DE102019131533A1

DE102019131533A1 - Elektronische Sicherung zur Absicherung einer elektrischen Leitung gegen thermische Überlast

Info

Publication number: DE102019131533A1
Application number: DE102019131533.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Wortberg
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Sicherung (101) zur Absicherung einer elektrischen Leitung (102) gegen thermische Überlast, umfassend: einen elektronischen Schalter (103) mit einer Strom-Zeit Kennlinie (104), wobei der elektronische Schalter (103) ausgebildet ist, einen Stromfluss (I) durch die elektrische Leitung (102) zu unterbrechen, wenn der durch die elektrische Leitung (102) fließender Strom (I) eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Strom-Zeit Kennlinie (104) erfüllt, wobei die Strom-Zeit Kennlinie (104) des elektronischen Schalters (103) auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung (102) basiert. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Leitungssatz für ein Bordnetz eines Fahrzeugs mit einer Mehrzahl an Leitungen und entsprechenden elektronischen Sicherungen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Sicherung zur Absicherung einer Leitung gegen thermische Überlast.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Sicherung zur Absicherung einer elektrischen Leitung gegen thermische Überlast. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Leitungssatz für ein Bordnetz eines Fahrzeugs mit einer Mehrzahl an Leitungen und entsprechenden elektronischen Sicherungen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Sicherung zur Absicherung einer Leitung gegen thermische Überlast.
Die erhebliche Teilevielfalt des physischen Bordnetzes von Fahrzeugen, z.B. Kraftfahrzeugen, ist einer der Hinderungsgründe für eine effiziente Automatisierung in der Leitungssatzfertigung. Im konventionellen Bordnetz existiert eine feine Abstufung der Leitungsquerschnitte, für Kupfer (Cu)-Leitungen von: 0,13mm², 0,35mm², 0,5mm², 0,75mm², 1mm², 1,5mm², 2mm², 2,5mm², 4mm², 6mm² usw. Für jeden dieser Leiterquerschnitte existieren jeweils eigene Kontaktsystem-Familien mit eigenen Krimp-Werkzeugen. Insgesamt existieren im heutigen physikalischen Bordnetz bis zu 170 verschiedene Kontaktsysteme, für die (fast immer) jeweils ein eigenes Krimp-Werkzeug notwendig ist. Gründe hierfür ist das Weiterführen von Legacy Kontakten und die große Anzahl an Querschnitten. Diese beschriebene Teilevielfalt mit ihrer großen Anzahl von unterschiedlichen Werkzeugen unterbindet jeden Versuch einer effizienten Automatisierung.
Die feine Abstufung der Leitungsquerschnitte hat ihre Ursache in der Verwendung von Schmelzsicherungen für die Absicherung der Leitungen gegen thermische Überlast. Da die Kennlinie der Sicherung nicht angepasst ist an den sicheren Betriebsbereich („Save Operating Area“) der Leitung kann ein großer Teil der Save Operating Area der Leitung nicht verwendet werden. Die Auslegung der Leitungsquerschnitte erfolgt ausgehend von der Auswahl einer Sicherung, die unter den Impulslasten (Spitzenströme) nicht altert. Faktisch muss wegen der Impulsempfindlichkeit der Sicherung eine Sicherungs/Querschnitts-Kombination ausgewählt werden, die den maximal auftretenden Spitzenstrom auch als konstante Gleichlast tragen könnte. Die große Impulslast-Tragfähigkeit der Leitung bleibt somit ungenutzt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Konzept zur Reduktion der Teilevielfalt im physischen Bordnetz von Fahrzeugen, insbesondere zur Reduktion einer Abstufung von Leitungsquerschnitten der Leitungen des Bordnetzes aufzuzeigen.
Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Konzept zum Absichern einer elektrischen Leitung gegen thermische Überlast aufzuzeigen.
Die Erfindung basiert auf der Idee, elektronische Sicherungen mit einer durch Software (SW) definierbaren, der Save Operating Area der Leitung angepassten Kennlinie zu verwenden. Diese Anordnung nutzt die gesamte Save Operating Area der Leitung. Der nutzbare Bereich wird somit wesentlich zu höheren Impulsströmen erweitert. Ein Schritt zu einem höheren Querschnitt muss erst bei höheren Strömen erfolgen. Da die Zuweisung eines Lastprofils nunmehr immer auf einem kleineren Querschnitt erfolgen kann, ergeben sich die beiden Vorteile einer Reduzierung der Anzahl der Querschnitte (d.h. eine geringere Querschnittsabstufung) und einer Gewichtsreduktion.
Der verfügbare Betriebsbereich („Operating Area“) der Anordnung Leitung plus Sicherungselement wird somit erheblich weiter. Lastprofile, die bei der Paarung Schmelzsicherung/Kupferleitung einen Querschnitt der Leitung von 0,5 oder 0,75mm² benötigt hätten, können nun beispielsweise von einer 0,35mm² Leitung getragen werden. Die Querschnitte 0,5mm² und 0,75mm² können wegfallen. Auf die gleiche Art und Weise können beispielsweise die Querschnitte 1,5m², 2mm² und 4mm² wegfallen. Es verbleiben beispielsweise die Querschnitte 0,13mm², 0,35mm², 1mm², 2,5mm² und 4mm² erhalten.
Mit diesem erfindungsgemäßen Konzept können die beiden strategischen Ansätze der automatisierten Fertigung von Leitungssätzen und des Ersatzes herkömmlicher elektrischer Stromverteiler durch intelligente Strom- und Datenverteiler realisiert werden.
In dieser Offenbarung werden elektronische Sicherungen und elektronische Schalter beschrieben. Eine elektronische Sicherung ist eine Schutzvorrichtung, die einen Stromkreis bei Kurzschluss oder Überlastung selbsttätig abschaltet und eine Überstromschutzeinrichtung darstellt. Gegenüber klassischen Leitungsschutzschaltern bietet der elektronische Überstromschutz den Vorteil, dass er sehr schnell und auch schon bei geringem Überstrom auslöst. So kann auch bei langen Leitungen und geringen Leitungsquerschnitten ein zuverlässiges Abschalten sichergestellt werden. Elektronische Sicherungen können auch in elektronischen Schaltern integriert sein oder umgekehrt.
Im Gegensatz dazu ist eine Schmelzsicherung eine Überstromschutzeinrichtung, die durch das Abschmelzen eines Schmelzleiters den Stromkreis unterbricht, wenn die Stromstärke einen bestimmten Wert während einer ausreichenden Zeit überschreitet.
Ein elektronischer Schalter, auch Analogschalter oder Halbleiterschalter bezeichnet, ist Bestandteil einer elektronischen Schaltung, die die Funktion eines elektromechanischen Schalters realisiert. Dabei kommen als Schaltelemente Feldeffekttransistoren (FET), Bipolartransistoren und Dioden zum Einsatz.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine elektronische Sicherung zur Absicherung einer elektrischen Leitung gegen thermische Überlast, umfassend: einen elektronischen Schalter mit einer Strom-Zeit Kennlinie, wobei der elektronische Schalter ausgebildet ist, einen Stromfluss durch die elektrische Leitung zu unterbrechen, wenn der durch die elektrische Leitung fließender Strom eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Strom-Zeit Kennlinie erfüllt, wobei die Strom-Zeit Kennlinie des elektronischen Schalters auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung basiert.
Die vorgegebene Bedingung kann ein Überschreiten der Strom-Zeit Kennlinie durch einen Messwert des durch die Leitung fließenden Stromes sein. Der Messwert kann ein Dauerstromwert sein oder eine Impulsfolge des Stromes. Der Messwert kann z.B. über einen Stromsensor gemessen werden.
Mit einer solchen elektronischen Sicherung kann eine elektrische Leitung vorteilhaft gegen thermische Überlast abgesichert werden. Ferner kann bei Nutzung solcher elektronischen Sicherungen die Teilevielfalt im physischen Bordnetz von Fahrzeugen reduziert werden.
Insbesondere kann die Abstufung von Leitungsquerschnitten der Leitungen des Bordnetzes reduziert werden.
Durch die Verwendung der Strom-Zeit Kennlinie, welche auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung basiert, kann nun die gesamte Save Operating Area der Leitung ausgenutzt werden, so dass sich der nutzbare Bereich zu weitaus höheren Impulsströmen erweitert. Ein höherer Leitungsquerschnitt ist erst bei höheren Strömen erforderlich. Die Zuweisung eines Lastprofils kann nunmehr immer auf einem kleineren Querschnitt erfolgen. Damit reduziert sich die Anzahl der Querschnitte der Leitungen, d.h. es kommt zu einer geringeren Querschnittsabstufung, und es reduziert sich das Gewicht der Leitungen. Durch die geringere Teilevielfalt, d.h. geringere Anzahl von Leitungen unterschiedlicher Querschnitte, werden weniger Krimp-Werkzeuge benötigt und es kommt zu einem höheren Automatisierungsgrad bei der Fertigung des Bordnetzes.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung basiert die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung auf einer Wärmekapazität der elektrischen Leitung.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Strom-Zeit Kennlinie des elektronischen Schalters an die Wärmekapazität der elektrischen Leitung angepasst ist. Der sichere Betriebsbereich („Safe Operating Area“) der elektronischen Sicherung erhöht sich damit gegenüber einer konventionellen Auslegung mit Schmelzsicherung.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung basiert die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung auf einer Isothermen der elektrischen Leitung basiert, insbesondere einer Isothermen der elektrischen Leitung für eine vorgegebene Temperaturschwankung.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Strom-Zeit Kennlinie des elektronischen Schalters an eine Isotherme der elektrischen Leitung angepasst ist. Der sichere Betriebsbereich („Safe Operating Area“) der elektronischen Sicherung erhöht sich damit gegenüber einer konventionellen Auslegung mit Schmelzsicherung.
Isothermen sind Linien gleicher Temperatur. Isothermen werden z.B. in der Zeit-Strom Kennlinie eingezeichnet, um das Verhältnis von Zeitdauer t des Stromes I und Stromstärke in Ampere bei konstanter Temperatur abzubilden. Wenn sich Zeitdauer und Stromstärke ändern und dabei die Temperatur gleichbleibt, handelt es sich um eine isotherme Zustandsänderung.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung basiert die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung auf einer Isothermen der elektrischen Leitung für Einzelimpulse des Stroms.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Strom-Zeit Kennlinie des elektronischen Schalters an eine Isotherme der elektrischen Leitung für Einzelimpulse des Stroms angepasst ist. Der sichere Betriebsbereich („Safe Operating Area“) der elektronischen Sicherung kann damit bis zu dieser Isothermen der elektrischen Leitung für Einzelimpulse des Stroms erstreckt werden. Damit können Leitungsquerschnitte eingespart gegenüber einer konventionellen Auslegung mit Schmelzsicherung eingespart werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung basiert die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung auf einer Isothermen der elektrischen Leitung für Impulsfolgen des Stroms.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Strom-Zeit Kennlinie des elektronischen Schalters an eine Isotherme der elektrischen Leitung für Impulsfolgen des Stroms angepasst ist. Der sichere Betriebsbereich („Safe Operating Area“) der elektronischen Sicherung kann damit bis zu dieser Isothermen der elektrischen Leitung für Impulsfolgen des Stroms erstreckt werden. Damit können Leitungsquerschnitte eingespart gegenüber einer konventionellen Auslegung mit Schmelzsicherung eingespart werden. Ferner wird mit der Isotherme für Impulsfolgen eine bereits vorher erfolgte Erwärmung der Leitung durch vorhergehende Stromimpulse berücksichtigt, so dass die elektronische Sicherung genauer arbeiten kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung bestimmt die Isotherme der elektrischen Leitung für Impulsfolgen sich aus einer um einen konstanten Faktor, insbesondere den Faktor 0,79, abgesenkten Adiabate einer Isothermen der elektrischen Leitung für Einzelimpulse.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Isotherme für Impulsfolgen des Stroms auf einfache Weise aus der Isothermen für Einzelimpulse des Stroms bestimmt werden kann.
Eine adiabatische oder adiabate Zustandsänderung ist ein thermodynamischer Vorgang, bei dem ein System von einem Zustand in einen anderen überführt wird, ohne Wärme mit seiner Umgebung auszutauschen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung spezifiziert die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung einen Nenn-Leitungsquerschnitt der elektrischen Leitung, welcher gegenüber einer Auslegung basierend auf einer Absicherung der elektrischen Leitung mit einem Schmelzleiter reduziert ist.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die elektronische Sicherung einen größeren Bereich von Leitungsquerschnitten abdeckt und somit für eine größere Anzahl an Leitungsquerschnitten ausgelegt sein kann. Folglich können damit Leitungsquerschnitte eingespart werden, z.B. bei der Auslegung des Bordnetzes eines Fahrzeugs.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung liegt die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung oberhalb einer Alterungs-Grenzkennlinie des Schmelzleiters.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die elektronische Sicherung höhere Ströme absichern kann als eine konventionelle Schmelzsicherung, welche nach der Alterungs-Grenzkennlinie des Schmelzleiters ausgelegt ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung weist die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung bei niedrigen Zeitwerten der Strom-Zeit Kennlinie einen größeren Abstand zur Alterungs-Grenzkennlinie des Schmelzleiters aufweist als bei höheren Zeitwerten der Strom-Zeit Kennlinie.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass insbesondere bei kurzzeitigen Impulsströmen eine höhere Stromtragfähigkeit erzielt werden kann als es die konventionelle Schmelzsicherung bietet.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung ist die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung eine Software-definierte Charakteristik, welche auf einer Datenbasis mit Messwerten verschiedener Lastprofile von elektrischen Leitungen mit unterschiedlichen Leitungsquerschnitten basiert.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die elektronische Sicherung mit der Software-definierten Charakteristik sehr genau an die Eigenschaften der Leitung angepasst werden kann und damit in der Lage ist, höhere Ströme abzusichern als es eine konventionelle Schmelzsicherung kann, welche nicht an die Eigenschaften der Leitung angepasst ist.
Eine Software-definierte Charakteristik oder Sicherungscharakteristik spezifiziert eine Eigenschaft der Leitung, welche mittels Software bestimmt und/oder festgelegt werden kann, beispielsweise anhand von Messwerten der Lastcharakteristik der Leitung oder auch von Messwerten der Lastcharakteristik einer Vielzahl verschiedener Leitungen, beispielsweise im Bordnetz eines Fahrzeugs.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung begrenzt die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung einen sicheren Betriebsbereich der elektrischen Leitung.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die Leitung bis zur Grenze des sicheren Betriebsbereichs durch die elektronische Sicherung abgesichert werden kann, so dass es zu keinen ungenutzten Betriebsbereichen mehr kommt, in welchen die Leitung sicher betrieben werden könnte.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Sicherung basiert die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung auf Stützstellen in einem oktalen Zeit-Raster und einem dezimalen Strom-Raster.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung effizient in einem Speicher gespeichert werden kann, z.B. in einem Computersystem, welches die Zeitwerte des Stromes als Zweierpotenzen darstellt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Leitungssatz für ein Bordnetz eines Fahrzeugs, mit: einer Mehrzahl an elektrischen Leitungen mit jeweils unterschiedlichen Leitungsquerschnitten; und einer entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Sicherungen gemäß dem ersten Aspekt zur Absicherung der jeweiligen elektrischen Leitungen gegen thermische Überlast.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass sich die Anzahl der Querschnitte der Leitungen reduziert, d.h. es kommt zu einer geringeren Querschnittsabstufung, und es reduziert sich das Gewicht der Leitungen. Durch die geringere Teilevielfalt, d.h. geringere Anzahl von Leitungen unterschiedlicher Querschnitte, werden weniger Krimp-Werkzeuge benötigt und es kommt zu einem höheren Automatisierungsgrad bei der Fertigung des Bordnetzes.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Leitungssatzes sind die Leitungsquerschnitte der elektrischen Leitungen gemäß der vorbestimmten Charakteristik abgestuft und umfassen eine geringere Anzahl von Stufen als eine Abstufung gemäß einer Auslegung basierend auf einer Absicherung der elektrischen Leitungen mit Schmelzleitern.
Mit einem solchen Leitungssatz kann die Teilevielfalt im physischen Bordnetz von Fahrzeugen reduziert werden. Insbesondere kann die Abstufung von Leitungsquerschnitten der Leitungen des Bordnetzes reduziert werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Sicherung zur Absicherung einer elektrischen Leitung gegen thermische Überlast, umfassend: Unterbrechen eines Stromflusses durch die elektrische Leitung mittels eines elektronischen Schalters mit einer Strom-Zeit Kennlinie, wenn der durch die elektrische Leitung fließende Strom eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Strom-Zeit Kennlinie erfüllt, wobei die Strom-Zeit Kennlinie des elektronischen Schalters auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung basiert.
Mit einem solchen Verfahren kann die gesamte Save Operating Area der Leitung genutzt werden. Der nutzbare Bereich wird somit wesentlich zu höheren Impulsströmen erweitert. Ein Schritt zu einem höheren Querschnitt muss erst bei höheren Strömen erfolgen. Da die Zuweisung eines Lastprofils nunmehr immer auf einem kleineren Querschnitt erfolgen kann, ergibt sich eine Reduzierung der Anzahl der Querschnitte (d.h. eine geringere Querschnittsabstufung) und eine Gewichtsreduktion.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung 100 aus einer Leitung 102 und elektronischer Sicherung 101 zur Absicherung der Leitung 102 gegen thermische Überlast gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 200 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 300 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 400 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 500 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens 600 zum Betreiben einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 100 aus einer Leitung 102 und elektronischer Sicherung 101 zur Absicherung der Leitung 102 gegen thermische Überlast gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die elektronische Sicherung 101 umfasst einen elektronischen Schalter 103 mit einer Strom-Zeit Kennlinie 104. Der elektronische Schalter 103 ist ausgebildet, einen Stromfluss I durch die elektrische Leitung 102 zu unterbrechen, wenn der durch die elektrische Leitung 102 fließende Strom I eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Strom-Zeit Kennlinie 104 erfüllt. Die Strom-Zeit Kennlinie 104 des elektronischen Schalters 103 basiert auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung 102.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann auf Wärmekapazität, thermischem Wärmeübergangswiderstand und/oder ohmschem Widerstand der elektrischen Leitung 102 basieren.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann auf einer Isothermen der elektrischen Leitung 102 basieren, z.B. einer Isothermen 201, 301, 401, 501 der elektrischen Leitung wie in den 2 bis 5 dargestellt. Insbesondere kann die Isotherme der elektrischen Leitung 102 für eine vorgegebene Temperaturschwankung spezifiziert sein.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann beispielsweise auf einer Isothermen der elektrischen Leitung 102 für Einzelimpulse des Stroms basieren.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung kann z.B. auf einer Isothermen der elektrischen Leitung 102 für Impulsfolgen des Stroms basieren.
Die Isotherme der elektrischen Leitung 102 für Impulsfolgen kann sich beispielsweise aus einer um einen konstanten Faktor, insbesondere den Faktor 0,79, abgesenkten Adiabate einer Isothermen der elektrischen Leitung 102 für Einzelimpulse bestimmen, z.B. entsprechend der Herleitung, welche zu 5 angegeben ist.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann einen Nenn-Leitungsquerschnitt der elektrischen Leitung 102 spezifizieren, welcher gegenüber einer Auslegung basierend auf einer Absicherung der elektrischen Leitung 102 mit einem konventionellen Schmelzleiter reduziert ist.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann oberhalb einer Alterungs-Grenzkennlinie 205 des konventionellen Schmelzleiters liegen, wie z.B. in 2 dargestellt.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann z.B. bei niedrigen Zeitwerten der Strom-Zeit Kennlinie 104 einen größeren Abstand zur Alterungs-Grenzkennlinie 205 des Schmelzleiters aufweisen als bei höheren Zeitwerten der Strom-Zeit Kennlinie 104, wie z.B. in 2 dargestellt.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann eine Software-definierte Charakteristik sein. Eine solche Software-definierte Charakteristik kann auf einer Datenbasis mit Messwerten der Lasten im Bordnetz basieren. Für jede Last kann somit die maximale Lastcharakteristik berechnet werden. Diese grenzt die für die Last notwendige Operating Area ab. Die Wahl des Leitungsquerschnitts erfolgt dann derart, dass die Operating Area der Last in die Save Operation Area des gewählten Leitungsquerschnittes passt und diese also die Software-definierte Auslösecharakteristik nicht überschreitet. Die Messwerte der Lasten im Bordnetz können z.B. während Testfahrten mit dem Fahrzeug aufgenommen worden sein, welche die typischen Lastzustände des Fahrzeugs aufzeichnen, z.B. während einer Sommerfahrt und einer Winterfahrt.
Die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 kann einen sicheren Betriebsbereich 204 der elektrischen Leitung 102 begrenzen, wie z.B. in 2 dargestellt.
Beispielsweise kann die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung 102 auf Stützstellen 202 basieren, wie z.B. in 2 dargestellt. Diese Stützstellen können in einem oktalen Zeit-Raster und einem dezimalen Strom-Raster dargestellt sein oder in einem dezimalen Zeit-Raster und einem dezimalen Strom-Raster, wie in 2 dargestellt.
Mit einer Mehrzahl solcher elektronischen Sicherungen kann ein Leitungssatz für ein Bordnetz eines Fahrzeugs aufgebaut werden. Ein derartiger Leitungssatz umfasst: eine Mehrzahl an elektrischen Leitungen 102 mit jeweils unterschiedlichen Leitungsquerschnitten; und eine entsprechende Mehrzahl von elektronischen Sicherungen 101, wie in 1 dargestellt, zur Absicherung der jeweiligen elektrischen Leitungen 102 gegen thermische Überlast.
Die Leitungsquerschnitte der elektrischen Leitungen 102 können gemäß der vorbestimmten Charakteristik abgestuft sein und eine geringere Anzahl von Stufen umfassen als eine Abstufung gemäß einer Auslegung basierend auf einer Absicherung der elektrischen Leitungen 102 mit konventionellen Schmelzleitern.
2 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 200 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Im Konventionellen Bordnetz wird die Kombination aus Rundleiter mit Schmelzsicherung verwendet. Die Charakteristik der Schmelzsicherung ist aber nicht an die Leitung angepasst („matched“). Das liegt daran, dass die Sicherung eine definierte Engstelle mit niedriger Wärmekapazität darstellt. Sie reagiert auf Impulsströme deshalb mit einer schnellen Erhöhung der Temperatur im Auslösebereich. Damit es nicht durch Alterung zu Fehlauslösungen kommt, müssen daher die durch die Last (normal) auftretenden Impulsströme unter der Alterungs-Grenzkennlinie 205 der Sicherung bleiben. Die Leitung hingegen hat eine große Wärmekapazität und reagiert auf Impulse mit geringem Temperaturanstieg.
Die in der Grafik in 2 gezeigten Werte sind theoretisch mögliche Werte ohne Alterung. In der Praxis ist ein Sicherheitsabstand einzuhalten damit keine Alterung und keine Überhitzung des Stromverteilers auftritt. Dieser Sicherheitsabstand ist notwendig, weil keine intelligente Diagnose der Lastströme und der Temperatur im passiven Verteiler und keine Systemreaktion (Verringerung Last) erfolgen kann.
Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Sicherung 101 gemäß 1 basiert die Strom-Zeit Kennlinie 104 des elektronischen Schalters 103 auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung 102, zum Beispiel einer Isothermen 201 der Leitung, welche durch Stützpunkte 202 angegeben werden kann, wie in 2 dargestellt. Damit ergibt sich ein größerer sicherer Betriebsbereich („safe operating area“) 204 als gegenüber Auslegung mit einer konventionellen Schmelzsicherung. Dieser gesamte sichere Betriebsbereich 204 umfasst neben dem sicheren Betriebsbereich, welcher durch die Alterungs-Kennlinie 205 der konventionellen Schmelzsicherung bestimmt ist, nämlich zusätzlich den bisher ungenutzten sicheren Betriebsbereich 203, der aufgrund der Alterungs-Kennlinie 205 bisher ungenutzt bleibt.
3 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 300 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Darstellung zeigt rechts die Isotherme der Leitung 301 für eine Temperatur von 85°C, der linke Graph 302 zeigt die typische Auslegungsgrenze für eine 7,5A Sicherung, der mittlere Graph 303 zeigt die Charakteristik der 7,5A Sicherung.
Wie zu erkennen ist, vergrößert sich der ungenutzte Bereich der Save Operating Area der Leitung in der typischen konventionellen Auslegung. Die Dauerstromtragfähigkeit der Sicherung (oberer Bereich für 100s bis >1000s) wird deshalb nicht voll ausgenutzt, weil es für den Anwendungsfall der allermeisten Lasten nicht notwendig ist (Erklärung im Weiteren). Zudem würde ein Stromverteiler mit seinen bis zu 50 Sicherungen komplett überlastet, wenn über alle Sicherungen der maximal mögliche Dauerstrom fließen würde. Der Gesamtstrom läge dann bei typischerweise > 600A (was unrealistisch ist) und die Einspeisung aus der Hauptversorgung würde erheblich überlastet. Die Wahl der Sicherungs-Nennwerte ergibt sich im Allgemeinen aus den kurzzeitigen Spitzenströmen, die eine Last zieht.
Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Sicherung 101 gemäß 1 basiert die Strom-Zeit Kennlinie 104 des elektronischen Schalters 103 auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung 102, zum Beispiel der Isothermen 301 der Leitung. Damit ergibt sich ein größerer sicherer Betriebsbereich („safe opating area“) als gegenüber der Auslegung für die konventionelle 7,5A Sicherung 302.
4 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 400 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Darstellung zeigt rechts die Isotherme der Leitung 401 für eine Temperatur von 85°C, der linke Graph 402 zeigt die typische Auslegungsgrenze für eine 15A Sicherung, der mittlere Graph 403 zeigt die Alterungsgrenze der 15A Sicherung für eine 0,75mm² Leitung.
In der Zeichnung ist die typische Auslegungsgrenze 402 für eine 15A Sicherung, die in der konventionellen Auslegung mit einer 0,75mm² Leitung verwendet wird, aufgezeichnet. Es ist zu sehen, dass der Nutzbereich dieser Auslegung in der Save Operating Area der 0,35mm² Leitung liegt. Wenn nun die vorbestimmte Charakteristik der Leitung entsprechend der Software-definierten Auslösung auf die Isotherme der Leitung 401 gelegt wird, so kann auf den Querschnitt 0,75mm² und 0,5mm² verzichtet werden. Gleichzeitig ergibt sich eine erhebliche Gewichtsersparnis, da die 0,75mm² Leitung durch eine besser ausgenutzte 0,35mm² Leitung ersetzt werden kann.
Auch in der konventionellen Auslegung versucht man Querschnitte wegzulassen, um die Variantenvielfalt zu verringern. Hier bleibt allerdings nur die Wahl eines größeren Querschnitts. Mit elektronischer Absicherung besteht also die Möglichkeit, einen kleineren Querschnitt zu verwenden, mit konventioneller Absicherung müsste dann ein höherer Querschnitt verwendet werden. Dadurch wird der Gewichtsnachteil der konventionellen Lösung besonders vakant.
Im Folgenden wird ein Beispiel einer konventionellen Auslegung beschrieben.
Ein Fensterheber-Motor (hier exemplarisch für fast alle Anwendungen mit Inrush Impuls, d.h. maximaler Einschalt-Impuls) zieht zum Losreißen der Scheibe einen Spitzenstrom von 32A. für 500ms. Danach benötigt er 6s, um das Fernster mit einem Plateaustrom von 8A zu bewegen. In einem maximalen Anwendungsfall wird das Fenster alle 15s hoch- oder runtergefahren.
In der konventionellen Auslegung wird der Spitzenstrom von 32A durch 0,8 geteilt, um den Sicherungs-Nennwert zu erhalten. Als Ergebnis erhält man also eine 40A Sicherung. Bei einer 40A Sicherung kann man davon ausgehen, dass sie unter den 32A Impulsen nicht altert. Mit dem Sicherungs-Nennwert bestimmt man nun den Leitungsquerschnitt anhand einer OEM Spezifikation wie der VW75012 und erhält in Tabellenform die Zugehörigkeit einer 4mm² Cu-Leitung (B105) zu einer 40A Sicherung, für eine Umgebungstemperatur T_Ambient <= 70°C (6mm² für 85°C).

Die Lastcharakteristik berechnet sich entsprechend der folgenden Tabelle 1: Tabelle 1: Lastcharakteristik für die konventionelle Auslegung eines Fensterhebers im KFZ

Filterbreite	RMS in der Fensterbreite
0,1s	32A
1s	√(32² * 500+ 8² * 500)/1000 = 23A
10s	√(32² * 500+ 8² * 6000+0^2*3500)/10000 = 23A=9,5A
100s	√(32² * 500+ 8² * 6000+0^2*8500)/15000 = 23A=7,7A
1000s	7,7A

Es ist zu erkennen, dass das Verhältnis von Impulsstrom zu RMS Dauerstrom (mit 1000s „Spielen“ Hoch-Runterfahren) 32A/7,7A = 4,2 beträgt. In der konventionellen Auslegung kann die 4mm² Leitung den Spitzenstrom von 32 A dauerhaft tragen, obwohl der Impulsstrom nur 500ms anliegt. Mit der Software-definierten Sicherungscharakteristik („Software Defined Fusing Characteristic“) kann nun die Impulstragfähigkeit einer 0,35mm² Cu-Leitung ausgenutzt werden. Die Software-definierte Sicherungscharakteristik „SW Defined Fusing Characteristic“) leitet sich aus der Impulsfolgen-Isotherme der verwendeten Leitung ab, z.B. gemäß der zu 5 beschriebenen Herleitung.
Die Lastcharakteristik (LC) des Scheibenwischers beträgt also: LC 0.1, 1, 10, 100,1000 = [32, 23, 9.5, 7.7, 7.7].
Die Lastcharakteristik ist zusammen mit der Impulsfolgen-Isothermen der 0,35mm² Cu Leitung für einen Temperaturswing (bzw. Temperaturschwankung) von 70°C auf 105°C im Graph der 5 aufgetragen.
5 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Strom-Zeit Kennlinie 500 einer elektronischen Sicherung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Darstellung zeigt rechts die 0,35mm2 Cu Isotherme 501 bei einem Temperaturswing von 70°C auf 105°C und links die Lastcharakteristik 503 des Fensterhebers.
Die Save Operating Area der Leitung ist der Bereich links von der Isotherme 501. Es ist zu erkennen, dass die Lastcharakteristik 503 des Fensterhebers innerhalb der Save Operating Zone der 0,35mm² Cu Leitung liegt. Die 0,35mm² Cu Leitung kann also ausgehend von der thermischen Auslegung für den Fensterheber verwendet werden. Die Software-definierte Charakteristik erlaubt also:

1. Die Querschnitte erheblich zu reduzieren,
2. Die Querschnittsabstufungen und damit die Teilevielfalt zu reduzieren.

Die folgende Tabelle 2 stellt eine konventionelle und eine erfindungsgemäße Auslegung von Leitungen dar. Tabelle 2: Auslegung von Leitungen konventionell und erfindungsgemäß

Bedarf Last		Konventionelle Auslegung		SW-definierte Charakteristik
SpitzenStrom (A) bis 1s RMS	Dauerstrombedarf 90% Konfidenz, 50% vom SpitzenStrom	Sicherungs-Nennwert nach 80% Regel wegen Alterung	Querschnitt nach VW 75212 bei bis zu 85°C (mm²)	Querschnitt (mm²)	Grenze der Stromtragfähigkeit Software-definierte SicherungsCharakteristik 1s RMS Impulse	Grenze der Stromtragfähigkeit Software-definierte SicherungsCharakteristik 100s RMS
6	3	7,5	0,35	0,35	31	6
8	4	10	0,5		44		fällt weg
12	6	15	0,75		62	44	fällt weg
13	7	15	1	1	78	13
16	8	20	1,5			47	fällt weg
24	12	30	2,5	2,5	217	28
32	16	40	4	4		44	fällt weg
63	31,5	50	6	6	469	56

Die Tabelle 2 zeigt in den ersten zwei Spalten exemplarische Lastanforderungen von Lasten. Die erste Spalte zeigt den Peak (Spitzen-) Strom. Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass für über 90% der Lasten der Dauerstrombedarf unter 50% des Spitzenstroms liegt. (beim Beispiel der motorischen Last Fensterheber lag das Verhältnis bei 1/4,5 also nur 22%).
Bei der konventionellen Auslegung ergibt sich der Sicherungs-Nennwert nach der 80% Regel, der Spitzenstrom bis 1s RMS („root mean square“, quadratisches Mittel) soll also nur 80% des Sicherungs-Nennwertes ausmachen, damit keine Alterung der Sicherung auftritt. Ausgehend vom Sicherungs-Nennwert ergibt sich z.B. nach der Norm VW 75212 der notwendige Leitungsquerschnitt in Spalte 4.
Der nächste Block zeigt die SW-definierte Charakteristik, die sich aus der 85°C ->105°C Isotherme der Cu-Leitung ergibt. Die 0,35mm² Leitung kann demnach einen Dauerstrom von 7A tragen. Damit deckt sie den Dauerstrombedarf der Querschnitte 0,35, 0,5 und 0,75mm² der konventionellen Auslegung ab. Die Querschnitte 0,5 und 0,75mm² können also wegen der vollständigen Ausnutzung der Save Operating Area der 0,35mm² Leitung bei Anwendung der Software-definierten Charakteristik wegfallen. Die gleiche Ratio gilt für die Querschnitte 1,5mm² und 4mm².
Die 50% Regel in Spalte zwei gilt offensichtlich nicht für Konstant-Lasten. Von diesen gibt es allerdings nicht viele im Fahrzeug. Zu nennen sind Heckscheibenheizung, Kraftstoffpumpe, Abblendlicht. Für all diese Quasi-Konstant-Lasten ist allerdings der Querschnitt 2,5mm² Cu eine gute Auslegung. Aus diesem Grund ist die Abstufung so gewählt, daß der Querschnitt 2,5mm² erhalten bleibt.
Der Tabelle 2 ist zu entnehmen, dass 50% der Querschnittsstufen bis 6mm² wegfallen können. Demnach kann die Anzahl der notwendigen Krimp-Werkzeuge auch um diesen Faktor reduziert werden.
Die SW-definierte Charakteristik kann aus der Impulsfolgen Isotherme des Rundleiters berechnet werden.
Die Isotherme für Einzelimpulse kann entsprechend der folgenden Formel (1) berechnet werden: $I (Δ t) = \sqrt (Δ T / (Rth \times Rohm \times (1 - exp (- Δ t / (Rth \times Cth)))$
Dabei gelten die folgenden Bezeichnungen:

I(Δt): zulässiger Strom für Impulslänge Δt;
ΔT = Tmax - Tambient: Erlaubter Temperaturswing, z.B. 105°C - 85°C;
Rth = Belag des thermischen Übergangs für 1m Leitung bei Tmax;
Cth = Belag der thermischen Kapazität der Leitung für 1m Leitung bei Tmax;
Rohm = Belag des Ohmschen Widerstands der Leitung in Ohm pro Meter.

Diese Isotherme entsprechend Formel (1) gilt für Einzelimpulse. Für Impulsfolgen muss beachtet werden, dass zeitlich vorhergehende Impulse zu einer Basiserwärmung der Leitung beitragen.
Die Isotherme für Einzelimpulse gemäß Formel (1) kann in eine Isotherme für Impulsfolgen umgerechnet werden, indem die Adiabate der Einzelimpuls-Isotherme um den Faktor 0,79 abgesenkt wird. Die Herleitung des Faktors kann über eine Reihenentwicklung wie folgt dargestellt werden:
Der maximale „Basiserwärmungseffekt“ für eine n τ Folge (d.h. unendlich viele kurze Maximalimpulse, die in einem Abstand von _τ aufeinanderfolgen), bestimmt sich wie folgt: $\begin{array}{l} Δ T = 1 / C_{TH} I^{2} R_{Ω} Δ t (1 + e^{- 1 τ / τ} + e^{- 2 τ / τ} + e^{- 3 τ / τ} \dots); \\ (1 + e^{- 1 τ / τ} + e^{- 2 τ / τ} + e^{- 3 τ / τ} \dots) = 1,528; \\ Δ T = 1 / C_{TH} I^{2} R_{Ω} Δ t (1.582) . \end{array}$
Es wird ein Stromimpuls I_a definiert, für den gilt: I_a ² =I² *1,582.
Also I_a = I √1,582 = 1,26.
Der Impuls-Strom muss wegen der Basiserwärmung für nachfolgende Impulse in seiner Wirkung um den Faktor 1,26 angehoben werden oder andersherum die Adiabate (Werte für t< τ) der Isotherme der erlaubten (reellen) Ströme müssen um den Faktor 0,79 abgesenkt werden.
Das Ergebnis der Isotherme für Impulsfolgen, wie hier dargestellt, ist damit eine Näherung (wie eine Taylorreihenentwicklung, die nach dem zweiten Glied abgebrochen wird), die sich empirisch und in der Simulation als absolut praxistauglich erwiesen hat. Diese Näherung ist übrigens auch auf die Kennlinie konventioneller Schmelz-Sicherungen anzuwenden, denn die Angaben der Hersteller beziehen sich nur auf Einzelimpulse, nicht auf Impulsfolgen (genau wie die I²t Angaben). Dieser Zusammenhang wird im Systemzusammenhang bisher meistens übersehen.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 600 zum Betreiben einer elektronischen Sicherung zur Absicherung einer elektrischen Leitung gegen thermische Überlast gemäß einem Ausführungsbeispiel, z.B. einer elektronischen Sicherung 101 zur Absicherung einer elektrischen Leitung 102 wie in 1 beschrieben.
Das Verfahren 600 umfasst ein Unterbrechen 601 eines Stromflusses (I) durch die elektrische Leitung 102 mittels eines elektronischen Schalters 103 mit einer Strom-Zeit Kennlinie 104, wenn der durch die elektrische Leitung 102 fließende Strom (I) eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Strom-Zeit Kennlinie 104 erfüllt, wobei die Strom-Zeit Kennlinie 104 des elektronischen Schalters 103 auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung 102 basiert, z.B. wie oben zu den 1 bis 5 beschrieben.
Bezugszeichenliste

100: Anordnung aus elektrischer Leitung und elektronischer Sicherung
101: elektronische Sicherung
102: elektrische Leitung
103: elektronischer Schalter
104: Strom-Zeit Kennlinie
200: Strom-Zeit Kennlinie für 85°C gemäß einer Ausführungsform
201: Isotherme der Leitung für 85°C → 105°C
202: Stützpunkte der Software-definierten Sicherungscharakteristik
203: sicherer Betriebsbereich der Leitung, der ungenutzt bleibt wegen Alterungscharakteristik der Sicherung
204: sicherer Betriebsbereich der Leitung
205: Alterungsgrenze der konventionellen Schmelzsicherung
300: Strom-Zeit Kennlinie für 85°C gemäß einer Ausführungsform
301: elektrische Leitung mit 0,35 mm² Querschnitt
302: typische Auslegungsgrenze für 7,5A Sicherung
303: Sicherung 7,5A
400: Strom-Zeit Kennlinie für 85°C gemäß einer Ausführungsform
401: elektrische Leitung mit 0,35 mm² Querschnitt
402: typische Auslegungsgrenze für 15A Sicherung
403: Alterungsgrenze 15A Sicherung für 0,75 mm² Leitung
500: Strom-Zeit Kennlinie gemäß einer Ausführungsform
501: 0,35 mm² CU Isotherme für 70°C → 105°C
503: Lastcharakteristik Fensterheber
600: Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Sicherung
601: Verfahrensschritt

Claims

elektronische Sicherung (101) zur Absicherung einer elektrischen Leitung (102) gegen thermische Überlast, umfassend: einen elektronischen Schalter (103) mit einer Strom-Zeit Kennlinie (104), wobei der elektronische Schalter (103) ausgebildet ist, einen Stromfluss (I) durch die elektrische Leitung (102) zu unterbrechen, wenn der durch die elektrische Leitung (102) fließender Strom (I) eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Strom-Zeit Kennlinie (104) erfüllt, wobei die Strom-Zeit Kennlinie (104) des elektronischen Schalters (103) auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung (102) basiert.
elektronische Sicherung (101) nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) auf einer Wärmekapazität, einem thermischen Wärmeübergangswiderstand und/oder einem ohmschen Widerstand der elektrischen Leitung (102) basiert.
elektronische Sicherung (101) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) auf einer Isothermen (201, 301, 401, 501) der elektrischen Leitung (102) basiert, insbesondere einer Isothermen der elektrischen Leitung (102) für eine vorgegebene Temperaturschwankung.
elektronische Sicherung (101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) auf einer Isothermen (201, 301, 401, 501) der elektrischen Leitung (102) für Einzelimpulse des Stroms basiert.
elektronische Sicherung (101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung auf einer Isothermen (201, 301, 401, 501) der elektrischen Leitung (102) für Impulsfolgen des Stroms basiert.
elektronische Sicherung (101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Isotherme (201, 301, 401, 501) der elektrischen Leitung (102) für Impulsfolgen sich aus einer um einen konstanten Faktor, insbesondere den Faktor 0,79, abgesenkten Adiabate einer Isothermen (201, 301, 401, 501) der elektrischen Leitung (102) für Einzelimpulse bestimmt.
elektronische Sicherung (101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) einen Nenn-Leitungsquerschnitt der elektrischen Leitung (102) spezifiziert, welcher gegenüber einer Auslegung basierend auf einer Absicherung der elektrischen Leitung (102) mit einem Schmelzleiter reduziert ist.
elektronische Sicherung (101) nach Anspruch 7, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) oberhalb einer Alterungs-Grenzkennlinie (205) des Schmelzleiters liegt.
elektronische Sicherung (101) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) bei niedrigen Zeitwerten der Strom-Zeit Kennlinie (104) einen größeren Abstand zur Alterungs-Grenzkennlinie (205) des Schmelzleiters aufweist als bei höheren Zeitwerten der Strom-Zeit Kennlinie (104).
elektronische Sicherung (101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) eine Software-definierte Charakteristik ist, welche auf einer Datenbasis mit Messwerten verschiedener Lastprofile von elektrischen Leitungen mit unterschiedlichen Leitungsquerschnitten basiert.
elektronische Sicherung (101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) einen sicheren Betriebsbereich (204) der elektrischen Leitung (102) begrenzt.
elektronische Sicherung (101) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik der elektrischen Leitung (102) auf Stützstellen (202) in einem oktalen Zeit-Raster und einem dezimalen Strom-Raster basiert.
Leitungssatz für ein Bordnetz eines Fahrzeugs, mit: einer Mehrzahl an elektrischen Leitungen (102) mit jeweils unterschiedlichen Leitungsquerschnitten; und einer entsprechenden Mehrzahl von elektronischen Sicherungen (101) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, zur Absicherung der jeweiligen elektrischen Leitungen (102) gegen thermische Überlast.
Leitungssatz gemäß Anspruch 13, wobei die Leitungsquerschnitte der elektrischen Leitungen (102) gemäß der vorbestimmten Charakteristik abgestuft sind und eine geringere Anzahl von Stufen umfassen als eine Abstufung gemäß einer Auslegung basierend auf einer Absicherung der elektrischen Leitungen (102) mit Schmelzleitern.
Verfahren (600) zum Betreiben einer elektronischen Sicherung (101) zur Absicherung einer elektrischen Leitung (102) gegen thermische Überlast, umfassend: Unterbrechen (601) eines Stromflusses (I) durch die elektrische Leitung (102) mittels eines elektronischen Schalters (103) mit einer Strom-Zeit Kennlinie (104), wenn der durch die elektrische Leitung (102) fließende Strom (I) eine vorgegebene Bedingung bezüglich der Strom-Zeit Kennlinie (104) erfüllt, wobei die Strom-Zeit Kennlinie (104) des elektronischen Schalters (103) auf einer vorbestimmten Charakteristik der elektrischen Leitung (102) basiert.