DE102021132451A1 - Electronic security component and security system therewith - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Sicherungsbauteil (1), das einen Versorgungseingang (103) und einen Komponentenausgang (104), die über mindestens zwei elektronische Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) miteinander elektrisch verbunden sind, und mindestens zwei Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Sicherungssystem (1, 2), aufweisend mindestens ein elektronisches Sicherungsbauteil (1) und mindestens eine Auslöselogik (2, 2-1, 2-2), welche mit den Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) und den Trennschaltern (S1, S2; S1 - S4) signaltechnisch verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, die von den Messeinrichtungen(105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) ermittelten Messwerte auszuwerten und die Trennschalter S1, S2; S1 - S4) beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Fahrzeuge, insbesondere bei einem Verbau in einem Versorgungsbordnetz des Fahrzeugs.The invention relates to an electronic security component (1), which has a supply input (103) and a component output (104), which are electrically connected to one another via at least two electronic isolating switches (S1, S2; S1 - S4), and at least two measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L). The invention also relates to a security system (1, 2), having at least one electronic security component (1) and at least one triggering logic (2, 2-1, 2-2), which is connected to the measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H , 4L) and the isolating switches (S1, S2; S1 - S4) and which is set up to evaluate the measured values determined by the measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) and the isolating switches S1, S2 ; S1 - S4) based on the result of the evaluation. The invention can be applied particularly advantageously to vehicles, in particular when installed in an on-board supply network of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Sicherungsbauteil, aufweisend einen Versorgungseingang und einen Komponentenausgang, die über einen Trennschalter miteinander elektrisch verbunden sind, und aufweisend mindestens zwei Messeinrichtungen. Die Erfindung betrifft auch ein Sicherungssystem, aufweisend mindestens ein elektronisches Sicherungsbauteil und eine Auslöselogik, welche mit den Messeinrichtungen und dem Trennschalter signaltechnisch verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, die von den Messeinrichtungen ermittelten Messwerte auszuwerten und den Trennschalter beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, das mindestens ein solches Sicherungssystem aufweist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Fahrzeuge, insbesondere bei einem Verbau in einem Versorgungsbordnetz eines Fahrzeugs.The invention relates to an electronic security component, having a supply input and a component output, which are electrically connected to one another via an isolating switch, and having at least two measuring devices. The invention also relates to a safety system, having at least one electronic safety component and a triggering logic, which is connected to the measuring devices and the disconnector in terms of signals and which is set up to evaluate the measured values determined by the measuring devices and to control the disconnector based on the result of the evaluation. The invention also relates to a vehicle that has at least one such security system. The invention can be applied particularly advantageously to vehicles, in particular when installed in an on-board power supply system of a vehicle.

Um in einem Fahrzeug Systemausfällen aufgrund von Unterspannungen vorzubeugen und einen Schutz vor thermischen Ereignissen wie Lichtbögen usw. zu erreichen, werden Komponenten des Fahrzeugs wie mindestens ein elektrischer Verbraucher, mindestens eine elektrische Energiequelle (z.B. eine Batterie, ein Superkondensator oder ein Wandler), mindestens ein Stromverteiler, usw. teilweise über elektronische Sicherungen (auch als „E-Fuses“ oder „Smart Fuses“ bekannt) abgesichert. Wie in 7 gezeigt, weist eine herkömmliche elektronische Sicherung 101 einen elektronischen Trennschalter 102 (z.B. einen Bipolartransistor, ein MOSFET usw.) auf, der zwischen einem Versorgungseingang 103 und einem Komponentenausgang 104 seriell verbaut ist. Der Komponentenausgang 104 ist insbesondere dazu vorgesehen, mit der mindestens einen abzusichernden Fahrzeugkomponente elektrisch verbunden zu werden.In order to prevent system failures in a vehicle due to undervoltages and to protect against thermal events such as arcing, etc., components of the vehicle such as at least one electrical load, at least one electrical energy source (e.g. a battery, a supercapacitor or a converter), at least one Power distributors, etc. partially protected by electronic fuses (also known as "E-Fuses" or "Smart Fuses"). As in 7 shown, a conventional electronic fuse 101 has an electronic circuit breaker 102 (eg, a bipolar transistor, a MOSFET, etc.) that is installed in series between a supply input 103 and a component output 104 . The component output 104 is intended in particular to be electrically connected to the at least one vehicle component to be protected.

In dem Strompfad zwischen Versorgungseingang 103 und Komponentenausgang 104 befindet sich ferner auf beiden Seiten des Trennschalters 102 jeweils eine Spannungsmesseinrichtung 105H bzw. 105L. Die beiden Spannungsmesseinrichtungen 105H, 105L sind über einen gemeinsamen Knoten an Masse GND angeschlossenen. In dem Strompfad zwischen Versorgungseingang 103 und Komponentenausgang 104 befindet sich außerdem eine Strommesseinrichtung 106H zur Messung des durch den Strompfad durchgeleiteten elektrischen Stroms. Die Spannungsmesseinrichtungen 105H, 105L und die Strommesseinrichtung 106H sind datentechnisch mit einer Auslöselogik 107 verbunden, welche auch den Trennschalter 102 durch eine entsprechende Ansteuerung wahlweise leitend oder sperrend schalten kann. Die Auslöselogik 107 kann Spannungseinbrüche an den Spannungsmesseinrichtungen 105H, 105L und Stromeinbrüche an der Strommesseinrichtung 106H erkennen und daraufhin den Trennschalter 102 durch eine entsprechende Ansteuerung sperrend schalten bzw. öffnen. Außerdem kann die Auslöselogik 107 eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Spannungsmesseinrichtungen 105H und 105L überwachen und so einen defekten Trennschalter 102 erkennen. Ist z.B. die Spannungsdifferenz hoch, obwohl der Trennschalter 102 leitend geschaltet ist, oder ist z.B. die Spannungsdifferenz niedrig, obwohl der Trennschalter 102 sperrend geschaltet ist, kann ggf. von einem Fehler des Trennschalters 102 ausgegangen werden. Insbesondere kann die Auslöselogik 107 verschiedene Fehlerfälle wie Kurzschluss, schleichenden Kurzschluss, Falschpolung, Unterspannung usw. differenziert erkennen. Da der Trennschalter 102 aufgrund seiner Eigenschaft als elektronischer Schalter zudem dazu eingerichtet ist, kommandiert reversibel wahlweise sperrend oder leitend bzw. geöffnet oder geschlossen zu werden, kann mit Erkennen eines Fehlerfalls durch die Auslöselogik der Trennschalter 102 gezielt geschaltet werden.In the current path between the supply input 103 and the component output 104 there is also a voltage measuring device 105H and 105L on each side of the isolating switch 102 . The two voltage measuring devices 105H, 105L are connected to ground GND via a common node. Also located in the current path between the supply input 103 and the component output 104 is a current measuring device 106H for measuring the electrical current passed through the current path. The voltage measuring devices 105H, 105L and the current measuring device 106H are connected in terms of data technology to a triggering logic 107, which can also selectively switch the isolating switch 102 to be conductive or blocked by means of a corresponding control. The triggering logic 107 can detect voltage dips in the voltage measuring devices 105H, 105L and current dips in the current measuring device 106H and then block or open the isolating switch 102 by means of a corresponding control. In addition, the triggering logic 107 can monitor a voltage difference between the two voltage measuring devices 105H and 105L and thus detect a defective circuit breaker 102 . If, for example, the voltage difference is high although the isolating switch 102 is switched on, or if, for example, the voltage difference is low although the isolating switch 102 is switched off, a fault in the isolating switch 102 can be assumed. In particular, the tripping logic 107 can differentiate between different faults such as short circuits, creeping short circuits, wrong polarity, undervoltage, etc. Since the isolating switch 102, due to its property as an electronic switch, is also set up to be reversibly commanded to be selectively blocking or conducting or opened or closed, the isolating switch 102 can be selectively switched when a fault is detected by the tripping logic.

Diesen Vorteilen der elektronischen Sicherung 101 steht gegenüber, dass es sich um ein elektronisches Bauteil handelt und somit höheren Ausfall- oder Fehlerwahrscheinlichkeit unterliegt als beispielsweise eine mechanische Sicherung (z.B. eine Schmelzsicherung). Mögliche Fehler können beispielsweise in der Messung (zu hoch, zu niedrig, Messausfall, usw.) oder in dem Trennelement / Schalter (zufälliges bzw. fehlerhaftes Öffnen, Schlie-ßen, usw.) auftreten. In einem solchen Fall ist das Restbordnetz insbesondere bei Kurzschlüssen, unzulässigen Strömen und/oder Erwärmungen am Strompfad der Komponente(n) nicht geschützt und die Gesamtsystemsicherheit (z.B. umfassend eine Funktionsverfügbarkeit, funktionale Sicherheit und Insassensicherheit) wird gefährdet.These advantages of the electronic fuse 101 are offset by the fact that it is an electronic component and is therefore subject to a higher probability of failure or error than, for example, a mechanical fuse (e.g. a fuse). Possible errors can occur, for example, in the measurement (too high, too low, measurement failure, etc.) or in the separating element / switch (accidental or incorrect opening, closing, etc.). In such a case, the rest of the vehicle electrical system is not protected, especially in the event of short circuits, impermissible currents and/or heating in the current path of the component(s), and the overall system safety (e.g. including functional availability, functional safety and passenger safety) is endangered.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Schutz von durch elektronische Sicherungen abgesicherten elektrischen Komponenten und übergeordneten Systemen, insbesondere einem Versorgungsbordnetz, in Fahrzeugen auf kostengünstige Weise zu verbessern.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and in particular to improve the protection of electrical components protected by electronic fuses and higher-level systems, in particular an on-board supply network, in vehicles in a cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is solved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments can be found in particular in the dependent claims.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Bauteil („Sicherungsbauteil“), aufweisend:

  • - einen Versorgungseingang und einen Komponentenausgang,
  • - die über mindestens zwei elektronische Trennschalter miteinander elektrisch verbunden sind, und
  • - mindestens zwei Messeinrichtungen.
The task is solved by an electronic component (“fuse component”), having:
  • - a supply input and a component output,
  • - which are electrically connected to one another via at least two electronic circuit breakers, and
  • - at least two measuring devices.

Dieses Bauteil weist den Vorteil auf, dass mehrere Trennschalter und mehrere Messeinrichtungen vorhanden sind. Durch diese Redundanz können Fehleranfälligkeiten reduziert und folglich System-, Funktions- sowie Komponentenzuverlässigkeiten erhöht werden. Speziell durch die Redundanz der Messeinrichtungen können die Trennschalter hochzuverlässig ausgelöst und Messungen parallel plausibilisiert werden, z.B. bei einem Wegdriften oder einer Inkonsistenz („Messungsvalidierung“). Auch ist die Integration der mehrfachen Trennschalter und Messeinrichtungen in einem einzigen Bauteil besonders kostengünstig umsetzbar. Die Auslösung kann über eine oder über zwei unabhängige Auslöselogiken erfolgen. Das elektronische Sicherungsbauteil ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn hochverfügbare Fahrzeugkomponenten abgesichert werden sollen.This component has the advantage that there are a number of isolating switches and a number of measuring devices. This redundancy can reduce susceptibility to errors and consequently increase system, functional and component reliability. Especially due to the redundancy of the measuring devices, the circuit breakers can be tripped in a highly reliable manner and measurements can be checked for plausibility in parallel, e.g. in the event of drifting away or an inconsistency ("measurement validation"). The integration of multiple disconnectors and measuring devices in a single component can also be implemented particularly cost-effectively. The triggering can take place via one or two independent triggering logics. The electronic security component can be used particularly advantageously when high-availability vehicle components are to be secured.

Dass das Sicherungsbauteil ein elektronisches Sicherungsbauteil, ist, kann umfassen, dass zumindest die Trennschalter und ggf. auch zumindest eine der Messeinrichtungen als Halbleiterelemente ausgebildet sind.The fact that the security component is an electronic security component can include that at least the isolating switches and possibly also at least one of the measuring devices are designed as semiconductor elements.

Das Sicherungsbauteil weist zwei elektrische Anschlüsse zum Einsetzen des Sicherungsbauteils in eine Stromleitung auf, die ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Versorgungseingang“ und „Komponentenausgang“ bezeichnet werden. Insbesondere kann das Sicherungsbauteil dazu ausgebildet sein, Strom dann besonders verlustarm bzw. praktisch verlustfrei durchzuleiten, wenn Strom von dem Versorgungseingang zu dem Komponentenausgang fließt. Es ist eine Weiterbildung, dass das Sicherungsbauteil als ein High-Side-Bauteil vorgesehen ist, bei dem der abzusichernde mindestens eine Verbraucher in Spannungs- bzw. Stromrichtung an dem Komponentenausgang („hinter“ dem Sicherungsbauteil) angeschlossen ist.The fuse assembly has two electrical terminals for inserting the fuse assembly into a power line, referred to without limitation as "supply input" and "component output." In particular, the fuse component can be designed to conduct current through it with particularly low losses or practically no losses when current flows from the supply input to the component output. In one development, the fuse component is provided as a high-side component, in which the at least one consumer to be protected is connected to the component output (“behind” the fuse component) in the voltage or current direction.

Der Trennschalter ist dazu vorgesehen, durch geeignete Schaltung bzw. Ansteuerung von außen eine elektrische Leitung (z.B. eine Stromschiene), in welche er eingesetzt ist, zu unterbrechen. Dass der Trennschalter ein elektronischer Trennschalter ist, umfasst insbesondere, dass er mindestens einen Halbleiterschalter aufweist, z.B. ein MOSFET. Er ist dadurch auch reversibel, d.h., dass er wahlweise zum Sperren und/oder Leiten ansteuerbar ist (ein Transistor z.B. durch Anlegen einer entsprechenden Sperrspannung an den Steueranschluss), wobei sein Schaltzustand beliebig oft änderbar ist.The isolating switch is designed to interrupt an electrical line (e.g. a busbar) in which it is inserted by means of suitable switching or activation from the outside. The fact that the circuit breaker is an electronic circuit breaker includes, in particular, that it has at least one semiconductor switch, e.g. a MOSFET. As a result, it is also reversible, i.e. it can be selectively controlled to block and/or conduct (a transistor, e.g. by applying a corresponding blocking voltage to the control connection), whereby its switching state can be changed as often as desired.

Das Sicherungsbauteil ist hier insbesondere ein Bauteil, das die Funktion einer Absicherung mindestens einer damit verbundenen, insbesondere in Stromrichtung nachgeschalteten, Funktionskomponente hat. Dass das Sicherungsbauteil ein Bauteil ist, umfasst insbesondere, dass es ein (ohne Zerstörung) untrennbarer Gegenstand ist. Speziell kann das Bauteil ein Gehäuse („Housing“) aufweisen, das die elektronischen Trennschalter und die Messeinrichtungen umgibt. Insbesondere können die elektronischen Trennschalter auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat, insbesondere Siliziumsubstrat, („Chip“) ausgebildet sein. In einer Weiterbildung können zumindest einige der Messeinrichtungen ebenfalls auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet sein. Das Halbleiterbauteil kann in das Housing eingebettet sein, insbesondere so, dass nur elektrische Anschlüsse wie der Versorgungseingang, der Verbraucherauslass und Signalanschlüsse der Messeinrichtungen herausgeführt sind. Das Housing kann ein Spritzgussteil sein.In this case, the safety component is in particular a component that has the function of protecting at least one functional component connected thereto, in particular downstream in the current direction. The fact that the security component is a component includes, in particular, that it is an inseparable object (without being destroyed). In particular, the component can have a housing that encloses the electronic circuit breakers and the measuring devices. In particular, the electronic circuit breakers can be formed on a common semiconductor substrate, in particular a silicon substrate (“chip”). In one development, at least some of the measuring devices can also be formed on the semiconductor substrate. The semiconductor component can be embedded in the housing, in particular in such a way that only electrical connections such as the supply input, the load outlet and signal connections of the measuring devices are brought out. The housing can be an injection molded part.

Es ist eine Weiterbildung, dass jeder mögliche Strompfad zwischen Versorgungseingang und Komponentenausgang mindestens einen Trennschalter aufweist. Es existiert also insbesondere kein Strompfad zwischen Versorgungseingang und Komponentenausgang an den Trennschaltern vorbei.In one development, every possible current path between the supply input and the component output has at least one isolating switch. In particular, there is no current path between the supply input and the component output past the isolating switches.

Die mindestens zwei elektronischen Trennschalter können zwei, drei, vier oder sogar noch mehr elektronische Trennschalter umfassen, die in grundsätzlich beliebiger Topologie bzw. Anordnung miteinander elektrisch verbunden verschaltet sein können.The at least two electronic isolating switches can include two, three, four or even more electronic isolating switches, which can be electrically connected to one another in basically any topology or arrangement.

Unter einer Messeinrichtung wird insbesondere eine Einrichtung zum quantitiven Messen mindestens einer physikalische Größe (z.B. Strom, Spannung, Temperatur, usw.) verstanden, welche als Ergebnis der Messung einen Wert dieser physikalische Größe ausgibt (z.B. x Ampere, y Volt, z °C, usw.).A measuring device is understood to mean, in particular, a device for quantitatively measuring at least one physical variable (e.g. current, voltage, temperature, etc.), which outputs a value of this physical variable as the result of the measurement (e.g. x ampere, y volt, z °C, etc.).

Die mindestens zwei Messeinrichtungen können zwei oder mehr Messeinrichtungen umfassen. Die mindestens zwei Messeinrichtungen können Messeinrichtungen „gleicher Art“ (d.h. Messeinrichtungen, welche die gleiche physikalische Größe bestimmen) und/oder Messeinrichtungen „unterschiedlicher Art“ (d.h. Messeinrichtungen, welche eine unterschiedliche physikalische Größe bestimmen) umfassen. Die mindestens zwei Messeinrichtungen können also z.B. genau eine Spannungsmesseinrichtung, genau eine Strommesseinrichtung und/oder genau eine Temperaturmesseinrichtung umfassen. Dabei kann ausgenutzt werden, dass eine Messungsvalidierung auch durch Vergleich unterschiedlicher physikalischer Größen erreicht werden kann. Insbesondere können Messeinrichtungen gleicher Art identisch aufgebaute Messeinrichtungen sein. Die Messeinrichtungen können in einer Weiterbildung als Halbleiter ausgebildet sein.The at least two measuring devices can include two or more measuring devices. The at least two measuring devices can include measuring devices “of the same type” (ie measuring devices that determine the same physical variable) and/or measuring devices of “different type” (ie measuring devices that determine a different physical variable). The at least two measuring devices can thus include, for example, exactly one voltage measuring device, exactly one current measuring device and/or exactly one temperature measuring device. The fact that a measurement validation can also be achieved by comparing different physical quantities can be used here can be. In particular, measuring devices of the same type can be identically constructed measuring devices. In a further development, the measuring devices can be in the form of semiconductors.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens zwei Trennschalter genau zwei Trennschalter sind, die zwischen Versorgungseingang und Komponentenausgang elektrisch seriell zueinander angeordnet sind. So wird der Vorteil erreicht, dass das elektronische Sicherungsbauteil besonders empfindlich und zuverlässig sperrt, da die Verbindung zwischen Versorgungseingang und Komponentenausgang bereits durch den als erstes sperrenden Trennschalter unterbrochen wird. Ist eine Trennung durch einen der beiden Schalter nicht möglich, so kann die Stromführung durch den anderen Schalter unterbrochen werden. Dies kann auch als „sicheres Trennen“ bezeichnet werden. Bei dieser Ausgestaltung sind also Versorgungseingang, die beiden Trennschalter und der Komponentenausgang elektrisch in Reihe geschaltet.In one configuration, the at least two isolating switches are exactly two isolating switches which are arranged electrically in series with one another between the supply input and the component output. This achieves the advantage that the electronic security component blocks particularly sensitively and reliably, since the connection between the supply input and the component output is already interrupted by the isolating switch that blocks first. If disconnection by one of the two switches is not possible, the current flow can be interrupted by the other switch. This can also be referred to as "safe disconnect". In this configuration, the supply input, the two isolating switches and the component output are electrically connected in series.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens zwei Trennschalter genau zwei Trennschalter sind, die zwischen Versorgungseingang und Komponentenausgang elektrisch parallel zueinander angeordnet sind. So wird der Vorteil erreicht, dass bei Ausfall einer der Trennschalter derart, dass er dauernd sperrt, die Stromführung durch den anderen Schalter aufrechterhalten werden kann. Dies kann auch als „sicheres Verbinden“ bezeichnet werden.In one configuration, the at least two isolating switches are exactly two isolating switches which are arranged electrically parallel to one another between the supply input and the component output. In this way, the advantage is achieved that if one of the isolating switches fails in such a way that it is permanently blocked, the current flow through the other switch can be maintained. This can also be referred to as "secure connection".

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens zwei Trennschalter vier Trennschalter sind, die in zwei elektrisch parallelen Zweigen mit jeweils zwei elektrisch seriell miteinander verbundenen Trennschaltern angeordnet sind. So wird der Vorteil erreicht, dass bei Ausfall eines der Trennschalter in einem der Zweige eine Redundanz durch den anderen Zweig weiterhin gewährleistet ist. So wird vorteilhafterweise sicheres Trennen und sicheres Verbinden kombiniert.In one configuration, the at least two isolating switches are four isolating switches which are arranged in two electrically parallel branches each having two isolating switches electrically connected in series with one another. In this way, the advantage is achieved that if one of the circuit breakers in one of the branches fails, redundancy is still guaranteed by the other branch. In this way, safe disconnection and safe connection are advantageously combined.

Die obigen Verschaltungen der Trennschalter können grundsätzlich beliebig erweitert werden, z.B. auf mehr als zwei seriell miteinander verbundene Trennschalter, auf mehr als zwei parallele Zweige, auf eine kombinierte Reihen- und Parallelschaltung, usw.The circuits above for the circuit breakers can basically be expanded as desired, e.g. to more than two circuit breakers connected in series, to more than two parallel branches, to a combined series and parallel circuit, etc.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens zwei Messeinrichtungen mindestens eine Gruppe mit jeweils mindestens zwei Messeinrichtungen gleicher Art umfassen. Dies erleichtert eine Messungsvalidierung an den Messeinrichtungen gleicher Art und beispielsweise auch eine Erkennung von schleichenden Fehlern.In one configuration, the at least two measuring devices include at least one group each with at least two measuring devices of the same type. This facilitates a measurement validation on the measuring devices of the same type and, for example, also a detection of creeping errors.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Gruppe mit mindestens zwei Messeinrichtungen zumindest eine Gruppe mit mindestens zwei Spannungsmesseinrichtungen umfasst oder aufweist. Das elektronische Sicherungsbauteil weist in anderen Worten also mindestens zwei Spannungsmesseinrichtungen auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Spannungsmessungen redundant ausgelegt sind, wodurch wiederum eine ungenaue oder fehlerhafte Spannungsmesseinrichtung erkannt werden kann. Beispielsweise können ermittelte, insbesondere gemessene, Spannungshöhen und/oder Spannungsverläufe miteinander verglichen werden.In one configuration, the at least one group with at least two measuring devices includes or has at least one group with at least two voltage measuring devices. In other words, the electronic security component has at least two voltage measuring devices. This achieves the advantage that the voltage measurements are designed to be redundant, which in turn means that an inaccurate or faulty voltage measuring device can be detected. For example, determined, in particular measured, voltage levels and/or voltage curves can be compared with one another.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Trennschalter elektrisch in Reihe mit und zwischen den Spannungsmesseinrichtungen angeordnet sind. So wird der Vorteil erreicht, dass die Spannungen vor und hinter den Trennschaltern messbar sind und sich dadurch Fehler und Ausfälle der Trennschalter besonders einfach diagnostizieren lassen. Es sind also insbesondere der Versorgungseingang, mindestens eine Spannungsmesseinrichtung, die Trennschalter, mindestens eine Spannungsmesseinrichtung und der Komponentenausgang in dieser Reihenfolge elektrisch in Reihe geschaltet. In noch einer Weiterbildung kann mindestens eine Spannungsmesseinrichtung elektrisch zwischen zwei Trennschalter oder Gruppen von Trennschaltern angeordnet sein, was eine Fehlerddiagnose der Trennschalter noch weiter vereinfachen kann.In a further development, the isolating switches are arranged electrically in series with and between the voltage measuring devices. In this way, the advantage is achieved that the voltages upstream and downstream of the isolating switches can be measured, making it particularly easy to diagnose faults and failures in the isolating switches. In particular, the supply input, at least one voltage measuring device, the isolating switch, at least one voltage measuring device and the component output are electrically connected in series in this order. In another development, at least one voltage measuring device can be arranged electrically between two isolators or groups of isolators, which can further simplify fault diagnosis of the isolators.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die Spannungsmesseinrichtungen getrennt bzw. unabhängig voneinander an Masse anliegen, z.B. an eine Karosserie oder Masseleitung eines Fahrzeugs angebunden sind. So wird der Vorteil erreicht, dass im Gegensatz zu einer Anbindung an Masse über einen den Spannungsmesseinrichtungen gemeinsamen Knoten eine Messabweichung einer der Spannungsmesseinrichtungen aufgrund eines fehlerhaften oder unzuverlässigen Kontakts mit Masse erkennbar ist. Dabei ist ein Spannungsversatz der unterschiedlichen Anbindungspunkte typischerweise vernachlässigbar, z.B. bei Anbindung an eine Karosserie bedingt durch die geringe Strecke sowie den geringen Karosseriewiderstand.In one embodiment, the voltage measuring devices are connected to ground separately or independently of one another, e.g. are connected to a body or ground line of a vehicle. This achieves the advantage that, in contrast to a connection to ground via a node common to the voltage measuring devices, a measurement deviation of one of the voltage measuring devices due to faulty or unreliable contact with ground can be identified. A voltage offset of the different connection points is typically negligible, e.g. when connecting to a body due to the small distance and the low body resistance.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Gruppe mit mindestens zwei Messeinrichtungen zumindest eine Gruppe mit mindestens zwei Strommesseinrichtungen umfasst oder aufweist. Das elektronische Sicherungsbauteil weist in anderen Worten also mindestens zwei Strommesseinrichtungen auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Strommessungen redundant ausgelegt sind, wodurch wiederum durch Messungsvalidierung eine ungenaue oder fehlerhafte Strommesseinrichtung erkannt werden kann.In one configuration, the at least one group with at least two measuring devices includes or has at least one group with at least two current measuring devices. In other words, the electronic security component has at least two current measuring devices. This achieves the advantage that the current measurements are designed redundantly, as a result of which an inaccurate or faulty current measuring device can in turn be recognized by measurement validation.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Trennschalter elektrisch in Reihe mit und zwischen den Strommesseinrichtungen angeordnet sind. So wird der Vorteil erreicht, dass der Strom durch das elektronische Sicherungsbauteil mehrfach messbar ist und sich dadurch eine ungenaue oder fehlerhafte Strommesseinrichtung besonders einfach erkennen lässt. Es sind also insbesondere der Versorgungseingang, mindestens eine Strommesseinrichtung, die Trennschalter, mindestens eine Strommesseinrichtung und der Komponentenausgang in dieser Reihenfolge elektrisch in Reihe geschaltet. In noch einer Weiterbildung kann eine jeweilige Strommesseinrichtung elektrisch in einem, mehreren oder allen parallelen Stromzweigen bzw. -pfaden angeordnet sein, sein, was eine Fehlerddiagnose der Trennschalter noch weiter vereinfachen kann.In a further development, the isolating switches are arranged electrically in series with and between the current measuring devices. In this way, the advantage is achieved that the current through the electronic safety component can be measured several times and an inaccurate or faulty current measuring device can thus be identified particularly easily. In particular, the supply input, at least one current measuring device, the isolating switch, at least one current measuring device and the component output are electrically connected in series in this order. In another development, a respective current measuring device can be arranged electrically in one, several or all parallel current branches or paths, which can simplify fault diagnosis of the isolating switch even further.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Messeinrichtung mindestens zwei Strommesseinrichtungen aufweist, die eine Stromstärke von in entgegengesetzten Richtungen fließenden Strömen messen, d.h., eine dieser mindestens zwei Strommesseinrichtungen eine Stromstärke eines Stroms in eine erste Richtung und die andere dieser mindestens zwei Strommesseinrichtungen eine Stromstärke eines Stroms in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass sich Rückspeiseströme einfach erkennen lassen.In one configuration, the at least one measuring device has at least two current measuring devices which measure a current intensity of currents flowing in opposite directions, i.e. one of these at least two current measuring devices measures a current intensity of a current in a first direction and the other of these at least two current measuring devices measures a current intensity of a current in a second direction opposite to the first direction. This has the advantage that feedback currents can be easily identified.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Gruppe mit mindestens zwei Messeinrichtungen zumindest eine Gruppe mit mindestens zwei Temperaturmesseinrichtungen umfasst oder aufweist. Das elektronische Sicherungsbauteil weist in anderen Worten also mindestens zwei Temperaturmesseinrichtungen auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Temperaturmessungen redundant ausgelegt sind, wodurch wiederum eine ungenaue oder fehlerhafte Temperaturmesseinrichtung (z.B ein Temperatursensor) erkennen lässt.In one configuration, the at least one group with at least two measuring devices includes or has at least one group with at least two temperature measuring devices. In other words, the electronic security component has at least two temperature measuring devices. This has the advantage that the temperature measurements are designed redundantly, which in turn makes it possible to identify an inaccurate or faulty temperature measuring device (e.g. a temperature sensor).

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Sicherungssystem, aufweisend mindestens ein elektronisches Sicherungsbauteil wie oben beschrieben und mindestens eine Auslöselogik, welche mit den Messeinrichtungen und den Trennschaltern daten- bzw. signaltechnisch verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, die von den Messeinrichtungen ermittelten, z.B. gemessenen Messwerte auszuwerten und die Trennschalter beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern. Das Sicherungssystem kann analog zu dem elektronischen Sicherungsbauteil ausgebildet sein und weist die gleichen Vorteile auf. Insbesondere kann durch die Auslöselogik eine hochzuverlässige Auslösung der Trennschalter durch Plausibilisierung von Messungen bzw. Messwerten von Messeinrichtungen der gleichen Art untereinander und/oder durch Plausibilisierung von Messungen bzw. Messwerten von Messeinrichtungen unterschiedlicher Art zueinander erreicht werden.The object is also achieved by a security system having at least one electronic security component as described above and at least one triggering logic, which is connected to the measuring devices and the disconnectors in terms of data or signals and which is set up to determine, e.g. measured, the measuring devices Evaluate measured values and control the circuit breakers based on the result of the evaluation. The security system can be designed analogously to the electronic security component and has the same advantages. In particular, the tripping logic can be used to achieve a highly reliable tripping of the circuit breakers by plausibility checks of measurements or measured values from measuring devices of the same type relative to each other and/or by plausibility checks of measurements or measured values from measuring devices of different types relative to each other.

Unter einer Auslöselogik kann insbesondere eine Datenverarbeitungseinrichtung verstanden werden, welche mittels der Messeinrichtungen bestimmten bzw. ermittelten Messwerte zur Auswertung verarbeitet und beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung über den Schaltzustand (leitend / sperrend bzw. offen / geschlossen) der Trennschalter entscheidet und die Trennschalter zur Einnahme des gewünschten Schaltzustands ansteuert.A tripping logic can be understood in particular as a data processing device which processes measured values determined or determined by means of the measuring devices for evaluation and, based on the result of the evaluation, decides on the switching state (conducting / blocking or open / closed) of the disconnectors and the disconnectors for taking of the desired switching state.

Dazu ist die Auslöselogik mit den bestimmten Messeinrichtungen und Trennschaltern daten- bzw. signaltechnisch verbunden. Sie kann also von diesen Messeinrichtungen Messwerte in analoger oder digitaler Form empfangen und Ansteuersignale an das elektronische Sicherungsbauteil bzw. die bestimmten Trennschalter davon ausgeben, z.B. geeignete Ansteuerspannungen für die Steueranschlüsse der Trennschalter setzen, wodurch diese geschaltet werden (d.h., ihren bisherigen Schaltzustand beibehalten oder ihren Schaltzustand ändern).For this purpose, the tripping logic is connected to the specific measuring devices and circuit breakers in terms of data and signals. It can therefore receive measured values from these measuring devices in analog or digital form and output control signals to the electronic fuse component or the specific isolating switch, e.g. set suitable control voltages for the control connections of the isolating switch, which causes them to be switched (i.e., retain their previous switching state or change their change switching status).

Es ist eine Weiterbildung, dass die Auslöselogik eine von dem elektronischen Sicherungsbauteil unterschiedliche Komponente, insbesondere Fahrzeugkomponente ist, also eine „sicherungsbauteilexterne“ Instanz. Diese Instanz kann eine eigenständige Komponente sein oder kann funktional in eine noch für andere Zwecke verwendete Komponente wie ein Energiemanagementsystem, einen Bordcomputer, usw. integriert sein.In one development, the triggering logic is a component that is different from the electronic security component, in particular a vehicle component, that is to say an entity “external to the security component”. This instance can be a stand-alone component or can be functionally integrated with a component used for other purposes such as an energy management system, an on-board computer, and so on.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Auslöselogik in das elektronische Sicherungsbauteil integriert ist. So wird der Vorteil einer autonomen Überwachung und Auslösung erreicht.It is a development that the triggering logic is integrated into the electronic security component. In this way, the advantage of autonomous monitoring and triggering is achieved.

Es ist eine Weiterbildung, dass eine (sicherungsbauteilexterne) Auslöselogik mit mehreren elektronischen Sicherungsbauteilen verbunden ist. Sie kann dann vorteilhafterweise mehrere elektronische Sicherungsbauteile gleichzeitig überwachen und ansteuern.In a further development, triggering logic (external to the fuse component) is connected to a plurality of electronic security components. It can then advantageously monitor and control a number of electronic security components at the same time.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Auslöselogik genau eine („zentrale“) Auslöselogik aufweist, die dazu eingerichtet ist, die von allen Messeinrichtungen ermittelten Messwerte auszuwerten und alle Trennschalter beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern. So wird der Vorteil erreicht, dass die Auslöselogik zur Diagnose und/oder Entscheidung über die Schaltstellungen der Trennschalter die Messwerte sämtlicher Messeinrichtungen berücksichtigen. Im Falle von Korrelationen können so vorteilhafterweise fehlerhafte Bauteilkomponenten besonders zuverlässig identifiziert werden (sich ein Fehlerzustand ggf. sogar prädizieren lassen), und es kann besonders betriebssicher und intelligent auf derartige Ereignisse reagiert werden.In one configuration, the at least one triggering logic has exactly one (“central”) triggering logic that is set up to evaluate the measured values determined by all measuring devices and to activate all disconnectors based on the result of the evaluation. In this way, the advantage is achieved that the triggering logic for diagnosis and/or decision-making about the switching positions of the isolating switches takes into account the measured values of all measuring devices. In the case of correlations, faulty assembly components can advantageously be identified particularly reliably in this way (an error state can possibly even be predicted), and it is possible to react to such events in a particularly reliable and intelligent manner.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Auslöselogik mehrere voneinander unabhängige bzw. unabhängig agierende Auslöselogiken aufweist, die dazu eingerichtet sind, die Messwerte von einem jeweiligen Teil der Messeinrichtungen mindestens einer Gruppe ermittelten Messwerte auszuwerten und einen jeweiligen Teil der Trennschalter beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern. So wird der Vorteil erreicht, dass auch die Auslöselogiken redundant ausgelegt sind, so dass bei einer Störung oder einem Ausfall einer der Auslöselogiken zumindest die von der (mindestens einen) anderen Auslöselogik schaltbaren Trennschalter geschaltet bzw. angesteuert werden können. Die mehreren Auslöselogiken sind insbesondere gleichartig aufgebaut.In one configuration, the at least one triggering logic has a plurality of triggering logics which are independent of one another or which act independently and which are set up to evaluate the measured values determined by a respective part of the measuring devices of at least one group and to open a respective part of the circuit breaker based on the result of the control evaluation. This achieves the advantage that the triggering logics are also designed redundantly, so that in the event of a fault or failure of one of the triggering logics, at least the isolating switches that can be switched by the (at least one) other triggering logic can be switched or activated. In particular, the multiple triggering logics are constructed in the same way.

Es ist eine Weiterbildung, dass jeder Auslöselogik die gleiche Zahl und Art von Messeinrichtungen zugeordnet ist, also z.B. jeweils eine Spannungsmesseinrichtung, eine Strommesseinrichtung und/oder eine Temperaturmesseinrichtung und/oder die gleiche Zahl und ggf. Art von Trennschaltern. Dies erleichtert eine gleichartig redundante Arbeitsweise.In a further development, each triggering logic is assigned the same number and type of measuring devices, e.g. a voltage measuring device, a current measuring device and/or a temperature measuring device and/or the same number and type of isolating switches. This facilitates a similarly redundant mode of operation.

Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Auslöselogik genau zwei Auslöselogiken aufweist. Diese können z.B. jeweils einen, zwei oder noch mehr Trennschalter ansteuern.In one development, the at least one triggering logic has exactly two triggering logics. These can, for example, each control one, two or even more circuit breakers.

Es ist eine insbesondere für den Fall, dass vier Trennschalter vorliegen, die in zwei elektrisch parallelen Zweigen mit jeweils zwei elektrisch seriell miteinander verbundenen Trennschaltern angeordnet sind, vorteilhafte Ausgestaltung, dass die mindestens eine Auslöselogik zwei voneinander unabhängige Auslöselogiken aufweist, die dazu eingerichtet sind, die beiden Trennschalter eines jeweiligen Zweigs anzusteuern.It is an advantageous configuration, particularly in the event that there are four circuit breakers, which are arranged in two electrically parallel branches, each with two circuit breakers electrically connected to one another in series, that the at least one triggering logic has two triggering logics that are independent of one another and are set up to to control both circuit breakers of a respective branch.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, aufweisend mindestens ein elektronisches Sicherungsbauteil und / oder mindestens ein Sicherungssystem wie oben beschrieben. Das Fahrzeug kann analog zu dem elektronischen Sicherungsbauteil und / oder dem Sicherungssystem ausgebildet sein und weist die gleichen Vorteile auf. Mindestens ein Sicherungsbauteil und / oder mindestens ein Sicherungssystem kann bzw. können Teil(e) eines Energieversorgungsbordnetzes des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann das mindestens eine elektronische Sicherungsbauteil in eine elektrische Fahrzeugkomponente wie z.B. einen Verbraucher, ein Steuergerät, einen Stromverteiler, eine elektrische Energiequelle, usw. integriert sein.The object is also achieved by a vehicle having at least one electronic security component and/or at least one security system as described above. The vehicle can be designed analogously to the electronic security component and/or the security system and has the same advantages. At least one security component and/or at least one security system can be part(s) of an on-board power supply system of the vehicle. In particular, the at least one electronic security component can be integrated into an electrical vehicle component such as a consumer, a control device, a power distributor, an electrical energy source, etc.

Das Fahrzeug kann ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, ein Hybridfahrzeug oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug sein.The vehicle may be an internal combustion engine vehicle, a hybrid vehicle, or an all-electric vehicle.

Das Fahrzeug kann ein landgestütztes Fahrzeug (wie ein Personenwagen, Lastwagen, Motorrad, Bus, usw.), ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug (wie ein Flugzeug, Helikopter, usw.) sein.The vehicle may be a land-based vehicle (such as a car, truck, motorcycle, bus, etc.), a watercraft, or an aircraft (such as an airplane, helicopter, etc.).

Das Fahrzeug ist insbesondere ein teil- oder vollautonom fahrendes Fahrzeug, für welches das Sicherungsbauteil und das Sicherungssystem aufgrund der erhöhten Bedeutung einer Ausfallsicherheit von elektrischen Komponenten besonders nützlich sein können.The vehicle is in particular a partially or fully autonomous vehicle for which the safety component and the safety system can be particularly useful due to the increased importance of fail-safety of electrical components.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern von Trennschaltern eines elektronischen Sicherungsbauteils wie oben beschrieben, das eine Komponente eines Sicherungssystems wie oben beschrieben ist, bei dem mittels der mindestens einen Auslöselogik die von den Messeinrichtungen ermittelten Messwerte ausgewertet werden und die Trennschalter mittels der mindestens einen Auslöselogik beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung wahlweise leitend oder sperrend geschaltet werden. Das Verfahren kann analog zu dem elektronischen Sicherungsbauteil, dem Sicherungssystem und / oder dem Fahrzeug ausgebildet werden und weist die gleichen Vorteile auf.The object is also achieved by a method for controlling isolators of an electronic security component as described above, which is a component of a security system as described above, in which the measured values determined by the measuring devices are evaluated by means of the at least one tripping logic and the isolators by means of the at least a triggering logic based on the result of the evaluation can be optionally switched on or off. The method can be designed analogously to the electronic security component, the security system and/or the vehicle and has the same advantages.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

  • 1 zeigt eine Skizze eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems mit einem elektronischen Sicherungsbauteil und mindestens einer Auslöselogik;
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltergruppe des elektronischen Sicherungsbauteils aus 1;
  • 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltergruppe des elektronischen Sicherungsbauteils aus 1;
  • 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Schaltergruppe des elektronischen Sicherungsbauteils aus 1;
  • 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mindestens einer Auslöselogik des elektronischen Sicherungsbauteils aus 1;
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mindestens einer Auslöselogik des elektronischen Sicherungsbauteils aus 1; und
  • 7 zeigt eine Skizze eines Sicherungssystem mit einer herkömmlichen elektronischen Sicherung und einer Auslöselogik.
The characteristics, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of an exemplary embodiment, which will be explained in more detail in connection with the drawings.
  • 1 shows a sketch of a security system according to the invention with an electronic security component and at least one triggering logic;
  • 2 shows a first embodiment of a switch group of the electronic security component 1 ;
  • 3 shows a second embodiment of a switch group of the electronic security component 1 ;
  • 4 FIG. 12 shows a third exemplary embodiment of a switch group of the electronic security component 1 ;
  • 5 shows an exemplary embodiment of at least one triggering logic of the electronic security component 1 ;
  • 6 shows a further exemplary embodiment of at least one triggering logic of the electronic security component 1 ; and
  • 7 shows a sketch of a security system with a conventional electronic fuse and a triggering logic.

1 zeigt eine Skizze eines Sicherungssystems 1, 2 mit einem elektronischen Sicherungsbauteil 1 und mindestens einer Auslöselogik 2. Die mindestens eine Auslöselogik 2 schaltet eine Schaltergruppe 3 mit mindestens zwei Trennschaltern. Ferner weist das elektronische Sicherungsbauteil 1 eine erste Gruppe von zwei Spannungsmesseinrichtungen 105H und 105L, eine zweite Gruppe von zwei Strommesseinrichtungen 106H und 106L und/oder eine dritte Gruppe von zwei Temperaturmesseinrichtungen 4H und 4L auf. Die Spannungsmesseinrichtungen 105H und 105L sind getrennt voneinander an Masse GND angeschlossen. 1 shows a sketch of a security system 1, 2 with an electronic security component 1 and at least one triggering logic 2. The at least one triggering logic 2 switches a switch group 3 with at least two disconnectors. Furthermore, the electronic security component 1 has a first group of two voltage measuring devices 105H and 105L, a second group of two current measuring devices 106H and 106L and/or a third group of two temperature measuring devices 4H and 4L. The voltage measuring devices 105H and 105L are connected to ground GND separately from one another.

Während die Spannungsmesseinrichtung 105H, die Strommesseinrichtung 106H und/oder die Temperaturmesseinrichtung 4H zwischen dem Versorgungseingang 103 und der Schaltergruppe 3 angeordnet sind, sind die die Spannungsmesseinrichtung 105L, die Strommesseinrichtung 106L und/oder die Temperaturmesseinrichtung 4L zwischen der Schaltergruppe 3 und dem Komponentenausgang 104 angeordnet.While the voltage measuring device 105H, the current measuring device 106H and/or the temperature measuring device 4H are arranged between the supply input 103 and the switch group 3, the voltage measuring device 105L, the current measuring device 106L and/or the temperature measuring device 4L are arranged between the switch group 3 and the component output 104.

Die Messeinrichtungen 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L sind mit der mindestens einen Auslöselogik 2 datentechnisch verbunden, so dass die mindestens eine Auslöselogik 2 die Trennschalter der Schaltergruppe 3 insbesondere auch auf Grundlage von übermittelten Messwerten der Messeinrichtungen 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L individuell schalten bzw. ansteuern kann. Speziell kann die mindestens eine Auslöselogik 2 auch dazu eingerichtet sein, Messwerte von Messeinrichtungen gleicher Art, d.h., der Spannungsmesseinrichtungen 105H und 105L, der Strommesseinrichtungen 106H und 106L und/oder der Temperaturmesseinrichtungen 4H und 4L, für eine Messwertvalidierung miteinander zu vergleichenThe measuring devices 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L are connected to the at least one triggering logic 2 in terms of data technology, so that the at least one triggering logic 2 switches the circuit breakers of the switch group 3 in particular on the basis of measured values transmitted by the measuring devices 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L can switch or control individually. In particular, the at least one triggering logic 2 can also be set up to compare measured values from measuring devices of the same type, i.e. the voltage measuring devices 105H and 105L, the current measuring devices 106H and 106L and/or the temperature measuring devices 4H and 4L, for a measured value validation

Die Auslöselogik 2 ist hier beispielhaft als eine sicherungsbauteilexterne Instanz eingezeichnet, kann alternativ aber auch in das Sicherungsbauteil 1 integriert sein.The triggering logic 2 is shown here by way of example as an entity external to the security component, but can alternatively also be integrated into the security component 1 .

Das Sicherungssystem 1, 2 kann Teil eines Versorgungsbordnetzes V eines Fahrzeugs F sein.The security system 1, 2 can be part of an on-board supply network V of a vehicle F.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel 3-1 der Schaltergruppe 3 des elektronischen Sicherungsbauteils 1. Die Schaltergruppe 3-1 weist zwei Trennschalter S1 und S2 (z.B. Leistungshalbleiterschalter, beispielsweise MOSFETs) auf, die elektrisch seriell miteinander verbunden sind. Die Auslöselogik 2 mit der hier gezeigten seriellen Anordnung von Trennschaltern S1 und S2 kann auch als „horizontal-redundante Auslöseüberwachung“ bezeichnet werden. 2 shows an exemplary embodiment 3-1 of the switch group 3 of the electronic security component 1. The switch group 3-1 has two isolating switches S1 and S2 (for example power semiconductor switches, for example MOSFETs) which are electrically connected to one another in series. The tripping logic 2 with the serial arrangement of disconnectors S1 and S2 shown here can also be referred to as "horizontal redundant trip monitoring".

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel 3-2 der Schaltergruppe 3 des elektronischen Sicherungsbauteils 1. Die Schaltergruppe 3-2 weist zwei Trennschalter S1 und S2 auf, die elektrisch parallel miteinander verbunden sind. Die Auslöselogik 2 mit der hier gezeigten parallelen Anordnung von Trennschaltern S1 und S2 kann auch als „vertikal-redundante Auslöseüberwachung“ bezeichnet werden. 3 shows an embodiment 3-2 of the switch group 3 of the electronic security component 1. The switch group 3-2 has two circuit breakers S1 and S2, which are electrically connected in parallel with each other. The tripping logic 2 with the parallel arrangement of disconnectors S1 and S2 shown here can also be referred to as "vertically redundant trip monitoring".

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel 3-3 der Schaltergruppe 3 des elektronischen Sicherungsbauteils 1. Die Schaltergruppe 3-3 weist vier Trennschalter S1, S2, S3, S4 auf, die in zwei elektrisch parallelen Zweigen mit jeweils zwei elektrisch seriell miteinander verbundenen Trennschaltern S1, S3 bzw. S2, S4 angeordnet sind. Die Auslöselogik 2 mit der hier gezeigten seriellen und parallelen Anordnung von Trennschaltern S1 bis S4 kann auch als „doppelt-redundante Auslöseüberwachung“ bezeichnet werden. 4 shows an exemplary embodiment 3-3 of the switch group 3 of the electronic security component 1. The switch group 3-3 has four isolating switches S1, S2, S3, S4, which are arranged in two electrically parallel branches, each with two electrically serially connected isolating switches S1, S3 or S2, S4 are arranged. The tripping logic 2 with the serial and parallel arrangement of disconnectors S1 to S4 shown here can also be referred to as “double-redundant tripping monitoring”.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel 2-1 der mindestens einen Auslöselogik 2 des elektronischen Sicherungsbauteils 1. Die mindestens ein Auslöselogik 2 ist hier als eine einzige zentrale Auslöselogik 2-1 ausgebildet, welche mit allen Messeinrichtungen 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L und allen Trennschaltern S1, S2 bzw. S1 bis S4 signaltechnisch verbunden ist und die dazu eingerichtet ist, die von den Messeinrichtungen 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L ermittelten bzw. bestimmten und übermittelten Messwerte auszuwerten und - je nach Ausgestaltung - die Trennschalter S1, S2 der Schaltergruppen 3-1 oder 3-2 bzw. die Trennschalter S1 bis S4 der Schaltergruppe 3-3 beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung individuell anzusteuern. 5 shows an embodiment 2-1 of the at least one triggering logic 2 of the electronic security component 1. The at least one triggering logic 2 is designed here as a single central triggering logic 2-1, which is equipped with all measuring devices 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L and all Isolating switches S1, S2 or S1 to S4 is connected in terms of signals and which is set up to evaluate the measured values determined or determined and transmitted by the measuring devices 105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L and - depending on the design - the isolating switch S1 , S2 of the switch groups 3-1 or 3-2 or the isolating switches S1 to S4 of the switch group 3-3 based on the result of the evaluation.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel 2-2 der mindestens einen Auslöselogik 2 des elektronischen Sicherungsbauteils 1. Die Auslöselogik 2-2 weist zwei voneinander unabhängige Auslöselogiken 2-2H und 2-2L auf. Dabei ist die Auslöselogik 2-2H dazu eingerichtet, je nach Vorhandensein, Messwerte der Spannungsmesseinrichtung 105H, der Strommesseinrichtung 106H und/oder der Temperaturmesseinrichtung 4H auszuwerten und beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung den Trennschalter S1 der Schaltergruppen 3-1 oder 3-2 oder die Trennschalter S1 und S3 (des oberen eingezeichneten Zweigs) der Schaltergruppe 3-3 anzusteuern. Die Auslöselogik 2-2L dazu eingerichtet, je nach Vorhandensein, Messwerte der Spannungsmesseinrichtung 105L, der Strommesseinrichtung 106L und/oder der Temperaturmesseinrichtung 4L auszuwerten und beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung den Trennschalter S2 der Schaltergruppen 3-1 oder 3-2 oder die Trennschalter S2 und S4 (des unteren eingezeichneten Zweigs) der Schaltergruppe 3-3 anzusteuern. 6 shows a further exemplary embodiment 2-2 of the at least one triggering logic 2 of the electronic security component 1. The triggering logic 2-2 has two triggering logics 2-2H and 2-2L that are independent of one another. The tripping logic 2-2H is set up to evaluate, depending on the presence, measured values of the voltage measuring device 105H, the current measuring device 106H and/or the temperature measuring device 4H and, based on the result of the evaluation, the circuit breaker S1 of the switch groups 3-1 or 3-2 or the Disconnectors S1 and S3 (of the upper drawn branch) of the switch group 3-3 to control. The triggering logic 2-2L is set up to evaluate, depending on the presence, measured values of the voltage measuring device 105L, the current measuring device 106L and/or the temperature measuring device 4L and based on the result of To control the disconnect switch S2 of the switch groups 3-1 or 3-2 or the disconnect switches S2 and S4 (of the lower branch shown) of the switch group 3-3 for evaluation.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.Of course, the present invention is not limited to the embodiment shown.

Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.In general, "a", "an" etc. can be understood as a singular or a plural number, in particular in the sense of "at least one" or "one or more" etc., as long as this is not explicitly excluded, e.g. by the expression "exactly a" etc.

Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.A numerical specification can also include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

BezugszeichenlisteReference List

11
Elektronisches SicherungsbauteilElectronic security component
22
Auslöselogiktrigger logic
2-12-1
Auslöselogiktrigger logic
2-22-2
Auslöselogiktrigger logic
2-2H2-2H
Auslöselogiktrigger logic
2-2L2-2L
Auslöselogiktrigger logic
33
Schaltergruppeswitch group
3-13-1
Schaltergruppeswitch group
3-23-2
Schaltergruppeswitch group
3-33-3
Schaltergruppeswitch group
4H4H
Temperaturmesseinrichtungtemperature measuring device
4L4L
Temperaturmesseinrichtungtemperature measuring device
101101
Elektronische SicherungElectronic fuse
102102
Elektronischer TrennschalterElectronic circuit breaker
103103
Versorgungseingangsupply input
104104
Komponentenausgangcomponent output
105H105H
Spannungsmesseinrichtungvoltage measuring device
105L105L
Spannungsmesseinrichtungvoltage measuring device
106H106H
Strommesseinrichtungcurrent measuring device
106L106L
Strommesseinrichtungcurrent measuring device
107107
Auslöselogiktrigger logic
Ff
Fahrzeugvehicle
GMDGMD
Bezugspotenzial / Massereference potential / ground
S1-S4S1-S4
Elektronischer TrennschalterElectronic circuit breaker
VV
Versorgungsbordnetzpower supply

Claims (14)

Elektronisches Sicherungsbauteil (1), aufweisend - einen Versorgungseingang (103) und einen Komponentenausgang (104), - die über mindestens zwei elektronische Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) miteinander elektrisch verbunden sind, und aufweisend - mindestens zwei Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L).Electronic security component (1), having - a supply input (103) and a component output (104), - Which are electrically connected to one another via at least two electronic circuit breakers (S1, S2; S1 - S4), and having - at least two measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L). Elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach Anspruch 1, wobei die mindestens zwei Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) genau zwei Trennschalter (S1, S2) sind, die elektrisch seriell zueinander angeordnet sind.Electronic security component (1) after claim 1 , wherein the at least two isolating switches (S1, S2; S1 - S4) are exactly two isolating switches (S1, S2) which are arranged electrically in series with one another. Elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach Anspruch 1, wobei die mindestens zwei Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) genau zwei Trennschalter (S1, S2) sind, die elektrisch parallel zueinander angeordnet sind.Electronic security component (1) after claim 1 , wherein the at least two isolating switches (S1, S2; S1 - S4) are exactly two isolating switches (S1, S2) which are arranged electrically parallel to one another. Elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach Anspruch 1, wobei die mindestens zwei Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) vier Trennschalter (S1 - S4) sind, die in zwei elektrisch parallelen Zweigen mit jeweils zwei elektrisch seriell miteinander verbundenen Trennschaltern angeordnet sind.Electronic security component (1) after claim 1 , wherein the at least two isolating switches (S1, S2; S1 - S4) are four isolating switches (S1 - S4) which are arranged in two electrically parallel branches, each with two electrically serially connected isolating switches. Elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) mindestens eine Gruppe mit jeweils mindestens zwei Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) gleicher Art umfassen.Electronic security component (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least two measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) at least one group each having at least two measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) of the same kind. Elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Gruppe mit mindestens zwei Messeinrichtungen - eine Gruppe mit mindestens zwei Spannungsmesseinrichtungen (105H, 105L), - eine Gruppe mit mindestens zwei Strommesseinrichtungen (106H, 106L) und/oder - eine Gruppe mit mindestens zwei Temperaturmesseinrichtungen (4H, 4L) aufweist.Electronic security component (1) after claim 5 , wherein the at least one group with at least two measuring devices - a group with at least two voltage measuring devices (105H, 105L), - a group with at least two current measuring devices (106H, 106L) and/or - a group with at least two temperature measuring devices (4H, 4L) having. Elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach Anspruch 6, aufweisend eine Gruppe mit mindestens zwei Spannungsmesseinrichtungen (105H, 105L), wobei die Spannungsmesseinrichtungen (105H, 105L) getrennt voneinander an Masse (GND) anliegen.Electronic security component (1) after claim 6 , Having a group with at least two voltage measuring devices (105H, 105L), wherein the voltage measuring devices (105H, 105L) separately from each other to ground (GND). Elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) mindestens zwei Strommesseinrichtungen (106H, 106L) aufweist, die eine Stromstärke von in entgegengesetzten Richtungen fließenden Strömen messen.Electronic security component (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least two measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) has at least two current measuring devices (106H, 106L), the one Measure the current of currents flowing in opposite directions. Sicherungssystem (1, 2), aufweisend mindestens ein elektronisches Sicherungsbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens eine Auslöselogik (2, 2-1, 2-2, 2-2H, 2-2L), welche mit den Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) und den Trennschaltern (S1, S2; S1 - S4) signaltechnisch verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, die von den Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) ermittelten Messwerte auszuwerten und die Trennschalter beruhend (S1, S2; S1 - S4) auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern.Security system (1, 2), having at least one electronic security component (1) according to one of the preceding claims and at least one triggering logic (2, 2-1, 2-2, 2-2H, 2-2L), which is connected to the measuring devices (105H , 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) and the isolating switches (S1, S2; S1 - S4) and which is set up to determine the measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L). Evaluate measured values and control the circuit breakers (S1, S2; S1 - S4) based on the result of the evaluation. Sicherungssystem (1, 2) nach Anspruch 9, wobei die mindestens eine Auslöselogik genau eine Auslöselogik (2-1) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die von allen Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) ermittelten Messwerte auszuwerten und alle Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern.Security system (1, 2) after claim 9 , wherein the at least one triggering logic has precisely one triggering logic (2-1) which is set up to evaluate the measured values determined by all measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) and to switch all disconnectors (S1, S2; S1 - S4) based on the result of the evaluation. Sicherungssystem (1, 2) nach Anspruch 9, wobei die mindestens eine Auslöselogik (2, 2-1, 2-2, 2-2H, 2-2L) mehrere voneinander unabhängige Auslöselogiken (2-2, 2H, 2L) aufweist, die dazu eingerichtet sind, die von einem jeweiligen Teil der Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) mindestens einer Gruppe ermittelten Messwerte auszuwerten und einen jeweiligen Teil der Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern.Security system (1, 2) after claim 9 , wherein the at least one triggering logic (2, 2-1, 2-2, 2-2H, 2-2L) has a plurality of triggering logics (2-2, 2H, 2L) which are independent of one another and which are set up to be activated by a respective part evaluating the measured values determined by the measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) of at least one group and controlling a respective part of the isolating switches (S1, S2; S1 - S4) based on the result of the evaluation. Sicherungssystem (1, 2) nach Anspruch 9 mit einem elektronischen Sicherungsbauteil (1) nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Auslöselogik (2, 2-1, 2-2, 2-2H, 2-2L) zwei voneinander unabhängige Auslöselogiken (2-2, 2H, 2L) aufweist, die dazu eingerichtet sind, die beiden Trennschalter (S1 - S4) eines jeweiligen Zweigs anzusteuern.Security system (1, 2) after claim 9 with an electronic security component (1). claim 4 , wherein the at least one tripping logic (2, 2-1, 2-2, 2-2H, 2-2L) has two tripping logics (2-2, 2H, 2L) that are independent of one another and that are set up to switch off the two disconnectors (S1 - To control S4) of a respective branch. Fahrzeug (F), aufweisend mindestens ein Sicherungssystem (1, 2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12.Vehicle (F), having at least one security system (1, 2) according to one of claims 9 until 12 . Verfahren zum Ansteuern von Trennschaltern (S1, S2; S1 - S4) eines elektronischen Sicherungsbauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das eine Komponente eines Sicherungssystems (1, 2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 ist, bei dem die von den Messeinrichtungen (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) ermittelten Messwerte ausgewertet werden und die Trennschalter (S1, S2; S1 - S4) beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung wahlweise leitend oder sperrend geschaltet werden.Method for controlling isolating switches (S1, S2; S1 - S4) of an electronic security component (1) according to one of Claims 1 until 8th Which is a component of a security system (1, 2) according to one of claims 9 until 12 is in which the measured values determined by the measuring devices (105H, 105L, 106H, 106L, 4H, 4L) are evaluated and the isolating switches (S1, S2; S1 - S4) are switched to either conducting or blocking based on the result of the evaluation.
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