EP3360217A1

EP3360217A1 - Fehlerstrom-schutzeinrichtung zum überwachen eines elektrischen verbrauchers für ein fahrzeug und verfahren zum durchführen eines selbsttests eines fehlerstromsensors

Info

Publication number: EP3360217A1
Application number: EP16766518.1A
Authority: EP
Inventors: Klaus Seidler; Michael Meier
Original assignee: Jenoptik Advanced Systems GmbH
Current assignee: Vincorion Advanced Systems GmbH
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-08-15
Also published as: US20180299499A1; CA3000874A1; WO2017060035A1; US10985549B2; CA3000874C; DE102015012923A1

Abstract

Es wird ein Fehlerstromsensor (330) für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers (340) für ein Fahrzeug (300) vorgestellt. Der Fehlerstromsensor (330) weist eine elektrische Schaltung (334) zum Erkennen eines Testsignals in einem elektrischen Hinleiter (362, 364) auf, der von einer Steuervorrichtung (320) zum Steuern des elektrischen Verbrauchers (340) zu dem elektrischen Verbraucher (340) hinleitet. Hierbei repräsentiert das Testsignal eine Aufforderung zum Durchführen eines Selbsttests des Fehlerstromsensors (330). Auch weist der Fehlerstromsensor (330) eine Fehlerstromerzeugungsvorrichtung (332) zum Erzeugen eines Testfehlerstroms in einem elektrischen Rückleiter (372, 374, 376), der von dem elektrischen Verbraucher (340) wegleitet, ansprechend auf das erkannte Testsignal auf. Der Fehlerstromsensor (330) weist ferner eine Messvorrichtung zum Messen eines Differenzstroms zwischen einem ersten elektrischen Strom in dem elektrischen Hinleiter (362, 364) und einem zweiten elektrischen Strom in dem elektrischen Rückleiter (372, 374, 376) auf. Zudem weist der Fehlerstromsensor (330) eine Meldevorrichtung zum Melden zumindest des Testfehlerstroms an die Steuervorrichtung (320) über den Hinleiter (362, 364) abhängig von einem Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit einem Schwellenwert auf.

Description

FEHLERSTROM-SCHUTZEINRICHTUNG ZUM ÜBERWACHEN EINES ELEKTRISCHEN VERBRAUCHERS FÜR EIN FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM DURCHFÜHREN EINES SELBSTTESTS EINES FEHLERSTROMSENSORS

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fehlerstromsensor für eine Fehlerstrom- Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug, auf eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrau^¬ chers für ein Fahrzeug, auf ein Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehler^¬ stromsensors für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammpro^¬ dukt.

Ein Fehlerstromsensor kann zur Ansteuerung und zur Rückgabe einer Fehlermeldung bei^¬ spielsweise mit zusätzlichen Steuer- und Signalleitungen ausgestattet sein. Eine Initiie^¬ rung eines Selbsttests eines Fehlerstrom Sensors kann insbesondere manuell über einen Taster oder über eine Signalleitung erfolgen. Hierbei kann die Testinitiierung über zusätz^¬ liche Signalleitungen erfolgen.

Die DE 10 2008 033 148 A1 betrifft eine Fehlerstromschutzeinrichtung sowie ein Verfah^¬ ren zum Durchführen eines Selbsttests durch eine Fehlerstromschutzeinrichtung.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Fehlerstromsensor für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug, eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehlerstromsensors für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Computerpro^¬ grammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann bei einem abgesetzten Feh^¬ lerstromsensor für einen Controller eines elektrischen Verbrauchers, wobei beispielsweise Stromrückleitungen über geerdete Strukturen genutzt werden können, eine Testinitiie- rung über ein auf einer Stromhinleitung übertragenes Testsignal realisiert werden. Dabei kann der Fehlerstromsensor ausgebildet sein, um ansprechend auf das über die Stromhinleitung übertragene Testsignal probehalber einen Fehlerstrom absichtlich zu er^¬ zeugen. Dieser probehalber erzeugte Fehlerstrom kann dann mittels des Fehler^¬ stromsensors erfasst und über die Stromhinleitung an den Controller gemeldet werden.

Anders ausgedrückt können bei einem abgesetzten Fehlerstromsensor, beispielsweise für einen Heizercontroller für einen Einsatz in Luftfahrzeugen bzw. bei einem Heizercontrol^¬ ler mit abgesetztem Fehlerstromsensor für den Einsatz in Luftfahrzeugen, zusätzlich zu einer schaltungsmäßigen Lösung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers auf ein Auftreten eines Fehlerstromes unter Beachtung oder Berücksichtigung einer Strom^¬ rückführung über eine geerdete Struktur oder über Sammelleiter, ein Funktionszustand und ggf. ein Funktionsausfall des Fehlerstromsensors erkannt werden.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Ini^¬ tiierung eines Selbsttests eines abgesetzten Fehlerstromsensors mittels eines über eine Stromhinleitung übertragenen Signals, insbesondere über eine Modulation der Versor^¬ gungsspannung, realisiert werden, so dass auf zusätzliche Signal- oder Steuerleitungen zum Auslösen des Selbsttests verzichtet werden kann. Somit kann anders ausgedrückt durch eine insbesondere mittels Versorgungsspannungsmodulation erfolgende Testiniti- ierung in einem abgesetzten Fehlerstromsensor ein Funktionstest der Fehlerstromerfas^¬ sung durchgeführt werden. Eine solche Testfunktion kann einen Funktionsumfang des Controllers um die Überwachung eines auftretenden Fehlerstromes in einer angeschlos^¬ senen Last erweitern und eine Funktionsüberprüfung des abgesetzten Fehler^¬ stromsensors ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand und Schnittstellenaufwand er^¬ möglichen .

Der vorgeschlagene Fehlerstromsensor kann eine einfache, robuste und kostengünstige Schaltung repräsentieren, die ohne zusätzliche Verdrahtung vor eine zu schützende, ins^¬ besondere beheizte, Komponente eingebaut und beispielsweise regelmäßig auf korrekte Funktion geprüft werden kann. Somit können Fehlerstromschutz und Selbsttest unter Vermeidung zusätzlichen Verdrahtungsaufwands erreicht werden, was insbesondere auch bei Luftfahrzeugen eine hinsichtlich Wirtschaftlichkeitserwägungen vorteilhafte Gewichtseinsparung ermöglichen kann. Es wird ein Fehlerstromsensor für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei der Fehlerstromsensor folgende Merkmale aufweist: eine elektrische Schaltung zum Erkennen eines Testsignals in einem elektrischen Hinleiter, der einen von einer Steuervorrichtung zum Steuern des elektrischen Verbrauchers zu dem elektrischen Verbraucher hinleitenden Leiter repräsentiert, wobei das Testsignal eine Aufforderung zum Durchführen eines Selbsttests des Fehlerstromsensors repräsentiert; eine Fehlerstromerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Testfehlerstroms in einem elektrischen Rückleiter, der von dem elektrischen Verbraucher wegleitet, ansprechend auf das erkannte Testsignal; eine Messvorrichtung zum Messen eines Differenzstroms zwischen einem ersten elektri^¬ schen Strom in dem elektrischen Hinleiter und einem zweiten elektrischen Strom in dem elektrischen Rückleiter; und eine Meldevorrichtung zum Melden zumindest des Testfehlerstroms an die Steuervorrich- tung über den Hinleiter abhängig von einem Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit einem Schwellenwert.

Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung kann als ein sogenannter Fl-Schalter oder Fehler^¬ stromschutzschalter bezeichnet werden. Der Fehlerstromsensor und die Steuervorrich- tung können Teile der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung sein. Dabei kann der Fehler^¬ stromsensor, wie auch die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung, insbesondere in einem Kraft^¬ fahrzeug, beispielsweise in einem Luftfahrzeug, eingesetzt werden. Der elektrische Ver^¬ braucher kann zum Beispiel als ein Heizer oder eine andere Last ausgeführt sein. Der Fehlerstromsensor kann elektrisch zwischen die Steuervorrichtung und den elektrischen Ver- braucher geschaltet sein. Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung kann beispielsweise auch zum Überwachen einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern ausgebildet oder vorge^¬ sehen sein. Der Fehlerstromsensor kann von einem Zeitpunkt des Erkennens des Testsig^¬ nals bis zu einem Zeitpunkt des Meldens zumindest des Testfehlerstroms in einem Selbst^¬ testmodus sein. Das Testsignal kann somit einen Trigger darstellen, ansprechend auf den der Fehlerstromsensor den Selbsttest durchführen kann. Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrische Schaltung ausgebildet sein, um eine Modulation einer elektrischen Spannung auf dem Hinleiter von der Steuervorrichtung als das Testsignal zu erkennen. Dabei kann die Modulation ein Modulationsmuster und zu^¬ sätzlich oder alternativ eine andere Modulationseigenschaft aufweisen, welche für die elektrische Schaltung als Testsignal erkennbar ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass keine zusätzliche Leitung für das Testsignal benötigt wird und die Übermittlung und Erkennung des Testsignals auf einfache und zuverlässige Weise realisiert werden kann . Ferner kann die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung einen Fehlerstromschalter zum Zu^¬ schalten eines elektrischen Widerstands zur Fehlerstromerzeugung aufweisen. Hierbei kann der elektrische Widerstand mit dem Rückleiter elektrisch leitend verbunden sein. Dabei kann der Fehlerstromschalter ausgebildet sein, um in einer geschlossenen Schalt^¬ stellung den elektrischen Widerstand elektrisch leitend mit dem Hinleiter zu verbinden. Anders ausgedrückt können der Fehlerstromschalter und der elektrische Widerstand ausgebildet sein, um den Testfehlerstrom zu erzeugen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf einfache und zuverlässige Weise ein Testfehlerstrom für einen Funk^¬ tionstest bzw. Selbsttest des Fehlerstromsensors bewirkt werden kann. Zudem kann die Meldevorrichtung ausgebildet sein, um den Testfehlerstrom und zusätz^¬ lich oder alternativ einen durch den elektrischen Verbraucher hervorgerufenen Fehler^¬ strom unter Verwendung einer Stromamplitudenmodulation auf dem Hinleiter an die Steuervorrichtung zu melden. Dabei kann die Messvorrichtung ausgebildet sein, um ei^¬ nen Differenzstrom zu messen, der durch den Testfehlerstrom und zusätzlich oder alter- nativ einen durch den elektrischen Verbraucher hervorgerufenen Fehlerstrom bewirkt ist.

In einem normalen Betriebsmodus des Fehlerstromsensors kann die Messvorrichtung ausgebildet sein, um einen Differenzstrom zu messen, der durch einen durch den elektri^¬ schen Verbraucher hervorgerufenen Fehlerstrom bewirkt ist, wobei die Meldevorrichtung ausgebildet sein kann, um den durch den elektrischen Verbraucher hervorgerufenen Feh- lerstrom auf dem Hinleiter an die Steuervorrichtung zu melden. In einem Selbsttestmodus des Fehlerstromsensors kann die Messvorrichtung ausgebildet sein, um einen Differenzstrom zu messen, der durch den Testfehlerstrom bewirkt ist, wobei die Meldevorrichtung ausgebildet sein kann, um den Testfehlerstrom auf dem Hinleiter an die Steuervorrich^¬ tung zu melden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein vorliegender Fehlerstrom und zusätzlich oder alternativ ein korrekt erfasster Testfehlerstrom einfach, zuverlässig und unaufwendig berichtet werden kann. Auch kann die Meldevorrichtung einen Schalter zum Zuschalten einer definierten Last aufweisen. Hierbei kann die definierte Last mit dem Rückleiter elektrisch leitend verbun^¬ den sein. Der Schalter kann ausgebildet sein, um in einer geschlossenen Schaltstellung die definierte Last elektrisch leitend mit dem Hinleiter zu verbinden. Somit kann die Last eingeschaltet bleiben. Ein sich ergebender Summenstrom aus einem Laststrom und ei^¬ nem Strom der definierten Last kann oberhalb eines Bereiches liegen, der einen Versor^¬ gungsstrombereich des elektrischen Verbrauchers repräsentiert, und kann durch die Steuervorrichtung als Auftreten eines erkannten Fehlerstromes interpretierbar sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Fehlerstromfall sicher und unkompli^¬ ziert gemeldet werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrische Schaltung ausgebildet sein, um den Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit dem Schwellenwert durchzuführen. Opti^¬ onal kann die elektrische Schaltung zusätzlich ausgebildet sein, um weitere Funktionen für den Fehlerstromsensor auszuführen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass schnell und sicher festgestellt werden kann, ob ein Fehlerstromfall gegeben ist.

Es wird auch eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung fol^¬ gende Merkmale aufweist: eine Ausführungsform des vorstehend genannten Fehlerstromsensors; und eine Steuervorrichtung zum Steuern des elektrischen Verbrauchers, wobei die Steuervor^¬ richtung und der Fehlerstromsensor zumindest mittels des Hinleiters miteinander elektrisch leitend verbindbar oder verbunden sind.

In Verbindung mit der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung kann eine Ausführungsform des vorstehend genannten Fehlerstromsensors vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um einen Fehlerstrom hinsichtlich des elektrischen Verbrauchers zu erkennen oder zu er^¬ fassen sowie um einen Selbsttest des Fehlerstromsensors zu ermöglichen. Die Steuervor^¬ richtung kann zudem ausgebildet sein, um einen elektrischen Stromfluss durch den elektrischen Verbraucher in Abhängigkeit von einem gemeldeten Fehlerstrom zu unter^¬ brechen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um das Testsignal über den elektrischen Hinleiter zu dem Fehlerstromsensor zu übertragen. Dabei kann die Steuervorrichtung ausgebildet sein, um eine elektrische Spannung des elektrischen Hinleiters zu moderieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass somit ein Selbsttest des Fehlerstromsensors auf kostengünstige, platzsparende und zuverlässige Weise bewirkt werden kann.

Insbesondere können die Steuervorrichtung und der Fehlerstromsensor getrennt vonei^¬ nander eingehaust sein. Hierbei kann der Fehlerstromsensor außerhalb eines Gehäuses der Steuervorrichtung angeordnet sein. Anders ausgedrückt können ein Gehäuse der Steuervorrichtung und ein Gehäuse des Fehlerstromsensors getrennt voneinander ange^¬ ordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass insbesondere auch bei Stromrückführung von dem elektrischen Verbraucher in einer Teilstrecke über eine geer^¬ dete Komponente ein Fehlerstrom hinsichtlich des elektrischen Verbrauchers zuverlässig erkannt werden kann.

Auch kann der Fehlerstromsensor einen Hinleiter-Eingangsanschluss zum Anschluss an einen steuervorrichtungsseitigen Abschnitt des Hinleiters, einen Hinleiter- Ausgangsanschluss zum Anschluss an einen verbraucherseitigen Abschnitt des Hinleiters, einen Rückleiter-Eingangsanschluss zum Anschluss an einen verbraucherseitigen Ab^¬ schnitt des Rückleiters und einen Rückleiter-Ausgangsanschluss zum Anschluss an einen strukturseitigen Abschnitt des Rückleiters aufweisen. Der steuervorrichtungsseitige Ab^¬ schnitt des Hinleiters repräsentiert einen Teilabschnitt des Hinleiters, mittels dessen der Fehlerstromsensor und die Steuervorrichtung elektrisch leitend miteinander verbindbar oder verbunden sind. Der verbraucherseitige Abschnitt des Hinleiters repräsentiert einen Teilabschnitt des Hinleiters, mittels dessen der Fehlerstromsensor und der elektrische Verbraucher elektrisch leitend miteinander verbindbar oder verbunden sind. Der verbrau^¬ cherseitige Abschnitt des Rückleiters repräsentiert einen Teilabschnitt des Rückleiters, mittels dessen der Fehlerstromsensor und der elektrische Verbraucher elektrisch leitend miteinander verbindbar oder verbunden sind. Der strukturseitige Abschnitt des Rücklei^¬ ters repräsentiert einen Teilabschnitt des Rückleiters, mittels dessen der Fehler^¬ stromsensor über ein Strukturelement des Fahrzeugs mit der Steuervorrichtung verbind^¬ bar oder verbunden ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Fehler^¬ stromsensor auf einfache und unaufwendige Weise von der Steuervorrichtung abgesetzt angeordnet sein oder werden kann. Dabei kann der steuervorrichtungsseitige Abschnitt des Hinleiters zumindest so lang sein wie der verbraucherseitige Abschnitt des Hinleiters. Somit kann der Fehlerstromsensor um einen größeren Abstand von der Steuervorrichtung beabstandet sein als von dem elektrischen Verbraucher. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Feh^¬ lerstrom auch bei Stromrückführung über eine geerdete Fahrzeugstruktur sicher und ver^¬ brauchernah ermittelt werden kann.

Insbesondere kann die Steuervorrichtung zumindest einen Ausgangsanschluss zum An- schluss an den steuervorrichtungsseitigen Abschnitt des Hinleiters und einen Eingangsan- schluss zum Anschluss an einen weiteren strukturseitigen Abschnitt des Rückleiters aufweisen. Hierbei können der weitere strukturseitige Abschnitt und der strukturseitige Ab^¬ schnitt des Rückleiters über ein Strukturelement des Fahrzeugs elektrisch leitend mitei^¬ nander verbindbar oder verbunden sein. Dabei kann das Strukturelement geerdet sein und aus einem elektrischen allfälligen Material ausgeformt sein. Die Steuervorrichtung kann auch weitere Anschlüsse zum Anschluss an eine elektrische Spannungsquelle oder Stromquelle aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Platz und Gewicht sparende Realisierung der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung sowie der Ver- schaltung oder Verdrahtung derselben sowie des elektrischen Verbrauchers ermöglicht werden kann.

Es wird femer ein Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehlerstromsensors für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Erkennen eines Testsignals in einem elektrischen Hinleiter, der von einer Steuervorrichtung zum Steuern des elektrischen Verbrauchers zu dem elektrischen Verbraucher hinlei^¬ tet, wobei das Testsignal eine Aufforderung zum Durchführen eines Selbsttests des Feh^¬ lerstromsensors repräsentiert;

Erzeugen eines Testfehlerstroms in einem elektrischen Rückleiter, der von dem elektrischen Verbraucher wegleitet, ansprechend auf das erkannte Testsignal;

Messen eines Differenzstroms zwischen einem ersten elektrischen Strom in dem elektri^¬ schen Hinleiter und einem zweiten elektrischen Strom in dem elektrischen Rückleiter; und Melden zumindest des Testfehlerstroms an die Steuervorrichtung über den Hinleiter ab^¬ hängig von einem Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit einem Schwellenwert.

Das Verfahren kann in Verbindung mit oder unter Verwendung von einer Ausführungs- form des vorstehend genannten Fehlerstromsensors oder auch einer Ausführungsform der vorstehend genannten Fehlerstrom-Schutzeinrichtung vorteilhaft ausgeführt werden.

Es wird ferner eine Vorrichtung vorgestellt, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Vari^¬ ante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in

Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um Eingangssignale einzulesen und unter Ver- Wendung der Eingangssignale Ausgangssignale zu bestimmen und bereitzustellen. Ein

Eingangssignal kann beispielsweise ein über eine Eingangsschnittstelle der Vorrichtung einlesbares Sensorsignal darstellen. Ein Ausgangssignal kann ein Steuersignal oder ein Datensignal darstellen, das an einer Ausgangsschnittstelle der Vorrichtung bereitgestellt werden kann. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Ausgangssignale unter Verwendung einer in Hardware oder Software umgesetzten Verarbeitungsvorschrift zu bestimmen. Beispielsweise kann die Vorrichtung dazu eine Logikschaltung, einen integrierten Schaltkreis oder ein Softwaremodul umfassen und beispielsweise als ein diskre^¬ tes Bauelement realisiert sein oder von einem diskreten Bauelement umfasst sein. Von Vorteil ist auch ein Computer-Programmprodukt oder Computerprogramm mit Pro^¬ grammcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann. Wird das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt, so kann das Programmprodukt oder Programm zur Durchfüh- rung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vor^¬ stehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Heizersteuervorrichtung und einer beheiz^¬ ten Komponente;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der beheizten Komponente aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Fehlerstrom- Schutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung gemäß ei^¬ nem Ausführungsbeispiel und eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Fehlerstromsensors für eine Fehlerstrom- Schutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Bevor Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden, wer^¬ den zunächst Hintergründe der Ausführungsbeispiele erläutert. Elektrische Bordnetze insbesondere in Flugzeugen sind beispielsweise so aufgebaut, dass mehrere Lasten über einen Hinleiter bzw. einpoligen elektrischen Anschluss versorgt werden und der rückflie^¬ ßende Strom über eine Struktur bzw. Fahrzeugstruktur geleitet und damit ein eigener Rückleiter für jede Last eingespart wird. Damit besteht in einem vorgeschalteten Control^¬ ler insbesondere mit einem abgesetzten Fehlerstromsensor die Möglichkeit, einen in ei^¬ ner elektrischen Last auftretenden Fehlerstrom als Differenzstrom zwischen dem Strom im Hin- und Rückleiter zu erkennen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Heizersteuervorrichtung 100 bzw. eines Heizercontrollers 100 und einer beheizten Komponente 1 10. Heizercontroller 100 wer^¬ den beispielsweise in Flugzeugen zur Überwachung und zur leistungsmäßigen Ansteue- rung beheizter Komponenten 1 10, wie Fußbodenplatten oder Wasserrohre, eingesetzt. Ein elektrischer Anschluss zwischen dem Heizercontroller 1 00 und der beheizten Kompo^¬ nente 1 10 erfolgt in Flugzeugen üblicherweise einpolig über einen Hinleiter 1 20. Eine Rückleitung des elektrischen Stromes von der beheizten Komponente 1 10 zu dem Hei^¬ zercontroller 100 erfolgt durch einen Strukturanschluss 1 30 bzw. Anschluss über eine Struktur. Alternativ kann die Rückleitung auch über Sammelleitungen erfolgen. Hierbei weisen sowohl der Heizercontroller 100 als auch die beheizte Komponente 1 1 0 zumindest einen Strukturanschluss 130 auf. In der Darstellung von Fig. 1 weisen sowohl der Heizercontroller 100 als auch die beheizte Komponente 1 10 jeweils zwei Strukturan^¬ schlüsse 1 30 auf. Der Heizercontroller 100 weist ferner Versorgungsanschlüsse 140 für eine Versorgungsspannung des Heizercontrollers 100 auf. Zudem weist der Heizercon^¬ troller 1 00 einen Stromsensor 150 und einen Ausgangsschalter 1 60 auf. Die beheizte Komponente 1 1 0 weist einen Heizer 170 auf, der einen elektrischen Verbraucher reprä^¬ sentiert.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der beheizten Komponente 1 10 aus Fig. 1 . Hierbei sind in Fig. 2 der Hinleiter 1 20 und von der beheizten Komponente 1 10 die Struk^¬ turanschlüsse 130, der Heizer 1 70 sowie ein Rückleiter 280 und symbolisch ein Fehler^¬ strom 290 gezeigt. Der Rückleiter 280 erstreckt sich dabei von dem Heizer 1 70 zu einem der Strukturanschlüsse 130.

Durch mechanische Beschädigung und oder durch Eindringen von Flüssigkeiten kann es bei beheizten Komponenten 1 10, wie einer beheizten Fußbodenplatte, dazu kommen, dass ein Isolationswiderstand sinkt und ein Fehlerstrom 290 zwischen spannungsführen^¬ den Teilen des Heizerteiles und einer mit den Strukturanschlüssen 1 30 verbundenen Struktur auftritt. Dieser Fehlerstrom 290 führt zu einer Stromdifferenz in den Strömen des Hinleiters 1 20 und des Rückleiters 280. Dieser in der Regel kleine Fehlerstrom 290 kann aufgrund des einpoligen Anschlusses zwischen dem Heizercontroller und der be^¬ heizten Komponente 1 10 im Heizercontroller eventuell nicht ohne Weiteres erfasst wer^¬ den und gegebenenfalls auch durch eine Ausgangsstrommessung mit dem Stromsensor im Heizercontroller unerkannt bleiben.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 300 mit einer Fehlerstrom- Schutzeinrichtung 310 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Fehlerstrom- Schutzeinrichtung 31 0 ist ausgebildet, um einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs 300 auf einen Fehlerstrom zu überwachen.

Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 weist dazu eine Steuervorrichtung 320 und einen Fehlerstromsensor 330 auf. Das Fahrzeug 300 weist die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310, einen elektrischen Verbraucher 340 und eine geerdete, elektrisch leitende Struktur 350 bzw. ein geerdetes, elektrisch leitendes Strukturelement 350 des Fahrzeugs 300 auf. Die Steuervorrichtung 320 der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 ist ausgebildet, um den elektrischen Verbraucher 340 zu steuern. Der Fehlerstromsensor 330 ist elektrisch zwischen die Steuervorrichtung 320 und den elektrischen Verbraucher 340 geschaltet.

Die Steuervorrichtung 320, der Fehlerstromsensor 330 und der elektrische Verbraucher 340 sind gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines elektri^¬ schen Hinleiters und eines elektrischen Rückleiters miteinander elektrisch leitend verbun^¬ den. Hierbei weist der elektrische Hinleiter einen steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 zwischen der Steuervorrichtung 320 und dem Fehlerstromsensor 330 sowie einen verbraucherseitigen Abschnitt 364 zwischen dem Fehlerstromsensor 330 und dem elektrischen Verbraucher 340 auf. Der elektrische Rückleiter weist einen verbraucherseitigen Abschnitt 372 zwischen dem elektrischen Verbraucher 340 und dem Fehler^¬ stromsensor 330, einen strukturseitigen Abschnitt 374 zwischen dem Fehlerstromsensor 330 und der Fahrzeugstruktur 350 sowie einen weiteren strukturseitigen Abschnitt 376 zwischen der Fahrzeugstruktur 350 und der Steuervorrichtung 320 auf.

Somit erfolgt gemäß dem in Fig. 3 gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ei^¬ ne Hinleitung des elektrischen Stroms von der Steuervorrichtung 320 über den steuervor^¬ richtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters, den Fehlerstromsensor 330 und den ver^¬ braucherseitigen Abschnitt 364 des Hinleiters zu dem elektrischen Verbraucher 340. Eine Rückleitung des elektrischen Stroms erfolgt hierbei von dem elektrischen Verbraucher 340 über den verbraucherseitigen Abschnitt 372 des Rückleiters, den Fehlerstromsensor 330, den strukturseitigen Abschnitt 374 des Rückleiters, die Fahrzeugstruktur 350 und den weiteren strukturseitigen Abschnitt 376 des Rückleiters zu der Steuer Vorrichtung 320. Die Fahrzeugstruktur 350 kann funktional als ein Teil des elektrischen Rückleiters betrachtet werden. Auch wenn es in Fig. 3 nicht explizit dargestellt ist, kann zumindest der Hinleiter als ein durchgängiger elektrischer Leiter ausgeführt sein.

Von dem Fehlerstromsensor 330 sind gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei^¬ spiel eine Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332 und eine elektrische Schaltung 334 ge^¬ zeigt. Somit weist der Fehlerstromsensor 330 die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332 und die elektrische Schaltung 334 auf. Der Fehlerstromsensor 330 wird nachfolgend un^¬ ter Bezugnahme auf Fig. 4 und Fig. 5 noch eingehender erläutert.

Die elektrische Schaltung 334 des Fehlerstromsensors 330 ist ausgebildet, um ein Test^¬ signal zu erkennen, das über den steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters von der Steuervorrichtung 320 übertragen wird. Das Testsignal repräsentiert hierbei eine Aufforderung zum Einleiten und/oder Durchführen eines Selbsttests des Fehler^¬ stromsensors 330. Dabei ist die Steuervorrichtung 320 ausgebildet, um das Testsignal über den steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters zu dem Fehler^¬ stromsensor 330 zu übertragen. Die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332 des Fehler^¬ stromsensors 330 ist ausgebildet, um ansprechend auf das von der elektrischen Schal^¬ tung 334 erkannte Testsignal einen Testfehlerstrom zu erzeugen. Dabei ist die Fehler^¬ stromerzeugungsvorrichtung 332 ausgebildet, um den absichtlichen Testfehlerstrom in dem Rückleiter 372, 374, 376, der von dem elektrischen Verbraucher 340 wegleitet, zu erzeugen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die elektrische Schaltung 334 des Fehler^¬ stromsensors 330 ausgebildet, um eine Modulation einer elektrischen Spannung auf dem steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters als das Testsignal zu erkennen. Dabei ist die Steuervorrichtung 320 ausgebildet, um die elektrische Spannung auf dem steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters zu modulieren, das Testsignal zu übertragen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 ge^¬ mäß einem Ausführungsbeispiel. Ferner ist ein elektrischer Verbraucher 340 für ein Fahrzeug gezeigt. Bei der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 handelt es sich um die Fehler^¬ strom-Schutzeinrichtung aus Fig. 3 oder eine ähnliche Fehlerstrom-Schutzeinrichtung. Somit ist die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 ausgebildet, um den elektrischen Ver^¬ braucher 340 zu überwachen. Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 ist in dem Fahr^¬ zeug aus Fig. 3 oder einem ähnlichen Fahrzeug einsetzbar. Beispielsweise ist die Fehler^¬ strom-Schutzeinrichtung 310 in dem Fahrzeug aus Fig. 3 angeordnet.

Die Darstellung der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 in Fig. 4 entspricht prinzipiell der Darstellung der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung aus Fig. 3 mit Ausnahme dessen, dass von der Steuervorrichtung 320 ferner ein Stromsensor 422, ein Ausgangsschalter 424, Struk^¬ turanschlüsse 426 sowie Versorgungsanschlüsse 428 gezeigt sind, dass von dem Fehler^¬ stromsensor 330 ferner eine Messvorrichtung 432 gezeigt ist, dass der elektrische Ver^¬ braucher 340 als ein Heizer oder Heizelement für eine beheizte Komponente 440 ausge^¬ führt ist, dass ein symbolisch dargestellter Fehlerstrom 442 zu einem Komponenten- Strukturanschluss 444 der beheizten Komponente 440 gezeigt ist und dass ein Rücklei- ter-Strukturanschluss 474 dargestellt ist. Von dem Fehlerstromsensor 330 sind gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei^¬ spiel die Messvorrichtung 432 und die elektrische Schaltung 334 gezeigt, die auch als Elektronik 334 bezeichnet werden kann. Die elektrische Schaltung 334 entspricht dabei der elektrischen Schaltung aus Fig. 3. auch wenn es in Fig. 4 nicht explizit gezeigt ist, so weist der Fehlerstromsensor 330 auch die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung aus Fig. 3 sowie eine Meldevorrichtung auf.

Die Messvorrichtung 432 ist ausgebildet, um einen Differenzstrom zwischen einem ers^¬ ten elektrischen Strom in dem elektrischen Hinleiter, der von der Steuervorrichtung 320 zum Steuern des elektrischen Verbrauchers 340 zu dem elektrischen Verbraucher 340 hinleitet, genauer gesagt in dem steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters, und einem zweiten elektrischen Strom in dem elektrischen Rückleiter 372, 374 zu mes^¬ sen, der von dem elektrischen Verbraucher 340 wegleitet. Dabei ist der Differenzstrom durch den Testfehlerstrom, der durch die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung des Fehler- stromsensors 330 erzeugt ist, und/oder durch den Fehlerstrom 442 aufgrund eines tat^¬ sächlichen Fehlers beispielsweise des elektrischen Verbrauchers 340 bzw. der beheizten Komponente 440 hervorrufbar.

Die Meldevorrichtung des Fehlerstromsensors 330 ist ausgebildet, um abhängig von dem Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit dem Schwellenwert den Testfehlerstrom und/oder den Fehlerstrom 442 an die Steuervorrichtung 320 über den Hinleiter, genauer gesagt den steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters, zu melden.

Auf die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung und die Meldevorrichtung, die in Fig. 4 aus Platzgründen in der Zeichnung weggelassen sind, wird nachfolgend und insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 5 noch weiter eingegangen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Meldevorrichtung ausgebildet, um den Fehler^¬ strom 442 und/oder den Testfehlerstrom unter Verwendung einer Stromamplitudenmo- dulation auf dem Hinleiter, insbesondere dem steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters, an die Steuervorrichtung 320 zu melden. Gemäß einem anderen Ausfüh^¬ rungsbeispiel ist die Meldevorrichtung ausgebildet, um den Fehlerstrom 442 und/oder den Testfehlerstrom durch Aufmodulieren eines hochfrequenten Datensignals auf den Hinleiter, insbesondere den steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters, an die Steuervorrichtung 320 zu melden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die elektrische Schaltung 334 ausgebildet, um den Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit einem Schwellenwert durchzuführen.

Die Steuervorrichtung 320, die auch als ein Heizercontroller bezeichnet werden kann, weist gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel den Stromsensor 422, den Ausgangsschalter 424, die Strukturanschlüsse 426 und die Versorgungsanschlüsse 428 auf. Dabei sind der Stromsensor 422 und der Ausgangsschalter 424 mit dem steuervor- richtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters verbunden, der auch als ein einpoliger elektrischer Anschluss bezeichnet werden kann . Der Stromsensor 422 ist ausgebildet, um einen elektrischen Strom in dem Hinleiter zu erfassen. Der Ausgangsschalter 424 ist aus^¬ gebildet, um einen elektrischen Stromfluss in dem Hinleiter zu unterbrechen. Die Steuer^¬ vorrichtung 320 weist auch einen Ausgangsanschluss zum Anschluss an den steuervor- richtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters auf. Hierbei ist der Stromsensor 422 elektrisch zwischen den Ausgangsschalter 424 und den Ausgangsanschluss geschaltet. Mittels der Strukturanschlüsse 426 ist die Steuervorrichtung 320 an den strukturseitigen Abschnitt des Rückleiters oder direkt an das Strukturelement anschließbar. Zumindest ei^¬ ner der Strukturanschlüsse 426 repräsentiert dabei einen Eingangsanschluss zum An^¬ schluss an den weiteren strukturseitigen Abschnitt des Rückleiters oder direkt an das Strukturelement. Über die Versorgungsanschlüsse 428 ist eine elektrische Spannung an den Hinleiter und den Rückleiter anlegbar. Anders ausgedrückt ist ein die Fehlerstrom- Schutzeinrichtung 310 und die beheizte Komponente 440 mit dem elektrischen Verbrau^¬ cher 340 aufweisendes System über die Versorgungsanschlüsse 428 mit elektrischer Leis^¬ tung versorgbar bzw. an eine elektrische Leistungsquelle anschließbar. Auch wenn es in Fig. 4 nicht explizit dargestellt ist, weist die Steuervorrichtung 320 gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eine elektrische Auswerteschaltung zum Auswerten des von dem Fehlerstromsensor 330 gemeldeten Fehlerstroms 442 auf. Zusätzlich oder alter^¬ nativ weist die Steuervorrichtung 320 eine Empfangsschaltung zum Empfangen des von dem Fehlerstromsensor 330 gemeldeten Fehlerstroms 442 auf.

Die beheizte Komponente 440 weist den elektrischen Verbraucher 340 bzw. Heizer 340 und den Komponenten-Strukturanschluss 444 auf. Der Komponenten-Strukturanschluss 444 dient beispielsweise einer Erdung der beheizten Komponente 440. Über den Kom^¬ ponenten-Strukturanschluss 444 ist die beheizte Komponente 440 an eine Fahr^¬ zeugstruktur oder das Strukturelement des Fahrzeugs anschließbar.

Über den Rückleiter-Strukturanschluss 474 ist der strukturseitige Abschnitt 374 des Rück^¬ leiters an das Strukturelement des Fahrzeugs anschließbar. Optional kann hierbei der Rückleiter-Strukturanschluss 474 auch Teil des Fehlerstromsensors 330 sein. Dabei sind der strukturseitige Abschnitt 374 des Rückleiters und zumindest einer der Strukturan^¬ schlüsse 426 der Steuervorrichtung 320 über das Strukturelement des Fahrzeugs elektrisch leitend miteinander verbindbar oder verbunden.

Auch wenn es in Fig. 4 nicht explizit dargestellt ist, sind die Steuervorrichtung 320 und der Fehlerstromsensor 330 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel getrennt voneinander eingehaust. Anders ausgedrückt weist die Steuervorrichtung 320 ein erstes Gehäuse und der Fehlerstromsensor 330 ein separates zweites Gehäuse auf, die vonei^¬ nander beabstandet oder getrennt angeordnet sind. Auch ist gemäß dem in Fig. 4 ge^¬ zeigten Ausführungsbeispiel der steuervorrichtungsseitige Abschnitt 362 des Hinleiters zumindest so lang wie der verbraucherseitige Abschnitt 364 des Hinleiters. Dabei kann eine Länge des steuervorrichtungsseitigen Abschnitts 362 des Hinleiters lediglich bei^¬ spielhaft etwa 1 Meter betragen.

Zusammenfassend gesagt ist der Fehlerstromsensor 330, welcher der Steuervorrichtung 320, beispielsweise ein Heizungscontroller 320, zugehörig ist, aber von demselben abge^¬ setzt und nahe der zu überwachenden elektrischen Last 340, in der Regel ein elektrischer Heizer, angeordnet ist, unter anderem ausgebildet, um den einen Laststrom im Hin- und Rückleiter zu dieser elektrischen Last 340 auf das Auftreten eines Differenzstromes hin zu überwachen, eine elektrische Versorgung des Fehlerstromsensors 330 erfolgt aus dem Hinleiter, der beispielsweise als ein einpoliger elektrischer Anschluss ausgeführt ist, zu der zu überwachenden Last 340. Wird ein Differenzstrom zwischen Hin- und Rückleiter er^¬ kannt, so manipuliert der Fehlerstromsensor 330 den im Hinleiter fließenden Strom der^¬ art, dass die vorgeschaltete Steuervorrichtung 320 einen Fehler in der elektrischen Last 340 erkennt und diese abschalten kann .

Anders ausgedrückt kann unter Verwendung der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung 310 der elektrischen Verbraucher 340 und/oder die beheizte Komponente 440 auf ein Auftreten eines Fehlerstromes 442 durch den bereits vorhandenen Heizercontroller 320 in Verbin^¬ dung mit einem zum Heizercontroller 320 gehörigen, aber räumlich abgesetzten, Fehler^¬ stromsensor 330 überwacht werden. Der Fehlerstromsensor 330 ist beispielsweise direkt an der zu überwachenden, beheizten Komponente 440 platziert und der Hin- und der Rückleiter zur beheizten Komponente 440 sind durch den Fehlerstromsensor 330 hin^¬ durchgeführt. Somit kann in dem Fehlerstromsensor 330 indirekt durch Vergleich des hin- und rückfließenden Stromes in den Hin- und den Rückleitern bzw. Komponentenan^¬ schlüssen ein Fehlerstrom erkannt, in der elektrischen Schaltung 334 bzw. Elektronik 334 bewertet und ab einem bestimmten Fehlerstromwert, z. B. 30 Milliampere oder derglei^¬ chen, eine Rückmeldung an die Steuervorrichtung 320 bzw. den Heizercontroller 320 gegeben werden. Die Steuervorrichtung 320 weist mit der Auswertevorrichtung eine technische Vorrichtung auf, die ausgebildet ist, um eine solche Rückmeldung auszuwer^¬ ten und daraufhin die beheizte Komponente 440 über einen mechanischen oder elektro^¬ nischen Ausgangsschalter 424 beispielsweise dauerhaft einpolig abzuschalten. Eine Ener^¬ gieversorgung des vom Heizercontroller 320 abgesetzten Fehlerstromsensors 330 ist aus einer Versorgungsspannung der zu überwachenden beheizten Komponente 440 abgelei^¬ tet oder ableitbar. Nicht nur die Rückmeldung vom Fehlerstromsensor 330 an den Hei^¬ zercontroller 320, sondern auch die Übertragung des Testsignals von dem Heizercontrol^¬ ler 320 an den Fehlerstromsensor 330 erfolgt über den Hinleiter bzw. eine Versorgungs- spannungsleitung für die beheizte Komponente 440, sodass insbesondere keine zusätzli^¬ chen elektrischen Verbindungen erforderlich werden. Einen erkannten aufgetretenen Fehlerstrom 442 meldet der Fehlerstromsensor 330 dem Heizercontroller 320 über den Hinleiter bzw. die Versorgungsleitung vorzugsweise durch Veränderung einer Stromamplitude. Eine solche Veränderung bzw. Stromveränderung ist durch einen be^¬ reits im Heizercontroller 320 angeordneten Ausgangsstromsensor erfassbar und ist aus^¬ wertbar, um die beheizte Komponente 440 abzuschalten.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fehlerstromsensors 330 für eine Fehler^¬ strom-Schutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Fehlerstromsensor 330 handelt es sich hierbei um den Fehlerstromsensor der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung aus Fig. 4 oder einen ähnlichen Fehlerstromsensor, wobei in Fig. 5 die Fehlerstromerzeu^¬ gungsvorrichtung und eine Ausführungsvariante der Meldevorrichtung des Fehler^¬ stromsensors 330 genauer dargestellt sind.

In Fig. 5 sind der Fehlerstromsensor 330 mit der Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332, der elektrischen Schaltung 334 und der Messvorrichtung 432, der steuervorrichtungssei- tige Abschnitt 362 des Hinleiters, der verbraucherseitige Abschnitt 364 des Hinleiters, der verbraucherseitige Abschnitt 372 des Rückleiters, der strukturseitige Abschnitt 374 des Rückleiters, der Rückleiter-Strukturanschluss 474, ferner eine definierte Last 538 und ein Lastzuschalter 540 bzw. Schalter 540 zum Lastzuschalten der Meldevorrichtung des Feh^¬ lerstromsensors 330 sowie schließlich ein elektrischer Widerstand 580 und ein Fehler^¬ stromschalter 590 der Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332 dargestellt.

Somit weist der Fehlerstromsensor 330 die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332, die den elektrischen Widerstand 580 und den Fehlerstromschalter 590 aufweist, die elektri- sehe Schaltung 334, die Messvorrichtung 432 und die Meldevorrichtung auf, die den Lastzuschalter 540 und die definierte Last 538 aufweist.

Die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332 weist den elektrischen Widerstand 580 und den Fehlerstromschalter 590 auf. Der Fehlerstromschalter 590 ist ausgebildet, um den elektrischen Widerstand 580 zur Erzeugung des Testfehlerstroms zuzuschalten. Der elekt^¬ rische Widerstand 580 ist elektrisch leitend mit dem Rückleiter 372, 374 verbunden. Der Fehlerstromschalter 590 ist ausgebildet, um in einer geschlossenen Schaltstellung den elektrischen Widerstand 580 elektrisch leitend mit dem Hinleiter 362, 364 zu verbinden. Auf diese Weise kann der Testfehlerstrom erzeugt werden.

Die Meldevorrichtung des Fehlerstromsensors 330 weist den Lastzuschalter 540 und die definierte Last 538 auf. Die definierte Last 538 ist elektrisch mit dem Rückleiter verbun^¬ den bzw. zwischen einen Anschluss des Lastzuschalters 540 und den Rückleiter geschal^¬ tet. Der Lastzuschalter 540 ist ausgebildet, um in einer geschlossenen Schaltstellung die definierte Last 538 mit dem Hinleiter 362, 364 zu verbinden.

Zum Melden eines Fehlerstroms und/oder eines Testfehlerstroms wird beispielsweise eine Stromveränderung mittels des Lastzuschalters 540, der als ein mechanischer oder elekt^¬ ronischer Schalter ausgeführt sein kann, im Fehlerstromsensor 330 dadurch erzeugt, dass die im Fehlerstromsensor 330 angeordnete definierte Last 538 zugeschaltet wird.

Anders ausgedrückt ist die im Fehlerstromsensor 330 angeordnete elektrische Schaltung 334 oder Zusatzschaltung bzw. Elektronik 334 ausgebildet, um eine elektrische Span^¬ nung auf dem Hinleiter 362, 364 der zu überwachenden elektrischen Last auf das Testsignal in Gestalt einer definierten Modulation, die durch die vorgeschaltete Steuervorrich^¬ tung erzeugt wird, hin zu überwachen. Dies stellt eine zusätzliche Funktion innerhalb der elektrischen Schaltung 334 dar. Wird eine derartige Versorgungsspannungsmodulation als Testsignal erkannt, so erzeugt der Fehlerstromsensor 330 durch eine interne Zusatz^¬ schaltung in Gestalt der Fehlerstromerzeugungsvorrichtung 332 einen Testfehlerstrom, welchen die Messvorrichtung 432 wiederum als Differenzstrom erkennt. Der Laststrom wird daraufhin, somit auch im Falle des Testfehlerstroms, durch die Meldevorrichtung des Fehlerstromsensors 330 derart manipuliert, dass die vorgeschaltete Steuervorrichtung dies als Fehlermeldung durch den Fehlerstromsensor 330 erkennt. Auf diese Weise ist ei^¬ ne die Funktionsfähigkeit des Fehlerstromsensors 330 durch einen von außen angesto^¬ ßenen Selbsttest nachweisbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Fehlerstromsensor 330 einen Hinleiter- Eingangsanschluss zum Anschluss an den steuervorrichtungsseitigen Abschnitt 362 des Hinleiters, einen Hinleiter-Ausgangsanschluss zum Anschluss an den verbraucherseitigen Abschnitt 364 des Hinleiters, einen Rückleiter-Eingangsanschluss zum Anschluss an den verbraucherseitigen Abschnitt 372 des Rückleiters und einen Rückleiter- Ausgangsanschluss zum Anschluss an den strukturseitigen Abschnitt 374 des Rückleiters auf.

Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehlerstromsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 600 ist aus^¬ führbar, um einen Selbsttest eines Fehlerstromsensors für eine Fehlerstrom- Schutzeinrichtung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers für ein Fahrzeug durchzuführen oder die Durchführung desselben zu bewirken. Hierbei ist das Verfahren 600 zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehlerstromsensors in Verbindung mit oder unter Verwendung von dem Fehlerstromsensor aus einer der Figuren 3 bis 5 oder einem ähnlichen Fehlerstromsensor bzw. in Verbindung mit oder unter Verwendung von einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung aus einer der Figuren 3 bis 4 oder einer ähnlichen Fehler^¬ strom-Schutzeinrichtung ausführbar.

Das Verfahren 600 zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehlerstromsensors weist ei^¬ nen Schritt 610 des Erkennens eines Testsignals in einem elektrischen Hinleiter auf, der von einer Steuervorrichtung zum Steuern des elektrischen Verbrauchers zu dem elektri^¬ schen Verbraucher hinleitet. Das Testsignal repräsentiert eine Aufforderung zum Durch^¬ führen eines Selbsttests des Fehlerstromsensors. In einem nachfolgenden Schritt 620 des Erzeugens wird ein Testfehlerstrom in einem elektrischen Rückleiter erzeugt, der von dem elektrischen Verbraucher wegleitet, ansprechend auf das erkannte Testsignal.

Daraufhin wird in einem Schritt 630 des Messens ein Differenzstrom zwischen einem ers^¬ ten elektrischen Strom in dem elektrischen Hinleiter und einem zweiten elektrischen Strom in dem elektrischen Rückleiter gemessen. In einem nachfolgenden Schritt 640 des Meldens wird abhängig von einem Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit einem Schwellenwert zumindest der Testfehlerstrom über den Hinleiter an die Steuervorrich^¬ tung gemeldet. Somit weist das Verfahren 600 zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehler^¬ stromsensors den Schritt 610 des Erkennens eines Testsignals, den Schritt 620 des Erzeu- gens eines Testfehlerstroms, den Schritt 630 des Messens eines Differenzstroms und den Schritt 640 des Meldens auf.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann bei dem Verfahren 600 auch zwischen dem Schritt 630 des Messens und dem Schritt 640 des Meldens ein Schritt des Vergleichens des gemessenen Differenzstroms mit einem Schwellenwert durchgeführt werden, um ein Vorliegen eines Fehlerstroms zu erkennen oder zu ermitteln.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispiel^¬ haft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbei^¬ spiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner kön^¬ nen erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder" -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbei^¬ spiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezugszeichenliste

100 Heizersteuervorrichtung bzw. Heizercontroller

1 10 beheizte Komponente

1 30 Strukturanschluss bzw. Anschluss über eine Struktur

140 Versorgungsanschlüsse

1 50 Stromsensor

160 Ausgangsschalter

1 70 Heizer

280 Rückleiter

290 Fehlerstrom

300 Fahrzeug

310 Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

320 Steuervorrichtung

330 Fehlerstromsensor

332 Fehlerstromerzeugungsvorrichtung

334 elektrische Schaltung

340 elektrischer Verbraucher

350 Strukturelement

362 Steuervorrichtungsseitiger Abschnitt des Hinleiters

364 verbraucherseitiger Abschnitt des Hinleiters

372 verbraucherseitiger Abschnitt des Rückleiters

374 strukturseitiger Abschnitt des Rückleiters

376 weiterer strukturseitiger Abschnitt des Rückleiters

422 Stromsensor

424 Ausgangsschalter

426 Strukturanschlüsse

428 Versorgungsanschlüsse

432 Messvorrichtung

440 beheizte Komponente

442 Fehlerstrom

444 Komponenten-Strukturanschluss 474 Rückleiter-Strukturanschluss

538 definierte Last

540 Lastzuschalter

580 elektrischer Widerstand

590 Fehlerstromschalter

600 Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests

610 Schritt des Erkennens

620 Schritt des Erzeugens

630 Schritt des Messens

640 Schritt des Meldens

Claims

Patentansprüche

1 . Fehlerstromsensor (330) für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (31 0) zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers (340) für ein Fahrzeug (300), wobei der Fehlerstromsensor (330) folgende Merkmale aufweist: eine elektrische Schaltung (334) zum Erkennen eines Testsignals in einem elektrischen Hinleiter (362, 364), der einen von einer Steuervorrichtung (320) zum Steuern des elektrischen Verbrauchers (340) zu dem elektrischen Verbraucher (340) hinleitenden Leiter repräsentiert, wobei das Testsignal eine Aufforderung zum Durchführen eines Selbsttests des Fehlerstromsensors (330) repräsentiert; eine Fehlerstromerzeugungsvorrichtung (332; 580, 590) zum Erzeugen eines Testfehlerstroms in einem elektrischen Rückleiter (372, 374, 376), der von dem elektrischen Verbraucher (340) wegleitet, ansprechend auf das erkannte Testsignal; eine Messvorrichtung (432) zum Messen eines Differenzstroms zwischen einem ers^¬ ten elektrischen Strom in dem elektrischen Hinleiter (362, 364) und einem zweiten elektrischen Strom in dem elektrischen Rückleiter (372, 374, 376); und eine Meldevorrichtung (538, 540) zum Melden zumindest des Testfehlerstroms an die Steuervorrichtung (320) über den Hinleiter (362, 364) abhängig von einem Ver^¬ gleich des gemessenen Differenzstroms mit einem Schwellenwert.

2. Fehlerstromsensor (330) gemäß Anspruch 1 , bei dem die elektrische Schaltung (334) ausgebildet ist, um eine Modulation einer elektrischen Spannung auf dem Hinleiter (362, 364) von der Steuervorrichtung (320) als das Testsignal zu erkennen.

3. Fehlerstromsensor (330) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Fehlerstromerzeugungsvorrichtung (332) einen Fehlerstromschalter (590) zum Zuschalten eines elektrischen Widerstands (580) zur Fehlerstromerzeugung aufweist, wobei der elektrische Widerstand (580) mit dem Rückleiter (372, 374, 376) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Fehlerstromschalter (590) ausgebildet ist, um in einer geschlossenen Schaltstellung den elektrischen Widerstand (580) elektrisch leitend mit dem Hinleiter (362, 364) zu verbinden.

4. Fehlerstromsensor (330) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Meldevorrichtung (538, 540) ausgebildet ist, um den Testfehlerstrom und/oder einen durch den elektrischen Verbraucher (340) hervorgerufenen Fehlerstrom (442) unter Verwendung einer Stromamplitudenmodulation auf dem Hinleiter (362, 364) an die Steuervorrichtung (320) zu melden.

5. Fehlerstromsensor (330) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Meldevorrichtung einen Schalter (540) zum Zuschalten einer definierten Last (538) aufweist, wobei die definierte Last (538) mit dem Rückleiter (372, 374, 376) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Schalter (540) ausgebildet ist, um in einer geschlossenen Schaltstellung die definierte Last (538) elektrisch leitend mit dem Hin^¬ leiter (362, 364) zu verbinden.

6. Fehlerstromsensor (330) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die elektrische Schaltung (334) ausgebildet ist, um den Vergleich des gemessenen Differenzstroms mit dem Schwellenwert durchzuführen.

7. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) zum Überwachen eines elektrischen Verbrau^¬ chers (340) für ein Fahrzeug (300), wobei die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) folgende Merkmale aufweist: einen Fehlerstromsensor (330) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und eine Steuervorrichtung (320) zum Steuern des elektrischen Verbrauchers (340), wo^¬ bei die Steuervorrichtung (320) und der Fehlerstromsensor (330) zumindest mittels des Hinleiters (362, 364) miteinander elektrisch leitend verbindbar oder verbunden sind.

8. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) gemäß Anspruch 7, bei der die Steuervorrich^¬ tung (320) ausgebildet ist, um das Testsignal über den elektrischen Hinleiter (362, 364) zu dem Fehlerstromsensor (330) zu übertragen.

9. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (31 0) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, bei der die Steuervorrichtung (320) und der Fehlerstromsensor (330) getrennt voneinander eingehaust sind.

10. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Fehlerstromsensor (330) einen Hinleiter-Eingangsanschluss zum Anschluss an einen steuervorrichtungsseitigen Abschnitt (362) des Hinleiters, einen Hinleiter- Ausgangsanschluss zum Anschluss an einen verbraucherseitigen Abschnitt (364) des Hinleiters, einen Rückleiter-Eingangsanschluss zum Anschluss an einen verbraucher^¬ seitigen Abschnitt (372) des Rückleiters und einen Rückleiter-Ausgangsanschluss zum Anschluss an einen strukturseitigen Abschnitt (374) des Rückleiters aufweist.

1 1 . Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) gemäß Anspruch 1 0, wobei der steuervorrich- tungsseitige Abschnitt (362) des Hinleiters zumindest so lang ist wie der verbrau- cherseitige Abschnitt (364) des Hinleiters.

12. Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 1 1 , bei der die Steuervorrichtung (320) zumindest einen Ausgangsanschluss zum Anschluss an den steuervorrichtungsseitigen Abschnitt (362) des Hinleiters und einen Eingangsan- schluss (426) zum Anschluss an einen weiteren strukturseitigen Abschnitt (376) des Rückleiters aufweist, wobei der weitere strukturseitige Abschnitt (376) und der strukturseitige Abschnitt (374) des Rückleiters über ein Strukturelement (350) des Fahrzeugs (300) elektrisch leitend miteinander verbindbar oder verbunden sind.

1 3. Verfahren (600) zum Durchführen eines Selbsttests eines Fehlerstromsensors (330) für eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (310) zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers (340) für ein Fahrzeug (300), wobei das Verfahren (600) folgende Schritte aufweist:

Erkennen (610) eines Testsignals in einem elektrischen Hinleiter (362, 364), der von einer Steuervorrichtung (320) zum Steuern des elektrischen Verbrauchers (340) zu dem elektrischen Verbraucher (340) hinleitet, wobei das Testsignal eine Aufforde^¬ rung zum Durchführen eines Selbsttests des Fehlerstromsensors (330) repräsentiert;

Erzeugen (620) eines Testfehlerstroms in einem elektrischen Rückleiter (372, 374, 376), der von dem elektrischen Verbraucher (340) wegleitet, ansprechend auf das erkannte Testsignal; Messen (630) eines Differenzstroms zwischen einem ersten elektrischen Strom in dem elektrischen Hinleiter (362, 364) und einem zweiten elektrischen Strom in dem elektrischen Rückleiter (372, 374, 376); und

Melden (640) zumindest des Testfehlerstroms an die Steuervorrichtung (320) über den Hinleiter (362, 364) abhängig von einem Vergleich des gemessenen Differenz^¬ stroms mit einem Schwellenwert.

14. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.