EP1405383A1 - Verfahren und vorrichtung zum schutz eines leiters bei auftreten eines lichtbogens - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schutz eines leiters bei auftreten eines lichtbogens

Info

Publication number
EP1405383A1
EP1405383A1 EP02784817A EP02784817A EP1405383A1 EP 1405383 A1 EP1405383 A1 EP 1405383A1 EP 02784817 A EP02784817 A EP 02784817A EP 02784817 A EP02784817 A EP 02784817A EP 1405383 A1 EP1405383 A1 EP 1405383A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
line
detection
supply line
current
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02784817A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Mäckel
Harry Popp
Thomas Schulz
Eike Thull
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leoni Kabel GmbH
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Leoni Kabel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG, Leoni Kabel GmbH filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1405383A1 publication Critical patent/EP1405383A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/042—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using temperature dependent resistors
    • H02H5/043—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using temperature dependent resistors the temperature dependent resistor being disposed parallel to a heating wire, e.g. in a heating blanket
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/228—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for covered wires or cables

Definitions

  • the invention relates to a method for protecting a conductor when an arc occurs, in particular for protecting a 42V electrical system conductor of a motor vehicle. It further relates to an apparatus for performing the method.
  • the invention has for its object to provide a method with which an arc is recognized and countermeasures are initiated. Furthermore, a device for protecting a conductor that is particularly suitable for carrying out the method is to be specified in the event of an arc, in particular for protecting a 42V electrical system conductor of a motor vehicle.
  • the stated object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
  • provision is made for at least partially routing a sensor line along a current-carrying supply line.
  • the flow of current via the supply line is then preferably interrupted, or at least reduced, by means of a detection current flowing as a result of an arc over the sensor line.
  • the invention is based on the consideration that an arc can be detected if, as a result of the arc, a coupling to a further line can be established at the relevant point, which is only used for arc detection, but not for guiding the normal operating current of one of the affected Supply line connected consumer is used. Such coupling of an additional detection line then occurs either to the potential of the arc voltage, to the potential of the supply line or to ground.
  • the coupling in turn, can be generated by using the locally greatly increased temperature which is recognized to be locally high when an arc occurs, to melt an insulation lying between the supply line, which is usually part of a cable, and the detection line. In the event of an arc occurring, this will melt at this point due to the high temperature and dissolve practically locally. This results in reliable contacting, in particular between the supply line and the detection line, with the result that a current flow is generated in the detection line that can be identified as the occurrence of an arc.
  • the corresponding detection current itself or a voltage generated as a result of this is then advantageously used to trigger the protective measure.
  • At least a current reduction in the supply line is provided as a protective measure.
  • the connection of the supply line to the current source and thus the current flow conducted through it is interrupted by a switch which is preferably arranged in the supply line itself and which is controlled directly by means of the detection current or indirectly via the voltage preferably measured on the detection line.
  • a pyrotechnic disconnect switch which is ignited by means of the detection current, or an electromechanical switch, e.g. B. a relay, or a semiconductor switch.
  • the sensing or detection line provided for the detection and thus for the detection of an arc expediently itself has insulation and can, for example, be stranded as an insulated stranded wire into the cable containing the supply line.
  • the detection or additional line can be stranded as an internal or external strand bundle with the supply cable.
  • the arrangement of the detection line within the supply cable and along the supply line is expediently spiral, so that the detection line surrounds the supply line, at least in sections, in such a way that an arc can be detected on practically the entire circumference on all sides of the supply line.
  • the expediently insulated additional or detection line can also be stranded subsequently. It is useful to reduce the pitch of the spiral by a short lay length.
  • the additional detection line can also be designed as a single coated copper wire. This can then be embedded in the insulation of the supply cable during an extrusion step. As a result, the effort compared to a shielded line is particularly low due to the lack of insulation.
  • a single or a plurality of detection lines can also be arranged or fastened to the outside of the cable insulation.
  • the insulation material of the additional detection line can be different from the insulation material of the supply line to be protected.
  • An insulation material for example PP, with a defined melting point in the range between preferably 130 ° C. and 180 ° C. is advantageously used for the additional detection line.
  • the insulation material should not become viscous, but should drain off as well as possible so that a safe coupling or contact can be guaranteed.
  • the supply line can also be designed as a flat or foil conductor. In such a film technology, in which the current-carrying flat conductor is embedded in an insulation film as the supply conductor, the flat conductor acting as the supply conductor is at least partially surrounded by the sensing or detection line. This can also be a thin film or can consist of lacquered copper wire. Two such detection lines can also run in the film conductor, spaced apart from the actual supply line. A single detection line can completely enclose the supply line or it can also be arranged on one side only along it.
  • FIG. 4 shows a supply line designed as a foil conductor with an adjacent diagnosis line.
  • an electrical system cable 2 has a supply line 6 which is surrounded by insulation 4 and which forms a Main circuit is connected to a power source in the form of a battery 8.
  • the main circuit is closed via the supply line 6 and ground 10 connected to the positive pole (+) of the battery 8, to which the negative pole (-) of the battery 8 is connected.
  • the line network shown in sections is in particular part of a 42V vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • Such an electrical system is usually hierarchical and there is a power distribution to different loads, for example a turn signal relay or the low and high beam.
  • a circuit breaker 12 is provided in the latter.
  • the supply line 6 leads to a load (not shown) acting as a load and to ground 10 via this.
  • the circuit breaker is a pyrotechnic disconnector 12 in the supply line 6 with an igniter 14. This is on the one hand via a connection 16 with the positive pole (+) of the battery 8 and, on the other hand, connected to a sensing or detection line 18.
  • the connection 16 can also be routed to a comparable terminal connection in a control unit of the motor vehicle in a manner not shown.
  • the detection line 18 is surrounded by an insulation 20 which expediently consists of a material with a defined melting point in the range between 130 ° C. and 180 ° C.
  • the detection or sensor line 18 is at least partially guided along the supply line 6.
  • the arrangement of the detection line 18 with its insulation 20 in or on a supply cable with a stranded, expediently stranded supply line 6 is illustrated in FIG. 3, while FIG. 4 shows an embodiment of the supply line 6.
  • supply cable 6 with integrated detection line 18 in film technology shows.
  • the detection line 18 expediently surrounds the supply line 6 on all sides, at least in sections.
  • the detection line 18 is connected to ground 10 via a pull-down resistor 22.
  • a voltage meter 24 is connected in parallel to the resistor 22, and the measurement signal derived from the measured voltage U D is fed to a triggering or control device 26.
  • the igniter 14 of the disconnector 12 can in turn be connected to the triggering device 26.
  • a semiconductor switch or an electromagnetic switch 12 for example a relay, is illustrated instead of the pyrotechnic disconnector.
  • the control signal S is in turn connected directly to the detection line 18 on the control side according to FIG. 1 or indirectly via the voltage measurement 22 to 26 in FIG. 2.
  • the detection line 18 is stranded with individual wires or conductors 28 of the supply line 6. Regardless of a stranding or the degree of stranding, depending on the supply cable used and depending on the most favorable type of manufacture or manufacture, the detection line can be introduced centrally or decentrally in the cable or conductor insulation 4 of the supply line 6 based on its individual conductor 28.
  • the supply cable 6 consisting of the individual conductors 28 with the insulation 4 surrounding or sheathing it is subsequently used as the supply cable.
  • the detection line 18 itself can in turn be an isolated additional line 18 with its insulation 20 as an insulating line. tes stranded stranded in the supply cable 6 with, an internal arrangement according to FIG. 3a or an external arrangement according to FIG. 3b can be advantageous with regard to the detection sensitivity and / or manufacturing-related aspects.
  • the isolated detection line 18 can also be integrated into the supply line 6 such that it takes the position of a single wire 28 of the supply line 6 within the conductor or core combination.
  • the detection line 18 including its insulation 20 is arranged as close as possible to at least one individual single wire 28 of the supply line 6, with the aim that the detection line 18 should be as long as possible over the entire length of the supply line 6 and / or in as small lengths as possible and / or is arranged on as many sides of the supply cable as possible.
  • FIG. 3d An alternative embodiment is shown in FIG. 3d.
  • four detection lines are evenly distributed on the circumference of the cable insulation 4 of the supply cable.
  • a larger or smaller number of detection lines 18 can also be arranged distributed around the circumference of the supply cable 4, 6 leading the supply line 6.
  • the film supply line 6 is formed as a flat conductor, which is arranged in an insulating film 4 ⁇ .
  • the detection line 18 ⁇ also runs within this insulating film or insulation film 4.
  • This can also be designed as a flat conductor in the form of a thin flat or foil conductor or as a lacquered copper wire.
  • a detection line 18 ⁇ or a plurality of detection lines 18 ⁇ can be provided on both sides of the flat wire supply line 6.
  • the distances di or d 2 of the supply line 6 can be the same or different.
  • the supply line 6 can be completely or partially surrounded by each of the two detection lines 18.
  • the or each detection line 18ré can completely surround the supply line 6, which acts as the main conductor, or can also be arranged only on one side along the latter.
  • the arc L is detected via a voltage measurement.
  • the voltage U D at the detection or sensing line 18 is determined and a corresponding trigger signal S via the trigger device 26 for actuation, ie transmitted to the switch 12 to open it.
  • the detection line 6 is normally potential-free, ie in the intended, fault-free operating case of the vehicle electrical system and thus the supply line 6, and is kept at ground potential via the pull-down resistor 22, a connection or coupling in the event of an arc L and a current flow associated therewith I D is detected via the resistor 22 by means of the voltmeter 24 and, consequently, the switch 12 is opened.
  • this is correspondingly, for. B. only to reduce the current flowing through the supply line 6 I v , completely or while maintaining a minimum current I v via the supply line 6 ' .

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Um bei einem 42V-Bordnetz in einem Kraftfahrzeug einen Lichtbogen (L) erkennen und geeignete Schutzmassnahmen einleiten zu können, ist vorgesehen zum Schutz einer stromführenden Versorgungsleitung (6) an dieser zumindest teilweise eine Detektionsleitung (18) entlang zu führen, wobei mittels eines infolge eines Lichtbogens (L) über die Detektionsleitung (18) fliessenden Detektionsstroms (ID) der Stromfluss (IV) über die Versorgunsleitung (6) zumindest reduziert wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V-Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs. Sie bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aufgrund der Anhebung der Bordnetzspannung in Kraftfahrzeugen von bisher üblicherweise 12 V auf nunmehr 42V besteht die Gefahr, dass infolge eines Kontaktes zwischen einer ein entsprechend hohes Potential führenden Leitung und entweder einer ein vergleichsweise niedriges Potential führenden weiteren Leitung oder der üblicherweise auf Massepotential liegenden Fahrzeugkarosserie Lichtbögen entstehen. Entsteht ein Lichtbogen, so besteht aufgrund dessen hoher Temperatur zudem die Gefahr, dass sich ein stabiler Betriebspunkt des Lichtbogens einstellt und der Lichtbogen daher kontinuierlich weiter brennt. Dadurch können im Fahrzeug erhebliche Schäden entstehen.
Da erst ab etwa einer Betriebsspannung von 16V Lichtbögen auftreten können, die derzeitige Bordnetzspannung jedoch nur auf 12V ausgelegt ist, sind bisher keine speziellen Schutz- maßnahmen eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes gegen Lichtbögen vorgesehen worden. Vielmehr sind in Kraftfahrzeugen zur Unterbrechung stromführender Versorgungsleitungen im Kurzschlussfall derzeit lediglich Schmelzsicherungen eingesetzt, deren Auslösezeiten durch das sogenannte Schmelzintegral (I2 • t) festgelegt sind.
Der Einsatz von Schmelzsicherungen in einem Kraftfahrzeug mit einer Betriebsspannung größer als 16V, insbesondere größer oder gleich 36V, bietet jedoch keinen ausreichenden Schutz für den Fall, dass bei einem Kontakt zwischen einer 36V-Leitung oder 42V-Leitung und Masse kein „harter" Kurzschluss infolge einer direkten Kontaktierung vorliegt, sondern ein - wenn auch intermittierender - Lichtbogen entsteht, infolge dessen der Strom im Vergleich zum lichtbogenfreien Kurzschlussstrom deutlich herabgesetzt und damit wesentlich geringer ist.
So ergibt sich beispielsweise bei einer Betriebsspannung von 36V und einem Innenwiderstand einer Fahrzeugbatterie von •
30mΩ sowie einem Zusatzwiderstand im Kurzschlusskreis von lmΩ ein Kurzschlussstrom von 1160A. Dieser Kurzschlussstrom liegt über dem fünffachen Nennstrom einer üblichen 200A- Schmelzsicherung, so dass eine schnelle Auslösung gewährleistet werden kann. Tritt dagegen im Bereich der Kurzschlussstelle ein Lichtbogen auf, so fällt an diesem eine Spannung von beispielsweise 26V ab. Damit reduzieren sich die Spannung am Kurzschluss auf 10V und der Kurzschlussstrom auf ca. 320A. Da eine Schmelzsicherung jedoch frühestens bei einem Strom von 270A auslöst, kann bei einem solchen Kurzschlussstrom nicht von einer schnellen Auslösung ausgegangen werden. Vielmehr ist hierbei eine Auslösezeit im Bereich von einigen Minuten zu erwarten, während dessen jedoch im Fahr- zeug bereits ein erheblicher Schaden infolge des Lichtbogens auftreten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Lichtbogen erkannt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Des Weiteren soll eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V-Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs, angegeben werden.
Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, an einer stromführenden Versorgungsleitung eine Sensorleitung zumindest teilweise entlangzuführen. Mittels eines infolge eines Lichtbogens über die Sensorleitung fließenden Detektionsstroms wird dann der Stromfluss über die Versorgungsleitung vorzugsweise unterbrochen, zumindest jedoch reduziert.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass ein Lichtbogen erkannt werden kann, wenn an der betreffenden Stelle infolge des Lichtbogens eine Kopplung zu einer weiteren Leitung hergestellt werden kann, die lediglich zur Lichtbogendetektion, nicht aber zur Führung des normalen Betriebsstroms eines an der betroffenen Versorgungsleitung angeschlossenen Verbrauchers genutzt wird. Ein solche Kopplung einer zusätzlichen Detektionsleitung tritt dann entweder zum Potential der Lichtbogenspannung, zum Potential der Versorgungsleitung oder gegen Masse auf.
Die Kopplung wiederum kann erzeugt werden, indem die bei Auftreten eines Lichtbogens erkanntermaßen lokal stark überhöhte Temperatur an der entsprechenden Stelle genutzt wird, um eine zwischen der Versorgungsleitung, die üblicherweise Teil eines Kabels ist, und der Detektionsleitung liegende Isolierung zu schmelzen. Diese wird dann im Fall des Auftretens eines Lichtbogens infolge der hohen Temperatur an dieser Stelle schmelzen und sich praktisch lokal auflösen. Dadurch wird eine sichere Kontaktierung, insbesondere zwischen der Versorgungsleitung und der Detektionsleitung, entstehen mit der Folge, dass in der Detektionsleitung ein Stromfluss erzeugt wird, der als das Auftreten eines Lichtbogens identifiziert werden kann.
Der entsprechende Detektionsstrom selbst oder eine infolge dessen erzeugte Spannung wird dann vorteilhafterweise zur Auslösung der Schutzmaßnahme herangezogen. Als Schutzmaßnahme ist zumindest eine Stromreduzierung in der Versorgungsleitung vorgesehen. Zweckmäßigerweise wird jedoch die Verbindung der Versorgungsleitung zur Stromquelle und damit der über diese geführte Stromfluss durch einen vorzugsweise in der Versorgungsleitung selbst angeordneten Schalter unterbrochen, der mittels des Detektionsstroms direkt oder über die vorzugsweise an der Detektionsleitung gemessene Spannung indirekt angesteuert wird. Dazu kann ein pyrotechnischer Trennschalter, der mittels des Detektionsstroms gezündet wird, oder ein elektromechanischer Schalter, z. B. ein Relais, oder ein Halbleiterschalter eingesetzt werden.
Bezüglich der Vorrichtung wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der auf diesen rückbezogenen Unteransprüche.
Die zur Erkennung und damit zur Detektion eines Lichtbogens vorgesehene Sensierungs- oder Detektionsleitung weist zweckmäßigerweise selbst eine Isolierung auf und kann beispiels- weise als isoliertes Litzenbündel in das die Versorgungsleitung enthaltene Kabel mit verseilt werden. Dabei kann die Detektions- oder Zusatzleitung als innen- oder als außenliegendes Litzenbündel mit dem Versorgungskabel verseilt sein. Dabei ist die Anordnung der Detektionsleitung innerhalb des Versorgungskabels und entlang der Versorgungsleitung zweckmäßigerweise spiralförmig, so dass die Detektionsleitung die Versorgungsleitung zumindest abschnittsweise derart umgibt, dass praktisch am gesamten Umfang auf allen Seiten der Versorgungsleitung ein Lichtbogen erkannt werden kann.
Bei einer relativ großen Schlaglänge der Verseilungsspirale kann die zweckmäßigerweise isolierte Zusatz- oder Detektionsleitung auch nachträglich verseilt werden. Dabei ist es zweckdienlich, durch eine geringe Schlaglänge die Steigung der Spirale zu verringern. Auch kann die zusätzliche Detektionsleitung als einzelner lackierter Kupferdraht ausgeführt sein. Dieser kann dann während eines Extrusionsschritts in die Isolation des Versorgungskabels eingelagert werden. Hierdurch ist der Aufwand gegenüber einer geschirmten Leitung aufgrund der fehlenden Isolation besonders gering. Auch können eine einzelne oder mehrere Detektionsleitungen außen an der Kabelisolation angeordnet bzw. befestigt werden.
Das Isolationsmaterial der zusätzlichen Detektionsleitung kann von dem Isolationsmaterial der zu schützenden Versorgungsleitung verschieden sein. Vorteilhafterweise wird für die zusätzliche Detektionsleitung ein Isolationsmaterial, z.B. PP, mit einem definierten Schmelzpunkt im Bereich zwischen vorzugsweise 130 °C und 180°C eingesetzt. Das Isolationsmaterial sollte dabei nicht zähflüssig werden, sondern möglichst gut abfließen können, damit eine sicher Kopplung bzw. Kontaktierung gewährleistet werden kann. Die Versorgungsleitung kann auch als Flach- oder Folienleiter ausgeführt sein. Bei einer derartigen Folientechnologie, bei der der stromführende Flachleiter als Versorgungsleiter in eine Isolationsfolie eingebettet ist, ist der als Versorgungsleiter wirksame Flachleiter zumindest teilweise von der Sensierungs- oder Detektionsleitung umgeben. Diese kann e- benfalls eine dünne Folie sein oder auch aus lackiertem Kupferdraht bestehen. Auch können zwei derartige Detektionsleitungen zu der eigentlichen Versorgungsleitung beabstandet angeordnet im Folienleiter verlaufen. Eine einzelne Detektionsleitung kann die Versorgungsleitung ganz umschließen oder auch nur einseitig entlang dieser angeordnet sein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils in stark vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 ausschnittsweise ein Kraftffahrzeug-Bordnetzes in einer Blockbilddarstellung mit einem mit einer Detektionsleitung direkt verbundenen Schutzschalter,
Fig. 2 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 einen über einen Spannungsmesser mit der Detektionsleitung verbundenen Schutzschalter,
Fig. 3a bis 3d in Schnittdarstellungen unterschiedliche Varianten einer in bzw. an ein Versorgungskabel eingebrachten Detektionsleitung, und
Fig. 4 eine als Folienleiter ausgeführte Versorgungsleitung mit benachbarter Diagnoseleitung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß den Figuren 1 und 2 weist in einem Kraftfahrzeug- oder Kfz-Bordnetz 1 ein Bordnetzkabel 2 eine von einer Isolierung 4 umgebene Versorgungsleitung 6 auf, die zur Bildung eines Hauptstromkreises an eine Stromquelle in Form einer Batterie 8 angeschlossen ist. Der Hauptstromkreis ist dabei über die mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 verbundene Versorgungsleitung 6 und Masse 10 geschlossen, mit der der Minuspol (-) der Batterie 8 verbunden ist. Das ausschnittsweise dargestellte Leitungsnetz ist insbesondere Teil eines 42V- Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Ein derartiges Bordnetz ist üblicherweise hierarchisch aufgebaut und es erfolgt eine Leistungsverteilung auf unterschiedliche Lasten, beispielsweise ein Blinker-Relais oder das Abblend- und Aufblendlicht.
Zwischen der Batterie 8 und einem hier betrachteten, vergrößert dargestellten Leitungs- oder Kabelabschnitt einer Versorgungsleitung 6 ist in dieser ein Schutzschalter 12 vorgesehen. Die Versorgungsleitung 6 führt zu einem als Last wirksamen (nicht dargestellten) Verbraucher und über diesen an Masse 10. Der Schutzschalter ist im Ausführungsbeispiel ein in der Versorgungsleitung 6 liegender pyrotechnischer Trennschalter 12 mit einem Zünder 14. Dieser ist über einen Anschluss 16 einerseits mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 und andererseits mit einer Sensierungs- oder Detektionsleitung 18 verbunden. Anstelle der Verbindung mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 kann der Anschluss 16 in nicht näher dargestellter Art und Weise auch an einen vergleichbaren Klem- menanschluss in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs geführt sein.
Die Detektionsleitung 18 ist von einer Isolierung 20 umgeben, die zweckmäßigerweise aus einem Material mit einem definierten Schmelzpunkt im Bereich zwischen 130 °C und 180 °C besteht. Die Detektions- oder Sensorleitung 18 ist zumindest teilweise entlang der Versorgungsleitung 6 geführt. Die Anordnung der Detektionsleitung 18 mit dessen Isolierung 20 in oder an einem Versorgungskabel mit litzenartiger, zweckmäßigerweise verseilter Versorgungsleitung 6 ist in Fig. 3 veranschaulicht, während Fig. 4 eine Ausführung des Versor- gungskabels 6 mit integrierter Detektionsleitung 18 in Folientechnologie zeigt. Zweckmäßigerweise umgibt die Detektionsleitung 18 die Versorgungsleitung 6 zumindest abschnittsweise allseitig.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Detektionsleitung 18 über einen Pulldown-Widerstand 22 mit Masse 10 verbunden. Dem Widerstand 22 ist ein Spannungsmesser 24 parallel geschaltet, dessen aus der gemessenen Spannung UD abgeleitetes Messsignal einer Auslöse- oder AnSteuervorrichtung 26 zugeführt ist. An die Auslösevorrichtung 26 kann wiederum der Zünder 14 des Trennschalters 12 angeschlossen sein. Bei dieser Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist jedoch anstelle des pyrotechnischen Trennschalters ein Halbleiterschalter oder ein elektromagnetischer Schalter 12, z.B. ein Relais, veranschaulicht. Zu dessen Ansteuerung mittels eines von der Auslöse- bzw. Ansteuervorrichtung 26 erzeugten Steuersignals S ist dieser dann wiederum ansteuerseitig gemäß Fig. 1 direkt oder gemäß Fig. 2 indirekt über die Spannungsmessung 22 bis 26 mit der Detektionsleitung 18 verbunden.
Bei den Kabelausführungen gemäß den Fig. 3a bis 3c ist die Detektionsleitung 18 mit Einzeladern oder -leitern 28 der Versorgungsleitung 6 verseilt. Unabhängig von einer Verseilung bzw. vom Grad der Verseilung kann je nach verwendetem Versorgungskabel sowie in Abhängigkeit von der jeweils günstigsten Fertigungs- oder Herstellungsart die Detektionsleitung bezogen auf deren Einzelleiter 28 zentral oder dezentral verlaufend in die Kabel- oder Leiterisolierung 4 der Versorgungsleitung 6 eingebracht sein. Als Versorgungskabel wird nachfolgend die aus den Einzelleitern 28 bestehende Versorgungsleitung 6 mit der diese umgebenden oder ummantelnden Isolierung 4.
Dabei kann die Detektionsleitung 18 selbst wiederum als isolierte Zusatzleitung 18 mit deren Isolierung 20 als isolier- tes Litzenbündel in das Versorgungskabel 6 mit verseilt sein, wobei eine innenliegende Anordnung gemäß Fig. 3a oder auch eine außenliegende Anordnung gemäß Fig. 3b hinsichtlich der Detektionsempfindlichkeit und/oder fertigungstechnischer Aspekte vorteilhaft sein kann. Auch kann die isolierte Detektionsleitung 18 derart in die Versorgungsleitung 6 integriert sein, dass jene innerhalb des Leiter- oder Aderverbundes die Position einer Einzelader 28 der Versorgungsleitung 6 einnimmt. Wesentlich dabei ist, dass die Detektionsleitung 18 inklusive deren Isolierung 20 möglichst nahe an zumindest einer einzelnen Einzelader 28 der Versorgungsleitung 6 angeordnet ist mit dem Ziel, dass die Detektionsleitung 18 möglichst auf der gesamten Länge der Versorgungsleitung 6 und/oder in möglichst beliebig kleinen Längenabschnitten und/oder gleichzeitig an möglichst vielen Seiten des Versorgungskabels angeordnet ist.
Eine alternative Ausführungsform zeigt die Fig. 3d. Dort sind vier Detektionsleitungen am Umfang der Kabelisolierung 4 des Versorgungskabels gleichmäßig verteilt angeordnet. Anstelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten vier Detektionsleitungen 18 kann auch eine größere oder kleinere Anzahl von Detektionsleitungen 18 am Umfang des die Versorgungsleitung 6 führenden Versorgungskabels 4,6 verteilt angeordnet sein.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Folienausführung ist die Versorgungsleitung 6 als Flachleiter ausgebildet, der in einer isolierenden Folie 4 λ angeordnet ist. Innerhalb dieser isolierenden Folie oder Isolationsfolie 4 verläuft auch die Detektionsleitung 18λ. Diese kann dabei ebenfalls als Flachleiter in Form eines dünnen Flach- oder Folienleiters oder auch als lackierter Kupferdraht ausgeführt sein. Des Weiteren können beidseitig der als Flachleiter ausgebildeten Ver- sorgungsleitung 6 jeweils eine Detektionsleitung 18 Λ oder mehrere Detektionsleitungen 18 Λ vorgesehen sein. Dabei können deren Abstände di bzw. d2 zur Versorgungsleitung 6 gleich oder unterschiedlich sein. Des Weiteren kann die Versorgungsleitung 6 von jedem der beiden Detektionsleitungen 18 ganz oder teilweise umgeben sein. Ferner kann die oder jede Detektionsleitung 18 Λ die als Hauptleiter wirksame Versorgungsleitung 6 vollständig umschließen oder auch nur einseitig entlang dieser angeordnet sein.
Für den Fall, dass infolge eines Leitungsdefektes der Versorgungsleitung 6 ein Lichtbogen L auftritt, entsteht an der entsprechenden Stelle eine stark erhöhte Temperatur. Dadurch bedingt löst sich die Isolierung 20 der Detektionsleitung 18 auf und an der betreffenden Schmelzstelle tritt eine Kopplung entweder auf das Potential der Lichtbogenspannung oder auf das Potential der Versorgungsleitung 18 oder auf Masse 10 auf. Dies wird durch die Detektionsleitung 18 erkannt, in dem durch diese infolge deren Kontaktes über den Lichtbogen L ein Detektionsstrom ID fließt. Von diesem wird der Schalter 12 angesteuert bzw. der Zünder 14 aktiviert und demzufolge der Trennschalter 12 ausgelöst, so dass die Versorgungsleitung 6 und damit der Stromfluss des über diese geführten Haupt- oder Versorgungsstroms Iv unterbrochen wird. Bei Einsatz eines elektronischen Halbleiterschalters kann auch lediglich eine Reduzierung des über die Versorgungsleitung 6 fließenden Stroms Iv mit der Folge eines Erlöschens des Lichtbogens L erfolgen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Erkennung des Lichtbogens L über eine Spannungsmessung. Hierbei wird die Spannung UD an der Detektions- oder Sensie- rungsleitung 18 bestimmt und ein entsprechendes Auslösesignal S über die Auslöseeinrichtung 26 zur Betätigung, d.h. zum Öffnen des Schalters 12 an diesen übermittelt. Da die Detektionsleitung 6 normalerweise, d.h. im bestimmungsgemäßen, fehlerlosen Betriebsfall des Bordnetzes und damit der Versorgungsleitung 6 potentialfrei ist und über den Pull- down-Widerstand 22 auf Massepotential gehalten wird, wird eine Verbindung oder Kopplung im Falle eines Lichtbogens L und ein damit verbundener Stromfluss ID über den Widerstand 22 mittels des Spannungsmessers 24 erfasst und demzufolge der Schalter 12 geöffnet. Im Falle eines elektronischen Halbleiterschalters 12 wird dieser entsprechend, z. B. lediglich zur Reduzierung des über die Versorgungsleitung 6 fließenden Stroms Iv, vollständig oder unter Aufrechterhaltung eines Mindeststroms Iv über die Versorgungsleitung 6' zugesteuert.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V- Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Versorgungsstrom (Iv) aus einer Stromquelle (8) über eine Versorgungsleitung (6) geführt wird, an der zumindest teilweise eine Detektionsleitung (18) entlang geführt ist, wobei mittels eines infolge eines Lichtbogens (L) über die Detektionsleitung (18) fließenden Detektionsstroms (ID) der Stromfluss über die Versorgungsleitung (6) zumindest reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Detektionsstrom (ID) zur Unterbrechung des Versorgungsstroms (Iv) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Detektionsstrom (ID) an einen in der Versorgungsleitung (6) liegenden Schutzschalter (12) zu dessen Betätigung ü- bermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Detektionsstroms (ID) durch eine von diesem erzeugte Spannung (UD) detektiert und mittels eines aus dieser abgeleiteten Signals (S) ein in der Versorgungsleitung (6) liegende Schalter (12) geöffnet wird.
5. Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V- Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs,
- mit mindestens einer Detektionsleitung (18), die zumindest teilweise entlang einer an eine Stromquelle
(8) anschließbaren Versorgungsleitung (6) angeordnet ist, und
- mit einer in der Verbindung der Stromquelle (8) mit der Versorgungsleitung (6) liegenden Schutzeinrichtung (12) , die von einem infolge eines Lichtbogens
(L) über die Detektionsleitung (18) fließenden Detektionsstroms (ID) zur Reduzierung des Stromflusses ü- ber die Versorgungsleitung (6) angesteuert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Detektionsleitung (18) von einem Isolationsmaterial (20) umgeben ist .
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schmelztemperatur des Isolationsmaterials (20) zwischen 130°C und 180°C beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Detektionsleitung (18) die Versorgungsleitung (6) zumindest abschnittsweise allseitig umgibt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Detektionsleitung (18) mit der Versorgungsleitung (6) verseilt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Detektionsleitung (18) innerhalb der Kabelisolierung (4) der Versorgungsleitung (6) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Schutzeinrichtung ein pyrotechnischer, elektrome- chanischer oder elektronischer Trennschalter (12,14) ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Versorgungsleitung (6) als Flachleiter ausgeführt und die Detektionsleitung (18λ) zu diesem benachbart verlaufend angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die als Flachleiter ausgeführte Versorgungsleitung (6) und die Detektionsleitung (18 Λ) innerhalb derselben Folienisolierung (4 ) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei beidseitig der als Flachleiter ausgeführten Versorgungsleitung (6) jeweils eine Detektionsleitung (18 Λ) angeordnet ist.
EP02784817A 2001-07-10 2002-06-22 Verfahren und vorrichtung zum schutz eines leiters bei auftreten eines lichtbogens Withdrawn EP1405383A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10132752A DE10132752B4 (de) 2001-07-10 2001-07-10 Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens
DE10132752 2001-07-10
PCT/EP2002/006917 WO2003007450A1 (de) 2001-07-10 2002-06-22 Verfahren und vorrichtung zum schutz eines leiters bei auftreten eines lichtbogens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1405383A1 true EP1405383A1 (de) 2004-04-07

Family

ID=7690812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02784817A Withdrawn EP1405383A1 (de) 2001-07-10 2002-06-22 Verfahren und vorrichtung zum schutz eines leiters bei auftreten eines lichtbogens

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050128661A1 (de)
EP (1) EP1405383A1 (de)
JP (1) JP2004535748A (de)
DE (1) DE10132752B4 (de)
WO (1) WO2003007450A1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234389A1 (de) * 2002-07-23 2004-02-05 Alcoa Fujikura Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leitungsanordnung für Bordnetze von Fahrzeugen
DE10344421A1 (de) * 2003-09-25 2005-04-28 Daimler Chrysler Ag Verwendung eines Kabels mit Lastleistung und Detektionsleitung zur Überstromerkennung
JP4595482B2 (ja) * 2004-10-08 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置
DE102006021913A1 (de) * 2006-05-11 2007-11-15 Hella Kgaa Hueck & Co. Schaltungsanordnung zum Erkennen von Kurzschlüssen in einem Kraftfahrzeugbordnetz
DE102010045726B4 (de) * 2010-09-07 2013-01-10 Fele Gmbh & Co. Kg Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung
DE102011102303A1 (de) 2011-05-23 2012-11-29 Daimler Ag Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
JP2013182716A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Hitachi Cable Ltd 断線検知機能付ケーブル
DE102013005440B4 (de) 2013-03-30 2016-02-11 Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh Vorrichtung zur Absicherung von elektrischen Strompfaden
DE102014108870B4 (de) * 2014-06-25 2023-02-16 Peter Herges Verfahren und Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung
US10693363B1 (en) 2016-08-10 2020-06-23 Apple Inc. Self clearing power module
FR3066051A1 (fr) * 2017-05-03 2018-11-09 Airbus Operations (S.A.S.) Liaison electrique comprenant un dispositif de protection electrique - polarisation en courant
GB2563069B (en) * 2017-06-02 2020-07-01 Ge Aviat Systems Ltd Apparatus to detect a fault in a wire
FR3073660B1 (fr) * 2017-11-13 2019-11-29 Airbus Operations Liaison electrique comprenant un dispositif de protection electrique.
DE102019111139A1 (de) 2019-04-30 2020-11-05 Webasto SE Vorrichtung zur Erkennung eines elektrischen Lichtbogens in einer elektronischen Baugruppe
EP4154282A1 (de) * 2020-05-18 2023-03-29 CommScope Technologies LLC Kabel zur verteilung von netzwerkleistung und -daten
CN114334265A (zh) * 2020-10-10 2022-04-12 天津首瑞智能电气有限公司 一种线缆
EP4037122A1 (de) 2021-02-02 2022-08-03 Gebauer & Griller Kabelwerke Gesellschaft m.b.H. Leitungsanordnung für ein gleichspannungs-bordnetz eines kraftfahrzeuges
KR102561039B1 (ko) * 2023-05-19 2023-07-28 주식회사 에코스 저주파 및 고주파 겸용 전류센서, 그것을 이용한 아크검출장치 및 아크차단장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588689A (en) * 1969-06-16 1971-06-28 Harry F Crawford Variable impedance system for electrical cable fault locating and temperature monitoring
US3956726A (en) * 1974-12-23 1976-05-11 Cerro Corporation Heat detecting conductor and circuit
US5304740A (en) * 1991-11-20 1994-04-19 Essex Group, Inc. Fusible link wire
IT1263649B (it) * 1993-03-26 1996-08-27 Clemente Possamai Sistema di protezione di cavi ed apparecchi elettrici da guasti tendenti a provocare incendi mediante impiego di un conduttore di guardia per provocare l'intervento di interruttori differenziali ad alta sensibilita'
US6292337B1 (en) * 1993-08-05 2001-09-18 Technology Research Corporation Electrical system with arc protection
US5541803A (en) * 1994-03-07 1996-07-30 Pope, Jr.; Ralph E. Electrical safety device
DE19503808A1 (de) * 1995-02-06 1996-08-08 Bayerische Motoren Werke Ag Sicherheitsvorrichtung für eine Stromleitung in Kraftfahrzeugen
KR960031206A (ko) * 1995-02-21 1996-09-17 가나이 쯔도무 자동차내 다중 통신장치
US5633775A (en) * 1996-05-14 1997-05-27 Scarelli; David F. Fire sentry power cable
US5841617A (en) * 1997-04-07 1998-11-24 Bpw, Inc. Electrical safety device with conductive polymer sensor
US6782329B2 (en) * 1998-02-19 2004-08-24 Square D Company Detection of arcing faults using bifurcated wiring system
DE10000551C1 (de) * 2000-01-08 2001-07-05 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Überwachung einer Batterieleitung
US6532140B1 (en) * 2000-06-02 2003-03-11 Raytheon Company Arc-fault detecting circuit breaker system
US20040027749A1 (en) * 2001-11-09 2004-02-12 Zuercher Joseph C. Detection of arcing in dc electrical systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03007450A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10132752A1 (de) 2003-05-15
US20050128661A1 (en) 2005-06-16
WO2003007450A1 (de) 2003-01-23
JP2004535748A (ja) 2004-11-25
DE10132752B4 (de) 2005-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10132752B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens
DE10049071B4 (de) Sicherungsvorrichtung für einen Stromkreis insbesondere in Kraftfahrzeugen
DE69414712T2 (de) Verwendung von kaltleiteranordnungen in kabelbäumen
DE102009023801A1 (de) Sicherungsvorrichtung mit pyrotechnischer Sicherung
DE102011083582A1 (de) Stromverteiler für Kraftfahrzeug-Bordnetze
WO2014057017A1 (de) Leitungsnetz, insbesondere gleichspannungs-bordnetz für ein kraftfahrzeug sowie verfahren zur überwachung eines leitungsnetzes auf das entstehen eines lichtbogens
EP1004130B1 (de) Sicherungselement für elektrische anlagen sowie verfahren und schaltungsanordnung zum betreiben eines sicherungselements
EP1001220B1 (de) Stabglühkerze
DE102008036672B3 (de) Elektrische Schmelzsicherung
DE10022794A1 (de) Kabelbaumvorrichtung
DE102013012578B4 (de) Vorrichtung zum Absichern einer elektrischen Leitung sowie Verfahren zum Betreiben einer auf einer elektrischen Leitung angeordneten Vorrichtung
EP4356490B1 (de) Überspannungsschutz-funkenstreckenanordnung und verfahren zum betreiben einer überspannungsschutz-funkenstreckenanordnung
DE102018206648B4 (de) Leitungsnetz sowie Versorgungsleitung für ein solches Leitungsnetz
DE19827374C2 (de) Sicherungselement für elektrische Anlagen
DE10009775A1 (de) Einrichtung und Verfahren zur Überstrom-Absicherung von elektrischen Bordnetzen
EP1385177B1 (de) Leitungsanordnung für Bordnetze von Fahrzeugen
DE3638042C2 (de) Träge elektrische Schmelzsicherung
EP0773601A2 (de) Sicherheitssteckverbindung
DE3784682T2 (de) Wechselstromleistungsschaltkreis und sicherung dafuer.
DE10132750A1 (de) Siecherungsanordnung für eine elektrische Leitung in einem Fahrzeug
DE202010017334U1 (de) Elektrisches Steckkontaktelement für eine elektrische Steckverbindung
DE102017207732B4 (de) Batterieanordnung zur messtechnischen Anbindung von Zellmodulen und Kraftfahrzeug
DE102021200782A1 (de) Schmelzsicherung mit Zündleiter
EP3766728A1 (de) Ladestation sowie ein verfahren zur sicherung eines ladekabels an einer ladestation
DE10217382B4 (de) Elektrische Leitung zur Verhinderung eines stabilen Lichtbogens, System mit einer derartigen Leitung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20031224

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20040705

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LEONI KABEL HOLDING GMBH & CO. KG

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20051110