DE19835485A1 - Vorrichtung zur Auslösung von einer Sicherung für elektrische Leiter im Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Bei bisherigen Vorrichtungen wird ein elektrischer Parameter im Leiter mittels Sensor gemessen. Überschreitet der Meßwert einen festen Auslösewert, so erfolgt die Auslösung der Sicherung egal, ob es die jeweilige Situation erfordert oder nicht. Mit dem neuen Verfahren soll eine optimale Auslösung der Sicherung erreicht werden. DOLLAR A Die neue Vorrichtung beinhaltet eine elektrische Schaltung, welche die thermischen Eigenschaften des Leiters wiederspiegelt. Diese Schaltung beinhaltet einfache passive Bauelemente, mit denen der thermische Widerstand bzw. die thermische Kapazität des Leiters nachgebildet wird. DOLLAR A Die Vorrichtung ist kostengünstig und leicht realisierbar und verhindert zum einen eine zu frühe Aktivierung der Sicherung, insbesondere im Falle harmloser, kurzzeitig, hoher Strompeaks, wie sie beim Motorstart auftreten, und zum anderen wird eine zu späte Auslösung, wie sie insbesondere bei gefährlichen Kriechströmen auftritt, verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auslösung von einer Sicherung für elektrische Leiter im Kraftfahrzeug.

Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden zur Absicherung von elektri­ schen Komponenten in den Leitungen Schmelzsicherungen eingesetzt. Die Absicherung mit Schmelzsicherungen hat den Nachteil, daß sich mit diesen Sicherungen kein optimaler Leitungsschutz erreichen läßt. Beim Auftreten kurzfristig anliegender Überströme kann eine übliche elektrische Leitung im Fahrzeug wesentlich mehr Strom tragen als die Schmelzsiche­ rung, so daß für kurzzeitige Überströme eine übliche Schmelzsicherung unterdimensioniert ist. Im Bereich länger andauernder Überströme schal­ tet die Sicherung dagegen zu spät ab, so daß in diesem Fall eine elektri­ sche Leitung und/oder Verbraucher nicht ausreichend geschützt ist. Bei einem Überstrom von 35% gegenüber dem Auslösestrom der Sicherung kann es bis zu einer halben Stunde dauern bis sich eine Schmelzsiche­ rung tatsächlich auslöst. Bei einem Überstrom von 250% gegenüber dem Auslösestrom der Sicherung kann es noch 5 Sekunden bis zur Siche­ rungsauslösung dauern.

Im Bereich der passiven Schmelzsicherungen gibt es verschiedene Me­ thoden, die Auslösecharakteristik zu beeinflussen. Auf der einen Seite werden verschiedene Materialien (z. B. Cu oder Zn) als Schmelzelemente eingesetzt. Auf der anderen Seite wird in bestimmte Zonen Zinn aufge­ bracht, um die Auslösecharakteristik anzupassen.

Nachteilig hierbei ist jedoch der hohe Aufwand, da für jedes Verkabe­ lungssystem dieser Optimierungsprozeß neu durchgeführt werden müßte. Grund hierfür ist, daß neben den Eigenschaften des Schmelzelements auch die Randbedingungen, wie angeschlagene Leiterquerschnitte, Um­ gebungstemperatur etc. Einfluß auf die Auslösecharakteristik nehmen. Mit dieser Vorgehensweise ist auch mit hohem Aufwand nur eine begrenzte Anpassung möglich. Deshalb werden Standardsicherungen eingesetzt, die zwar kostengünstig sind, aber nur begrenzten Schutz bieten.

Aus der DE 195 27 997 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Strom durch die Sicherung gemessen wird. Überschreitet der Strom einen vor­ gegebenen Auslösewert, so wird eine aktive Auslösung der Sicherung durchgeführt. Nachteilig hierbei ist, daß der Auslösewert fix vorgegeben wird und somit die Leistungsreserven des Leiters nicht ausgenützt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand und Kosten eine Vorrichtung für Sicherungen aufzuzeigen, welche das thermische Verhalten eines Leiters optimal ausnutzt, so daß die Siche­ rung immer zum richtigen Zeitpunkt aktiviert wird, bevor eine Zerstörung wichtiger Komponenten erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gegeben. Demnach beinhaltet die Vorrichtung eine elektrische Schaltung, welche die thermischen Eigenschaften des Leiters widerspiegelt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen praktisch darin, daß ei­ ne vorschnelle Auslösung der Sicherung bei kurzzeitig hohen, aber schnell abklingenden Strömen, wie sie beim Starten des Motors auftreten, und ein Kabelbrand, der bereits durch geringe Kriechströme verursacht wird, verhindert wird wobei die thermischen Eigenschaften des Leiters optimal ausgenützt werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierbei ist die elektrische Schaltung mit einfachsten Mitteln aufgebaut. Beispielsweise werden einfache passive Bauelemente, insbesondere Wi­ derstände zur Nachbildung der thermischen Widerstände des Leiters und Kondensatoren zur Nachbildung der thermischen Kapazitäten des Leiters verwendet. Am Ausgang einer solchen elektrischen Schaltung entsteht dann ein temperaturabhängiges Signal. Die Größe dieses temperaturab­ hängigen Signals kann dann in einem Komparator mit einem Auslösewert verglichen werden. Auch ist der Komparator mit der Auslöseeinheit ver­ bunden, wobei das Ausgangssignal am Komparator die Auslöseeinheit steuert.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einer Zeichnung dargestellt und erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherung 2. Der Leiter 1 beinhaltet eine Sicherung 2. Parallel zu dieser Sicherung 2 ist ein Stromsensor 3 angeordnet, mit dem der Strom durch die Leitung 1 oder ein anderer elektrischer Parameter erfaßt oder zumindest weiterge­ leitet wird. Am Ausgang des Stromsensors 3 wird ein vom gemessenen Strom abhängiges Ausgangssignal abgegriffen. Das Ausgangssignal ist demnach abhängig vom Stromfluß durch den Leiter. Das Ausgangssignal des Stromsensors 3 wird an den Eingang einer elektrischen Schaltung 6 angelegt. Die elektrische Schaltung 6 besteht aus Kostengründen aus einfachen passiven Bauelementen 9, 10, 11. Die Bauelemente 9, 10, 11 sind so gewählt und angeordnet, daß sie ein thermisches Ersatzschaltbild des Leiters 1 darstellen. Voraussetzung hierfür ist, daß die thermischen bzw. elektrischen Eigenschaften des Leiters 1 vorab einmalig bestimmt werden. In diesem Fall besteht die elektrische thermische Ersatzschaltung 6 aus einem seriellen 9 und einem parallelen Widerstand 11. Diese passi­ ven, elektrischen Widerstände 9, 11 stellen den thermischen Widerstand des Leiters 1 dar. Des weiteren beinhaltet die Schaltung einen parallel geschalteten, passiven, elektrischen Kondensator 10. Dieser Kondensator stellt die thermische Kapazität des Leiters 1 dar. In diesem Ausführungs­ beispiel bewirkt die Anordnung, daß das stromabhängige Signal am Ein­ gang der Schaltung 6 in ein temperaturabhängiges Signal umgewandelt wird, welches am Ausgang der Schaltung 6 zur Weiterverarbeitung in ei­ nem Komparator 7 zur Verfügung gestellt wird. Im Komparator 7 wird das temperaturabhängige Signal mit einem Auslösewert verglichen. Dieser Wert ist entweder als fester Wert im Komparator 7 abgespeichert oder aber er kann von einer Speicher- oder Rechnereinheit 8 abgerufen wer­ den. Überschreitet der temperaturabhängige Wert im Komparator 7 den Auslösewert, so wird die Auslöseeinheit 5 aktiviert, die mit dem Kompara­ tor 7 in Verbindung steht. Die Auslöseeinheit 5 dient zur aktiven Auslö­ sung der Sicherung 2, so daß der Leiter 1 unterbrochen wird, wenn die thermische Belastung zu hoch wird.

Das Grundprinzip dieser Vorrichtung besteht darin, daß der thermische Zustand des Leiters 1 anhand eines elektrischen Parameters beschrieben wird. Dieser elektrische Parameter wird abgegriffen und in eine elektrische Schaltung 6 eingespeist, die ein Signal erzeugt, welches die tatsächlichen thermischen Verhältnisse im Leiter 1 widerspiegelt. Dieses Signal ist dann dafür verantwortlich, ob eine Auslösung der Sicherung 2 erfolgt oder nicht.

Der Stromsensor 3, die elektrische Ersatzschaltung 6 und der Komparator 7 mit dem relevanten Auslösewert bilden eine Auswerteschaltung 4, mit welcher der thermische Zustand des Leiters 1 bestimmt wird.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherung (2) für elektrische Leiter (1) im Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine elektrische Schaltung (6) beinhaltet, welche die thermische Ersatz­ schaltung des Leiters (1) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elek­ trische Schaltung (6) passive Bauelemente, insbesondere Widerstände (9, 11) zur Nachbildung der thermischen Widerstände im Leiter und Kondensatoren (10) zur Nachbildung der thermischen Kapazitäten im Leiter (1) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung einen Komparator (7) beinhaltet, dessen Eingang mit dem Ausgang der elektrischen Schaltung (6) verbunden ist, um das tempe­ raturabhängige Ausgangssignal der elektrischen Schaltung (6) mit ei­ nem Auslösewert (8) zu vergleichen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung eine Auslöseeinheit (5) aufweist, die dann den Leiter (1) unter­ bricht, wenn im Komparator (7) das Ausgangssignal der elektrischen Schaltung (6) den Auslösewert (8) überschreitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung einen Stromsensor (3) beinhaltet, der als elektrischer Parame­ ter den Strom durch den Leiter (1) erfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gang des Stromsensors (3) mit dem Eingang der elektrischen Schal­ tung (6) in Verbindung steht.