DE202014003691U1 - Lastüberwachung mittels einer Überstromschutzeinrichtung - Google Patents

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Abstract

Überstromschutzeinrichtung (1) zur Überwachung einer Last (L), mit einem Spannungseingang (3) für eine Betriebsspannung (UB) im Niedervoltbereich, insbesondere im DC12V- oder DC24V-Bereich und mit einem Lastausgang (4) zum Anschluss einer Last (L) sowie mit einem zwischen den Spannungseingang (3) und den Lastausgang (4) geschalteten Leistungsteil (5) und mit einer Steuerung (7), die das Leistungsteil (5) zur laststromabhängigen Abschaltung der Last (L) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) schaltungs- und/oder programmtechnisch dazu eingerichtet ist, anhand einer vorgegebenen Betriebsbedingung eines erfassten Zustands (Si) und/oder eines aktuellen Betriebszustands der Last (L) von einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie (K1) auf eine zweite Strom-Zeit-Kennlinie einer Anzahl von mindestens zwei Strom-Zeit-Kennlinien (Kn) umzuschalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzeinrichtung zur Überwachung einer Last, mit einer mit einem Spannungseingang für eine Versorgungsspannung im Niedervoltbereich und mit einem Lastausgang zum Anschluss der Last sowie mit einem Steuereingang zur Ansteuerung eines zwischen den Spannungseingang und den Lastausgang geschalteten Leistungsteil, welches die Last anhand einer Strom-Zeit-Kennlinien laststromabhängig abschaltet. Anwendungsbereich ist insbesondere der DC12V- bis DC48V-Niedervoltbereich, vorzugsweise in Fahrzeugnetzen, geeigneterweise in Kraftfahrzeug-Bordnetzen.
  • Aus der DE 20 2004 008 137 U1 ist ein elektronisches Relais mit einem von einem Steuerbaustein schaltbaren Leistungsteil mit einem Spannungseingang für eine Versorgungsspannung im Niedervoltbereich und mit einem Lastausgang zum Anschluss einer Last bekannt. Ein solches elektronisches Relais wird zur Absicherung und zum fernsteuerbaren Schalten sowie zur Diagnose von Stromkreisen elektrischer Anlage eingesetzt. Insbesondere im Bereich der Anlagentechnik und der Fahrzeugelektronik ermöglicht das elektronische Relais ein indirektes Schalten der Lastkreise von elektrischen Verbrauchern und Zusatzkomponenten in Verbindung mit einer Überwachung und Absicherung des jeweiligen Lastkreises im Überlast- und/oder Kurzschlussfall.
  • Ein derartiges elektronisches Relais folgt in dessen Funktion als Überstrom- und/oder Kurzschlussschutz einer Strom-Zeit-Kennlinie, wonach ab typisch dem 1,3-fachen des Nennstroms (1,3 × IN) der Strom nach einer vorgegebenen Zeit, die bei vorgegebenem Nennstrombereich von beispielsweise 1A bis 10A und 15A bis 30A typischerweise 200 ms beträgt, abgeschaltet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überstromschutzeinrichtung zur Überwachung einer Last, insbesondere ein elektronisches Relais der eingangs genannten Art, anzugeben, womit eine geeignete Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände und/oder -bedingungen einer angeschlossenen Last ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich der Überstromschutzeinrichtung bzw. des elektronischen Relais mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Dazu ist eine Überstromschutzeinrichtung mit einem Spannungseingang für eine Versorgungsspannung im Niedervoltbereich, insbesondere im DC12V- oder DC24V-Bereich, und mit einem Lastausgang zum Anschluss der Last sowie mit einem Steuereingang zur Ansteuerung eines zwischen den Spannungseingang und den Lastausgang geschalteten Leistungsteil vorgesehen, welches die Last anhand einer Strom-Zeit-Kennlinien laststromabhängig abschaltet, wobei zur Überwachung der Last von einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie auf eine zweite Strom-Zeit-Kennlinie einer Anzahl von mindestens zwei Strom-Zeit-Kennlinien umgeschaltet wird, wenn eine Änderung des Betriebszustandes der Last erfasst und/oder eine Betriebsbedingung für die Last vorgegeben wird.
  • Änderungen des Betriebszustands der Last, und insbesondere auch der Überstromschutzeinrichtung selbst, werden geeigneter Weise messtechnisch erfasst, beispielsweise durch kontinuierliche oder temporäre Messung des Laststroms oder durch Temperaturmessungen, insbesondere des eingesetzten Leistungsteils, beispielsweise eines Halbleiterschalters, und/oder durch Zeitmessungen oder -vorgaben erfasst, beispielsweise anhand des Ablauf eines durch ein bestimmtes Ereignis initiierten Zeitgliedes.
  • Vorgegebene Betriebsbedingungen können allgemein eine momentane, zeitlich begrenzte oder unbegrenzte Festlegung der Auslösung der Überstromschutzeinrichtung anhand oder entlang einer vergleichsweise trägen oder vergleichsweise flinken Kennlinie sein.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass insbesondere kapazitive und/oder induktive Lasten, beispielsweise ein Elektromotor oder ein Pumpenantrieb, während des Anlaufs (Anlaufbetrieb) einen wesentlich höheren Anlaufstrom benötigen als im Normal- oder Dauerbetrieb. Eine zuverlässige Überstromüberwachung kann daher erkanntermaßen im Dauer- bzw. Normalbetrieb auch dann und insbesondere in vergleichsweise engen Grenzen erreicht werden, wenn im Vergleich zum Anfahrbetrieb höhere Lastströme und/oder kürzere Abschaltzeiten zugelassen werden.
  • Die Kennlinien-Umschaltung zwischen verschiedenen Zeit-Strom-Kennlinien in Abhängigkeit vom aktuellen bzw. jeweiligen Betriebszustand der Last und/oder der Schutzeinrichtung ermöglicht somit einen zuverlässigen Überstromschutz der Last und gegebenenfalls angeschlossener Bauteile, wie insbesondere auch Verbindungsleitungen oder -kabel, sowohl im Anfahrbetrieb als auch im Nennbetrieb der Last. Darüber hinaus kann eine zuverlässige und effektive Überwachung des Betriebsstroms des Gesamtsystems aus Überstromeinrichtung und Last sowie gegebenenfalls zugehöriger Bauteile in vergleichsweise engen Grenzen erreicht werden. Dies wiederrum führt zu einer erhöhten Sensibilität der Überstromschutzeinrichtung während des Dauer- bzw. Nennbetriebs, beispielsweise die Erkennung einer Blockierung bzw. einer Überlastung eines Elektromotors im Betrieb, nachdem dessen Anlaufmoment überwunden worden ist. Zudem kann eine geringe Belastung bzw. ein verbesserter Schutz der Last erreicht werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung wird in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsparameters, beispielsweise eines einrichtungsinternen oder -externen Temperatur- oder Zeitwertes, oder eines erfassten Lastparameters, beispielsweise des erfassten Laststroms oder der Über- oder Unterschreitung eines Stromschwellwertes, von der ersten Strom-Zeit-Kennlinie auf die mindestens zweite Strom-Zeit-Kennlinie umgeschaltet. So wird insbesondere von der ersten Strom-Zeit-Kennlinie auf die mindestens zweite Strom-Zeit-Kennlinie umgeschaltet, wenn der erfasste Laststrom, insbesondere vor Ablauf eines Zeitgliedes, einen Schwellwert unter- oder überschreitet.
  • Die Strom-Zeit-Kennlinien, zwischen denen umgeschaltet wird, können in einem Kennlinienfeld hinterlegt sein. Auch kann ein Strom- und Zeitwertbereich (Strom-Zeit-Bereich) zwischen zwei Zeitgrenzwerten bzw. zwei Stromgrenzwerten vorgegeben und eine geeignete Strom-Zeit-Kennlinie in Abhängigkeit vom sich ändernden Betriebszustand der Last oder der Überstromeinrichtung selbst berechnet werden. Im Falle eines Kennlinienfeldes wird die geeignete Zeit-Strom-Kennlinie, auf welche ausgehend von einer aktuellen Zeit-Strom-Kennlinie umgeschaltet wird, aus dem Kennlinienfeld ausgelesen bzw. in eine entsprechende Steuerung in Form beispielsweise eines Mikrokontrollers eingelesen. Die Stromwerte beziehungsweise Stromgrenzen werden dabei geeigneterweise als Vielfaches des jeweiligen Nennstroms bestimmt.
  • Die Kennlinien-Umschaltung erfolgt geeigneterweise zwischen einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie mit einer ersten Schaltzeit zur Überlastauslösung und einer zweiten Strom-Zeit-Kennlinie mit einer gegenüber der ersten Schaltzeit kurzen zweiten Auslöseschaltzeit.
  • In Weiterbildung dieser Ausgestaltung oder auch alternativ hierzu erfolgt die Umschaltung zwischen der ersten Strom-Zeit-Kennlinie mit einem ersten Nennstrom (oder einem Vielfachen hiervon) und einer zweiten Strom-Zeit-Kennlinie mit einem gegenüber dem ersten Nennstrom (bzw. dessen Vielfachem) hohen Nennstrom (oder einem Vielfachen hiervon). Im Zuge der Kennlinienumschaltung wird hierbei geeigneterweise der zulässige Nennstrom von einem ersten Stromwert auf einen zweiten Stromwert erhöht, während gleichzeitig die Schaltzeit verkürzt wird.
  • Die Steuerung (Steuerungsschaltung oder Steuerkreis), die das Leistungsteil zur laststromabhängigen Abschaltung der Last ansteuert, ist demnach schaltungs- und/oder programmtechnisch dazu eingerichtet, anhand einer vorgegebenen Betriebsbedingung, eines erfassten Lastzustandes und/oder eines, insbesondere aktuellen, Betriebszustands zwischen einer Anzahl von Strom-Zeit-Kennlinien umzuschalten.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die Steuerung eine Abschaltlogik und eine Einrichtung zur Kennlinienumschaltung (Umschaltlogik). Diese gibt anhand des aktuellen Betriebszustands die Zeit-Strom-Kennlinie für die Abschaltlogik vor. Diese wiederrum initiiert anhand der vorgegebenen Zeit-Strom-Kennlinie die Ansteuerung des Leistungsteils zur laststromabhängigen Abschaltung der Last, wenn der erfasste Laststrom einen Zeit- und/oder Strom-Grenzwert überschreitet. Der Zeit-Grenzwert wird hierbei überschritten, wenn kennlinienspezifisch ein bestimmter Überstrom, insbesondere auch ohne aktive Strombegrenzung, für die kennlinienspezifische Zeitdauer fließt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Steuerung eine Betriebszustandslogik zugeordnet, die anhand einrichtungsinterner und/oder externer Parameter, Daten, Signale und/oder Informationen den aktuellen Betriebszustand bestimmt.
  • In besonders vorteilhafter Weiterbildung erfolgt eine Kennlinienumschaltung von einer Anlaufbetriebskennlinie mit einer ersten Zeitschwelle und/oder einer ersten Stromschwelle zur Überlastauslösung auf eine Dauer- oder Normalbetriebskennlinie mit einer vergleichsweise niedrigen zweiten Zeitschwelle bzw. hohen zweiten Stromschwelle, wenn der Laststrom, insbesondere während oder nach Ablauf eines Zeitglieds, einen vorgegebenen Stromschwellwert unterschreitet.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine geeignete Umschaltung zwischen Zeit-Strom-Kennlinien einer Überstromschutzeinrichtung eine Überwachung eines Last- oder Betriebsstroms in gegenüber einer einzelnen Strom-Zeit-Kennlinie vergleichsweise engen Grenzen und mit vergleichsweise hoher Sensibilität bei gleichzeitiger vergleichsweise geringer Belastung bzw. verbessertem Schutz der Last ermöglicht ist.
  • So können beispielsweise bei einem unter Verwendung der Überstromschutzeinrichtung geschalteten und überwachten Elektromotor als Last dessen Blockierung und/oder Überlastungen während dessen Normalbetrieb vergleichsweise sensitiv überwacht werden, nachdem das Anlaufmoment des Elektromotors überwunden worden ist. Analog wird durch eine solche Kennlinienumschaltung im Falle einer lastseitigen Pumpe oder eines Pumpenantriebs im Anschluss an die Überwindung deren bzw. dessen Anlaufmomentes ein zuverlässiger Schutz der Pumpe im Fall einer Blockierung oder deren Trockenlauf ermöglicht. Zudem ist eine verbesserte Auslegung von Kabelquerschnitten aufgrund einer geringeren thermischen Belastung von eingesetzten Leitungen im Fehlerfall ermöglicht, da die schaltungstechnisch in den Laststromkreis eingebundenen Leitungen lediglich auf den hohen, jedoch kurzzeitigen Anfangsstrom ausgelegt werden müssen, während im Betrieb aufgrund der Kennlinienumschaltung mit abgesenkten Zeit- und/oder Strom-Werten die Belastung der Leitung bzw. des Kabels im Fehlerfall minimiert wird.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 in einem Blockschaltbild eine nach dem Verfahren arbeitende Überstromschutzeinrichtung,
  • 2 schematisch Funktionsbausteine der Überstromschutzeinrichtung mit Kennlinienumschaltung, und
  • 3 in einem Zeit-Strom-Diagramm einen Kennlinienbereich mit zwischen einer ersten und einer zwei Grenzkennlinie einstellbaren bzw. vorgebbaren Schaltzeit- und Strom-Einstellbereichen.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild eine Überstromschutzeinrichtung 1 mit in einem Strompfad oder Lastkreis 2 zwischen einem Spannungseingang (LINE) 3 und einem Lastausgang (LOAD) 4 einem Leistungsteil 5 in Form eines Halbleiterschalters (FET, MOSFET), insbesondere eines protected field effect transistors. Das Leistungsteil 5 ist ansteuerseitig direkt oder gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel über eine Fail-Safe-Schaltung 6 mit einer Steuerung oder einem Steuerkreis 7 verbunden, der vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet ist oder einen solchen aufweist. Die Steuerung beziehungsweise der Steuerkreis 7 wird von einem Netzteil 8 zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung UV energetisch versorgt, die ihrerseits über einen Abgriff 9 des beispielsweise in Form einer Leitung oder Leiterbahn realisierten Strompfades 2 versorgt ist.
  • Der Steuerung (dem Steuerkreis) 7 wird zudem ein Stromsignal Si zugeführt, das von einem nachfolgend allgemein auch als Strommesseinrichtung bezeichneten Stromsensor 10 generiert wird, welcher über eine an den Lastausgang 4 angeschlossene Last L fließt. Diese wiederum ist mit dem gleichen Bezugspotenzial (Masse, Ground) verbunden wie ein entsprechender Potenzialanschluss 11 der Überstromschutzeinrichtung 1. Der Spannungseingang 3 (LINE) der Überstromschutzeinrichtung 1 ist an einer Betriebsspannung UB geführt, die beispielsweise UB = 12 (DC), UB = 24 V (DC) oder UB = 48 V (DC) entspricht.
  • Ein Steuereingang 12 der Überstromschutzeinrichtung 1 ist mit einem Schalter 13 zur lokalen oder ferngesteuerten Betätigung des Leistungsteils 5 über die Fail-Safe-Schaltung 6 beziehungsweise über die Steuerung 7 verbunden. Mittels des Schalters 13 kann die Last L vor Ort oder ferngesteuert ein- oder ausgeschaltet werden. Über Signaleingänge 14 empfängt die Steuerung 7 externe Betriebssignale S1,2,3.
  • 2 zeigt schematisch Schaltungsbaugruppen beziehungsweise Logikbausteine zur bedarfsweisen, betriebs- oder zustandsbedingten Umschaltung zwischen unterschiedlichen Strom-Kennlinien K1 und Kn (3).
  • In 2 ist wiederum der Stromsensor 10 mit im Strompfad oder Lastkreis 2 nachgeordnetem Leistungsteil 5 in Form des ansteuerbaren Leistungshalbleiters dargestellt. Der Stromsensor 10 stellt einer Abschaltlogik 7a den aktuellen, von der Strommesseinrichtung 10 im Lastkreis 2 erfassten Stromwert IL direkt oder in Form des Stromsignals Si zur Verfügung. Die Abschaltlogik 7a erhält eine aktuell gültige Strom-Zeit-Kennlinie K1 von einem Kennlinienumschalter 7b, der die Zeit-Strom-Kennlinie K1 in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand auswählt beziehungsweise festlegt. Der aktuelle Betriebszustand wird von einer Betriebszustandslogik 7c festgelegt, die interne und/oder externe Informationen, wie beispielsweise die externen Signale S1,2,3 erfasste Temperaturwerte oder Zeitvorgaben, auswertet.
  • Stellt die Abschaltlogik 7a fest, dass ein Strom- oder Zeit-Grenzwert überschritten worden ist, so erzeugt die Abschaltlogik 7a einen Steuerbefehl SB und gibt diesen an den Leistungsschalter beziehungsweise das Leistungsteil 5 ab, woraufhin dieser den Strompfad 2 öffnet. Ein solcher Steuerbefehl SB kann auch gegebenenfalls direkt über die Fail-Safe-Schaltung erfolgen.
  • 3 veranschaulicht die Kennlinienumschaltung anhand eines Zeit-Strom-Diagramms, in dem auf der Ordinate die Zeit t logarithmisch und auf der Abszisse das Vielfache des Nennstroms In abgetragen sind. Jenseits eines Maximalstroms Imax und eines Zeitwerts von t = 600 ms repräsentiert der schraffierte Bereich eine schaltungstechnisch und somit hardwaremäßig realisierte Fallback- und/oder Failsafe-Funktion.
  • Zwischen den beiden Kennlinien K1 und Kn sind ein erster Einstellbereich Et und ein zweiter Einstellbereich Ei schraffiert angedeutet, welche einen möglichen Einstellbereich für die Schaltzeit ts und das jeweilige Vielfache des Nennstrom IN als Abschaltkriterium der Überstromschutzeinrichtung 1 repräsentieren. So beträgt im Ausführungsbeispiel die Schaltzeit ts zwischen 100 ms und 500 ms, während die zugeordneten Vielfachen des Nennstroms In zwischen 2·IN und 4·IN betragen. Der veranschaulichte Kennlinienbereich zwischen der Zeit-Strom-Kennlinie K1 und der Zeit-Strom-Kennlinie Kn kann auch als hinterlegte Kennlinienschar Km mit m = 1, 2, 3, ... n realisiert sein.
  • Beim Betrieb der Überstromschutzeinrichtung 1 überprüft zunächst die Steuerung 7, ob eine Bedingung für eine Kennlinienumschaltung vorliegt. Eine solche Bedingung ist beispielsweise ein bestimmter, vorhandener oder sich ändernder Betriebszustand, beispielsweise die mittels des Stromsensors 10 erfasste Unter- oder Überschreitung eines Strom-Grenzwertes, das Erreichen eines messtechnisch erfassten Temperaturgrenzwertes oder der Ablauf eines Zeitglieds. Weitere Bedingungen können über die externen Signale S1,2,3 signalisierte Informationen, Daten oder Signale sein.
  • In Abhängigkeit von den genannten Bedingungen, beispielsweise der Änderung des aktuellen Betriebszustandes, welche der Stromsensor 10 der Abschaltlogik 7a signalisiert hat, erfolgt ein Einlesen oder eine Berechnung neuer Kennlinienwerte anhand der erfassten Daten, Informationen und Signale Sn, Si. Abhängig hiervon erfolgt anschließend eine Umschaltung von der aktuellen (ersten) Zeit-Strom-Kennlinie K1 auf eine neu festgelegte (zweite) Zeit-Strom-Kennlinie Kn.
  • Anhand der neuen Zeit-Strom-Kennlinie Kn erfolgt mittels der Abschaltlogik 7a – und somit mittels der Steuerung 7 – die Überwachung der angeschlossenen Last L anhand der nunmehr aktuellen Kennlinienwerte der zweiten Zeit-Strom-Kennlinie Kn. Vorzugsweise parallel zur Überwachung der Last L anhand der aktuellen Zeit-Strom-Kennlinie Kn erfolgt temporär oder fortlaufend eine Überprüfung, ob eine weitere, neu oder geänderte Bedingung für eine Kennlinienumschaltung vorliegt.
  • Die für die Kennlinienumschaltung notwendige Logik 7a bis 7c wird vorzugsweise in einem Mikroprozessor oder einem ähnlichen Bauteil zweckmäßigerweise mittels eines entsprechenden Algorithmus und somit softwaremäßig beziehungsweise programmtechnisch realisiert.
  • Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist die Überwachung eines Elektromotors als Last L hinsichtlich Überlast und/oder Kurzschluss. So treten erfahrungsgemäß beim Anlauf eines Elektromotors aufgrund dessen vergleichsweise hohen Anlaufmoments wesentlich höhere Lastströme IL auf als im Dauer- oder Normalbetrieb des Elektromotors. Aufgrund des Wechsels der Zeit-Strom-Kennlinie (Anlaufbetriebskennlinie) K1 nach erfolgtem Motoranlauf auf eine Dauer- oder Normalbetriebskennlinie Kn wird erreicht, dass der Betriebs- beziehungsweise Laststrom IL in vergleichsweise engen Strom- und/oder Zeitgrenzen überwacht werden kann.
  • So kann beispielsweise im Anlaufbetrieb des Elektromotors als Last die vergleichsweise lange Schaltzeit ts = 500 ms bei beispielsweise dem 2- bis 4-fachen des Nennstroms IN durch eine geeignete Kennlinienumschaltung umgesetzt werden auf eine vergleichsweise kurze Schaltzeit ts = 100 ms bei beispielsweise dem 1,3- bis 2-fachen des Nennstroms IN.
  • Die beschriebene Überstromschutzeinrichtung 1 ist somit insbesondere zur Verwendung für eine Kennlinienumschaltung zwischen Zeit-Strom-Kennlinien Kn in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Überstromschutzeinrichtung 1 selbst und/oder der angeschlossenen Last L besonders geeignet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
  • So kann eine Kennlinienumschaltung auch von einer vergleichsweise sensiblen Zeit-Strom-Kennlinien Kn auf eine vergleichsweise unsensible Zeit-Strom-Kennlinien K1 erfolgen, beispielsweise wenn einer anfänglich einzelnen Last L weitere Lasten zugeschaltet werden. Die Kennlinienumschaltung würde dann zwischen einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie Kn mit einer ersten Schaltzeit ts zur Überlastauslösung und einer zweiten Strom-Zeit-Kennlinie K1 mit einer gegenüber der ersten Schaltzeit ts langen zweiten Schaltzeit ts erfolgt. Hinsichtlich des Betriebs-, Über- und/oder Nennstroms würde die Kennlinienumschaltung zwischen einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie Kn mit einem ersten Nennstrom IN - oder einem Vielfachen hiervon - und einer zweiten Strom-Zeit-Kennlinie K1 mit einem gegenüber dem ersten Nennstrom IN - bzw. dessen Vielfachen - niedrigen Nennstrom IN erfolgt.
  • Grundsätzlich würde mit oder während der Umschaltung von einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie Kn mit einer ersten Schaltzeit ts auf eine zweite Strom-Zeit-Kennlinie K1 mit vergleichsweise langen zweiter Schaltzeit ts der zulässige Nennstrom IN oder dessen Vielfaches gegenüber einem der ersten Strom-Zeit-Kennlinie Kn zugeordneten ersten Stromwert auf einen zweiten Stromwert verringert werden.
  • Das Verfahren und die Überstromschutzeinrichtung sind insbesondere im Fahrzeugbereich (Kraft-, Bus-, Schienen-, Luft-, Marinefahrzeugbereich) anwendbar, vorzugsweise zur Überstromüberwachung bzw. zum Überstrom- und/oder Kurzschlussschutz von Bordnetzten in diesen Bereichen, geeigneterweise von elektromotorischen Verstellantrieben oder dergleichen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Überstromschutzeinrichtung
    2
    Strompfad/Lastkreis
    3
    Spannungseingang
    4
    Lastausgang
    5
    Leistungsteil/Halbleiterschalter
    6
    Fail-Safe-Schaltung
    7
    Steuerung/Steuerkreis
    7a
    Abschaltlogik
    7b
    Kennlinienumschalter
    7c
    Betriebszustandslogik
    8
    Netzteil
    9
    Abgriff
    10
    Stromsensor/-messeinrichtung
    11
    Anschluss
    12
    Steuereingang
    13
    Schalter
    14
    Signaleingang
    Ei
    Strom-Einstellbereich
    Et
    Zeit-Einstellbereich
    Km
    Zeit-Strom-Kennlinie
    S1,2,3
    externes Signal
    SB
    Steuerbefehl/-signal
    Si
    Stromsignal
    UB
    Betriebsspannung
    UV
    Versorgungsspannung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202004008137 U1 [0002]

Claims (8)

  1. Überstromschutzeinrichtung (1) zur Überwachung einer Last (L), mit einem Spannungseingang (3) für eine Betriebsspannung (UB) im Niedervoltbereich, insbesondere im DC12V- oder DC24V-Bereich und mit einem Lastausgang (4) zum Anschluss einer Last (L) sowie mit einem zwischen den Spannungseingang (3) und den Lastausgang (4) geschalteten Leistungsteil (5) und mit einer Steuerung (7), die das Leistungsteil (5) zur laststromabhängigen Abschaltung der Last (L) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) schaltungs- und/oder programmtechnisch dazu eingerichtet ist, anhand einer vorgegebenen Betriebsbedingung eines erfassten Zustands (Si) und/oder eines aktuellen Betriebszustands der Last (L) von einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie (K1) auf eine zweite Strom-Zeit-Kennlinie einer Anzahl von mindestens zwei Strom-Zeit-Kennlinien (Kn) umzuschalten.
  2. Überstromschutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung von der ersten Strom-Zeit-Kennlinie (K1) auf die mindestens zweite Strom-Zeit-Kennlinie (Kn) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsparameters (Sn) oder eines erfassten Lastparameters (Si) erfolgt.
  3. Überstromschutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung zwischen einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie (K1) mit einer ersten Schaltzeit (ts) zur Überlastauslösung und einer zweiten Strom-Zeit-Kennlinie (Kn) mit einer gegenüber der ersten Schaltzeit (ts) kurzen zweiten Schaltzeit (ts) erfolgt.
  4. Überstromschutzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung zwischen einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie (K1) mit einem ersten Nennstrom (IN) - oder einem Vielfachen hiervon - und einer zweiten Strom-Zeit-Kennlinie (Kn) mit einem gegenüber dem ersten Nennstrom (IN) - bzw. dessen Vielfachen - hohen Nennstrom (IN) erfolgt.
  5. Überstromschutzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit oder während der Umschaltung von einer ersten Strom-Zeit-Kennlinie (K1) mit einer ersten Schaltzeit (ts) auf eine zweite Strom-Zeit-Kennlinie (Kn) mit vergleichsweise kurzer zweiter Schaltzeit (ts) der zulässige Nennstrom (IN) oder dessen Vielfaches gegenüber einem der ersten Strom-Zeit-Kennlinie (Kn) zugeordneten ersten Stromwert auf einen zweiten Stromwert erhöht wird.
  6. Überstromschutzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) eine Abschaltlogik (7a) und eine Einrichtung (7b) zur Kennlinienumschaltung umfasst, die anhand des aktuellen Betriebszustands die Zeit-Strom-Kennlinie (Kn) für die Abschaltlogik (7a) vorgibt, die anhand der vorgegebenen Zeit-Strom-Kennlinie (Kn) eine Ansteuerung des Leistungsteils (5) zur laststromabhängigen Abschaltung der Last (L) initialisiert, wenn der erfasste Laststrom (IL) einen Zeit- und/oder Strom-Grenzwert (ts, n·IN) überschreitet.
  7. Überstromschutzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung (7) eine Betriebszustandslogik (7c) zugeordnet ist, die anhand einrichtungsinterner und/oder externer Parameter, Daten, Signale und/oder Informationen den aktuellen Betriebszustand bestimmt.
  8. Überstromschutzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinienumschaltung von einer Anlaufbetriebskennlinie (K1) mit einer ersten Zeitschwelle und/oder einer ersten Stromschwelle zur Überlastauslösung auf eine Dauer- oder Normalbetriebskennlinie (Kn) mit einer vergleichsweise niedrigen zweiten Zeitschwelle bzw. hohen zweiten Stromschwelle erfolgt, wenn der Laststrom (IN), insbesondere während oder nach Ablauf eines Zeitgliedes, einen vorgegebenen Stromschwellwert unterschreitet.
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