DE10132752B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V-Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Versorgungsstrom (IV) aus einer Stromquelle (8) über mindestens eine Versorgungsleitung (6) geführt wird, an der zumindest teilweise eine Detektionsleitung (18, 18') entlang geführt ist, wobei mittels eines infolge eines Lichtbogens (L) über die Detektionsleitung (18, 18') fließenden Detektionsstroms (ID) der Stromfluss über die Versorgungsleitung (6) zumindest reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Detektionsleitung (18, 18') umgebendes Isolationsmaterial (20, 4') an der Stelle, an der der Lichtbogen (L) auftritt, schmilzt und abfließt, so dass eine Kontaktierung zwischen Detektionsleitung (18, 18') und Versorgungsleitung (6) ausgebildet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V-Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs. Sie bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aufgrund der Anhebung der Bordnetzspannung in Kraftfahrzeugen von bisher üblicherweise 12 V auf nunmehr 42V besteht die Gefahr, dass infolge eines Kontaktes zwischen einer ein entsprechend hohes Potential führenden Leitung und entweder einer ein vergleichsweise niedriges Potential führenden weiteren Leitung oder der üblicherweise auf Massepotential liegenden Fahrzeugkarosserie Lichtbögen entstehen. Entsteht ein Lichtbogen, so besteht aufgrund dessen hoher Temperatur zudem die Gefahr, dass sich ein stabiler Betriebspunkt des Lichtbogens einstellt und der Lichtbogen daher kontinuierlich weiter brennt. Dadurch können im Fahrzeug erhebliche Schäden entstehen.
  • Da erst ab etwa einer Betriebsspannung von 16V Lichtbögen auftreten können, die derzeitige Bordnetzspannung jedoch nur auf 12V ausgelegt ist, sind bisher keine speziellen Schutzmaßnahmen eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes gegen Lichtbögen vorgesehen worden. Vielmehr sind in Kraftfahrzeugen zur Unterbrechung stromführender Versorgungsleitungen im Kurzschlussfall derzeit lediglich Schmelzsicherungen eingesetzt, deren Auslösezeiten durch das sogenannte Schmelzintegral (I2·t) festgelegt sind.
  • Der Einsatz von Schmelzsicherungen in einem Kraftfahrzeug mit einer Betriebsspannung größer als 16V, insbesondere größer oder gleich 36V, bietet jedoch keinen ausreichenden Schutz für den Fall, dass bei einem Kontakt zwischen einer 36V-Leitung oder 42V-Leitung und Masse kein „harter" Kurzschluss infolge einer direkten Kontaktierung vorliegt, sondern ein – wenn auch intermittierender – Lichtbogen entsteht, infolge dessen der Strom im Vergleich zum lichtbogenfreien Kurzschlussstrom deutlich herabgesetzt und damit wesentlich geringer ist.
  • So ergibt sich beispielsweise bei einer Betriebsspannung von 36V und einem Innenwiderstand einer Fahrzeugbatterie von 30mΩ sowie einem Zusatzwiderstand im Kurzschlusskreis von 1mΩ ein Kurzschlussstrom von 1160A. Dieser Kurzschlussstrom liegt über dem fünffachen Nennstrom einer üblichen 200A-Schmelzsicherung, so dass eine schnelle Auslösung gewährleistet werden kann. Tritt dagegen im Bereich der Kurzschlussstelle ein Lichtbogen auf, so fällt an diesem eine Spannung von beispielsweise 26V ab. Damit reduzieren sich die Spannung am Kurzschluss auf 1OV und der Kurzschlussstrom auf ca. 320A. Da eine Schmelzsicherung jedoch frühestens bei einem Strom von 270A auslöst, kann bei einem solchen Kurzschlussstrom nicht von einer schnellen Auslösung ausgegangen werden. Vielmehr ist hierbei eine Auslösezeit im Bereich von einigen Minuten zu erwarten, während dessen jedoch im Fahrzeug bereits ein erheblicher Schaden infolge des Lichtbogens auftreten kann.
  • DE 100 00 551 C1 offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung einer Batterieleitung. Hierbei ist die Batterieleitung von einem elektrisch leitfähigen Schirm umgeben, der nach außen vollständig isoliert ist und auf ein definiertes Potential gelegt ist. An seinen beiden Längsenden ist der Schirm jeweils mit einer Auswerteelektronik gekoppelt. Hierdurch sind Potentialunterschiede oder Leckströme erfassbar, die auf eine Beschädigung der Batterieleitung bzw. des Schirmes schließen lassen.
  • Aus DE 195 03 808 A1 ist eine Sicherheitsvorrichtung für eine Stromleitung in Kraftfahrzeugen bekannt. Diese Sicherheitsvorrichtung weist eine Sprengkapsel auf, welche bei einer starken mechanischen Beanspruchung des Stromkabels gezündet wird. Die Zündung der Sprengkapsel führt zu einer Unterbrechung der vom Pluspol des Energiespeichers ausgehenden elektrischen Versorgungsleitung.
  • Bei einem aus US 5 633 775 A bekannten Stromkabel ist zum Schutz des zugehörigen elektrischen Hauptstromkreises vor elektrischen Defekten vorgesehen, in das Stromkabel neben den Stromleitungen zwei auf Übertemperatur ansprechende Kabel zu integrieren. Im Falle einer mechanischen Beschädigung des Stromkabels können dessen Stromleitungen einen Kurzschluss verursachen. Die hierdurch im Bereich der Beschädigung des Stromkabels bewirkte lokale Übertemperatur führt zu einem lokalen Verdampfen der Isolierung der auf Übertemperatur ansprechenden sensorartigen Kabel. Infolgedessen kommt es zu einem elektrischen Kurzschluss zwischen den beiden sensorartigen Kabeln. Dieser Kurzschluss schließt einen Stromkreis zur Aktivierung einer Alarmeinheit und zum Öffnen eines Hauptstromschalters, um den Hauptstromkreis zu unterbrechen.
  • Der in EP 0 617 498 A1 offenbarte Stromkreis soll ebenfalls automatisch unterbrochen werden, wenn an seinen Versorgungsleitungen ein mechanischer Defekt entsteht. Hierzu wird eine Detektionsleitung entlang zweier Versorgungsleitungen geführt. Infolge mechanischen Bruchs und eines dadurch hervorgerufenen Lichtbogens wird die Isolierung der Versorgungsleitungen verkohlt bzw. zerstört. Hierdurch soll ein elektrischer Kontakt zwischen den Versorgungsleitungen und der Detektionsleitung entstehen. Dieser elektrische Kontakt löst eine Unterbrechung des Stromkreises aus.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Lichtbogen erkannt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Des Weiteren soll eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V-Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs, angegeben werden.
  • Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, an einer stromführenden Versorgungsleitung eine Sensorleitung zumindest teilweise entlangzuführen. Mittels eines infolge eines Lichtbogens über die Sensorleitung fließenden Detektionsstroms wird dann der Stromfluss über die Versorgungsleitung vorzugsweise unterbrochen, zumindest jedoch reduziert.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass ein Lichtbogen erkannt werden kann, wenn an der betreffenden Stelle infolge des Lichtbogens eine Kopplung zu einer weiteren Leitung hergestellt werden kann, die lediglich zur Lichtbogendetektion, nicht aber zur Führung des normalen Betriebsstroms eines an der betroffenen Versorgungsleitung angeschlossenen Verbrauchers genutzt wird. Ein solche Kopplung einer zusätzlichen Detektionsleitung tritt dann entweder zum Potential der Lichtbogenspannung, zum Potential der Versorgungsleitung oder gegen Masse auf.
  • Die Kopplung wiederum kann erzeugt werden, indem die bei Auftreten eines Lichtbogens erkanntermaßen lokal stark überhöhte Temperatur an der entsprechenden Stelle genutzt wird, um eine zwischen der Versorgungsleitung, die üblicherweise Teil eines Kabels ist, und der Detektionsleitung liegende Isolierung zu schmelzen. Diese wird dann im Fall des Auftretens eines Lichtbogens infolge der hohen Temperatur an dieser Stelle schmelzen und sich praktisch lokal auflösen. Dadurch wird eine sichere Kontaktierung, insbesondere zwischen der Versorgungsleitung und der Detektionsleitung, entstehen mit der Folge, dass in der Detektionsleitung ein Stromfluss erzeugt wird, der als das Auftreten eines Lichtbogens identifiziert werden kann.
  • Der entsprechende Detektionsstrom selbst oder eine infolge dessen erzeugte Spannung wird dann vorteilhafterweise zur Auslösung der Schutzmaßnahme herangezogen. Als Schutzmaßnahme ist zumindest eine Stromreduzierung in der Versorgungsleitung vorgesehen. Zweckmäßigerweise wird jedoch die Verbindung der Versorgungsleitung zur Stromquelle und damit der über diese geführte Stromfluss durch einen vorzugsweise in der Versorgungsleitung selbst angeordneten Schalter unterbrochen, der mittels des Detektionsstroms direkt oder über die vorzugsweise an der Detektionsleitung gemessene Spannung indirekt angesteuert wird. Dazu kann ein pyrotechnischer Trennschalter, der mittels des Detektionsstroms gezündet wird, oder ein elektromechanischer Schalter, z. B. ein Relais, oder ein Halbleiterschalter eingesetzt werden.
  • Bezüglich der Vorrichtung wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der auf diesen rückbezogenen Unteransprüche.
  • Die zur Erkennung und damit zur Detektion eines Lichtbogens vorgesehene Sensierungs- oder Detektionsleitung weist selbst eine Isolierung auf und kann beispielsweise als isoliertes Litzenbündel in das die Versorgungsleitung enthaltene Kabel mit verseilt werden. Dabei kann die Detektions- oder Zusatzleitung als innen- oder als außenliegendes Litzenbündel mit dem Versorgungskabel verseilt sein. Dabei ist die Anordnung der Detektionsleitung innerhalb des Versorgungskabels und entlang der Versorgungsleitung zweckmäßigerweise spiralförmig, so dass die Detektionsleitung die Versorgungsleitung zumindest abschnittsweise derart umgibt, dass praktisch am gesamten Umfang auf allen Seiten der Versorgungsleitung ein Lichtbogen erkannt werden kann.
  • Bei einer relativ großen Schlaglänge der Verseilungsspirale kann die zweckmäßigerweise isolierte Zusatz- oder Detektionsleitung auch nachträglich verseilt werden. Dabei ist es zweckdienlich, durch eine geringe Schlaglänge die Steigung der Spirale zu verringern. Auch kann die zusätzliche Detektionsleitung als einzelner lackierter Kupferdraht ausgeführt sein. Dieser kann dann während eines Extrusionsschritts in die Isolation des Versorgungskabels eingelagert werden. Hierdurch ist der Aufwand gegenüber einer geschirmten Leitung aufgrund der fehlenden Isolation besonders gering. Auch können eine einzelne oder mehrere Detektionsleitungen außen an der Kabelisolation angeordnet bzw. befestigt werden.
  • Das Isolationsmaterial der zusätzlichen Detektionsleitung kann von dem Isolationsmaterial der zu schützenden Versorgungsleitung verschieden sein. Vorteilhafterweise wird für die zusätzliche Detektionsleitung ein Isolationsmaterial, z.B. PP, mit einem definierten Schmelzpunkt im Bereich zwischen vorzugsweise 130°C und 180°C eingesetzt. Das Isolationsmaterial sollte dabei nicht zähflüssig werden, sondern möglichst gut abfließen können, damit eine sicher Kopplung bzw. Kontaktierung gewährleistet werden kann.
  • Die Versorgungsleitung kann auch als Flach- oder Folienleiter ausgeführt sein. Bei einer derartigen Folientechnologie, bei der der stromführende Flachleiter als Versorgungsleiter in eine Isolationsfolie eingebettet ist, ist der als Versorgungsleiter wirksame Flachleiter zumindest teilweise von der Sensierungs- oder Detektionsleitung umgeben. Diese kann ebenfalls eine dünne Folie sein oder auch aus lackiertem Kupferdraht bestehen. Auch können zwei derartige Detektionsleitungen zu der eigentlichen Versorgungsleitung beabstandet angeordnet im Folienleiter verlaufen. Eine einzelne Detektionsleitung kann die Versorgungs leitung ganz umschließen oder auch nur einseitig entlang dieser angeordnet sein.
    •
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils in stark vereinfachter Darstellung:
  • 1 ausschnittsweise ein Kraftffahrzeug-Bordnetzes in einer Blockbilddarstellung mit einem mit einer Detektionsleitung direkt verbundenen Schutzschalter,
  • 2 in einer Darstellung gemäß 1 einen über einen Spannungsmesser mit der Detektionsleitung verbundenen Schutzschalter,
  • 3a bis 3d in Schnittdarstellungen unterschiedliche Varianten einer in bzw. an ein Versorgungskabel eingebrachten Detektionsleitung, und
  • 4 eine als Folienleiter ausgeführte Versorgungsleitung mit benachbarter Diagnoseleitung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Gemäß den 1 und 2 weist in einem Kraftfahrzeug- oder Kfz-Bordnetz 1 ein Bordnetzkabel 2 eine von einer Isolierung 4 umgebene Versorgungsleitung 6 auf, die zur Bildung eines Hauptstromkreises an eine Stromquelle in Form einer Batterie 8 angeschlossen ist. Der Hauptstromkreis ist dabei über die mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 verbundene Versorgungsleitung 6 und Masse 10 geschlossen, mit der der Minuspol (–) der Batterie 8 verbunden ist. Das ausschnittsweise dargestellte Leitungsnetz ist insbesondere Teil eines 42V-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Ein derartiges Bordnetz ist üblicherweise hierarchisch aufgebaut und es erfolgt eine Leistungsverteilung auf unterschiedliche Lasten, beispielsweise ein Blinker-Relais oder das Abblend- und Aufblendlicht.
  • Zwischen der Batterie 8 und einem hier betrachteten, vergrößert dargestellten Leitungs- oder Kabelabschnitt einer Versorgungsleitung 6 ist in dieser ein Schutzschalter 12 vorgesehen. Die Versorgungsleitung 6 führt zu einem als Last wirksamen (nicht dargestellten) Verbraucher und über diesen an Masse 10. Der Schutzschalter ist im Ausführungsbeispiel ein in der Versorgungsleitung 6 liegender pyrotechnischer Trennschalter 12 mit einem Zünder 14. Dieser ist über einen Anschluss 16 einerseits mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 und andererseits mit einer Sensierungs- oder Detektionsleitung 18 verbunden. Anstelle der Verbindung mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 kann der Anschluss 16 in nicht näher dargestellter Art und Weise auch an einen vergleichbaren Klemmenanschluss in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs geführt sein.
  • Die Detektionsleitung 18 ist von einer Isolierung 20 umgeben, die zweckmäßigerweise aus einem Material mit einem definierten Schmelzpunkt im Bereich zwischen 130°C und 180°C besteht. Die Detektions- oder Sensorleitung 18 ist zumindest teilweise entlang der Versorgungsleitung 6 geführt. Die Anordnung der Detektionsleitung 18 mit dessen Isolierung 20 in oder an einem Versorgungskabel mit litzenartiger, zweckmäßigerweise verseilter Versorgungsleitung 6 ist in 3 veranschaulicht, während 4 eine Ausführung des Versorgungskabels 6 mit integrierter Detektionsleitung 18 in Folientechnologie zeigt. Zweckmäßigerweise umgibt die Detektionsleitung 18 die Versorgungsleitung 6 zumindest abschnittsweise allseitig.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist die Detektionsleitung 18 über einen Pulldown-Widerstand 22 mit Masse 10 verbunden. Dem Widerstand 22 ist ein Spannungsmesser 24 parallel geschaltet, dessen aus der gemessenen Spannung UD abgeleitetes Messsignal einer Auslöse- oder Ansteuervorrichtung 26 zugeführt ist. An die Auslösevorrichtung 26 kann wiederum der Zünder 14 des Trennschalters 12 angeschlossen sein. Bei dieser Ausführungsform gemäß 2 ist jedoch anstelle des pyrotechnischen Trennschalters ein Halbleiterschalter oder ein elektromagneti scher Schalter 12, z.B. ein Relais, veranschaulicht. Zu dessen Ansteuerung mittels eines von der Auslöse- bzw. Ansteuervorrichtung 26 erzeugten Steuersignals S ist dieser dann wiederum ansteuerseitig gemäß 1 direkt oder gemäß 2 indirekt über die Spannungsmessung 22 bis 26 mit der Detektionsleitung 18 verbunden.
  • Bei den Kabelausführungen gemäß den 3a bis 3c ist die Detektionsleitung 18 mit Einzeladern oder -leitern 28 der Versorgungsleitung 6 verseilt. Unabhängig von einer Verseilung bzw. vom Grad der Verseilung kann je nach verwendetem Versorgungskabel sowie in Abhängigkeit von der jeweils günstigsten Fertigungs- oder Herstellungsart die Detektionsleitung bezogen auf deren Einzelleiter 28 zentral oder dezentral verlaufend in die Kabel- oder Leiterisolierung 4 der Versorgungsleitung 6 eingebracht sein. Als Versorgungskabel wird nachfolgend die aus den Einzelleitern 28 bestehende Versorgungsleitung 6 mit der diese umgebenden oder ummantelnden Isolierung 4.
  • Dabei kann die Detektionsleitung 18 selbst wiederum als isolierte Zusatzleitung 18 mit deren Isolierung 20 als isoliertes Litzenbündel in das Versorgungskabel 6 mit verseilt sein, wobei eine innenliegende Anordnung gemäß 3a oder auch eine außenliegende Anordnung gemäß 3b hinsichtlich der Detektionsempfindlichkeit und/oder fertigungstechnischer Aspekte vorteilhaft sein kann. Auch kann die isolierte Detektionsleitung 18 derart in die Versorgungsleitung 6 integriert sein, dass jene innerhalb des Leiter- oder Aderverbundes die Position einer Einzelader 28 der Versorgungsleitung 6 einnimmt. Wesentlich dabei ist, dass die Detektionsleitung 18 inklusive deren Isolierung 20 möglichst nahe an zumindest einer einzelnen Einzelader 28 der Versorgungsleitung 6 angeordnet ist mit dem Ziel, dass die Detektionsleitung 18 möglichst auf der gesamten Länge der Versorgungsleitung 6 und/oder in möglichst beliebig kleinen Längenabschnitten und/oder gleichzeitig an möglichst vielen Seiten des Versorgungskabels angeordnet ist.
  • Eine alternative Ausführungsform zeigt die 3d. Dort sind vier Detektionsleitungen am Umfang der Kabelisolierung 4 des Versorgungskabels gleichmäßig verteilt angeordnet. Anstelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten vier Detektionsleitungen 18 kann auch eine größere oder kleinere Anzahl von Detektionsleitungen 18 am Umfang des die Versorgungsleitung 6 führenden Versorgungskabels 4,6 verteilt angeordnet sein.
  • Bei der in 4 dargestellten Folienausführung ist die Versorgungsleitung 6 als Flachleiter ausgebildet, der in einer isolierenden Folie 4' angeordnet ist. Innerhalb dieser isolierenden Folie oder Isolationsfolie 4' verläuft auch die Detektionsleitung 18'. Diese kann dabei ebenfalls als Flachleiter in Form eines dünnen Flach- oder Folienleiters oder auch als lackierter Kupferdraht ausgeführt sein. Des Weiteren können beidseitig der als Flachleiter ausgebildeten Versorgungsleitung 6 jeweils eine Detektionsleitung 18' oder mehrere Detektionsleitungen 18' vorgesehen sein. Dabei können deren Abstände d1 bzw. d2 zur Versorgungsleitung 6 gleich oder unterschiedlich sein. Des Weiteren kann die Versorgungsleitung 6 von jedem der beiden Detektionsleitungen 18' ganz oder teilweise umgeben sein. Ferner kann die oder jede Detektionsleitung 18' die als Hauptleiter wirksame Versorgungsleitung 6 vollständig umschließen oder auch nur einseitig entlang dieser angeordnet sein.
  • Für den Fall, dass infolge eines Leitungsdefektes der Versorgungsleitung 6 ein Lichtbogen L auftritt, entsteht an der entsprechenden Stelle eine stark erhöhte Temperatur. Dadurch bedingt löst sich die Isolierung 20 der Detektionsleitung 18 auf und an der betreffenden Schmelzstelle tritt eine Kopplung entweder auf das Potential der Lichtbogenspannung oder auf das Po tential der Versorgungsleitung 18 oder auf Masse 10 auf. Dies wird durch die Detektionsleitung 18 erkannt, in dem durch diese infolge deren Kontaktes über den Lichtbogen L ein Detektionsstrom ID fließt. Von diesem wird der Schalter 12 angesteuert bzw. der Zünder 14 aktiviert und demzufolge der Trennschalter 12 ausgelöst, so dass die Versorgungsleitung 6 und damit der Stromfluss des über diese geführten Haupt- oder Versorgungsstroms IV unterbrochen wird. Bei Einsatz eines elektronischen Halbleiterschalters kann auch lediglich eine Reduzierung des über die Versorgungsleitung 6 fließenden Stroms IV mit der Folge eines Erlöschens des Lichtbogens L erfolgen.
  • Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Erkennung des Lichtbogens L über eine Spannungsmessung. Hierbei wird die Spannung UD an der Detektions- oder Sensierungsleitung 18 bestimmt und ein entsprechendes Auslösesignal S über die Auslöseeinrichtung 26 zur Betätigung, d.h. zum Öffnen des Schalters 12 an diesen übermittelt. Da die Detektionsleitung 6 normalerweise, d.h. im bestimmungsgemäßen, fehlerlosen Betriebsfall des Bordnetzes und damit der Versorgungsleitung 6 potentialfrei ist und über den Pulldown-Widerstand 22 auf Massepotential gehalten wird, wird eine Verbindung oder Kopplung im Falle eines Lichtbogens L und ein damit verbundener Stromfluss ID über den Widerstand 22 mittels des Spannungsmessers 24 erfasst und demzufolge der Schalter 12 geöffnet. Im Falle eines elektronischen Halbleiterschalters 12 wird dieser entsprechend, z. B. lediglich zur Reduzierung des über die Versorgungsleitung 6 fließenden Stroms IV, vollständig oder unter Aufrechterhaltung eines Mindeststroms IV über die Versorgungsleitung 6 zugesteuert.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V-Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Versorgungsstrom (IV) aus einer Stromquelle (8) über mindestens eine Versorgungsleitung (6) geführt wird, an der zumindest teilweise eine Detektionsleitung (18, 18') entlang geführt ist, wobei mittels eines infolge eines Lichtbogens (L) über die Detektionsleitung (18, 18') fließenden Detektionsstroms (ID) der Stromfluss über die Versorgungsleitung (6) zumindest reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Detektionsleitung (18, 18') umgebendes Isolationsmaterial (20, 4') an der Stelle, an der der Lichtbogen (L) auftritt, schmilzt und abfließt, so dass eine Kontaktierung zwischen Detektionsleitung (18, 18') und Versorgungsleitung (6) ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Detektionsstrom (ID) zur Unterbrechung des Versorgungsstroms (IV) herangezogen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Detektionsstrom (ID) an einen in der Versorgungsleitung (6) liegenden Schutzschalter (12) zu dessen Betätigung übermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Detektionsstrom (ID) durch eine von diesem erzeugte Spannung (UD) detektiert und mittels eines aus dieser abgeleiteten Signals (S) ein in der Versorgungsleitung (6) liegender Schalter (12) geöffnet wird.
  5. Vorrichtung zum Schutz eines Leiters bei Auftreten eines Lichtbogens, insbesondere zum Schutz eines 42V-Bordnetzleiters eines Kraftfahrzeugs, – mit mindestens einer Detektionsleitung (18, 18'), die zumindest teilweise entlang einer an eine Stromquelle (8) anschließbaren Versorgungsleitung (6) angeordnet ist, und – mit einer in der Verbindung der Stromquelle (8) mit der Versorgungsleitung (6) liegenden Schutzeinrichtung (12), die von einem infolge eines Lichtbogens (L) über die Detektionsleitung (18, 18') fließenden Detektionsstrom (ID) zur Reduzierung des Stromflusses über die Versorgungsleitung (6) angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsleitung (18, 18') von einem Isolationsmaterial (20, 4') umgeben ist, welches bei Auftreten eines Lichtbogens schmilzt und abfließen kann, damit eine Kontaktierung zwischen der Detektionsleitung (18, 18') und der Versorgungsleitung (6) gewährleistet werden kann.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Schmelztemperatur des Isolationsmaterials (20, 4') zwischen 130°C und 180°C beträgt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Detektionsleitung (18,) die Versorgungsleitung (6) zumindest abschnittsweise allseitig umgibt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Detektionsleitung (18) mit der Versorgungsleitung (6) verseilt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Detektionsleitung (18) innerhalb der Kabelisolierung (4) der Versorgungsleitung (6) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Schutzeinrichtung ein pyrotechnischer, elektromechanischer oder elektronischer Trennschalter (12, 14) ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Versorgungsleitung (6) als Flachleiter ausgeführt und die Detektionsleitung (18') zu diesem benachbart verlaufend angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die als Flachleiter ausgeführte Versorgungsleitung (6) und die Detektionsleitung (18') innerhalb derselben Folienisolierung (4') angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei beidseitig der als Flachleiter ausgeführten Versorgungsleitung (6) jeweils eine Detektionsleitung (18') angeordnet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015105435U1 (de) 2014-06-25 2015-10-27 Peter Herges Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung
EP4037122A1 (de) 2021-02-02 2022-08-03 Gebauer & Griller Kabelwerke Gesellschaft m.b.H. Leitungsanordnung für ein gleichspannungs-bordnetz eines kraftfahrzeuges

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234389A1 (de) * 2002-07-23 2004-02-05 Alcoa Fujikura Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leitungsanordnung für Bordnetze von Fahrzeugen
DE10344421A1 (de) * 2003-09-25 2005-04-28 Daimler Chrysler Ag Verwendung eines Kabels mit Lastleistung und Detektionsleitung zur Überstromerkennung
JP4595482B2 (ja) 2004-10-08 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置
DE102006021913A1 (de) * 2006-05-11 2007-11-15 Hella Kgaa Hueck & Co. Schaltungsanordnung zum Erkennen von Kurzschlüssen in einem Kraftfahrzeugbordnetz
DE102010045726B4 (de) * 2010-09-07 2013-01-10 Fele Gmbh & Co. Kg Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung
DE102011102303A1 (de) 2011-05-23 2012-11-29 Daimler Ag Bordnetz für ein Kraftfahrzeug
JP2013182716A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Hitachi Cable Ltd 断線検知機能付ケーブル
DE102013005440B4 (de) 2013-03-30 2016-02-11 Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh Vorrichtung zur Absicherung von elektrischen Strompfaden
US10693363B1 (en) 2016-08-10 2020-06-23 Apple Inc. Self clearing power module
FR3066051A1 (fr) * 2017-05-03 2018-11-09 Airbus Operations (S.A.S.) Liaison electrique comprenant un dispositif de protection electrique - polarisation en courant
GB2563069B (en) * 2017-06-02 2020-07-01 Ge Aviat Systems Ltd Apparatus to detect a fault in a wire
FR3073660B1 (fr) * 2017-11-13 2019-11-29 Airbus Operations Liaison electrique comprenant un dispositif de protection electrique.
DE102019111139A1 (de) 2019-04-30 2020-11-05 Webasto SE Vorrichtung zur Erkennung eines elektrischen Lichtbogens in einer elektronischen Baugruppe
US11594348B2 (en) * 2020-05-18 2023-02-28 Commscope Technologies Llc Cable for distributing network power and data
CN114334265A (zh) * 2020-10-10 2022-04-12 天津首瑞智能电气有限公司 一种线缆
KR102561039B1 (ko) * 2023-05-19 2023-07-28 주식회사 에코스 저주파 및 고주파 겸용 전류센서, 그것을 이용한 아크검출장치 및 아크차단장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3956726A (en) * 1974-12-23 1976-05-11 Cerro Corporation Heat detecting conductor and circuit
EP0617498A1 (de) * 1993-03-26 1994-09-28 Clemente Possamai Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Kabeln und Geräten gegen Feuerauslösende Fehler durch Verwendung eines Schirms, zum Auslösen eines hochempfindlichen Differentialschutzschalters
DE19503808A1 (de) * 1995-02-06 1996-08-08 Bayerische Motoren Werke Ag Sicherheitsvorrichtung für eine Stromleitung in Kraftfahrzeugen
EP0728622A2 (de) * 1995-02-21 1996-08-28 Hitachi, Ltd. Gerät zur Multiplexierung zwischen Einheiten in einem Kraftfahrzeug
US5633775A (en) * 1996-05-14 1997-05-27 Scarelli; David F. Fire sentry power cable
DE10000551C1 (de) * 2000-01-08 2001-07-05 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Überwachung einer Batterieleitung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588689A (en) * 1969-06-16 1971-06-28 Harry F Crawford Variable impedance system for electrical cable fault locating and temperature monitoring
US5304740A (en) * 1991-11-20 1994-04-19 Essex Group, Inc. Fusible link wire
US6292337B1 (en) * 1993-08-05 2001-09-18 Technology Research Corporation Electrical system with arc protection
US5541803A (en) * 1994-03-07 1996-07-30 Pope, Jr.; Ralph E. Electrical safety device
US5841617A (en) * 1997-04-07 1998-11-24 Bpw, Inc. Electrical safety device with conductive polymer sensor
US6782329B2 (en) * 1998-02-19 2004-08-24 Square D Company Detection of arcing faults using bifurcated wiring system
US6532140B1 (en) * 2000-06-02 2003-03-11 Raytheon Company Arc-fault detecting circuit breaker system
US20040027749A1 (en) * 2001-11-09 2004-02-12 Zuercher Joseph C. Detection of arcing in dc electrical systems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3956726A (en) * 1974-12-23 1976-05-11 Cerro Corporation Heat detecting conductor and circuit
EP0617498A1 (de) * 1993-03-26 1994-09-28 Clemente Possamai Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Kabeln und Geräten gegen Feuerauslösende Fehler durch Verwendung eines Schirms, zum Auslösen eines hochempfindlichen Differentialschutzschalters
DE19503808A1 (de) * 1995-02-06 1996-08-08 Bayerische Motoren Werke Ag Sicherheitsvorrichtung für eine Stromleitung in Kraftfahrzeugen
EP0728622A2 (de) * 1995-02-21 1996-08-28 Hitachi, Ltd. Gerät zur Multiplexierung zwischen Einheiten in einem Kraftfahrzeug
US5633775A (en) * 1996-05-14 1997-05-27 Scarelli; David F. Fire sentry power cable
DE10000551C1 (de) * 2000-01-08 2001-07-05 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Überwachung einer Batterieleitung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015105435U1 (de) 2014-06-25 2015-10-27 Peter Herges Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung
DE102014108870A1 (de) 2014-06-25 2015-12-31 Peter Herges Verfahren und Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung
US10627440B2 (en) 2014-06-25 2020-04-21 Peter Herges Method and device for detecting arcs
DE102014108870B4 (de) 2014-06-25 2023-02-16 Peter Herges Verfahren und Vorrichtung zur Lichtbogenerkennung
EP4037122A1 (de) 2021-02-02 2022-08-03 Gebauer & Griller Kabelwerke Gesellschaft m.b.H. Leitungsanordnung für ein gleichspannungs-bordnetz eines kraftfahrzeuges
WO2022167493A1 (de) 2021-02-02 2022-08-11 Gebauer & Griller Kabelwerke Gesellschaft M.B.H. Leitungsanordnung für ein gleichspannungs-bordnetz eines kraftfahrzeuges

Also Published As

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

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