DE19527997C2

DE19527997C2 - Safety device for a circuit in vehicles

Info

Publication number: DE19527997C2
Application number: DE1995127997
Authority: DE
Inventors: Robert Albiez; Alfred Krappel; Maximilian Groebmair; Detlef Dr Rer Nat Kerkmann; Joerg Dipl Ing Delwig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: DE19527997A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherungsvorrichtung für einen Stromkreis in Fahrzeugen.The invention relates to a safety device for a circuit in Vehicles.

In diesem Zusammenhang sind Schmelzsicherungen bekannt, die zur sicheren Unterbrechung des Stromkreises im Störfall dienen. Hierbei lösen sie nach der vom Hersteller angegebenen l-t-Kennlinie aus. Das Auslöseverhalten ist dabei sehr stark vom Nennstrom der verwendeten Sicherung abhängig.In this context, fuses are known for safe Interruption of the circuit in the event of a fault. Here they solve according to the Manufacturer specified l-t characteristic. The trigger behavior is very strongly dependent on the nominal current of the fuse used.

Während für kleine bis mittlere Nennströme (0,05 A . . . 30 A) Schmelzsicherungen mit unterschiedlichem Ansprechverhalten (FF, F, M, T, TT) zur Verfügung stehen, sind diese für höhere Nennströme über 30 A, speziell im Kfz-Bereich, nicht verfüg bar. Die in Fahrzeugen zum Einsatz kommenden Schmelzsicherungen mit hohen Nennströmen zeigen im allgemeinen ein träges Verhalten. Es wurde festgestellt, daß bei einer Schmelzsicherung für einen hohen Nennstrom die Unterbrechung des Stromkreises bei einer Stromstärke, die 50% über dem Nennstrom liegt, erst nach einigen sec. erfolgt. Die negativen Auswirkungen für das Bordnetz sind ohne weiteres erkennbar. Da der Auslösevorgang ein thermischer Vorgang ist, hängt die Wirksamkeit der Schmelzsicherung auch von den Umgebungsverhältnissen, spe ziell von der Umgebungstemperatur ab. While for small to medium rated currents (0.05 A ... 30 A) fuses with different response behavior (FF, F, M, T, TT) are available, they are not available for higher nominal currents above 30 A, especially in the automotive sector bar. The fuses used in vehicles with high Nominal currents generally show sluggish behavior. It was determined, that the interruption in a fuse for a high rated current of the circuit at a current that is 50% above the nominal current after a few seconds. The negative effects for the electrical system are without further recognizable. Since the triggering process is a thermal process, it depends Effectiveness of the fuse also from the ambient conditions, spe depending on the ambient temperature.

Für einen Anwendungsfall außerhalb von Fahrzeugen ist eine Sicherungsvorrich tung für einen Stromkreis bekannt, bei dem im Stromkreis ein Stromstärke-Sensor angeordnet ist, der einen Kurzschluß-Thyristor für die Schmelzsicherung direkt ansteuert. Es ist damit nicht möglich, den Referenzwert entsprechend der jeweili gen Anwendung zu variieren. Vielmehr handelt es sich um einen in sich abge schlossenen, durch die elektrischen Eigenschaften der verwendeten Bauteile Stromstärke-Sensor, Thyristor und Schmelzsicherung bestimmten Aufbau.There is a safety device for an application outside of vehicles device known for a circuit in which a current sensor in the circuit is arranged, the short-circuit thyristor for the fuse directly controls. It is therefore not possible to adjust the reference value according to the respective vary depending on the application. Rather, it is a matter of itself closed, due to the electrical properties of the components used Current sensor, thyristor and fuse certain construction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsvorrichtung der ein gangs genannten Art zu schaffen, bei der eine an den jeweiligen Anwendungsfall anpaßbare, schnelle und zuverlässige Unterbrechung des Stromkreises erfolgt.The invention has for its object a safety device to create the type mentioned above, in which one of the respective application adaptable, fast and reliable interruption of the circuit takes place.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.The invention solves this problem by the features of claim 1.

Durch den Kurzschluß-Thyristor kommt es im Bedarfsfall zu einem deutlich über dem Nennstrom liegenden Stromfluß durch die Schmelzsicherung. Der Thyristor bleibt, einmal angesteuert, durchgeschaltet, bis der Stromfluß durch die Schmelz sicherung unterbrochen wird. Das Ansprechverhalten ist durch die Vorgabe des Referenzwerts für den Nennstrom in weiten, lediglich durch die maximale Strombe lastung der Schmelzsicherung bestimmten Grenzen variierbar.The short-circuit thyristor results in a significantly higher level if necessary current flow through the fuse. The thyristor remains, once activated, switched through until the current flows through the melt fuse is interrupted. The response behavior is determined by the Reference value for the nominal current in wide, only by the maximum current load of the fuse can be varied within certain limits.

Durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 wird eine isolationssichere und kom pakte Anordnung erzielt. Due to the features of claim 2 an isolation-safe and com achieved compact arrangement.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläu tert. Es zeigtThe invention is further explained with the aid of the drawing tert. It shows

Fig. 1 ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Si cherungsvorrichtung Fig. 1 is an equivalent circuit diagram of the fuse device according to the invention

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungs weise und Fig. 2 is a diagram for explaining the effect, and

Fig. 3 eine konstruktive Realisierung der Sicherungs vorrichtung von Fig. 1. Fig. 3 is a constructive realization of the backup device of Fig. 1,.

Fig. 1 zeigt den Einsatz der erfindungsgemäßen Si cherungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Dabei ist eine Batterie 1, eine mit dem Pluspol verbundene Batte rie-Leitung 2 sowie schematisch ein Motorkabelbaum 3 dargestellt, der von der Leitung 2 ausgehend über Ne ben- und Unterleitungen zu nicht dargestellten elektri schen Verbrauchern führt und die auch durch eine sche matische Schalteinrichtung 4 gemeinsam oder individu ell zu- bzw. abschaltbar sind. In der Leitung 2 befindet sich eine Schmelzsicherung 5 als Teil einer Sicherungs vorrichtung 6, die einen Stromstärke-Sensor 7 mit nach geschaltetem Schwellwertschalter 8, einen Verstärker 9 sowie einen Thyristor 10 enthält. Dieser ist zwischen der Leitung 2 und der Fahrzeugmasse geschaltet. Die Siche rungsvorrichtung 6 ist in einem Gehäuse 11 angeordnet, in dem auch ein Abschnitt 12 der Leitung 2 verläuft. Die Leitung 2 ist mit dem Abschnitt 12 über Steckkontakte 13 und 13′ verbunden. Ferner gehen Versorgungsleitun gen (nicht dargestellt) für den Schwellwertschalter 8 und den Verstärker 9 von dem Abschnitt 12 ab. Auf einen Referenzeingang 14 des Komparators 8 ist ein Widerstand 15 geschaltet, dessen Wert als Referenz für den Auslösewert der Sicherungsvorrichtung 6 dient. Fig. 1 shows the use of the safety device according to the invention Si in a motor vehicle. Here, a battery 1 connected to said positive terminal Batte RIE line 2 and shown schematically an engine wiring harness 3 which, starting from the line 2 benzyl about Ne and sub-lines lead to not shown electrical's consumers and the matic by a specific switching device 4 can be switched on or off together or individually. In the line 2 there is a fuse 5 as part of a fuse device 6 , which contains a current sensor 7 with a downstream threshold switch 8 , an amplifier 9 and a thyristor 10 . This is connected between line 2 and the vehicle ground. The hedging device 6 is arranged in a housing 11 , in which a section 12 of the line 2 extends. The line 2 is connected to the section 12 via plug contacts 13 and 13 '. Furthermore, supply lines (not shown) for the threshold switch 8 and the amplifier 9 go from the section 12 . A resistor 15 is connected to a reference input 14 of the comparator 8 , the value of which serves as a reference for the triggering value of the safety device 6 .

Wird dieser Auslösewert überschritten, d. h. wird bei einer Schmelzsicherung 5 von z. B. 40 A mit dem Sensor 7 eine Stromstärke in der Leitung 2 von mindestens 40 A gemessen, so zündet der Komparator 8 über den Ver stärker 9 den Thyristor 10. Über die Schmelzsicherung 5 und den Thyristor 10 fließt nunmehr ein Kurzschluß strom, der wesentlich größer als 40 A ist. Die Schmelzsi cherung 5 wird in kürzester Zeit zerstört und unter bricht die Leitung 2 bleibend.If this trigger value is exceeded, ie if a fuse 5 of z. B. 40 A measured with the sensor 7, a current in the line 2 of at least 40 A, the comparator 8 fires via the United 9 the thyristor 10th About the fuse 5 and the thyristor 10 now flows a short-circuit current, which is much larger than 40 A. The Schmelzsi fuse 5 is destroyed in a very short time and breaks the line 2 permanently.

Anhand von Fig. 2 ist dies näher erläutert. Es sei wie derum eine Sicherung 5 mit dem Nennwert von 40 A betrachtet. Bestimmt durch die angeschlossenen, nicht dargestellten Verbraucher stellt sich zunächst bei ord nungsgemäßer Funktion ein Stromwert von 30 A ein. Zum Zeitpunkt t₀ symbolisiert durch einen Pfeil wird der Thyristor 10 gezündet. Es stellt sich ein Kurzschluß strom von 140 A ein, der innerhalb kürzester Zeit, hier etwa 30 ms zur Zerstörung der Schmelzsicherung führt und die Stromstärke in der Leitung 2 auf den Wert 0 reduziert. Dieser Wert wird beibehalten.This is explained in more detail with reference to FIG. 2. Let us again consider a fuse 5 with a nominal value of 40 A. Determined by the connected consumers (not shown), a current value of 30 A is initially set when the device functions properly. At the time t₀ symbolized by an arrow, the thyristor 10 is ignited. There is a short-circuit current of 140 A, which leads to destruction of the fuse within a very short time, here about 30 ms, and reduces the current in line 2 to the value 0. This value is retained.

Bei der in Fig. 3 dargestellten konstruktiven Ausge staltung der Erfindung sind in einem Gehäuse 12′ zwei erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtungen für insge samt zwei parallele Leitungen angeordnet. Die mit KL15 und KL30 (svw. Zünd- und Dauerplus-Leitung) bezeichneten Leitungen sind über einen Stecker 16 mit dem Gehäuse 12′ für ein sog. Sicherungsmodul verbun den. Die beiden Leitungen laufen parallel zueinander und sind jeweils mit einer Schmelzsicherung abgesi chert. Am Ausgang dieses Gehäuses befindet sich ein weiterer Stecker 16′, über den weitere Verbraucher, hier als Motorkabelbaum und Zündspulen bezeichnet, angeschlossen sind. Auch befindet sich ein Massean schluß 17 im Stecker 16′, über den die beiden Thyristo ren (nicht dargestellt) mit Masse verbunden sind. Das Gehäuse 12′ kann durch Lösen der Stecker 16 und 16′ im Bedarfsfall ohne weiteres entfernt und durch ein in taktes Modul ersetzt werden.In the constructive configuration of the invention shown in FIG. 3, two safety devices according to the invention for a total of two parallel lines are arranged in a housing 12 '. The designated with KL15 and KL30 (svw. Ignition and permanent positive lead) are connected via a connector 16 to the housing 12 'for a so-called fuse module. The two lines run parallel to each other and are each secured with a fuse. At the output of this housing there is another connector 16 ', via which other consumers, here referred to as the engine wiring harness and ignition coils, are connected. There is also a Massean circuit 17 in the connector 16 ', via which the two Thyristo ren (not shown) are connected to ground. The housing 12 'can be easily removed by loosening the connector 16 and 16 ' if necessary and replaced by a clocked module.

Claims

1. Fuse device for a circuit in vehicles with a fuse, which permanently interrupts the circuit when the current is above the nominal current, the circuit containing a current sensor ( 7 ), the fuse ( 5 ) being a short-circuit thyristor ( 10 ) is connected after, the current intensity sensor ( 7 ) leading to a comparator ( 8 ), which is also supplied with a reference value for the nominal current, and where the comparator ( 8 ) ignites the thyristor ( 10 ) when the current is above the nominal current.

2. Safety device according to claim 1, characterized in that the current intensity sensor ( 7 ), the fuse ( 5 ) and the thyristor ( 10 ) are arranged in a common housing ( 12 ).