DE102019126527A1 - Method for detecting an electric arc in a power supply network - Google Patents
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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:
- - Bewerten des Residuums, ob es einen zuvor definierten Grenzwert überschreitet;
- - Feststellen eines Lichtbogens, falls das Residuum den zuvor festgelegten Grenzwert überschreitet gemäß rt > rth·
- 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:
- 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:
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:
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.
-
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
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
Die Einzelwiderstände R1 und R2 stellen den ohmschen Widerstand des Überwachungsabschnitts
Durch eine erste Spannungsmesseinrichtung
Im Fehlerfall fließt ein Lichtbogenstrom Iarc an einer unbekannten Stelle des Überwachungsabschnitts
Durch einen Vergleich zwischen dem erwarteten Spannungsabfall ΔVE und dem tatsächlichen Spannungsabfall ΔVR über dem Überwachungsabschnitt
Wie in
- 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.
- 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
In einem Schritt S30 wird eine erste Spannung V1,t an dem Anfangspunkt
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:
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
Die Größe der Abweichung der Spannungsabfälle Δ(ΔVE - ΔVR) hängt also vom Gesamtwiderstand RG,T des Überwachungsabschnitts
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
Die Lichtüberwachungsvorrichtung
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auf der Grundlage des Spannungsabfalls über einem Überwachungsabschnitt
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)
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