungserscheinungen auftreten kann, oder zwischen einem schadhaften Stromversorgungspfad und beispielsweise einer als Masse dienenden Fahrzeugkarosserie.Parallel arcs arise between two conductors, in particular between two power supply paths in which the insulation is defective, as can occur due to environmental influences or aging phenomena, or between a defective power supply path and, for example, a vehicle body used as a ground.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Strommessung am Anfangspunkt 20 des Überwachungsabschnitts 10 und eine Spannungsmessung sowohl am Anfangspunkt 20 als auch am Endpunkt 30 des Überwachungsabschnitts 10 vorgesehen.According to the present invention, a current measurement is at the starting point 20th of the monitoring section 10 and a voltage measurement at both the starting point 20th as well as at the end point 30th of the monitoring section 10 intended.

Die Einzelwiderstände R1 und R2 stellen den ohmschen Widerstand des Überwachungsabschnitts 10 dar, wobei der Gesamtwiderstand RG des Überwachungsabschnitts 10 die Summe aus den Einzelwiderständen ist: R G = R 1 + R 2

Figure DE102019126527A1_0005
R1 ist der Widerstand vor dem Auftreten eines Lichtbogens und R2 ist der Widerstand des Überwachungsabschnitts 10 nach dem Lichtbogen.The individual resistors R 1 and R 2 represent the ohmic resistance of the monitoring section 10 where the total resistance R G of the monitoring section 10 the sum of the individual resistances is: R. G = R. 1 + R. 2
Figure DE102019126527A1_0005
R 1 is the resistance before an arc occurs and R 2 is the resistance of the monitoring section 10 after the arc.

Durch eine erste Spannungsmesseinrichtung 22 am Anfangspunkt 20 und eine zweite Spannungsmesseinrichtung 32 am Endpunkt 30 des Überwachungsabschnitts 10 wird die Möglichkeit geschaffen, eine Spannungsmessung nur für den Überwachungsabschnitt 10 vorzunehmen, so dass das restliche Bordnetz sowie die elektronische Last von dem Überwachungsabschnitt entkoppelt sind. Die Spannung V1 am Anfangspunkt 20 des Überwachungsabschnitts 10 wird von der Spannungsquelle 22 und die Spannung V2 am Endpunkt 30 des Überwachungsabschnitts 10 wird von der Spannungsquelle 32 gemessen. Es kann aber auch jeweils eine separate Messvorrichtung zur Messung der Spannungen V1 und V2 vorgesehen sein.By a first tension measuring device 22nd at the starting point 20th and a second tension measuring device 32 at the end point 30th of the monitoring section 10 the possibility is created of a voltage measurement only for the monitoring section 10 undertake, so that the rest of the on-board network and the electronic load are decoupled from the monitoring section. The voltage V 1 at the starting point 20th of the monitoring section 10 is from the voltage source 22nd and the voltage V 2 at the end point 30th of the monitoring section 10 is from the voltage source 32 measured. However, a separate measuring device for measuring the voltages V 1 and V 2 can also be provided in each case.

Im Fehlerfall fließt ein Lichtbogenstrom Iarc an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts 10 gegen Masse oder einen anderen Stromversorgungspfad ab. Hierfür ist in 1 eine Stromquelle 40 mit einer Spannung Varc angegeben.In the event of a fault, an arc current I arc flows at an unknown point in the monitoring section 10 to ground or another power supply path. For this, in 1 a power source 40 indicated with a voltage V arc.

Durch einen Vergleich zwischen dem erwarteten Spannungsabfall ΔVE und dem tatsächlichen Spannungsabfall ΔVR über dem Überwachungsabschnitt 10 kann erfindungsgemäß ermittelt werden, ob an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts 10 ein Fehlerstrom gegen Masse abfließt.By comparing the expected voltage drop ΔV E and the actual voltage drop ΔV R over the monitoring section 10 According to the invention, it can be determined whether at an unknown point in the monitoring section 10 a fault current flows to ground.

Wie in 2 dargestellt, sind für das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die folgenden Schritte erforderlich:

  • In einem Schritt S10 wird der Gesamtwiderstand RG des Überwachungsabschnitts 10 zu einem Zeitpunkt T ermittelt, da er für das erfindungsgemäße Verfahren bekannt sein muss. Dafür können unterschiedliche Messverfahren oder Berechnungen eingesetzt werden. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung erforderlich, dass der Gesamtwiderstand RG keinen Änderungen unterliegt, sondern als Konstante des erfindungsgemäßen Messverfahrens angesehen wird.
As in 2 In particular, the following steps are necessary for the method according to the invention:
  • In a step S10, the total resistance R G of the monitoring section becomes 10 determined at a point in time T, since it must be known for the method according to the invention. Different measurement methods or calculations can be used for this. However, within the scope of the invention it is necessary that the total resistance R G is not subject to any changes, but rather is viewed as a constant of the measuring method according to the invention.

In einem Schritt S20 wird eine Eingangsstromstärke It an dem Anfangspunkt 20 des Überwachungsabschnitts 10 zu einem zweiten Zeitpunkt t gemessen.In a step S20, an input current I t becomes at the starting point 20th of the monitoring section 10 measured at a second point in time t.

In einem Schritt S30 wird eine erste Spannung V1,t an dem Anfangspunkt 20 des Überwachungsabschnitts 10 und einer zweiten Spannung V2,t an dem Endpunkt 30 des Überwachungspfades 10 zu dem zweiten Zeitpunkt t gemessen.In a step S30, a first voltage V 1, t becomes at the starting point 20th of the monitoring section 10 and a second voltage V 2, t at the end point 30th of the monitoring path 10 measured at the second point in time t.

In einem Schritt S40 wird die Abweichung Δ zwischen dem erwarteten und dem tatsächlichen Spannungsabfall zu dem Zeitpunkt t bestimmt. Der erwartete Spannungsabfall ΔVE,t berechnet sich aus dem Produkt des Gesamtwiderstands RG,T, der zu einem früheren Zeitpunkt T bestimmt worden ist, und der gemessenen Stromstärke It. Der tatsächliche Spannungsabfall ΔVR,t ergibt sich aus der Differenz zwischen der gemessenen ersten Spannung V1,t und der gemessenen zweiten Spannung V2,t gemäß der Formel: ΔVR,t = (V1,t - V2,t)In a step S40, the deviation Δ between the expected and the actual voltage drop at the point in time t is determined. The expected voltage drop ΔV E, t is calculated from the product of the total resistance R G, T , which was determined at an earlier point in time T, and the measured current intensity I t . The actual voltage drop ΔV R, t results from the difference between the measured first voltage V 1, t and the measured second voltage V 2, t according to the formula: ΔV R, t = (V 1, t - V 2, t )

Diese Abweichung wird als Residuum rt bezeichnet und wie folgt bestimmt: r t = Δ V t = R G , T I t ( V 1, t V 2, t )

Figure DE102019126527A1_0006
This deviation is called the residual r t and is determined as follows: r t = Δ V t = R. G , T I. t - ( V 1, t - V 2, t )
Figure DE102019126527A1_0006

In einem Schritt S60 wird das Residuums rt bewertet, um daraus auf einen parallelen Lichtbogen oder einen lichtbogenfreien Zustand des Überwachungsabschnitts zu schließen. Hierzu wird ein Grenzwert rth definiert.In a step S60, the residual r t is evaluated in order to infer a parallel arc or an arc-free state of the monitoring section. A limit value rth is defined for this purpose.

In einem Schritt S70 wird gestellt, ob ein Lichtbogen vorliegt, wenn das Residuum rn den zuvor festgelegten Grenzwert rth überschreitet gemäß rt > rth.In a step S70, it is determined whether an arc is present if the residue r n exceeds the previously established limit value rth according to r t > r th .

Um Messfehler zu berücksichtigen, ist vorgesehen, dass der Grenzwert rth nicht bei einem Wert von 0 V liegen kann. Messfehler können einen Toleranzbereich schaffen, so dass nicht sicher festgestellt werden kann, ob die Differenz zwischen dem erwarteten und dem tatsächlichen Spannungsabfall tatsächlich von 0 V abweicht. Dies wird hierdurch ausgeschlossen.In order to take measurement errors into account, it is provided that the limit value rth cannot be at a value of 0 V. Measurement errors can create a tolerance range so that it cannot be determined with certainty whether the difference between the expected and the actual voltage drop actually deviates from 0 V. This is ruled out.

Um ein Qualitätskriterium für die Güte des erfindungsgemäßen Verfahrens, parallele Lichtbögen zu erkennen, anzugeben, kann theoretisch berechnet werden, wie groß der Unterschied Δ(ΔVE - ΔVR) zwischen dem tatsächlichen Spannungsabfall ΔVR und dem erwarteten Spannungsabfall ΔVE sein muss. Dieser Unterschied Δ(ΔVE - ΔVR) in Abhängigkeit von verschiedenen Lichtbogenorten x auf dem Überwachungsabschnitt 10 und der Stromstärke des Lichtbogenstroms berechnet sich wie folgt, wobei x zwischen 0 und 1 liegt (x = 0, 1): Δ ( Δ V E Δ V R ) ( x , I a r c ) = I a r c R G , T ( 1 x )

Figure DE102019126527A1_0007
In order to specify a quality criterion for the quality of the method according to the invention of recognizing parallel arcs, it can theoretically be calculated how large the difference Δ (ΔV E - ΔV R ) between the actual voltage drop ΔV R and the expected voltage drop ΔV E must be. This difference Δ (ΔV E - ΔV R ) as a function of different arc locations x on the monitoring section 10 and the amperage of the arc current is calculated as follows, where x is between 0 and 1 (x = 0, 1): Δ ( Δ V E. - Δ V R. ) ( x , I. a r c ) = I. a r c R. G , T ( 1 - x )
Figure DE102019126527A1_0007

Die Größe der Abweichung der Spannungsabfälle Δ(ΔVE - ΔVR) hängt also vom Gesamtwiderstand RG,T des Überwachungsabschnitts 10 ab. Die unbekannten Größen des Lichtbogens sind die Stromstärke Iarc des Lichtbogenstrom und der Ort x des Lichtbogens auf dem Überwachungsabschnitt 10.The size of the deviation of the voltage drops Δ (ΔV E - ΔV R ) therefore depends on the total resistance R G, T of the monitoring section 10 from. The unknown quantities of the arc are the current I arc of the arc current and the location x of the arc on the monitoring section 10 .

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Lichtbogenströme im Bereich von Verbraucherströmen bei Stromstärken von 50 A bis 350 A.The method according to the invention is particularly suitable for arc currents in the range of consumer currents at currents from 50 A to 350 A.

In 3 ist eine Lichtbogenüberwachungsvorrichtung 100 dargestellt, die das erfindungsgemäße Verfahren verwendet, um die Entstehung von Lichtbögen in dem Überwachungsabschnitt 10 zu detektieren.In 3 is an arc monitoring device 100 shown, which uses the method according to the invention to prevent the occurrence of arcs in the monitoring section 10 to detect.

Die Lichtüberwachungsvorrichtung 100 umfasst die erste Spannungsmessvorrichtung 22 am Anfangspunkt 20 und die zweite Spannungsmessvorrichtung 32 am Endpunkt 30 des Überwachungsabschnitts 10. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Spannungsmesseinrichtungen separat auszubilden. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, eine Spannungsmessung nur für den Überwachungsabschnitt 10 vorzunehmen, so dass das restliche Bordnetz sowie die Last von dem Überwachungsabschnitt 10 entkoppelt sind. Des Weiteren ist eine Strommesseinrichtung 50 am Anfangspunkt 20 des Überwachungsabschnitts 10 vorgesehen, um den Eingangsstrom It zu einem Zeitpunkt t zu messen. Des Weiteren ist ein Prozessor 60 vorgesehen, in dem die Messergebnisse der Messeinrichtungen 22, 32, 50 gespeichert und das Residuum rt berechnet wird. Vorzugsweise ist eine Sendeeinrichtung 70 vorgesehen, mit der ein Detektionssignal, das das berechnete Residuum rt enthält, an eine zentrale Steuereinrichtung des Fahrzeugs gesendet werden kann. Es kann aber im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Messergebnisse direkt an die Steuereinrichtung gesendet werden und dort eine Berechnung des Residuums rt erfolgt. Ergibt sich aus dem Wert des Residuums rt, dass ein Lichtbogen vorliegt, so wird vorzugsweise ein entsprechendes Alarmsignal ausgegeben, insbesondere von dem Prozessor 60 oder von der zentralen Steuereinrichtung.The light monitoring device 100 comprises the first tension measuring device 22nd at the starting point 20th and the second tension measuring device 32 at the end point 30th of the monitoring section 10 . However, it can also be provided that the voltage measuring devices are designed separately. This creates the possibility of a voltage measurement only for the monitoring section 10 make, so that the rest of the electrical system and the load from the monitoring section 10 are decoupled. There is also a current measuring device 50 at the starting point 20th of the monitoring section 10 provided in order to measure the input current I t at a point in time t. There is also a processor 60 provided in which the measurement results of the measuring devices 22nd , 32 , 50 and the residual r t is calculated. A transmitting device is preferred 70 provided with which a detection signal containing the calculated residual r t can be sent to a central control device of the vehicle. However, within the scope of the invention it can also be provided that the measurement results are sent directly to the control device and the residual r t is calculated there. If the value of the residual r t shows that an arc is present, a corresponding alarm signal is preferably output, in particular from the processor 60 or from the central control device.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auf der Grundlage des Spannungsabfalls über einem Überwachungsabschnitt 10 ein Lichtbogen sicher und präzise erkannt werden. Da der Überwachungsabschnitt 10 durch die separaten Spannungsquellen 22, 32 von dem Bordnetz sowie den elektronischen Lasten entkoppelt ist, werden Verfälschungen durch Störsignale minimiert. Im Fehlerfall fließt ein Lichtbogenstrom Iarc an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts 10 gegen Masse oder einen anderen Stromversorgungspfad ab und dieser wird sofort erkannt, da eine kontinuierliche Messung des Eingangsstroms It und der Spannungen V1,t und V2,t zu jedem Zeitpunkt t erfolgt.The method according to the invention can thus be based on the voltage drop across a monitoring section 10 an arc can be detected reliably and precisely. Since the monitoring section 10 through the separate voltage sources 22nd , 32 is decoupled from the on-board network and the electronic loads, corruption caused by interfering signals is minimized. In the event of a fault, an arc current I arc flows at an unknown point in the monitoring section 10 to ground or another power supply path and this is recognized immediately, since a continuous measurement of the input current I t and the voltages V 1, t and V 2, t takes place at each point in time t.

Die dieser Patentanmeldung zu Grunde liegende Erfindung entstand in einem Projekt, welches unter dem Förderkennzeichen/PSP-Element D-99-42618-001-081082 / D-99-42618-002-081082, Titel: „48V Energiebordnetz Lichtbogenanalyse“ gefördert wurde.The invention on which this patent application is based was created in a project that was funded under the funding code / PSP element D-99-42618-001-081082 / D-99-42618-002-081082, title: "48V on-board electrical system arc analysis".

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
ÜberwachungsabschnittMonitoring section
2020th
Anfangspunkt des ÜberwachungsabschnittsStarting point of the monitoring section
2222nd
erste Spannungsquellefirst voltage source
3030th
Endpunkt des ÜberwachungsabschnittsEnd point of the monitoring section
3232
zweite Spannungsquellesecond voltage source
4040
StromquellePower source
5050
StrommesseinrichtungCurrent measuring device
6060
Prozessorprocessor
7070
SendeeinrichtungSending facility
100100
LichtbogenüberwachungsvorrichtungArc monitoring device

Claims (10)

Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Stromversorgungspfad eines Bordnetzes, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: - Ermitteln (S10) eines Gesamtwiderstand (RG,T) eines Überwachungsabschnitts (10) zu einem ersten Zeitpunkt (T), wobei der Überwachungsabschnitt als Stromversorgungspfad mit einem Anfangspunkt (20) und einem Endpunkt (30) ausgebildet ist; - Messen (S20) einer Eingangsstromstärke (It) an dem Anfangspunkt (20) des Überwachungsabschnitts (10) zu einem zweiten Zeitpunkt (t); - Messen (S30) einer ersten Spannung (V1,t) an dem Anfangspunkt (20) des Überwachungsabschnitts (10) und einer zweiten Spannung (V2,t) an dem Endpunkt (30) des Überwachungspfades (10) zu dem zweiten Zeitpunkt (t); - Bestimmen (S40) einer Abweichung (ΔVt) zwischen einem erwarteten Spannungsabfall (ΔVE,t) und einem tatsächlichen Spannungsabfall (ΔVR,t) über dem Überwachungsabschnitt (10) zu dem zweiten Zeitpunkt (t), wobei der erwartete Spannungsabfall (ΔVE,t) sich aus dem Produkt des Gesamtwiderstands (RG,T) und der gemessenen Stromstärke (It) berechnet gemäß ΔVE,t = RG,T · It, und der tatsächliche Spannungsabfall (ΔVR,t) sich aus der Differenz zwischen der gemessenen ersten Spannung (V1,t) und der gemessenen zweiten Spannung (V2,t) berechnet gemäß ΔVR,t = V1,t - V2,t; - Bestimmen (S50) eines Residuums (rt) als Abweichung (ΔVt) gemäß der Formel: r t = Δ V t = R G , T I t ( V 1, t V 2, t )
Figure DE102019126527A1_0008
- Bewerten (S60) des Residuums (rt), ob es einen zuvor definierten Grenzwert (rth) überschreitet; - Feststellen (S70) eines Lichtbogens, falls das Residuum (rn) den zuvor festgelegten Grenzwert (rth) überschreitet gemäß rt > rth.
A method for detecting an arc in a power supply path of an on-board network, comprising the following method steps: determining (S10) a total resistance (R G, T ) of a monitoring section (10) at a first point in time (T), the monitoring section being a power supply path with a starting point (20) and an end point (30) is formed; - measuring (S20) an input current strength (I t ) at the starting point (20) of the monitoring section (10) at a second point in time (t); - Measuring (S30) a first voltage (V 1, t ) at the starting point (20) of the monitoring section (10) and a second voltage (V 2, t ) at the end point (30) of the monitoring path (10) at the second point in time (t); - Determination (S40) of a deviation (ΔV t ) between an expected voltage drop (ΔV E, t ) and an actual voltage drop (ΔV R, t ) across the monitoring section (10) at the second point in time (t), the expected voltage drop ( ΔV E, t ) is calculated from the product of the total resistance (R G, T ) and the measured current strength (I t ) according to ΔV E, t = R G, T · I t , and the actual voltage drop (ΔV R, t ) calculated from the difference between the measured first voltage (V 1, t ) and the measured second voltage (V 2, t ) according to ΔV R, t = V 1, t − V 2, t ; - Determination (S50) of a residual (r t ) as a deviation (ΔV t ) according to the formula: r t = Δ V t = R. G , T I. t - ( V 1, t - V 2, t )
Figure DE102019126527A1_0008
- Assess (S60) the residual (r t ) whether it exceeds a previously defined limit value (rth); - Establishing (S70) an arc if the residue (r n ) exceeds the previously defined limit value (rth) according to r t > r th .
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Lichtbogen um einen parallelen Lichtbogen handelt.Procedure according to Claim 1 , the arc being a parallel arc. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grenzwert (rth) größer als der Wert von 0 V ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , where the limit value (rth) is greater than the value of 0 V. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Unterschied (Δ) zwischen dem tatsächlichen Spannungsabfall (ΔVR) und dem erwarteten Spannungsabfall (ΔVE) in Abhängigkeit von verschiedenen Lichtbogenorten (x) auf dem Überwachungsabschnitt (10) und der Stromstärke (Iarc) des Lichtbogenstroms berechnet wird gemäß: Δ ( Δ V E Δ V R ) ( x , I a r c ) = I a r c R G , T ( 1 x )
Figure DE102019126527A1_0009
wobei x zwischen 0 und 1 liegt: x = 0, ... , 1
Method according to one or more of the Claims 1 to 3 , the difference (Δ) between the actual voltage drop (ΔV R ) and the expected voltage drop (ΔV E ) as a function of different arc locations (x) on the monitoring section (10) and the Amperage (I arc ) of the arc current is calculated according to: Δ ( Δ V E. - Δ V R. ) ( x , I. a r c ) = I. a r c R. G , T ( 1 - x )
Figure DE102019126527A1_0009
where x is between 0 and 1: x = 0, ..., 1
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stromstärke (Iarc) des Lichtbogens im Bereich von 50 A bis 350 A liegt.Method according to one or more of the Claims 1 to 4th , where the current intensity (I arc ) of the arc is in the range of 50 A to 350 A. Lichtbogenüberwachungsvorrichtung (100) zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Stromversorgungspfad eines Bordnetzes, mit einem Überwachungsabschnitts (10) mit einem Anfangspunkt (20) und einem Endpunkt (30) ausgebildet als Stromversorgungpfad, dessen Gesamtwiderstand (RG,T) zu einem ersten Zeitpunkt (T) ermittelt wurde und bekannt ist, wobei eine Strommesseinrichtung (50) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, eine Eingangsstromstärke (It) an dem Anfangspunkt (20) des Überwachungsabschnitts (10) zu einem zweiten Zeitpunkt (t) zu messen, und wobei eine erste Spannungsmesseinrichtung (22) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, eine erste Spannung (V1,t) am Anfangspunkt (20) des Überwachungsabschnitts (10) zu messen, und eine zweite Spannungsmesseinrichtung (32) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, eine zweite Spannung (V2,t) am Endpunkt (30) des Überwachungsabschnitts (10) zu dem zweiten Zeitpunkt (t) zu messen, und wobei ein Prozessor (60) vorgesehen ist, der ausgebildet ist, eine Abweichung (Δ) zwischen einem erwarteten Spannungsabfall (ΔVE,t) und einem tatsächlichen Spannungsabfall (ΔVR,t) über dem Überwachungsabschnitt (10) zu dem zweiten Zeitpunkt (t) zu bestimmen, wobei der erwartete Spannungsabfall (ΔVE,t ) sich aus dem Produkt des Gesamtwiderstands (RG,T) und der gemessenen Stromstärke (It) berechnet, und der tatsächliche Spannungsabfall (ΔVR,t)sich aus der Differenz zwischen der gemessenen ersten Spannung (V1,t) und der gemessenen zweiten Spannung (V2,t) berechnet gemäß V1,t - V2,t; und wobei der Prozessor ausgebildet ist, ein Residuums (rt) als Abweichung (ΔVt) gemäß der Formel: r t = Δ V t = R G , T I t ( V 1, t V 2, t )
Figure DE102019126527A1_0010
zu bestimmen und zu bewerten, ob das Residuums (rt) einen zuvor definierten Grenzwert (rth) überschreitet, und falls das Residuum (rn) den zuvor festgelegten Grenzwert (rth) überschreitet gemäß rt > rth einen Lichtbogen feststellt.
Arc monitoring device (100) for detecting an arc in a power supply path of an on-board network, with a monitoring section (10) with a starting point (20) and an end point (30) designed as a power supply path, the total resistance (R G, T ) of which at a first point in time (T ) was determined and is known, wherein a current measuring device (50) is provided which is designed to measure an input current strength (I t ) at the starting point (20) of the monitoring section (10) at a second point in time (t), and wherein a First voltage measuring device (22) is provided, which is designed to measure a first voltage (V 1, t ) at the starting point (20) of the monitoring section (10), and a second voltage measuring device (32) is provided, which is designed to have a second To measure voltage (V 2, t ) at the end point (30) of the monitoring section (10) at the second point in time (t), and wherein a processor (60) is provided which is designed to perform a Deviation (Δ) between an expected voltage drop (ΔV E, t ) and an actual voltage drop (ΔV R, t ) across the monitoring section (10) at the second point in time (t), the expected voltage drop (ΔV E, t ) is calculated from the product of the total resistance (R G, T ) and the measured current strength (I t ), and the actual voltage drop (ΔV R, t ) is calculated from the difference between the measured first voltage (V 1, t ) and the measured second voltage (V 2, t ) calculated according to V 1, t − V 2, t ; and wherein the processor is designed to generate a residual (r t ) as a deviation (ΔV t ) according to the formula: r t = Δ V t = R. G , T I. t - ( V 1, t - V 2, t )
Figure DE102019126527A1_0010
to determine and assess whether the residual (r t ) exceeds a previously defined limit value (r th ), and if the residual (r n ) exceeds the previously defined limit value (rth), it detects an arc according to r t> rth.
Lichtbogenüberwachungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei eine Sendevorrichtung vorgesehen ist, um ein Detektionssignal des Prozessors (60) an eine zentrale Steuereinrichtung zu senden.Arc monitoring device (100) according to Claim 6 , wherein a transmitting device is provided to send a detection signal of the processor (60) to a central control device. Lichtbogenüberwachungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Messwert des Gesamtwiderstands RG,T in einer Speichereinrichtung und/oder in dem Prozessor (60) gespeichert ist.Arc monitoring device (100) according to Claim 6 or 7th , wherein the measured value of the total resistance R G, T is stored in a memory device and / or in the processor (60). Lichtbogenüberwachungsvorrichtung (100) nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Lichtbogenüberwachungsvorrichtung (100) ausgebildet ist, einen parallelen Lichtbogen zu detektieren.Arc monitoring device (100) according to one or more of the Claims 6 to 8th , wherein the arc monitoring device (100) is designed to detect a parallel arc. Bordnetz eines Fahrzeugs, umfassend eine Lichtbogenüberwachungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9.On-board network of a vehicle, comprising an arc monitoring device (100) according to one of the Claims 6 to 9 .
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