DE202006020060U1

DE202006020060U1 - Vorrichtung zur Überwachung der Kontaktierung eines Laststromanschlusselements mit einem Kontaktfeld einer Leiterkarte

Info

Publication number: DE202006020060U1
Application number: DE202006020060U
Authority: DE
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2016-05-27

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung der Kontaktierung eines Laststromanschlusselements mit einem Kontaktfeld einer Leiterkarte, mit
– einer Leiterkarte (10), die ein Kontaktfeld (18, 20) aufweist, das von einem Laststromanschlusselement (14, 16) kontaktiert ist,
– einem auf der Leiterkarte (10) angeordneten Temperatursensor (24, 26) zur Ermittlung der Temperatur des Kontaktfeldes (18, 20) oder eines mit diesem thermisch gekoppelten ersten Bereichs der Leiterkarte (10) und
– einer mit dem Temperatursensor (24, 26) verbundenen Auswerteeinheit (28) zur Signalisierung einer Störung, wenn die ermittelte Temperatur des Kontaktfeldes (18, 20) größer als ein vorgebbarer, zulässiger Maximalwert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Kontaktierung eines Laststromanschlusselements mit einem Kontaktfeld einer Leiterkarte und insbesondere den elektrischen Kontakt zwischen den laststromführenden Anschlüssen einer Leiterkarte mit Leistungstransistoren für eine PTC-Zusatzheizung eines Kraftfahrzeuges.
Bei Hochstromanwendungen, wie es beispielsweise bei elektrischen Zuheizern für Kraftfahrzeuge der Fall ist, kann das Problem auftreten, dass die Schraubverbindung zwischen einem Anschlusselement und einer Leiterkarte einen zu hohen Übergangswiderstand bildet, was zur Folge haben kann, dass die Temperatur der Leiterkarte und deren Umgebung unzulässig hoch ansteigt, womit die Gefahr von Bränden gegeben ist. Hochstromanschlüsse auf Leiterkarten werden herkömmlicherweise durch Verschraubungen realisiert, wobei beispielsweise ein Kontaktstift mit seinem einen Ende durch eine Bohrung der Leiterkarte hindurch geführt und dort mit einer Schraubmutter verschraubt wird. PTC-Zuheizer, wie sie in zunehmenden Maße in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, zeichnen sich durch eine relativ hohe Stromaufnahme aus. Gerade hier besteht die Gefahr, dass es an den die Leistungselektronik für derartige Zuheizer aufweisenden Leiterkarten zu Schäden in Folge von unzulässig hohen Übergangswiderständen zwischen den Laststromanschlüssen und den Kontaktfeldern der Leiterkarte kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Defekt der Kontaktierung eines Laststromanschlusselementes mit einem Kontaktfeld einer Leiterkarte rechtzeitig zu erkennen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung der Kontaktierung eines Laststromanschlusselements mit einem Kontaktfeld einer Leiterkarte vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung versehen ist mit

– einer Leiterkarte, die ein Kontaktfeld aufweist, das von einem Laststromanschlusselement kontaktiert ist,
– einem auf der Leiterkarte angeordneten Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Kontaktfeldes oder eines mit diesem thermisch gekoppelten ersten Bereichs der Leiterkarte und
– einer mit dem Temperatursensor verbundenen Auswerteeinheit zur Signalisierung einer Störung, wenn die ermittelte Temperatur des Kontaktfeldes größer als ein vorgebbarer, zulässiger Maximalwert ist.

Eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist versehen mit

– einer Leiterkarte, die ein Kontaktfeld aufweist, das von einem Laststromanschlusselement kontaktiert ist,
– einem auf der Leiterkarte angeordneten Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Kontaktfeldes oder eines mit diesem thermisch gekoppelten ersten Bereichs der Leiterkarte,
– einer mit dem ersten Temperatursensor verbundenen Auswerteeinheit,
– einem zweiten Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur in einem zweiten Bereich der Leiterkarte, in dem beispielsweise Verlustwärme erzeugende Bauelemente angeordnet sind, und
– einer mit beiden Temperatursensoren verbundenen Auswerteeinheit zum Vergleich der ermittelten Temperaturen und zur Signalisierung einer Störung, wenn die Temperatur des Kontaktfeldes oder des mit diesem thermisch gekoppelten ersten Bereichs der Leiterkarte höher ist als ein vorgebbarer, maximal zulässiger Temperaturwert, der um ein vorgebbares Maß kleiner oder größer als die ermittelte Temperatur des zweiten Bereichs ist oder der gleich der ermittelten Temperatur des zweiten Bereichs der Leiterkarte ist.

Bei der Erfindung wird zunächst die Temperatur des Kontaktfeldes (oder eines mit diesem thermisch gekoppelten Bereichs) der Leiterkarte ermittelt. Nach einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dann, wenn die ermittelte Temperatur größer als ein vorgebbarer, zulässiger Maximalwert ist, eine Störung angezeigt. Sofern man die Temperatur der Umgebung, innerhalb derer die Leiterkarte angeordnet ist, kennt, lässt sich anhand der Temperatur des Kontaktfeldes oder eines mit diesem thermisch gekoppelten Bereichs der Leiterkarte ermitteln, ob diese Temperatur einen unzulässig hohen Wert annimmt. Ist dies der Fall, wird eine Störung angezeigt, was applikationsabhängig bis zur Deaktivierung der Funktion der Leiterkarte führen kann.
Zuverlässigere Aussagen, insbesondere für den Fall, dass die Umgebungstemperaturen schwanken können, sind dann möglich, wenn die Frage, ob eine Übertemperatur des Kontaktfeldes des Laststromanschlusselements vorliegt oder nicht, auf Basis einer Temperaturdifferenzmessung beurteilt werden kann. Hierzu wird bei der oben bereits erwähnten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Temperatur der Leiterkarte in einem zweiten Bereich, in dem beispielsweise Verlustwärme erzeugende Bauelemente angeordnet sind, ermittelt. Die Temperatur des Kontaktfeldes (oder eines mit diesem thermisch gekoppelten Bereichs der Leiterkarte) und die zweite ermittelte Temperatur werden miteinander verglichen, wobei eine Störung dann angezeigt wird, wenn die Temperatur des Kontaktfeldes (oder des mit diesem thermisch gekoppelten Bereichs) der Leiterkarte höher ist als ein vorgebbarer, maximal zulässiger Temperaturwert. Hierbei wird in Abhängigkeit von der Differenz der beiden ermittelten Temperaturen eine Störung angezeigt. Je nach Applikation wird die Störung angezeigt, wenn die Temperatur des Kontaktfeldes (oder des mit diesem thermisch gekoppelten Bereichs) der Leiterkarte gegenüber der Temperatur im zweiten Bereich der Leiterkarte einen unzulässig hohen Wert annimmt. Der maximal zulässige Temperaturwert kann demzufolge um ein vorgebbares Maß kleiner oder größer als die aktuell ermittelte Temperatur des zweiten Bereichs sein; alternativ kann der maximal zulässige Temperaturwert aber auch gleich der Temperatur des zweiten Bereichs sein. Diese Varianten sind letztendlich applikationsabhängig.
Zur weiteren Absicherung der Zuverlässigkeit der Detektion einer Übertemperatur am Laststromanschlusselement einer Leiterkarte wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zusätzlich die Spannungsdifferenz zwischen dem Kontaktfeld und dem Laststromanschlusselement ermittelt und eine Störung dann angezeigt, wenn neben einer Überschreitung des jeweiligen Maximaltemperaturwerts auch die ermittelte Spannungsdifferenz einen maximal zulässigen Maximalwert überschreitet.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die eine Draufsicht auf eine Leiterkarte mit Leistungstransistoren zur Ansteuerung mehrerer Stufen einer PTC-Heizung zeigt, näher erläutert.
Die Leiterkarte 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel vier Leistungstransistoren 12 auf, die in Lastkreise von vier Stufen einer PTC-Zusatzheizung geschaltet sind. Die Leiterkarte 10 ist mit zwei Anschlussstiften 14, 16 versehen, über die der mitunter recht hohe Betriebsstrom für die PTC-Zusatzheizung fließt. Die beiden Anschlussstifte 14, 16 sind mit der Leiterkarte 10 verschraubt und stehen in Kontakt mit Kontaktfeldern 18, 20, von denen sich aus in der Zeichnung nicht näher dargestellte Leiterbahnen bis zu den Leistungstransistoren 12 und den (nicht dargestellten) Anschlusselementen für die einzelnen PTC-Stränge erstrecken. Zur Detektion einer Überhitzung der Leistungstransistoren können diese selbst mit integrierten Temperatursensoren versehen sein; alternativ weist, wie in diesem Ausführungsbeispiel, die Leiterkarte 10 einen Temperatursensor 22 auf, der der Funktionsüberwachung der Transistoren 12 dient.
Um nun eine unzureichende Kontaktierung der Anschlussstifte 14, 16 mit den zugehörigen Kontaktfeldern 18, 20 detektieren zu können, ist die Leiterkarte 10 mit zwei zusätzlichen Temperatursensoren 24, 26 versehen, die in diesem Ausführungsbeispiel in der Nähe der Kontaktfelder 18, 20 angeordnet sind. Die drei Temperatursensoren 22, 24, 26 sind mit einer bei 28 dargestellten Auswerteeinheit verbunden, die an ihrem Ausgang 30 ein Störungssignal ausgibt, wenn eine Störung an den Kontaktierungen der Anschlussstifte 14, 16 detektiert wird.
Normalerweise ist zu erwarten, dass die von den Temperatursensoren 24 und 26 gelieferten Messwerte niedriger sind als der Temperaturmesswert des Temperatursensors 22. Zumindest ist nicht zu erwarten, dass die Temperatursensoren 24 und 26 höhere Temperaturwerte messen als der Temperatursensor 22. Eine Ausnahme könnte allenfalls dann gegeben sein, wenn die Leiterkarte 10 im Bereich ihrer Laststromanschlüsse aufgrund anderer externer Einflüsse erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist. All dies ist jedoch im Vorhinein berücksichtigt, so dass eine Übertemperatur im Bereich der Laststromanschlusselemente (Anschlussstifte 14, 16) stets zuverlässig erkannt wird.
Bei der hier beschriebenen und in der Zeichnung wiedergegebenen Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also zu erwarten, dass bei vorschriftsmäßiger Kontaktierung der Anschlussstifte 14, 16 mit den zugehörigen Kontaktfeldern 18, 20 die von den Temperatursensoren 24, 26 gelieferten Messwerte die aufgrund der umgebenden Betriebstemperaturen zu erwartenden Werte nicht überschreiten. Liegt also beispielsweise der Temperaturwert einer der beiden Sensoren 24, 26 deutlich oberhalb des Temperaturmesswertes, wie er vom Temperatursensor 22 geliefert wird, so ist dies auf eine schlechte Kontaktierung des betreffenden Anschlussstiftes 14, 16 mit dem diesem zugeordneten Kontaktfeld 18 bzw. 20 zurückzuführen. Die Auswerteeinheit 28 liefert in diesem Fall an ihrem Ausgang 30 ein Störungssignal. Zusätzlich kann, was ebenfalls in der Zeichnung angedeutet ist, der Übergangswiderstand bzw. der Spannungsabfall zwischen jedem der Anschlussstifte 14, 16 und dem jeweils zugeordneten Kontaktfeld 18, 20 messtechnisch erfasst werden. Liegt der ermittelte Spannungsabfall oberhalb eines zu erwartenden Wertes, so kann dies neben der Übertemperatur als weiteres Anzeichen für eine schlechte Kontaktierung herangezogen werden.

10: Leiterkarte
12: Leistungstransistoren
14: Anschlussstifte
16: Anschlussstifte
18: Kontaktfeld
20: Kontaktfeld
22: Temperatursensor
24: Temperatursensor
26: Temperatursensor
28: Auswerteeinheit
30: Ausgang der Auswerteeinheit

Claims

Vorrichtung zur Überwachung der Kontaktierung eines Laststromanschlusselements mit einem Kontaktfeld einer Leiterkarte, mit – einer Leiterkarte (10), die ein Kontaktfeld (18, 20) aufweist, das von einem Laststromanschlusselement (14, 16) kontaktiert ist, – einem auf der Leiterkarte (10) angeordneten Temperatursensor (24, 26) zur Ermittlung der Temperatur des Kontaktfeldes (18, 20) oder eines mit diesem thermisch gekoppelten ersten Bereichs der Leiterkarte (10) und – einer mit dem Temperatursensor (24, 26) verbundenen Auswerteeinheit (28) zur Signalisierung einer Störung, wenn die ermittelte Temperatur des Kontaktfeldes (18, 20) größer als ein vorgebbarer, zulässiger Maximalwert ist.
Vorrichtung zur Überwachung der Kontaktierung eines Laststromanschlusselements mit einem Kontaktfeld einer Leiterkarte, mit – einer Leiterkarte (10), die ein Kontaktfeld (18, 20) aufweist, das von einem Laststromanschlusselement (14, 16) kontaktiert ist, – einem auf der Leiterkarte (10) angeordneten Temperatursensor (24, 26) zur Ermittlung der Temperatur des Kontaktfeldes (18, 20) oder eines mit diesem thermisch gekoppelten ersten Bereichs der Leiterkarte (10), – einer mit dem ersten Temperatursensor (24, 26) verbundenen Auswerteeinheit (28), – einem zweiten Temperatursensor (22) zur Ermittlung der Temperatur in einem zweiten Bereich der Leiterkarte (10), in dem beispielsweise Verlustwärme erzeugende Bauelemente angeordnet sind, und – einer mit beiden Temperatursensoren (22, 24, 26) verbundenen Auswerteeinheit (28) zum Vergleich der ermittelten Temperaturen und zur Signalisierung einer Störung, wenn die Temperatur des Kontaktfeldes (16, 18) oder des mit diesem thermisch gekoppelten ersten Be reichs der Leiterkarte (10) höher ist als ein vorgebbarer, maximal zulässiger Temperaturwert, der um ein vorgebbares Maß kleiner oder größer als die ermittelte Temperatur des zweiten Bereichs ist oder der gleich der ermittelten Temperatur des zweiten Bereichs der Leiterkarte (10) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (28) ferner zur Ermittlung der Spannungsdifferenz zwischen dem Kontaktfeld (16, 18) und dem Laststromanschlusselement (14, 16) vorgesehen ist und eine Störung signalisiert, wenn neben einer Überschreitung des jeweiligen Maximaltemperaturwerts auch die ermittelte Spannungsdifferenz einen maximal zulässigen Spannungswert überschreitet.