DE602004010236T2 - Lichtbogenfehlerdetektion für auf sspc basierende elektrische energieverteilungssysteme - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrizitätsverteilung und insbesondere eine Störlichtbogendetektion beziehungsweise einen Störlichtbogenschutz in einem auf einem SSPC (Solid State Power Controller-Festkörperleistungsschalteinrichtungscontroller) basierten Elektrizitätsverteilungssystem.
  • Unerwünschte elektrische Lichtbögen sind als Hauptursache bei Bränden bei der Verkabelung im Wohnbereich und im kommerziellen Bereich sowie bei Elektrizitätsverteilungssystemen für Flugzeuge und andere Fahrzeuge identifiziert worden. Ein elektrischer Störlichtbogen ist definiert als ein elektrischer Strom durch ein Gas in einem unterbrochenen oder getrennten Kreis. Der getrennte Kreis kann zwischen zwei verschlechterten Leitern zwischen einem verschlechterten Leiter und Masseebene (Parallelbogen) oder zwischen benachbarten Enden eines Leiters (Reihenbogen) vorliegen. Störlichtbogenbedingungen können einer Vielfalt von Ursachen zugeschrieben werden, wie etwa Beschädigung an der Verkabelung, Isolation oder Kontakten aufgrund von Alter, Hitze, chemischer Erosion, Biegebeanspruchung usw.
  • GB 2348751 offenbart ein System zum Detektieren von Stromlichtbögen in einem Flugzeugstromsystem und enthält einen Mikroprozessor zum Entdecken von Lichtbogenbedingungen durch Vergleichen eines erfaßten Stroms mit verschiedenen Schwellwerten, die normal auftretende Lastströme von Lichtbogen bildenden Strömen unterscheiden.
  • Wenngleich herkömmliche Kurzschluß- und Überstromschutztechniken, die in der Regel darauf basieren, daß mechanische Leistungsschalter unter bestimmten Bedingungen einen Kreisfluß unterbrechen, auf einige Störlichtbögen reagieren, bieten sie wenig den Auslösekurven der Standardleistungsschalter. Die Bedenken sind, daß selbst kleine Lichtbögen hohe Temperaturen entwickeln und an benachbarter Verkabelung schwerwiegende Schäden verursachen können. Zudem werden zwar in Gebäuden weitgehend Fehlerstromschutzschalter (FI-Schutzschalter) verwendet, um sogar vor einen niedrigen Strom aufweisenden Störlichtbögen zwischen Leitung und Masse zu schützen, jedoch schützen FI-Schutzschalter nicht vor anderen Arten von Störlichtbögen und besitzen begrenzte Anwendbarkeit. Aus diesem Grund sind für den Einsatz in Wohn- und kommerziellen Gebäuden komplexere Techniken einschließlich strombasierter Störlichtbogen-Leistungsunterbrecher vorgeschlagen worden, um einen niedrigen Strom aufweisende Störlichtbögen zu detektieren und darauf zu reagieren und gleichzeitig unerwünschte Auslösungen ("ärgerliche Auslösungen") zu minimieren, und sie sollten gegenüber Lastschaltbedingungen, Bustransfers, elektromagnetischer Interferenz (EMI) usw. immun sein.
  • Insbesondere bei Elektrizitätsverteilungssystemen im Luft- und Raumfahrtbereich gab es eine Verlagerung von einer überwiegend mechanischen oder elektromechanischen Steuerung zu einer überwiegend elektronischen und computerbasierten Steuerung. Diese Verlagerung hat zu fortgeschrittenen Leistungsverteilungscontrollern wie etwa ELMCs (Electric Load Management Centers-Management Center für elektrische Lasten) und zum Einsatz von SSPC-Technologie (Solid State Switching Control-Festkörperschaltsteuerung) geführt, die in Leistungsverteilungssystemen im Luft- und Raumfahrtbereich ein relativer Neuling ist. Gegenwärtige SSPC-Technology, die in der Regel nur einen Kurzschluß- und Überlastschutz für die angeschlossene Schaltungsanordnung durchführt, liefert keinen adäquaten Schutz vor Parallel- und Reihenstörlichtbögen und liefert somit keinen adäquaten Schutz vor Störlichtbögen, die hinter der von dem SSPC gespeisten Schaltungsanordnung zur Last auftreten. Auf einer Lichtbogensignatur basierender Fehlerschutz würde Mängel aufweisen, wenn er in einer Elektrizitätsverteilungsumgebung auf SSPC-Basis implementiert würde, wobei der Detektionsalgorithmus komplexe Maßnahmen erforderlich machen würde, um ärgerliche Auslösungen unter verschiedenen Lastbedingungen, Schaltbedingungen usw. zu vermeiden.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für Störlichtbogenschutz in einem Elektrizitätsverteilungssystem eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung läßt sich insbesondere anwenden, um vor Fehlern zu schützen, die hinter einem SSPC auftreten, der elektrischen Strom selektiv an eine assoziierte Last liefert. Ein SSPC-Verteilungssystem weist den Vorteil auf, daß es in seiner internen Steuerschaltungsanordnung die Informationen über die an seinen Ausgang angeschlossene Last besitzt- die Lastsignatur (Laststrom im Dauerzustand beim Einschalten, beim Abschalten, Schaltereignisse usw.). Diese Daten (Lastsignatur) können entweder im voraus im Speicher gespeichert oder beim Installieren im Fahrzeug durch einen Prozeß des "Lernens" bestimmt werden. Ein derartiges Lernen kann durch aufeinanderfolgendes Testen und Speichern von Ergebnissen im Speicher erzielt werden. Ein solches Testen kann vorgenommen werden, um charakteristische Einschalt- und Ausschalt-Dauerlaststromwellenformsignaturen zu bestimmen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung für Störlichtbogenschutz in einem Elektrizitätsverteilungssystem eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Leistungsverteilungssystem mehrere Festkörperleistungsschalteinrichtungen zum Ein-/Ausschalten von Leistung zu entsprechenden Lasten enthält und weiterhin einen Festkörperleistungsschalteinrichtungscontroller zum Verteilen von Schaltsteuersignalen an die Festkörperleistungsschalteinrichtung enthält, wobei die Vorrichtung umfaßt:
    einen Laststromeingang, der ausgelegt ist, eine Messung eines einer Last über eine Festkörperleistungsschalteinrichtung des Elektrizitätsverteilungssystems zugeführten Stroms zu erhalten;
    einen Lastsignatureingang, der ausgelegt ist, von den der Last zugeführten Stromwellenformen Dauer- und Einschwingreferenzcharakteristiken zu erhalten, um dadurch eine Lastsignatur zu erhalten, wobei die Lastsignatur eine Funktion von Charakteristiken der Last, der Strom über die Festkörperleistungsschalteinrichtung zugeführt wird, und Arbeitsbedingungen der Festkörperleistungsschalteinrichtung ist; und gekennzeichnet durch einen Störlichtbogendetektor, der ausgelegt ist, einen Schaltzustand der Festkörperleistungsschalteinrichtung zu bestimmen und den gemessenen Laststrom mit einer Lastsignatur als Funktion des bestimmten Schaltzustandes der Festkörperleistungsschalteinrichtung zu vergleichen, wobei der Störlichtbogendetektor ein Störlichtbogenanzeigesignal ausgibt, wenn der gemessene Strom außerhalb eines zulässigen Bereichs der Lastsignatur liegt.
  • Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Schützen vor Störlichtbögen in einem Elektrizitätsverteilungssystem eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Leistungsverteilungssystem mehrere Festkörperleistungsschalteinrichtungen zum Ein-/Ausschalten von Leistung zu entsprechenden Lasten enthält und weiterhin einen Festkörperleistungsschalteinrichtungscontroller zum Verteilen von Schaltsteuersignalen an die Festkörperleistungsschalteinrichtungen enthält, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
    Erhalten einer Messung eines einer Last über eine Festkörperleistungsschalteinrichtung des Elektrizitätsverteilungssystems zugeführten Stroms;
    Erhalten von Dauer- und Einschwingreferenzcharakteristiken der der Last zugeführten Stromwellenformen, um dadurch eine Lastsignatur zu bestimmen, wobei die Lastsignatur eine Funktion von Charakteristiken der Last, der Strom über die Festkörperleistungsschalteinrichtung zugeführt wird, und Arbeitsbedingungen der Festkörperleistungsschalteinrichtung ist; und gekennzeichnet durch
    Bestimmen eines Schaltzustands der Festkörperleistungsschalteinrichtung;
    Vergleichen des gemessenen Laststroms mit der Lastsignatur als einer Funktion des bestimmten Schaltzustandes der Festkörperleistungsschalteinrichtung; und
    Ausgeben eines Störlichtbogenanzeigesignals, wenn der gemessene Strom außerhalb eines zulässigen Bereichs der Lastsignatur liegt.
  • Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1 ein allgemeines Blockdiagramm, das Elemente eines SSPC-basierten Leistungsverteilungssystems veranschaulicht, auf das Prinzipien der vorliegenden Erfindung angewendet werden;
  • 2 ein Blockdiagramm, das Details einer SSPC-basierten Leistungsschalt-, Kurzschluß-/Überstrom- und Störlichtbogenschutzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 3 ein Blockdiagramm, das eine alternative Konfiguration für einen SSPC-basierten Leistungsschalt- und Störlichtbogenschutz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ein Flußdiagramm, das eine Störlichtbogenschutztechnik gemäß Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5A einen beispielhaften Laststrom unter einer normalen Laststrombedingung (kein Störlichtbogen) und
  • 5B einen Störlichtbogenzustand in dem gleichen Kreis, der von der Detektionsschaltung als ein Störlichtbogen identifiziert wird, gemäß Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 veranschaulicht in Blockdiagrammform Elemente eines beispielhaften SSPC-basierten Leistungsverteilungssystems, auf das Prinzipien der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, um einen Störlichtbogenschutz zu erreichen. Das in 1 dargestellte beispielhafte Leistungsverteilungssystem enthält: einen Leistungsbus 100; mehrere SSPC-Einheiten 300-1 bis 300-n; mehrere Lasten 140-1 bis 140-n, jeweils mit SSPC-Einheiten 300-1 bis 300-n verbunden; und einen SSPC-Controller 120. Der Leistungsbus 100 kann entweder Wechsel- oder Gleichstromleistung zur Verteilung an Komponenten (das heißt Lasten) eines Flugzeugs oder eines gewissen anderen Fahrzeugs liefern. Jede SSPC-Einheit 300-1 bis 300-n ist eine mit dem Leistungsbus 100 verbundene Festkörperschalteinrichtung zum selektiven Liefern elektrischer Nennleistung an eine der Lasten 140-1 bis 140-n (zum Beispiel Pumpen, Lichter usw.) auf der Basis von von dem SSPC-Controller 120 empfangenen Anweisungen. Das in 1 dargestellte Leistungsverteilungssystem kann als Teil eines ELMC (Electrical Load Management Center) eines Fahrzeugs implementiert sein und kann in verschiedenen Integrationsebenen implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung einer modularen Architektur wie etwa in der am 14. Dezember 2001 1 dargestellte Leistungsverteilungssystem kann als Teil eines ELMC (Electrical Load Management Center) eines Fahrzeugs implementiert sein und kann in verschiedenen Integrationsebenen implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung einer modularen Architektur wie etwa in der am 14. Dezember 2001 eingereichten gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der laufenden Nummer 10/017,125 beschrieben. Bei einem derartigen System ist der SSPC-Controller 120 ein funktionales Element, das Schaltsteuersignale zur Verteilung an die mehreren SSPC-Einheiten 300-1 bis 300-n auf der Basis von Steuerinformationen erzeugt, die über ein Netzkopplermodul von einem nicht gezeigten zentralisierten Fahrzeugcomputer empfangen werden. Zusätzlich zu dem Verteilen von Schaltsteuersignalen kann der SSPC-Controller 120 Test-, Überwachungs-, und Meldeinformation von den mehreren SSPC-Einheiten 300-1 bis 300-n empfangen, beispielsweise zum Überwachen und Melden von ausgefallenen Schalteinrichtungen und verschiedener anderer Fehlerzustände des Elektrizitätsverteilungssystems, einschließlich unten ausführlicher beschriebener Kurzschluß-, Überstrom- und Störlichtbogenzustände.
  • 2 veranschaulicht eine beispielhafte Konfiguration einer SSPC-Einheit 300a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 gezeigt, enthält die SSPC-Einheit 300a dieses Ausführungsbeispiels zwei Hauptkomponenten: eine Leistungsschalteinrichtung 310 und eine Schaltsteuer- und Schutzeinrichtung 320a. Die Leistungsschalteinrichtung 310, die beispielsweise ein MOSFET-Transistor sein kann, ist an den Leistungsbus 100 gekoppelt, um Leistung unter der Steuerung der Schaltsteuer- und Schutzeinrichtung 320a an eine assoziierte Last zu schicken. Die in 2 gezeigte Leistungsschalteinrichtung 310 enthält einen Temperatursensor 312, zum Liefern von Wärmezustand der SSPC-Controllereinheit 120 empfangenen Schaltbefehlen und gemäß lokal bestimmten Bedingungen. Insbesondere enthält die Schaltsteuer- und Schutzeinrichtung 320a einen Stromsensor 340 zum Messen eines Ausgangsstroms der Leistungsschalteinrichtung 310 auf der Basis des Stroms an dem Meßwiderstand 314 der Leistungsschalteinrichtung 310, wobei der gemessene Strom an einen Nullstromdurchgangsdetektor 346 geliefert wird (wenn der am Leistungsbus gelieferte elektrische Strom elektrischer Wechselstrom ist), eine Kurzschlußschutzeinheit 324, eine Überstromschutzeinheit 326 und eine Störlichtbogenschutzeinheit 330.
  • Die Kurzschluß- und Überstromschutzeinheiten 324, 326 können beispielsweise auf der Basis einer I2t-Auslösekurve eine wohlbekannte Kurzschluß-/Überstromdetektion durchführen. Die Störlichtbogenschutzeinheit 330 führt eine Störlichtbogendetektion auf eine unten ausführlicher beschriebene Weise durch. Der Controller/Treiber 322a ist an jede der Kurzschlussschutzeinheit 324, der Überstromschutzeinheit 326 und der Störlichtbogenschutzeinheit 330 angeschlossen, um die Leistungsschalteinrichtung 310 zu blockieren (das heißt auszulösen), wenn ein Kurzschlußzustand, ein Überstromzustand oder ein Störlichtbogenzustand eintritt und meldet Fehlerzustände an den SSPC-Controller 120 über den Datenfluß 150. Die Schaltsteuer- und Schutzeinrichtung 320a enthält weiterhin eine Wärmeschutzschaltung 328 zum Erfassen übermäßiger Wärme der Leistungsschalteinrichtung 310, wie durch den Temperatursensor 312 der Leistungsschalteinrichtung 310 angegeben. Der Controller/Treiber 322a ist an den Ausgang der Wärmeschutzschaltung 328a angeschlossen, um die Leistungsschalteinrichtung 310 bei Eintreten eines Zustands übermäßiger Wärme selektiv zu blockieren. In einer Wechselstromumgebung enthält die Schaltsteuer- und Schutzeinrichtung 320a weiterhin einen an einen Eingang der Leistungsschalteinrichtung 310 angeschlossenen Spannungssensor 342 und einen Null spannungsdurchgangsdetektor 340 zum Detektieren von Nullspannungsdurchgängen auf der Basis der Ausgabe des Spannungssensors 342. In der Wechselstromumgebung steuert der Controller/Treiber 322a das Öffnen/Schließen der Leistungsschalteinrichtung gemäß einem von dem Nullspannungsdurchgangsdetektor 342 detektierten Nullspannungsdurchgang und einem von dem Nullstromdurchgangsdetektor 346 angegebenen Nullstromdurchgang.
  • Obwohl das Blockdiagramm von 2 funktionale Komponenten der Schaltsteuer- und Schutzeinrichtung 320a als diskrete Elemente veranschaulicht, sollte realisiert werden, daß in 2 dargestellte verschiedene funktionale Elemente in einem einzelnen Verarbeitungselement wie etwa einem Mikrocomputer mit assoziiertem Speicher kombiniert oder über mehrere verarbeitende Elemente verteilt werden können. Die Schaltsteuer- und Schutzeinrichtung 320a kann als eine oder mehrere ASICS (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen) implementiert sein oder kann in verschiedenen Kombinationen aus Hardware und Software implementiert sein. Zur Verwendung in einer modularen Architektur eines ELMC kann die SSPC-Einheit 300a weiterhin mit SSPCs für mehrere Lasten auf einer einzelnen Karte eines Lastmanagementmoduls kopiert werden. Zudem können zusätzliche Elemente mit der physischen Implementierung der SSPC-Einheit 300a, in 2 dargestellt, enthalten sein, und/oder bestimmte Elemente können entfernt sein.
  • 3 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform für das Leistungsschalten und den Störlichtbogenschutz gemäß Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Bei der in 3 dargestellten alternativen Ausführungsform umfaßt eine SSPC-Einheit 300b die Leistungsschalteinrichtung 310 und eine Leistungssteuer- und Schutzeinrichtung 320b. Im Vergleich zu der Leistungssteuer- und Schutzeinrichtung 320a für die in
  • 2 gezeigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die in 3 gezeigte Leistungssteuer- und Schutzeinrichtung 320b keine Störlichtbogenschutzeinheit (das heißt, es liegt keine eindeutige Entsprechung zwischen SSPC-Einheit und Störlichtbogendetektor vor). Stattdessen überwacht eine über einen Eingang 161 mit dem Datenbus 150 verbundene eigene Störlichtbogenschutzeinheit 160 den mehreren Lastkanälen 1 bis n zugeführten Gesamtlaststrom. Insbesondere mißt die eigene Störlichtbogenschutzeinheit 160 den an die mehreren Kanäle (300b-1 bis 300b-n) weitergeleiteten Gesamtlaststrom und empfängt auch Laststrominformationen von jedem der angeschlossen Kanäle. Bei einer Implementierung empfängt die Störlichtbogenschutzeinheit 160 Strominformationen von einem Stromsensor (zum Beispiel einen nicht gezeigten Stromtransformator), der an der Speiseleitung angeordnet ist, die den in 1 gezeigten Leistungsbus 100 versorgt. Dadurch kann die Störlichtbogenschutzeinheit 160 Informationen über den den mehreren Lasten zugeführten Gesamtstrom erfassen. Die Störlichtbogenschutzeinheit 160 kann die Gesamtstrominformationen mit einem erhöhten Grad an Genauigkeit und Auflösung verarbeiten. Bei Detektion einer Anomalie in dem insgesamt übertragenen Strom detektiert die Störlichtbogenschutzeinheit 160, welcher der Kanäle 300b-1 bis 300b-n einen anormalen Strom gemeldet hat. Durch Assoziationen löst die Störlichtbogeneinheit 160 den Kreis aus, der die Störlichtbogensymptome zeigte. Bei dieser Ausführungsform kann die eigene Störlichtbogenschutzeinheit 160 als ein ASIC, ein Mikrocontroller oder als eine Kombination aus Hardware/Software implementiert werden. Außerdem kann die eigene Störlichtbogenschutzeinheit 160 ein funktionales Element des SSPC-Controllers 120 oder irgendein anderes Element des Elektrizitätsverteilungssystems sein.
  • 4 ist ein Flußdiagram, das einen Störlichtbogenschutz gemäß Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Funktionen des in 4 dargestellten Flußdiagramms können beispielsweise in der eigenen Störlichtbogenschutzeinheit 160 der in 3 gestellten Ausführungsform oder in jeder individuellen SSPC-Einheit 300-1 bis 300-n implementiert werden, wie in 2 gezeigt. Wieder ist zu erkennen, daß die eigene Störlichtbogeneinheit 160 eine funktionale Einheit des SSPC-Controllers 120 oder irgendein anderes Element des Elektrizitätsverteilungssystems sein kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein unerwünschter Störlichtbogenzustand auf der Basis eines Vergleichs von Lastströmen und akzeptablen Lastsignaturen detektiert. Als Beispiel zeigen 5A–5B zwei Fälle des Laststroms. 5A zeigt einen normalen Einschaltstrom während des Hochfahrens eines Dreistrommotors. In 5A kann festgestellt werden, daß der Ausgang der Lichtbogendetektionsschaltung (in der Spur 3 gezeigt) nicht auf das plötzliche Einströmen von Strom reagiert (in Spur 1 gezeigt) und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Lastsignatur von der Störlichtbogeneinheit erkannt wird. Spur 2 von 5A zeigt die Busspannung für den normalen Laststromzustand von 5A. 5B zeigt den Fall eines tatsächlichen Störlichtbogenstroms. Die Laststromwellenform (Spur 1) wird von der Einheit nicht erkannt, und deshalb wird ein Auslösesignal erzeugt (Spur 3) das den SSPC trennt. Spur 2 von 5B zeigt die Busspannung für den Störlichtbogenzustand von 5A.
  • Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben herausgefunden, daß im Gegensatz zu einer Lichtbodensignatur eine Lastsignatur in der Regel einzigartig ist, wobei einige Variationen von den Arbeitsbedingungen, der Leistung mit fester oder variabler Frequenz, Charakteristiken der Last selbst usw. verursacht werden. Diese Variationen können in einem zulässigen Band einer Lastsignatur definiert werden, die in der Logik-/Verarbeitungsschaltungsanordnung des Verteilungssystems gespeichert ist. Zudem können diese Informationen aus einer existierenden "Bibliothek" von Lasten abgeleitet werden, die von dem Lasthersteller erhalten werden kann. Zudem können Lastsignaturen während eines Lernprozesses gelehrt werden, bei denen die Störlichtbogenschutzschaltung Anordnungscharakteristiken der verschiedenen Lasten und Arbeitsbedingungen bestimmt (zum Beispiel Einschalten, Dauerzustand und Transienten). Dies kann beim Ein-/Abschalten von Lasten oder während verschiedener anderer Dauer- und Transientenarbeitsereignisse automatisch erfolgen.
  • Um einen Störlichtbogenschutz gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzielen, wird die Stromausgabe zu jeder der mehreren Lasten, Iload, überwacht (S172). Zudem werden Schaltzustände für jede Last (das heißt ob eine assoziierte Leistungsschalteinrichtung 310 eingeschaltet ist und über welche Zeitdauer die Leistungsschalteinrichtung eingeschaltet worden ist) und Charakteristiken der Last bestimmt (S174). Die Schritte S172 und S174 können von der Reihenfolge her vertauscht oder gleichzeitig ausgeführt werden. Als nächstes wird eine akzeptable Laststromsignatur, Isig, als Funktion von Last- und Schaltzuständen bestimmt, beispielsweise durch Abrufen einer Lastsignatur aus einer "Bibliothek" von Lasten (S176), und Iload wird mit Isig verglichen, um zu bestimmen, ob der gemessene Laststrom innerhalb akzeptabler Grenzen liegt. Falls Iload nicht innerhalb akzeptabler Grenzen von Isig liegt, wird die assoziierte Leistungsschalteinrichtung aufgrund eines Störlichtbogenzustands blockiert (S180). Akzeptable Grenzen können durch Testen bestimmt werden.
  • Wenngleich die akzeptable Lastsignatur in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren variieren wird, benutzt das Detektieren von Störlichtbogenzuständen auf der Basis einer Lastsignatur von der SSPC-Controllereinheit 120 erhaltene Schaltinformationen und Charakteristiken der assoziierten Last, so daß ärgerliche Auslösungen vermieden werden können. Insbesondere wird die zum Bestimmen von Störlichtbögen verwendete Lastsignatur den Schaltzustand der Leistungsschalteinrichtung berücksichtigen, wodurch schaltende Auslösevorgänge aufgrund von Transienten- oder Rauschzuständen des Leistungsverteilungskanals vermieden werden.

Claims (10)

  1. Vorrichtung (320, 160) für Störlichtbogenschutz in einem Elektrizitätsverteilungssystem eines Fahrzeugs, wobei das Leistungsverteilungssystem mehrere Festkörperleistungsschalteinrichtungen (310) zum Ein-/Ausschalten von Leistung zu entsprechenden Lasten (140) enthält und weiterhin einen Festkörperleistungsschalteinrichtungscontroller (120) zum Verteilen von Schaltsteuersignalen an die Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) enthält, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Laststromeingang (320, 161), der ausgelegt ist, eine Messung eines einer Last (140) über eine Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) des Elektrizitätsverteilungssystems zugeführten Stroms zu erhalten; einen Lastsignatureingang, der ausgelegt ist, von der der Last (140) zugeführten Stromwellenformen Dauer- und Einschwingreferenzcharakteristiken zu erhalten, um dadurch eine Lastsignatur zu erhalten, wobei die Lastsignatur eine Funktion von Charakteristiken der Last (140), der Strom über die Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) zugeführt wird, und Arbeitsbedingungen der Festkörperleistungsschalteinrichtung ist; und gekennzeichnet durch einen Störlichtbogendetektor (330, 160), der ausgelegt ist, einen Schaltzustand der Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) zu bestimmen und den gemessenen Laststrom mit einer Lastsignatur als Funktion des bestimmten Schaltzustandes der Festkörperleistungsschalteinrichtung zu vergleichen, wobei der Störlichtbogendetektor ein Störlichtbogenanzeigesignal ausgibt, wenn der gemessene Strom außerhalb eines zulässigen Bereichs der Lastsignatur liegt.
  2. Vorrichtung (320, 160) nach Anspruch 1, wobei die Lastsignatur eine Funktion eines Schaltzustands der Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) ist, so daß die Lastsignatur Einschwingzustände des Elektrizitätsverteilungssystems verfolgt.
  3. Vorrichtung (320, 160) nach Anspruch 1, wobei die Lastsignatur eine Funktion des der Last über die Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) zugeführten Leistungstyps ist.
  4. Vorrichtung (320, 160) nach Anspruch 1, wobei der Laststromeingang (161) ausgelegt ist, eine Messung eines mehreren Lasten (140) über entsprechende Festkörperleistungsschalteinrichtungen (310) zugeführten Stroms zu erhalten und der Störlichtbogendetektor (160) einen insgesamt gemessenen Laststrom mit einer Lastsignatur vergleicht und bei der Detektion einer Anomalie bestimmt, welche der angeschlossenen Festkörperleistungsschalteinrichtungen (310) einen anomalen Strom meldet, um den relevanten betroffenen Stromkreis abzuschalten.
  5. Vorrichtung (320, 160) nach Anspruch 1, wobei der Störlichtbogendetektor (330, 160) ausgelegt ist, Einschwing- und Dauercharakteristiken der Last während eines Initialisierungsprozesses zu bestimmen, um die Lastsignatur zu bestimmen.
  6. Verfahren zum Schützen vor Störlichtbögen in einem Elektrizitätsverteilungssystem eines Fahrzeugs, wobei das Leistungsverteilungssystem mehrere Festkörperleistungsschalteinrichtungen (310) zum Ein-/Ausschalten von Leistung zu entsprechenden Lasten (140) enthält und weiterhin einen Festkörperleistungsschalteinrichtungscontroller (120) zum Verteilen von Schaltsteuersignalen an die Festkörperleistungsschalteinrichtungen (310) enthält, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Erhalten (S172) einer Messung eines einer Last über eine Festkörperleistungsschalteinrichtung des Elektrizitätsverteilungssystems zugeführten Stroms; Erhalten (S176) von Dauer- und Einschwingreferenzcharakteristiken der der Last (140) zugeführten Stromwellenformen, um dadurch eine Lastsignatur zu bestimmen, wobei die Lastsignatur eine Funktion von Charakteristiken der Last (140), der Strom über die Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) zugeführt wird, und Arbeitsbedingungen der Festkörperleistungsschalteinrichtung ist; und gekennzeichnet durch Bestimmen eines Schaltzustands der Festkörperleistungsschalteinrichtung (310); Vergleichen (S178) des gemessenen Laststroms mit der Lastsignatur als einer Funktion des bestimmten Schaltzustandes der Festkörperleistungsschalteinrichtung (310); und Ausgeben (S180) eines Störlichtbogenanzeigesignals, wenn der gemessene Strom außerhalb eines zulässigen Bereichs der Lastsignatur liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Lastsignatur eine Funktion eines Schaltzustands der Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) ist, so daß die Lastsignatur Einschwingzustände des Elektrizitätsverteilungssystems verfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Lastsignatur eine Funktion des der Last über die Festkörperleistungsschalteinrichtung (310) zugeführten Leistungstyps ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt (S172) des Erhaltens einer Laststrommessung einer Messung eines mehreren Lasten (140) über entsprechende Festkörperleistungsschalteinrichtungen (310) zugeführten Stroms erhält; und der Vergleichsschritt (S178) einen insgesamt gemessenen Laststrom mit einer Lastsignatur vergleicht, wobei, wenn der Vergleichsschritt eine Anomalie detektiert, das Verfahren bestimmt, welche der angeschlossenen Festkörperleistungsschalteinrichtungen (310) einen anomalen Strom meldet, Störlichtbogenort zu bestimmen.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt (S176) des Erhaltens einer Lastsignatur Einschwing- und Dauercharakteristiken der Last während eines Initialisierungsprozesses bestimmt, um die Lastsignatur zu bestimmen.
DE602004010236T 2003-02-12 2004-02-10 Lichtbogenfehlerdetektion für auf sspc basierende elektrische energieverteilungssysteme Expired - Lifetime DE602004010236T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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