WO2012076122A1 - Vorrichtung zum erkennen eines lichtbogens und zugehöriges verfahren - Google Patents

Vorrichtung zum erkennen eines lichtbogens und zugehöriges verfahren Download PDF

Info

Publication number
WO2012076122A1
WO2012076122A1 PCT/EP2011/005954 EP2011005954W WO2012076122A1 WO 2012076122 A1 WO2012076122 A1 WO 2012076122A1 EP 2011005954 W EP2011005954 W EP 2011005954W WO 2012076122 A1 WO2012076122 A1 WO 2012076122A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arc
voltage
detecting
current
electrical system
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/005954
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Pfaller
Josef Winkler
Franz Pfeilschifter
Original Assignee
Audi Ag
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 Audi Ag filed Critical Audi Ag
Publication of WO2012076122A1 publication Critical patent/WO2012076122A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015—Using arc detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting an arc in an electrical system of a motor vehicle, which is designed to measure the voltage and / or the current of at least one consumer of the electrical system and has an evaluation means for detecting unusual measured values of the voltage and / or the current.
  • DE 103 33 674 A1 describes an arc monitoring system in a vehicle electrical system in which a voltage or current change is detected in order to identify the presence of an arc in this way.
  • An arrangement for the detection of arcs and / or short circuits in. a circuit is known from DE 10 2004 056 868 A1.
  • the arrangement is designed as a semiconductor switch circuit comprising both a current sensor and a switching means.
  • the current sensor is used to detect arcs, with the switching means the corresponding circuit is interrupted.
  • DE 10 2004 037 193 A1 proposes an apparatus and a method for detecting arcs in a circuit, wherein Noise sensor means are provided for detecting an AC component or an AC component to detect a change in the current typical for an arc.
  • Noise sensor means are provided for detecting an AC component or an AC component to detect a change in the current typical for an arc.
  • the criterion of the alternating current component and the criterion of a current change are taken into account in order to distinguish the presence of an arc from other changes in electromagnetic fields.
  • threshold values for the current can be monitored, above which the presence of an arc can be detected.
  • an edge of a current rise or a current drop can be detected to detect the occurrence of an arc.
  • DE 101 32 952 A1 proposes a method for protecting a line network when a serial arc occurs, in which a voltage is monitored and, if a voltage drop occurs, the current flowing via the associated line is at least reduced in order to extinguish the arc. This idea assumes that when an arc occurs, there is a voltage drop up to a certain level. To detect the arc, the associated voltage is monitored, when a voltage drop occurs, the voltage is reduced to extinguish the arc.
  • DE 103 59 532 B3 describes a method and a device for detecting a broadband noise source in a DC distribution network.
  • a filter with a variable frequency position is provided so that the frequency of the filter is changed by means of a microprocessor and the associated spectral amplitude of a filtered signal is determined.
  • this method requires additional electronic components such as the microprocessor and corresponding peripheral devices to examine the frequency range.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device for detecting an arc in a vehicle electrical system of a motor vehicle, which does not require complex and complicated hardware components.
  • a device of the type mentioned at the outset that it is designed to carry out a spectrum analysis when abnormal measured values occur for detecting broadband signals by means of a radio receiver of the motor vehicle.
  • the invention is based on the recognition that an extremely reliable detection of arcs can take place by misusing a radio receiver already present in the motor vehicle in order to detect the presence of an arc by scanning a frequency range.
  • the radio receiver is not required for recognizing the unusual measured values, the detection takes place only on the basis of the evaluation means.
  • the term "consumer” is to be understood broadly in this context, for example, these may also be switches, plug-in connections or other components which can be brought into contact and be separated again, between which the formation of an arc is possible.
  • the evaluation means can monitor a multiplicity of consumers in a multiplex method
  • the behavior of most consumers in a motor vehicle electrical system is predictable, ie for the power consumption and the voltage drop typical values are known are within certain known limits
  • An unusual measure of the current or voltage is present when the usual normal operating values are exceeded or underrun Measured values thus define an area which has a lower and an upper limit, above which an unusual measured value is present. Only when an unusual current or voltage reading has been detected is a spectrum analysis performed by the radio receiver of the motor vehicle since the presence of an arc can typically be detected as broadband noise. If both conditions are met, it can be assumed that an arc exists.
  • the advantage of the device according to the invention is the fact that it can be implemented by means of the already existing radio receiver, so that no additional hardware components such as a spectrum analyzer are required.
  • the device is designed so that when an arc occurs, the voltage applied to the associated load voltage is reduced or turned off. By reducing the voltage of the arc is extinguished and damage to the corresponding contact component such as a switch or a plug contact is avoided.
  • the radio receiver has a galvanically isolated from the electrical system antenna by means of the electromagnetic fields for spectrum analysis can be received.
  • a decoupling is given by the galvanically isolated from the electrical system antenna, so that interference signals of the electrical system, which are caused by switching operations, electric motors, xenon lights or the like, can be distinguished from electric arcs.
  • a xenon headlamp causes an interference signal in the vehicle electrical system, this does not lead to unusual measurements of the voltage and / or the current, so that the spectrum analysis by means of the radio receiver is not performed.
  • Spectrum analysis is performed only when unusual measurements of voltage and / or current have been detected, ie a detected implausibility in the voltage and current Measurement is analyzed by spectrum analysis to find out if an arc actually exists.
  • the device according to the invention can be implemented in a particularly simple manner if the radio receiver at least receives ultra-short waves, in particular in the frequency range of 30-300 MHz, in particular in the area of the radio bands and / or for receiving medium waves, in particular in the frequency range from 300 kHz to 3000 kHz. is trained.
  • This frequency range in particular the frequencies usually used for broadcasting, can be scanned in the spectrum analysis to detect an arc.
  • the evaluation means is designed to detect unusual measured values when a limit value is exceeded.
  • the limit values can preferably be stored as upper and lower limit values or be stored in a database, so that a limit value can be ascertained by means of the evaluation means. It can also be provided that the limit values are determined dynamically in order to take into account the user behavior.
  • the invention relates to a motor vehicle.
  • the motor vehicle according to the invention comprises a device for detecting an arc of the type described.
  • the invention relates to a method for detecting an arc in a vehicle electrical system of a motor vehicle by measuring the voltage and / or the current of at least one consumer of the electrical system, wherein unusual measured values of the voltage and / or the current are detected by an evaluation.
  • the method according to the invention is characterized in that, when unusual measured values occur, a spectrum analysis is carried out for detecting broadband signals by means of a radio receiver of the motor vehicle.
  • FIG. 1 shows an inventive motor vehicle with a device according to the invention for detecting an arc in the electrical system
  • Fig. 2 is a flowchart of the inventive method for
  • the motor vehicle 1 shown in FIG. 1 comprises an electrical system with a plurality of consumers, which can be electrically connected or disconnected at least partially by means of switches 2 or plug contacts. In certain cases, for example, when using voltages higher than 12 V, arcing may occur, which in turn may generate spurious signals and damage the corresponding switches, plug contacts, or interconnecting lines.
  • an evaluation means 3 is provided, which is designed to measure the voltage and / or the current of consumers.
  • the evaluation means detects the voltage drop across a consumer and the power consumed by the consumer.
  • only the voltage drop or only the current is detected.
  • only one switch 2 is shown as a load in FIG. 1, the output is be able to monitor a variety of consumers in terms of voltage drop and power consumption.
  • the individual consumers can be monitored or queried sequentially or in parallel. After acquiring the measured values for the voltage drop and the current consumption, these are evaluated by checking whether the measured values lie within predefined limits.
  • upper and lower limit values are stored in the evaluation means for each consumer whose overshoot or undershoot is checked. For each consumer, a window is thus defined by measured values that are considered normal. However, if the readings are below the lower limit or above the upper limit, the readings are considered unusual.
  • measured values of several consumers can be dependent on one another, and accordingly the limit values can also be stored as a multi-dimensional characteristic map.
  • the current measurement can be used to predict the frequency range in which the arc occurs.
  • the evaluation means has detected the presence of unusual measured values, a spectrum analysis is carried out, since an arc causes a typical broadband noise signal.
  • a radio receiver 4 of the motor vehicle 1 which scans the receivable by him frequency ranges to detect noise signals that occur at the same time to the unusual voltage or current readings.
  • the radio receiver 4 comprises an antenna 11 which is galvanically isolated from the vehicle electrical system. If broadband noise signals detected in the course of the spectrum analysis at the same time as abnormal voltage and / or current measured values are detected, it can be assumed that an arc exists. On the basis of the detected unusual measured values, it is also known with which consumer the arc occurs.
  • the voltage applied to the associated load is reduced or switched off, as a result of which the arc extinguishes.
  • the method will be explained with reference to the flowchart 5 in FIG. 2.
  • the current supplied to a consumer is measured as part of a current measurement 6 and it is checked whether this measured value is within the prescribed limit values. If there is an unusual measured value, a branch is made to the spectrum analysis 7. If, on the other hand, the measured values of the current are within the limit values, a voltage measurement 8 is carried out in order to detect a voltage drop at the respective consumer. If unusual measured values are present, a branch is made to the spectrum analysis 7, otherwise the process is carried out again from the beginning. In the illustrated embodiment, only one consumer is monitored, but in practice the evaluation means monitors a plurality of consumers.
  • a sampling of the receivable frequencies is carried out by means of the radio receiver 4 in order to detect broadband interference signals. Accordingly, 4 receivable frequency ranges, which are primarily radio bands, are sampled by the radio receiver.
  • method step 9 If broadband interference signals have been detected in the spectrum analysis, it can be concluded in method step 9 that an arc exists. In this case, a voltage reduction follows 10, so that the arc goes out. If the evaluation otherwise carried out in method step 9 shows that no broadband interference signals are present, the method starts again.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs (1), die zum Messen der Spannung und/oder des Stroms wenigstens eines Verbrauchers des Bordnetzes ausgebildet ist und ein Auswertemittel (3) zum Erkennen ungewöhnlicher Messwerte der Spannung und/oder des Stroms aufweist, wobei die Vorrichtung zur Durchführung einer Spektrumanalyse beim Auftreten ungewöhnlicher Messwerte zum Erfassen breitbandiger Signale mittels eines Radioempfängers (4) des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist.

Description

Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens und zugehöriges Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, die zum Messen der Spannung und/oder des Stroms wenigstens eines Verbrauchers des Bordnetzes ausgebildet ist und ein Auswertemittel zum Erkennen ungewöhnlicher Messwerte der Spannung und/oder des Stroms aufweist.
Beim Öffnen von Stromkreisen mittels Schaltern, Steckverbindungen oder Sicherungen oder bei Defekten in stromführenden Leitungen in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen kann es zur Bildung von Lichtbögen kommen. Falls der Lichtbogen nicht verlöscht, können gravierende Schäden im Bordnetz entstehen, insbesondere können stromführende Leitungen beschädigt werden oder sogar in Brand geraten.
In der DE 103 33 674 A1 wird ein Lichtbogenüberwachungssystem in einem Bordnetz beschrieben, bei dem eine Spannungs- oder Stromänderung er- fasst wird, um auf diese Weise das Vorhandensein eines Lichtbogens zu identifizieren.
Eine Anordnung zur Erkennung von Lichtbögen und/oder Kurzschlüssen in . einem Stromkreis ist aus der DE 10 2004 056 868 A1 bekannt. Die Anordnung ist als Halbleiterschalterkreis ausgebildet, der sowohl einen Stromsensor als auch ein Schaltmittel umfasst. Der Stromsensor dient zur Erkennung von Lichtbögen, mit dem Schaltmittel wird der entsprechende Stromkreis unterbrochen.
In der DE 10 2004 037 193 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in einem Stromkreis vorgeschlagen, wobei Rauschsensormittel zur Erfassung eines Wechselstromanteils oder eines Wechselspannungsanteils vorgesehen sind, um eine für einen Lichtbogen typische Veränderung des Stroms zu detektieren. Dabei wird einerseits das Kriterium des Wechselstromanteils als auch das Kriterium einer Stromänderung berücksichtigt, um das Vorhandensein eines Lichtbogens von anderen Veränderungen elektromagnetischer Felder zu unterscheiden. Mittels Filtern können Schwellenwerte für den Strom überwacht werden, bei deren Überschreitung das Vorliegen eines Lichtbogens erkannt werden kann. In ähnlicher Weise kann eine Flanke eines Stromanstiegs oder eines Stromabfalls detektiert werden, um das Auftreten eines Lichtbogens zu erfassen.
In der DE 101 32 952 A1 wird ein Verfahren zum Schutz eines Leitungsnetzes beim Auftreten eines seriellen Lichtbogens vorgeschlagen, bei dem eine Spannung überwacht und bei einem auftretenden Spannungsabfall der über die zugehörige Leitung fließende Strom zumindest reduziert wird, um den Lichtbogen zu löschen. Diese Idee geht davon aus, dass beim Auftreten eines Lichtbogens ein Spannungsabfall bis zu einer gewissen Höhe vorhanden ist. Zur Erkennung des Lichtbogens wird die zugehörige Spannung überwacht, beim Auftreten eines Spannungsabfalls wird die Spannung reduziert, um den Lichtbogen zu löschen.
In der DE 103 59 532 B3 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer breitbandigen Rauschquelle in einem Gleichspannungs- Verteilungsnetz beschrieben. Dabei ist ein Filter mit einer veränderbaren Frequenzlage vorgesehen, so dass mittels eines Mikroprozessors die Frequenz des Filters verändert und die zugehörige spektrale Amplitude eines gefilterten Signals ermittelt wird. Auf diese Weise wird ein Frequenzbereich abschnittsweise auf das Vorhandensein einer breitbandigen Rauschquelle untersucht, um einen Lichtbogen zu erkennen. Bei diesem Verfahren sind allerdings zusätzliche elektronische Komponenten wie der Mikroprozessor und entsprechende Peripheriebausteine erforderlich, um den Frequenzbereich zu untersuchen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die keine aufwendigen und kompliziert aufgebauten Hardwarekomponenten benötigt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sie zur Durchführung einer Spektrumanalyse beim Auftreten ungewöhnlicher Messwerte zum Erfassen breitbandiger Signale mittels eines Radioempfängers des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine äußerst zuverlässige De- tektion von Lichtbögen erfolgen kann, indem ein ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandener Radioempfänger zweckentfremdet wird, um durch Scannen eines Frequenzbereichs das Vorhandensein eines Lichtbogens zu erkennen.
Bei dem Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in einem ersten Schritt mittels des Auswertemittels überwacht, ob ungewöhnliche Messwerte der Spannung und/oder des Stroms eines Verbrauchers vorliegen. Zum Erkennen der ungewöhnlichen Messwerte ist der Radioempfänger nicht erforderlich, die Erkennung erfolgt lediglich anhand des Auswertemittels. Der Begriff „Verbraucher" ist in diesem Zusammenhang breit zu verstehen, beispielsweise kann es sich dabei auch um Schalter, Steckverbindungen oder andere miteinander in Kontakt bringbare und wieder trennbare Komponenten handeln, zwischen denen die Entstehung eines Lichtbogens möglich ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass jedem Verbraucher ein entsprechendes Auswertemittel zugeordnet ist, alternativ oder zusätzlich kann das Auswertemittel in einem Multiplexverfahren eine Vielzahl von Verbrauchern überwachen. Das Verhalten der meisten Verbraucher in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs ist vorhersehbar, d. h. für den Stromverbrauch und den Spannungsabfall sind typische Werte bekannt, die sich innerhalb bestimmter, bekannter Grenzen befinden. Ein ungewöhnlicher Messwert für den Strom oder die Spannung liegt dann vor, wenn die normalerweise beim Betrieb üblichen Messwerte über- oder unterschritten werden. Die normalen oder üblichen Messwerte definieren somit einen Bereich, der einen unteren und einen oberen Grenzwert aufweist, bei deren Überschreitung ein ungewöhnlicher Messwert vorliegt. Nur dann, wenn ein ungewöhnlicher Messwert für den Strom oder die Spannung detektiert worden ist, wird mittels des Radioempfängers des Kraftfahrzeugs eine Spektrumanalyse durchgeführt, da das Vorhandensein eines Lichtbogens typischerweise als breitbandiges Rauschen erfasst werden kann. Wenn beide Voraussetzungen vorliegen, kann davon ausgegangen werden, dass ein Lichtbogen vorhanden ist. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass sie mittels des ohnehin vorhandenen Radioempfängers umgesetzt werden kann, so dass keine zusätzlichen Hardwarekomponenten wie ein Spektrumanalysator erforderlich sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass beim Auftreten eines Lichtbogens die an dem zugehörigen Verbraucher anliegende Spannung reduziert oder abgeschaltet wird. Durch die Reduktion der Spannung wird der Lichtbogen gelöscht und eine Beschädigung der entsprechenden Kontaktkomponente wie ein Schalter oder ein Steckkontakt wird vermieden.
Es ist besonders vorteilhaft, dass der Radioempfänger eine galvanisch vom Bordnetz getrennte Antenne aufweist, mittels der elektromagnetische Felder für die Spektrumanalyse empfangbar sind. Dadurch ergibt sich der große Vorteil, dass durch die galvanisch vom Bordnetz getrennte Antenne eine Entkopplung gegeben ist, so dass Störsignale des Bordnetzes, die durch Schaltvorgänge, Elektromotoren, Xenonscheinwerfer oder dergleichen verursacht sind, von Lichtbögen unterschieden werden können. Wenn beispielsweise ein Xenonscheinwerfer ein Störsignal im Bordnetz verursacht, führt dies nicht zu ungewöhnlichen Messwerten der Spannung und/oder des Stroms, so dass die Spektrumanalyse mittels des Radioempfängers nicht durchgeführt wird. Die Spektrumanalyse wird nur dann durchgeführt, wenn ungewöhnliche Messwerte der Spannung und/oder des Stroms erfasst worden sind, d. h. eine erkannte Unplausibilität in der Spannungs- und Strom- messung wird mittels der Spektrumanalyse untersucht, um herauszufinden, ob tatsächlich ein Lichtbogen vorhanden ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders einfach realisiert werden, wenn der Radioempfänger zumindest zum Empfang von Ultrakurzwellen, insbesondere im Frequenzbereich von 30 - 300 MHz, insbesondere im Bereich der Rundfunkbänder und/oder zum Empfang von Mittelwellen, insbesondere im Frequenzbereich von 300 kHz - 3000 kHz, ausgebildet ist. Dieser Frequenzbereich, insbesondere die üblicherweise für die Rundfunkaussendung verwendeten Frequenzen, können im Rahmen der Spektrumanalyse gescannt werden, um einen Lichtbogen zu erfassen.
Um bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Auftreten eines Lichtbogens von normalen Spannungs- oder Stromschwankungen zu unterscheiden, kann es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Auswertemittel zum Erkennen ungewöhnlicher Messwerte beim Auftreten einer Grenzwertüberschreitung ausgebildet ist. Die Grenzwerte können vorzugsweise als oberer und unterer Grenzwert gespeichert oder in einer Datenbank hinterlegt sein, so dass mittels des Auswertemittels eine Grenzwertüberschreitung festgestellt werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Grenzwerte dynamisch festgelegt werden, um das Nutzerverhalten zu berücksichtigen.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens der beschriebenen Art.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs durch Messen der Spannung und/oder des Stroms wenigstens eines Verbrauchers des Bordnetzes, wobei ungewöhnliche Messwerte der Spannung und/oder des Stroms durch ein Auswertemittel erkannt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten ungewöhnlicher Messwerte eine Spektrumanalyse zum Erfassen breitbandiger Signale mittels eines Radioempfängers des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird.
In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens im Bordnetz, und
Fig. 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz.
Das in Fig. 1 gezeigte Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Bordnetz mit einer Vielzahl von Verbrauchern, die zumindest teilweise mittels Schaltern 2 oder Steckkontakten elektrisch miteinander verbunden oder getrennt werden können. In bestimmten Fällen, beispielsweise wenn Spannungen verwendet werden, die höher als 12 V sind, kann es zum Auftreten von Lichtbögen kommen, die wiederum Störsignale erzeugen und die entsprechenden Schalter, Steckkontakte oder Verbindungsleitungen beschädigen können.
Zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz ist daher ein Auswertemittel 3 vorgesehen, das zum Messen der Spannung und/oder des Stroms von Verbrauchern ausgebildet ist. Das Auswertemittel erfasst den Spannungsabfall an einem Verbraucher und dem von dem Verbraucher verbrauchten Strom. Es sind auch andere Ausführungen denkbar, bei denen lediglich der Spannungsabfall bzw. lediglich der Strom erfasst wird. Obwohl in Fig. 1 lediglich ein Schalter 2 als Verbraucher dargestellt ist, ist das Aus- wertemittel in der Lage, eine Vielzahl von Verbrauchern hinsichtlich des Spannungsabfalls und des Stromverbrauchs zu überwachen. Die einzelnen Verbraucher können dabei sequentiell oder parallel überwacht bzw. abgefragt werden. Nach dem Erfassen der Messwerte für den Spannungsabfall und den Stromverbrauch werden diese ausgewertet, indem geprüft wird, ob die Messwerte innerhalb vorgegebener Grenzen liegen. Dazu sind in dem Auswertemittel für jeden Verbraucher obere und untere Grenzwerte hinterlegt, deren Über- bzw. Unterschreitung überprüft wird. Für jeden Verbraucher ist somit ein Fenster durch Messwerte definiert, die als normal angesehen werden. Wenn die Messwerte hingegen unterhalb des unteren Grenzwerts bzw. oberhalb des oberen Grenzwerts liegen, werden die Messwerte als ungewöhnlich angesehen. Bei anderen Ausführungen können Messwerte mehrerer Verbraucher voneinander abhängig sein, dementsprechend können die Grenzwerte auch als mehrdimensionales Kennfeld hinterlegt sein. Außerdem kann mit der Strommessung der Frequenzbereich vorhergesagt werden, in dem der Lichtbogen auftritt.
Falls durch das Auswertemittel das Vorliegen ungewöhnlicher Messwerte erfasst worden ist, wird eine Spektrumanalyse durchgeführt, da ein Lichtbogen ein typisches breitbandiges Rauschsignal hervorruft. Zur Durchführung der Spektrumanalyse dient ein Radioempfänger 4 des Kraftfahrzeugs 1 , der die von ihm empfangbaren Frequenzbereiche abtastet um Rauschsignale zu erfassen, die zeitgleich zu den ungewöhnlichen Spannungs- oder Strommesswerten auftreten. Der Radioempfänger 4 umfasst eine galvanisch vom Bordnetz getrennte Antenne 11. Wenn gleichzeitig zu ungewöhnlichen Spannungs- und/oder Strommesswerten im Rahmen der Spektrumanalyse erfasste breitbandige Rauschsignale erfasst werden, kann davon ausgegangen werden, dass ein Lichtbogen vorliegt. Anhand der erkannten ungewöhnlichen Messwerte ist auch bekannt, bei welchem Verbraucher der Lichtbogen auftritt. Als Gegenmaßnahme wird die an dem zugehörigen Verbraucher anliegende Spannung reduziert oder abgeschaltet, wodurch der Lichtbogen erlischt. Das Verfahren wird anhand des Ablaufdiagramms 5 in Fig. 2 erläutert. Nach dem Start des Verfahrens wird im Rahmen einer Strommessung 6 der einem Verbraucher zugeführte Strom gemessen und überprüft, ob dieser Messwert innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegt. Falls ein ungewöhnlicher Messwert vorliegt, wird zur Spektrumanalyse 7 verzweigt. Wenn hingegen die Messwerte des Stroms innerhalb der Grenzwerte liegen, wird eine Spannungsmessung 8 durchgeführt, um einen Spannungsabfall an dem jeweiligen Verbraucher zu erfassen. Beim Vorhandensein ungewöhnlicher Messwerte wird zur Spektrumanalyse 7 verzweigt, anderenfalls wird das Verfahren erneut von Beginn an durchgeführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird lediglich ein Verbraucher überwacht, in der Praxis überwacht das Auswertemittel jedoch eine Vielzahl von Verbrauchern.
Im Rahmen der Spektrumanalyse 7 wird mittels des Radioempfängers 4 eine Abtastung der empfangbaren Frequenzen vorgenommen, um breitbandige Störsignale zu erfassen. Dementsprechend werden von dem Radioempfänger 4 empfangbare Frequenzbereiche, bei denen es sich primär um Rundfunkbänder handelt, abgetastet.
Sofern im Rahmen der Spektrumanalyse breitbandige Störsignale erfasst worden sind, kann im Verfahrensschritt 9 darauf geschlossen werden, dass ein Lichtbogen vorliegt. In diesem Fall folgt eine Spannungsreduzierung 10, damit der Lichtbogen erlischt. Wenn die anderenfalls im Verfahrenschritt 9 vorgenommene Auswertung ergibt, dass keine breitbandigen Störsignale vorhanden sind, beginnt das Verfahren erneut.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, die zum Messen der Spannung und/oder des Stroms wenigstens eines Verbrauchers des Bordnetzes ausgebildet ist und ein Auswertemittel zum Erkennen ungewöhnlicher Messwerte der Spannung und/oder des Stroms aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung zur Durchführung einer Spektrumanalyse beim Auftreten ungewöhnlicher Messwerte zum Erfassen breitbandiger Signale mittels eines Radioempfängers (4) des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie so ausgebildet ist, dass beim Auftreten eines Lichtbogens die an dem zugehörigen Verbraucher anliegende Spannung reduziert oder abgeschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Radioempfänger (4) eine galvanisch vom Bordnetz getrennte Antenne (11) aufweist, mittels der elektromagnetische Felder für die Spektrumanalyse empfangbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass der Radioempfänger (4) zumindest zum Empfang von Ultrakurzwellen, insbesondere im Frequenzbereich von 30 bis 300 MHz, insbesondere im Bereich der Rundfunkbänder und/oder zum Empfang von Mittelwellen, insbesondere im Frequenzbereich von 300 kHz bis 3000 kHz, ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auswertemittel (3) zum Erkennen ungewöhnlicher Messwerte beim Auftreten einer Grenzwertüberschreitung ausgebildet ist.
6. Kraftfahrzeug,
dadurch gekennzeichnet,
dass es eine Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
7. Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, durch Messen der Spannung und/oder des Stroms wenigstens eines Verbrauchers des Bordnetzes, wobei ungewöhnliche Messwerte der Spannung und/oder des Stroms durch ein Auswertemittel erkannt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Auftreten ungewöhnlicher Messwerte eine Spektrumanalyse zum Erfassen breitbandiger Signale mittels eines Radioempfängers des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Auftreten eines Lichtbogens die an dem zugehörigen Verbraucher anliegende Spannung reduziert oder abgeschaltet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Radioempfänger eine galvanisch vom Bordnetz getrennte Antenne aufweist, mittels der elektromagnetische Felder für die Spektrumanalyse empfangen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass ungewöhnliche Messwerte durch das Auswertemittel beim Auftreten einer Grenzwertüberschreitung erkannt werden.
PCT/EP2011/005954 2010-12-08 2011-11-26 Vorrichtung zum erkennen eines lichtbogens und zugehöriges verfahren WO2012076122A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010053816.7 2010-12-08
DE102010053816.7A DE102010053816B4 (de) 2010-12-08 2010-12-08 Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens und zugehöriges Verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012076122A1 true WO2012076122A1 (de) 2012-06-14

Family

ID=45217478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/005954 WO2012076122A1 (de) 2010-12-08 2011-11-26 Vorrichtung zum erkennen eines lichtbogens und zugehöriges verfahren

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010053816B4 (de)
WO (1) WO2012076122A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014012014A1 (de) 2014-08-12 2016-02-18 Audi Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erkennung eines Lichtbogens in einem Kraftfahrzeug
DE102014222878A1 (de) * 2014-11-10 2016-05-12 Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh Kraftfahrzeug-Versorgungsnetz
DE102017214035A1 (de) * 2017-08-11 2019-02-14 Audi Ag Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729145A (en) * 1992-07-30 1998-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for detecting arcing in AC power systems by monitoring high frequency noise
DE10132952A1 (de) 2001-07-06 2003-01-23 Leoni Bordnetz Sys Gmbh & Co Verfahren zum Schutz eines Leitungsnetzes bei Auftreten eines seriellen Lichtbogens
US20030169051A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-11 Tallman David M. Testing device for detecting and locating arc faults in an electrical system
US6772077B1 (en) * 1998-08-10 2004-08-03 Hendry Mechanical Works Electric arc monitoring systems
DE10333674A1 (de) 2003-07-24 2005-02-17 Bayerische Motoren Werke Ag Lichtbogenüberwachungssystem in einem Bordnetz
DE10359532B3 (de) 2003-12-17 2005-06-09 Fachhochschule Dortmund Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer breitbandigen Rauschquelle in einem Gleichspannungs-Verteilungsnetz
DE102004037193A1 (de) 2004-07-30 2006-03-23 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in einem Stromkreis
DE102004056868A1 (de) 2004-11-25 2006-06-01 Hella Kgaa Hueck & Co. Anordnung zur Erkennung von Lichtbögen und/oder Kurzschlüssen in einem Stromkreis
WO2008130184A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-30 Hyun Chang Lee Apparatus and method for patrolling medium voltage power distribution line and pin-pointing the degraded component before its failure

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10033065B4 (de) * 2000-07-07 2009-05-14 Audi Ag Messverfahren für eine hörtechnische Beurteilung der Störaussendung sowie Messvorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
US6882158B2 (en) * 2001-01-24 2005-04-19 General Dynamics Ots (Aerospace) Inc. Series arc fault diagnostic for aircraft wiring
DE10319456A1 (de) * 2003-04-29 2004-11-18 Siemens Ag Schaltungsanordnung für Fahrzeug-Anwendungen
US20080291055A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Harrington Nathan J Method and system for vehicle traffic monitoring based on the detection of a characteristic radio frequency

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729145A (en) * 1992-07-30 1998-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for detecting arcing in AC power systems by monitoring high frequency noise
US6772077B1 (en) * 1998-08-10 2004-08-03 Hendry Mechanical Works Electric arc monitoring systems
DE10132952A1 (de) 2001-07-06 2003-01-23 Leoni Bordnetz Sys Gmbh & Co Verfahren zum Schutz eines Leitungsnetzes bei Auftreten eines seriellen Lichtbogens
US20030169051A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-11 Tallman David M. Testing device for detecting and locating arc faults in an electrical system
DE10333674A1 (de) 2003-07-24 2005-02-17 Bayerische Motoren Werke Ag Lichtbogenüberwachungssystem in einem Bordnetz
DE10359532B3 (de) 2003-12-17 2005-06-09 Fachhochschule Dortmund Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer breitbandigen Rauschquelle in einem Gleichspannungs-Verteilungsnetz
DE102004037193A1 (de) 2004-07-30 2006-03-23 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in einem Stromkreis
DE102004056868A1 (de) 2004-11-25 2006-06-01 Hella Kgaa Hueck & Co. Anordnung zur Erkennung von Lichtbögen und/oder Kurzschlüssen in einem Stromkreis
WO2008130184A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-30 Hyun Chang Lee Apparatus and method for patrolling medium voltage power distribution line and pin-pointing the degraded component before its failure

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010053816A1 (de) 2012-06-14
DE102010053816B4 (de) 2015-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012109749A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Gleichstromkreis
EP2710388B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur detektion eines lichtbogenfehlers in einer stromversorgung
EP2230522B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Isolationsüberwachung eines Netzes ohne Neutralleiter
DE102005028881B4 (de) Fehlerstromanalysator zur Erfassung eines Fehlerstroms und Einrichtung mit Fehlerstromerfassungsfunktion
US20180313887A1 (en) Direct current fault arc detection method background
EP2737330B1 (de) Verfahren zur adaption eines lichtbogensensors
DE112012001189T5 (de) Verfahren, Systeme und Einrichtungen zum Erkennen paralleler elektrischer Fehlerlichtbögen
EP3403107B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kurzschlussueberwachung einer drehstromlast
CN109596956B (zh) 直流串联电弧检测方法及装置
DE102012008601B4 (de) Kraftwagen und Verfahren zum Erkennen einer blockierten Schalteinrichtung einer Fahrzeugbatterie
EP1695425B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer breitbandigen rauschquelle in einemgleichspannungs-verteilungsnetz
WO2017102489A1 (de) Lichtbogen-erkennungsvorrichtung, entsprechendes verfahren und elektronisches bauteil
DE102010053816B4 (de) Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtbogens und zugehöriges Verfahren
DE102018114540B3 (de) Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in Gleichstromkreisen
BE1028464A1 (de) Technik zur Überwachung eines Kontakts zwischen Ladeleitern zum Laden eines Elektrofahrzeugs
EP3997469B1 (de) Erfassen einer teilentladung
DE102012104004B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen eines Typs eines Lichtbogens in einer Photovoltaikanlage
EP0845107B1 (de) Messsystem für elektrische störungen in einer hochspannungsschaltanlage
CN112067961A (zh) 电弧故障检测方法、系统及存储介质
EP3655786A1 (de) Verfahren und anordnung zum erkennen von teilentladungen bei einem elektrischen betriebsmittel
DE102011082554B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Erdschlussstroms in einem erdschlussbehafteten Drehstromnetz
EP3089299B1 (de) Brandschutzschalter zur erkennung von störlichtbögen
DE10318951A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in einem Stromkreis, insbesondere in einem Kraftfahrzeugbordnetz
WO2018069009A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur detektion eines störlichtbogens in einer elektrischen energieversorgung
DE102013022284B4 (de) Vorrichtung zum Erkennen einer Störung einer elektrischen Leitung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11793332

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11793332

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1