DE19835781A1

DE19835781A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung von einer Sicherung für elektrische Leiter im Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19835781A1
Application number: DE19835781A
Authority: DE
Inventors: Rainer Maeckel; Thomas Schulz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: IT1313251B1; ITMI991665A1; KR20000017151A; FR2782190A1; US6141202A; ITMI991665A0; DE19835781C2; JP2000115986A

Abstract

Bei bsiherigen Verfahren bzw. 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 Beim neuen Verfahren wird beim Erreichen eines ersten Auslösewertes dieser zuerst auf einen zweiten zeitabhängigen Auslösewert erhöht und fällt dann innerhalb einer vorgegebenen Zeit und auf vorgegebene Weise wieder auf den ersten Auslösewert ab. Die Auslösung der Sicherung findet erst dann statt, wenn der zweite zeitabhängige Auslösewert erreicht wird. DOLLAR A Das Verfahren verhindert eine zu frühe Aktivierung der Sicherung, insbesondere im Falle harmloser, kurzzeitig, hoher Strompeaks, wie sie beim Motorstart auftreten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und 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. Somit ist durch diese Vorgehensweise auch mit hohem Aufwand nur eine begrenzte Anpassung möglich. Deshalb werden Standardsicherungen eingesetzt, die zwar kostengünstig sind, aber nur begrenzten Schutz bie ten.

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.

In der DE 44 45 060 C1 wird ein Leistungsschalter offenbart, welcher ei nen elektronischen Auslöser zur Verarbeitung einstellbarer Parameter, insbesondere Auslösestrom und Verzögerungszeit, besitzt. Eine Umge hungsschaltung bewirkt eine zwangsläufige Auslösung des Leistungs schalters bei einer ohne Auslösung erfolgenden Überschreitung des ein gestellten Auslösestromes. In der Umgehungsschaltung sind Schal tungsmittel zur Bildung einer Zeit- und stromabhängigen Ansprechkennli nie enthalten, wodurch der Schutz gegen eine Zerstörung des Leistungs schalters verbessert wird. Die Ansprechkennlinie der Umgehungsschal tung kann in Abhängigkeit von für die normale Auslösung eingestellten Parametern selbsttätig veränderbar sein. Nachteilig hierbei ist, daß eine aufwendige Umgehungsschaltung benötigt wird und diese Umgehungs schaltung als zusätzlichen Schutz des Leistungsschalters gegen Zerstö rung bei einem Versagen des elektronischen Auslösers verbessert, jedoch nicht zur Auslösung selbst dient.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand und Kosten ein Verfahren und eine Vorrichtung für Sicherungen aufzuzei gen, welche die Leistungsreserven eines Leiters optimal ausnutzen, so daß die Sicherung immer zum richtigen Zeitpunkt aktiviert wird, bevor eine Zerstörung wichtiger Komponenten erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gegeben. Demnach wird bei Überschreitung eines ersten festen Auslösewertes dieser auf einen höheren Wert angehoben. Der zweite erhöhte variable Auslösewert ist zeitabhängig und fällt inner halb einer vorgegebenen Zeit und auf vorgegebener Weise wieder auf den ersten festen Auslösewert ab, wobei eine Auslösung der Sicherung dann erfolgt, wenn der gemessene Wert des Parameters den aktuell gülti gen Auslösewert übersteigt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß eine vor schnelle Auslösung der Sicherung bei kurzzeitig hohen, aber schnell ab klingenden Strömen, wie sie z. B. beim Starten des Motors auftreten, ver hindert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierbei sind die aktuellen Auslösewerte in der Auswerteeinheit abgespei chert und werden darin berechnet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherung.

Fig. 2A Zeitliche, exponentielle Veränderung des Auslösewertes.

Fig. 2B Zeitliche, lineare Veränderung des Auslösewertes.

Fig. 2C Zeitliche, quadratische Veränderung des Auslösewertes.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherung. 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 wird. Der vom Sensor 3 erfaßte Strom wird in einer Auswerteeinheit 4 verarbeitet. Die Verarbeitung in der Auswerteeinheit 4 erfolgt, indem der gemessene Stromwert mit einem er sten festen Auslösewert verglichen wird. In der Auswerteeinheit 4 können verschiedene feste oder aber auch zeitabhängige Auslösewerte zum Vergleich mit dem gemessenen Stromwert zur Verfügung gestellt oder berechnet werden. Hierbei aktiviert ein erster fester Auslösewert die Ge nerierung eines zweiten zeitabhängigen Auslösewertes. Erst wenn der aktuelle Meßwert größer ist als der zweite zeitabhängige Auslösewert, wird die Auslöseeinheit 5 aktiviert. Dadurch wird die Sicherung 2 ausge löst und der Leiter 1 unterbrochen.

Fig. 2A zeigt den ersten und die zeitliche, exponentielle Veränderung des zweiten Auslösewertes. Der Wert I₁ ist hierbei der erste Auslösewert. In der Figur werden im wesentlichen drei Kurven gezeigt. Die Kurve m zeigt den Verlauf des vom Sensor gemessenen Stromwertes über die Zeit. Die waagrechte Linie a zeigt den zeitlich konstanten Verlauf des er sten Auslösewertes an. Die Kurve a* zeigt dagegen den Verlauf des zweiten zeitabhängigen Auslösewertes mit dem Maximum I₂. Dies ist die eigentliche Auslösekennlinie. Überschreitet die Meßkurve m zum Zeit punkt t_A die Kennlinie a*, so erfolgt die Auslösung der Sicherung über die Auslöseeinheit und der Leiter wird unterbrochen. Der Verlauf bis zur Aus lösung der Sicherung wird wie folgt beschrieben. Zum Zeitpunkt t₀ erfaßt der Sensor einen Strom, welcher kleiner als I₁ ist. Zum Zeitpunkt t₁ er reicht der Meßwert den ersten Auslösewert I₁. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt anstatt der Auslösung der Sicherung eine Anhebung auf den maximalen zweiten Auslösewert I₂. Eine Auslösung würde nur dann erfolgen, wenn zu diesem Zeitpunkt der Meßwert auch den neuen zweiten Auslösewert I₂ übersteigt. In diesem Anwendungsbeispiel ist dies jedoch nicht der Fall. Während der darauffolgenden Zeit bleibt der zweite Auslösewert nicht konstant, sondern der zweite Auslösewert I₂ fällt exponentiell ab. Zum Zeitpunkt t_A erreicht der Meßwert den auf der Kennlinie z dargestellten aktuellen zweiten zeitabhängigen Auslösewert A. Jetzt wird die Auslösung der Sicherung initiiert und kurze Zeit später der Leiter und damit der Stromfluß unterbrochen. Wären die Auslösekriterien zum Zeitpunkt t_A nicht erfüllt gewesen, dann wäre der aktuelle Auslösewert A immer weiter bis zum Zeitpunkt t₂ exponentiell abgesunken. Zu diesem Zeitpunkt würde der erste Auslösewert von I₁ wieder erreicht werden. Während einer fest gelegten Zeitdauer erfolgt die Auslösung auch dann, wenn der Meßwert den Wert I₁ übersteigt. Nach der festgelegten Zeitdauer, die abhängig von der Wärmeabfuhr aus dem Leiter ist, wird bei Erreichen des ersten Auslö sewertes I₁ dieser auf den zweiten maximalen Auslösewert I₂ erhöht.

Fig. 2B zeigt die zeitliche, lineare Veränderung der Auslösewerte. Der Wert I₁ ist hierbei der erste Auslösewert. In der Figur werden im wesentli chen drei Kurven gezeigt. Die Kurve m zeigt den Verlauf des vom Sensor gemessenen Stromwertes über die Zeit. Die waagrechte Linie a zeigt den zeitlich konstanten Verlauf des ersten Auslösewertes an. Die Kurve a* zeigt dagegen den Verlauf des zweiten zeitabhängigen Auslösewertes mit seinem Maximum I₂, also die eigentliche Auslösekennlinie. Überschreitet die Meßkurve m zum Zeitpunkt t_A die Kennlinie a*, so erfolgt die Auslö sung der Sicherung über die Auslöseeinheit und der Leiter wird unterbro chen. Der Verlauf bis zur Auslösung der Sicherung wird wie folgt be schrieben. Zum Zeitpunkt t₀ erfaßt der Sensor einen Strom, welcher klei ner als I₁ ist. Zum Zeitpunkt t₁ erreicht der Meßwert den ersten Auslöse wert I₁. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt anstatt der Auslösung der Sicherung eine Anhebung des ersten Auslösewertes auf das Maximum des zweiten Auslösewertes I₂. Eine Auslösung würde nur dann erfolgen, wenn zu die sem Zeitpunkt der Meßwert den zweiten maximalen Auslösewert I₂ über steigt. In diesem Anwendungsbeispiel ist dies jedoch nicht der Fall. Wäh rend der darauffolgenden Zeit fällt der zweite Auslösewert von I₂ linear ab. Zum Zeitpunkt t_A erreicht der Meßwert den auf der Kennlinie z dargestell ten zweiten aktuellen Auslösewert A. Die Auslösung der Sicherung wird initiiert und kurze Zeit später der Leiter und damit der Stromfluß unterbro chen. Wären die Auslösekriterien zum Zeitpunkt t_A nicht erfüllt gewesen, dann wäre der zweite aktuelle Auslösewert immer weiter bis zum Zeit punkt t₂ linear abgesunken. Zu diesem Zeitpunkt würde der erste Auslö sewert von I₁ wieder erreicht werden. Während einer festgelegten Zeit dauer erfolgt die Auslösung auch dann, wenn der Meßwert den Wert I₁ übersteigt. Nach der festgelegten Zeitdauer, die abhängig von der Wär meabfuhr aus dem Leiter ist, wird bei Erreichen des ersten Auslösewertes I₁ dieser auf den zweiten maximalen Auslösewert I₂ erhöht.

Fig. 2C zeigt die zeitliche, parabelförmige Veränderung der Auslösewer te. Der Wert I₁ ist hierbei der erste Auslösewert. In der Figur werden im wesentlichen drei Kurven gezeigt. Die Kurve m zeigt den Verlauf des vom Sensor gemessenen Stromwertes über die Zeit. Die waagrechte Linie a zeigt den zeitlich konstanten Verlauf des ersten Auslösewertes an. Die Kurve a* zeigt dagegen den Verlauf des zweiten zeitabhängigen Auslö sewertes mit seinem Maximum I₂, also die eigentliche Auslösekennlinie. Überschreitet die Meßkurve m zum Zeitpunkt t_A die Kennlinie a*, so er folgt die Auslösung der Sicherung über die Auslöseeinheit und der Leiter wird unterbrochen. Der Verlauf bis zur Auslösung der Sicherung wird wie folgt beschrieben. Zum Zeitpunkt t₀ erfaßt der Sensor einen Strom, wel cher kleiner als I₁, ist. Zum Zeitpunkt t₁ erreicht der Meßwert den ersten Auslösewert I₁. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt anstatt der Auslösung der Si cherung eine Anhebung auf das Maximum des zweiten Auslösewertes I₂. Eine Auslösung würde nur dann erfolgen, wenn zu diesem Zeitpunkt der Meßwert auch den aktuellen zweiten Auslösewert I₂ übersteigt. In diesem Anwendungsbeispiel ist dies jedoch nicht der Fall. Während der darauffol genden Zeit fällt der maximale zweite Auslösewert I₂ parabelförmig ab. Zum Zeitpunkt t_A erreicht der Meßwert den auf der Kennlinie z dargestell ten aktuellen Auslösewert A. Die Auslösung der Sicherung wird initiiert und kurze Zeit später der Leiter und damit der Stromfluß unterbrochen. Wären die Auslösekriterien zum Zeitpunkt t_A nicht erfüllt gewesen, dann wäre der aktuelle Auslösewert A immer weiter bis zum Zeitpunkt t₂ para belförmige abgesunken. Zu diesem Zeitpunkt würde der erste Auslöse wert von I₁ wieder erreicht werden. Während einer festgelegten Zeitdauer erfolgt die Auslösung auch dann, wenn der Meßwert den Wert I₁ über steigt. Nach der festgelegten Zeitdauer, die abhängig von der Wärmeab fuhr aus dem Leiter ist, wird bei Erreichen des ersten Auslösewertes I₁, dieser auf den zweiten maximalen Auslösewert I₂ erhöht.

Dieses Verfahren kann auch mit ereignisbezogenen Auslöseverfahren kombiniert werden, bei denen beispielsweise die Erhöhung des Auslöse wertes nicht durch das Erreichen des ersten Auslösewertes, sondern durch beispielsweise einen Motorstart verursacht wird.

Claims

1. Verfahren zur Auslösung einer Sicherung (2) für elektrische Leiter (1) im Kraftfahrzeug, bei dem der Wert (I) eines elektrischen Parameters durch einen Sensor (3) erfaßt und mit einem Auslösewert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß

1. bei Überschreitung eines ersten konstanten Auslösewertes (I₁) dieser auf einen höheren zweiten, veränderlichen, zeitabhängigen Auslöse wert (A) angehoben wird,
2. der höhere zweite, veränderliche, zeitabhängige Auslösewert (A) in nerhalb einer vorgegebenen Zeit und auf vorgegebene Weise auf den ersten Auslösewert (I₁) abfällt und
3. die Zerstörung der Sicherung (2) dann erfolgt, wenn der gemessene Wert des Parameters den zweiten, veränderlichen, zeitabhängigen Auslösewert (A) übersteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der erste oder der zweite zeitabhängige Auslösewert, der zur Auslö sung der Sicherung führt, aus einer Speichereinheit (4) abgerufen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der erste oder der zweite zeitabhängige Auslösewert, der zur Auslö sung der Sicherung führt, in der Auswerteeinheit (4) berechnet wird.

4. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 2 mit einer Auswerteein heit, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (4) einen Speicher beinhaltet oder mit einem solchen in Verbindung steht.

5. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 2 mit einer Auswerteein heit (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (4) einen Mikroprozessor (7) beinhaltet oder mit einem solchen in Verbindung steht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall vom Maximum des zweiten, veränderlichen, zeitabhängigen Auslöse wertes (A = I₂) auf den ersten Auslösewert (I₁) exponentiell ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall vom Maximum des zweiten, veränderlichen, zeitabhängigen Auslöse wertes (A = I₂) auf den ersten Auslösewert (I₁) linear ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall vom Maximum des zweiten, veränderlichen, zeitabhängigen Auslöse wertes (A = I₂) auf den ersten Auslösewert (I₁) parabelförmig ist.