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Title:
ARC DETECTION DEVICE, CORRESPONDING METHOD, AND ELECTRONIC COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/102489
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a detection device (100) for detecting an arc (104a–i; 909) occurring between a first current-carrying element (103; 903a) and at least one conductive element (103b, 108; 903b, 907), comprising at least one measuring device (101; 901, 902), which is designed to measure a current (I) flowing through the first current-carrying element (103a; 903a), and an analysis device (102) which is designed to determine a frequency spectrum of the measured current (I) and to detect the arc (104a–i; 909) occurring between the first current-carrying element (103a; 903a) and the at least one conductive element (103b, 108; 903b, 907) on the basis of a high-frequency range of the determined frequency spectrum.

Inventors:
JIN JIAHANG (DE)
WAGNER ARNDT (DE)
GEYER HANS (DE)
Application Number:
EP2016/080035
Publication Date:
June 22, 2017
Filing Date:
December 07, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02H1/00; G01R31/02; H02H9/02
Foreign References:
DE102012218504A12014-04-17
US6625550B12003-09-23
US20100097733A12010-04-22
US5963406A1999-10-05
DE202005011504U12006-11-30
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Claims:
Ansprüche

1. Erkennungsvorrichtung (100) zum Erkennen eines zwischen einem ersten

stromführenden Element (103 a; 903 a) und mindestens einem leitfähigen Element (103b, 108; 903b, 907) auftretenden Lichtbogens (104a-i; 909), mit mindestens einer Messeinrichtung (101; 901, 902), welche ausgebildet ist, einen durch das erste stromführende Element (103 a; 903 a) fließenden Strom (I) zu messen; und einer Auswerteeinrichtung (102), welche ausgebildet ist, ein Frequenzspektrum des gemessenen Stroms (I) zu bestimmen und basierend auf einem

Hochfrequenzbereich des bestimmten Frequenzspektrums den zwischen dem ersten stromführenden Element (103 a; 903 a) und dem mindestens einen leitfähigen Element (103b, 108; 903b, 907) auftretenden Lichtbogen (104a-i; 909) zu erkennen.

2. Erkennungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Messeinrichtung (101; 901, 902) einen Hallsensor und/oder eine zu dem ersten stromführenden Element (103a; 903a) parallele Koppelleitung umfasst.

3. Erkennungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Auswerteeinrichtung (102) ausgebildet ist, einen Lichtbogen (104a-i; 909) zu erkennen, wenn mindestens ein Spektralanteil im Hochfrequenzbereich des bestimmten Frequenzspektrums über einem vorgegebenen Wert liegt.

4. Elektronisches Bauteil (200; 900), mit einem ersten stromführenden Element (103a; 903a); mindestens einem leitfähigen Element (103b, 108; 903b, 907); und einer Erkennungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Erkennen eines zwischen dem ersten stromführenden Element (103 a; 903 a) und dem mindestens einen leitfähigen Element (103b, 108; 903b, 907) auftretenden Lichtbogens (104a-i; 909).

Elektronisches Bauteil (200) nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine leitfähige Element (103b, 108) ein zweites stromführendes Element (103b) umfasst; wobei zwischen dem ersten stromführenden Element (103a) und dem zweiten stromführenden Element (103b) ein Strompfad (107) mit einem Schalter (201) eingebracht ist; und wobei die Auswerteeinrichtung (102) ausgebildet ist, den Schalter (201) zu schließen, sobald die Auswerteeinrichtung (102) einen Lichtbogen (104a-i) erkannt hat.

Elektronisches Bauteil (200) nach Anspruch 5, wobei der Schalter (201) einen Leistungsschützen und/oder einen

Elektromagnetschalter umfasst.

Elektronisches Bauteil (200) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei beim Schließen des Schalters (201) eine Stromquelle (106), welche den Strom (I) erzeugt, über eine Sicherung (105) und den Strompfad (107) kurzgeschlossen wird.

Elektronisches Bauteil (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das mindestens eine leitfähige Element (103b, 108) ein Gehäuse (108) umfasst, welches das erste stromführenden Element (103 a) und den

Schalter (201) zumindest teilweise einhaust; und wobei das Gehäuse (108) in einer Umgebung des Schalters (201) zumindest abschnittsweise eine elektrisch isolierende Beschichtung (302) aufweist.

Elektronisches Bauteil (900) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei zwischen einer ersten Messeinrichtung (901) und einer zweiten

Messeinrichtung (902) der mindestens einen Messeinrichtung (901, 902) ein Gleichtaktfüter (910) zwischen dem ersten stromführenden Element (903 a) und dem zweiten stromführenden Element (903b) geschaltet ist; wobei die Auswerteeinrichtung (102) ausgebildet ist, anhand eines Vergleiches des Frequenzspektrums des von der ersten Messeinrichtung (901) gemessenen Stroms (I) mit dem Frequenzspektrum des von der zweiten

Messeinrichtung (902) gemessenen Stroms (I) zu erkennen, ob der erkannte Lichtbogen (909) zwischen dem ersten stromführenden Element (903 a) und dem zweiten stromführenden Element (903b) oder zwischen dem ersten

stromführenden Element (903a) und/oder zweiten stromführenden Element (903b) und einem Gehäuse (907) des elektronischen Bauteils (900) aufgetreten ist.

Verfahren zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element (103a; 903a) und einem leitfähigen Element (103b, 108; 903b, 907) auftretenden Lichtbogens (104a-i; 909), mit den Schritten:

Messen (Sl) eines durch das erste stromführende Element (103 a; 903 a) fließenden Stroms (I);

Bestimmen (S2) eines Frequenzspektrums des gemessenen Stroms (I); und

Erkennen (S3) eines zwischen dem ersten stromführenden Element (103a; 903a) und dem leitfähigen Element (103b, 108; 903b, 907) auftretenden Lichtbogens (104a-i; 909), basierend auf einem Hochfrequenzbereich des bestimmten Frequenzspektrums .

Verfahren nach Anspruch 9, weiter mit dem Schritt Schließen (S4) eines in einem Strompfad (107) zwischen dem ersten stromführenden Element (103a) und dem leitfähigen Element (103b, 108) eingebrachten Schalters (201), sobald die Auswerteeinrichtung (102) einen Lichtbogen (104a-i) erkannt hat; wobei beim Schließen des Schalters (201) eine Stromquelle (106), welche den Strom (I) erzeugt, über eine Sicherung (105) und den Strompfad (107) kurzgeschlossen wird.

Description:
Lichtbogen-Erkennungsvorrichtung, entsprechendes Verfahren und elektronisches Bauteil

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und mindestens einem leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens, ein elektronisches Bauteil und ein Verfahren zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und einem leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens.

Stand der Technik

Bei Hochspannungskomponenten, wie sie insbesondere in Elektro- oder

Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen, müssen entstehende Lichtbögen schnell erkannt und geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, bevor ein Brand verursacht oder gefährliche Spannungen von außen zugänglich werden. Lichtbögen können insbesondere beim Schließen von Schaltern oder aufgrund von im Gehäuse der Hochspannungskomponente befindlichen Metallspänen oder auch zwischen

Stromleitungen und dem Gehäuse auftreten.

Aus der DE 20 2005 011 504 Ul ist ein Lichtbogenmelder bekannt, welcher

Hochfrequenzempfänger umfasst, welche anhand einer von der elektrischen Leitung ausgesendeten elektromagnetischen Welle den Lichtbogen erkennt und einen Alarm ausgibt.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und mindestens einem leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens, mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 1 , ein elektronisches Bauteil, mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 4 und ein Verfahren zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und einem leitfähigen Element auftretenden

Lichtbogens, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Die Erfindung schafft demnach eine Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und mindestens einem leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens, mit mindestens einer Messeinrichtung, welche ausgebildet ist, einen durch das erste stromführende Element fließenden Strom zu messen; und einer Auswerteeinrichtung, welche ausgebildet ist, ein Frequenzspektrum des von der Messeinrichtung gemessenen Stroms zu bestimmen und basierend auf einem Hochfrequenzbereich des bestimmten Frequenzspektrums den zwischen dem ersten stromführenden Element und dem mindestens einen leitfähigen Element auftretenden Lichtbogen zu erkennen.

Die Erfindung schafft weiter ein elektronisches Bauteil, mit einem ersten

stromführenden Element, mindestens einem leitfähigen Element, und einer

Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines zwischen dem ersten stromführenden Element und dem mindestens einen leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens.

Schließlich schafft die Erfindung ein Verfahren zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und einem leitfähigen Element auftretenden

Lichtbogens, mit den Schritten: Messen eines durch das erste stromführende Element fließenden Stroms; Bestimmen eines Frequenzspektrums des gemessenen Stroms; und Erkennen eines zwischen dem ersten stromführenden Element und dem leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens, basierend auf einem Hochfrequenzbereich des bestimmten Frequenzspektrums.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unter anspräche. Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung hat den Vorteil, dass ein auftretender Lichtbogen sehr schnell anhand des ausgeprägten Hochfrequenzbereichs des

Frequenzspektrums erkannt wird. Somit können sofort nach dem Auftreten des Lichtbogens entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden und beispielsweise die Stromversorgung zügig unterbrochen werden. Die Sicherheit wird somit erhöht, da eine Brandgefahr oder eine Gefahr eines Stromschlags reduziert wird. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erkennungsvorrichtung umfasst die mindestens eine Messeinrichtung einen Hallsensor und/oder eine zu dem ersten stromführenden Element parallele Koppelleitung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erkennungsvorrichtung ist die

Auswerteeinrichtung ausgebildet, einen Lichtbogen zu erkennen, wenn mindestens ein Spektralanteil im Hochfrequenzbereich des berstimmten Frequenzspektrums über einem vorgegebenen Wert liegt. Ein Lichtbogen lässt sich aufgrund seines ausgeprägten Hochfrequenzanteils im Frequenzspektrum des Stroms gut und präzise erkennen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des elektronischen Bauteils umfasst das mindestens eine leitfähige Element ein zweites stromführendes Element; wobei zwischen dem ersten stromführenden Element und dem zweiten stromführenden Element ein Strompfad mit einem Schalter eingebracht ist; und wobei die

Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, den Schalter zu schließen, sobald die

Auswerteeinrichtung einen Lichtbogen erkannt hat.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des elektronischen Bauteils umfasst der Schalter einen Leistungsschützen und/oder einen Elektromagnetschalter.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des elektronischen Bauteils wird beim

Schließen des Schalters eine Stromquelle, welche den Strom erzeugt, über eine Sicherung und den Strompfad kurzgeschlossen. Durch das Auslösen der Sicherung wird das stromführende Element von der Stromversorgung getrennt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des elektronischen Bauteils umfasst das mindestens eine leitfähige Element ein Gehäuse, welches das erste stromführenden Element und den Schalter zumindest teilweise einhaust; wobei das Gehäuse in einer Umgebung des Schalters zumindest abschnittsweise eine elektrisch isolierende

Beschichtung aufweist. Durch die elektrisch isolierende Beschichtung wird verhindert, dass ein Lichtbogen zwischen Schalter und Gehäuse beim Schalten des Schalters entstehen kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des elektronischen Bauteils ist zwischen einer ersten Messeinrichtung und einer zweiten Messeinrichtung der mindestens einen Messeinrichtung ein Gleichtaktfilter zwischen dem ersten stromführenden Element und dem zweiten stromführenden Element geschaltet; wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, anhand eines Vergleiches des Frequenzspektrums des von der ersten Messeinrichtung gemessenen Stroms mit dem Frequenzspektrum des von der zweiten Messeinrichtung gemessenen Stroms zu erkennen, ob der erkannte Lichtbogen zwischen dem ersten stromführenden Element und/oder zweiten stromführenden Element und dem zweiten stromführenden Element oder zwischen dem ersten stromführenden Element und dem Gehäuse aufgetreten ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren weiter den Schritt: Schließen eines in einem Strompfad zwischen dem ersten stromführenden Element und dem leitfähigen Element eingebrachten Schalters, sobald die Auswerteeinrichtung einen Lichtbogen erkannt hat; wobei beim Schließen des Schalters eine Stromquelle, welche den Strom erzeugt, über eine Sicherung und den Strompfad kurzgeschlossen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Erkennungsvorrichtung gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2-5 schematische Schaltbilder von elektronischen Bauteilen

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Zeitabhängigkeit eines gemessenen Stroms;

Fig. 7 Frequenzspektren eines gemessenen Stroms;

Fig. 8 eine Zeitabhängigkeit eines gemessenen Stroms; ein schematisches Schaltbild eines elektronischen Bauteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und Fig. 10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erkennen eines Lichtbogens.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.

Verschiedene Ausführungsformen können, soweit nichts anderes angegeben ist, beliebig miteinander kombiniert werden.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Erkennungsvorrichtung 100 zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und mindestens einem leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens. Die Erkennungsvorrichtung 100 umfasst eine Messeinrichtung 101 und eine Auswerteeinrichtung 102. Die Funktionsweise der Erkennungsvorrichtung 100 wird im Folgenden näher erörtert.

In Fig. 2 ist ein beispielhaftes elektronisches Bauteil 200 mit einer

Erkennungsvorrichtung 100 abgebildet. Das elektronische Bauteil 200 umfasst eine Stromquelle 106 mit einer Sicherung 105 in einem Stromquellengehäuse 109, welche über eine erste Stromleitung, welche ein erstes stromführendes Element 103 a bildet und eine zweite Stromleitung, welche ein elektrisch leitfähiges Element bzw. ein zweites stromführendes Element 103b bildet, einen in einem Gehäuse 108 befindlichen

Schaltkreis mit Strom versorgt, welcher einen Elektromotor 107 antreibt. Hierbei können an Positionen 104a bis 104i mögliche Lichtbogen auftreten. Die

Messeinrichtung 101 ist ausgebildet, einen durch das erste stromführende Element 103 a fließenden Strom I zu messen. Die Messeinrichtung 101 kann einen Hall-Sensor und/oder eine zu dem ersten stromführenden Element 103a parallele Koppelleitung umfassen. Die Messeinrichtung 101 überträgt den gemessenen Strom I an die

Auswerteeinrichtung 102. Die Auswerteeinrichtung 102 ist dazu ausgebildet, ein Frequenzspektrum des gemessenen Stroms I zu bestimmen und basierend auf einem

Hochfrequenzbereich des berstimmten Frequenzspektrums einen zwischen den stromführenden Elementen 103 a und 103b auftretenden Lichtbogen, beispielsweise den Lichtbogen 104i zu erkennen. Zwischen dem ersten und dem zweiten stromführenden Element 103a und 103b befindet sich ein zusätzlicher Strompfad 107, dessen

Wirkungsweise in Fig. 3 genauer erläutert ist. Wenn die Auswerteeinrichtung 102 einen Lichtbogen erkennt, ist die Auswerteeinrichtung 102 dazu ausgebildet, einen Schalter 201, welcher in den zusätzlichen Strompfad 107 eingebracht ist, zu schließen. Der Schalter 201 ist hierbei in einem normalen Betriebszustand des elektronischen Bauteils 2, das heißt, wenn die Auswerteeinheit keinen Lichtbogen erkannt hat, geöffnet. Der Schalter 201 kann ein Leistungsschütze oder ein Elektromagnetschalter sein. Eine von der Stromquelle 106 erzeugte Gesamtstromstärke I ge s spaltet sich in eine

Kurzschlussstromstärke I p , welche durch den zusätzlichen Strompfad 107 fließt und eine Lichtbogenstromstärke ILB, welche durch den Lichtbogen 104i zwischen dem ersten stromführenden Element 103 a und dem zweiten stromführenden Element 103b fließt. Eine noch den restlichen Stromkreis des elektronischen Bauteils 200 fließende Stromstärke kann vernachlässigt werden, so dass gilt: I GES = I P + ILB-

Weiter kann, wie in Fig. 4 illustriert, in einer Umgebung des Schalters 201 an dem Gehäuse 108 eine elektrisch isolierende Beschichtung 302 ausgebildet sein. Die elektrisch isolierende Beschichtung 302 verhindert, dass ein Überschlag von dem Schalter 201 zu dem Gehäuse 108 stattfindet.

In Fig. 5 ist ein Ersatzschaltbild des elektronischen Bauteils 200 illustriert. Die

Stromquelle 106 ist durch eine Hochspannung UHV und einen Innenwiderstand Ri, das erste stromführende Element 103 a durch einen ersten Widerstand Rk vor dem

zusätzlichen Strompfad 107 und einen zweiten Widerstand R12 hinter dem zusätzlichen Strompfad 107 charakterisiert. Die Messeinrichtung 101 ist durch eine Induktivität L und einen Messeinrichtungswiderstand Rn und der zusätzliche Stromkreis 107 durch einen dritten Widerstand R p charakterisiert.

In Fig. 6 ist eine Zeitabhängigkeit der von der Messeinrichtung 101 gemessenen Gesamtstromstärke Iges illustriert. Die Strommessung durch die Messeinrichtung 101 ist hierbei in eine Vielzahl von Arbeitszyklen 601, 602, 603 von einer Länge von vorzugsweise 10 unterteilt. Vorzugsweise überlappen sich die Arbeitszyklen 601, 602, 603 hierbei. Beispielsweise können sich zwei benachbarte Arbeitszyklen jeweils zur Hälfe überlappen. Die Auswerteeinrichtung 102 ist ausgebildet, einen innerhalb eines Arbeitszyklus 601, 602, 603 gemessenen Stromverlauf zu analysieren. Die Auswerteeinrichtung 102 bestimmt hierbei ein Frequenzspektrum des gemessenen Stroms I innerhalb des Arbeitszyklus 601, 602, 603, beispielsweise durch Fast-Fourier- Transformation (FFT). In Fig. 7 sind entsprechende Frequenzspektren dargestellt, welche durch Fast Fourier Transformation erhalten wurden. Zu einem ersten Zeitpunkt ti tritt ein Lichtbogen auf. Im oberen Bereich der Fig. 7 sind links ein Stromverlauf und rechts ein entsprechendes Frequenzspektrum des Stroms I für den dritten Arbeitszyklus 603 illustriert, wobei ein Lichtbogen vorliegt. Im unteren Teil der Fig. 7 ist links ein Stromverlauf und rechts ein entsprechendes Frequenzspektrum des Stroms I für den ersten Arbeitszyklus 601 illustriert, wobei kein Lichtbogen vorliegt.

Die Auswerteeinrichtung 102 ist ausgebildet, einen Hochfrequenzbereich 701 des bestimmten Frequenzspektrums, das heißt einen Bereich für Frequenzen f größer als eine Schwellenfrequenz f 0 , beispielsweise von 10 kHz, zu analysieren. Liegt mindestens ein Spektralanteil im Hochfrequenzbereich 701 oberhalb eines vorgegebenen

Schwellenwertes S, so erkennt die Auswerteeinrichtung 102 das Auftreten eines Lichtbogens. Liegen sämtliche Spektralanteile im Hochfrequenzbereich 701 unterhalb des Schwellenwertes S, so kann die Auswerteeinrichtung 102 ausgebildet sein, zu erkennen, dass kein Lichtbogen vorliegt. Die Auswerteeinrichtung 102 erkennt somit im oberen Fall einen Lichtbogen, während sie im unteren Fall erkennt, dass kein

Lichtbogen vorliegt.

Ein zu dem ersten Zeitpunkt ti auftretender Lichtbogen wird am Ende des zweiten Arbeitszyklus 602 zu einem zweiten Zeitpunkt t 2 erkannt, wofür eine Erkennungszeit T E benötigt wird. Die Erkennungszeit TE beträgt beispielsweise zwischen 20 und 50 ms.

In Fig. 8 ist ein Stromverlauf als Funktion der Zeit illustriert, wobei die

Gesamtstromstärke I ge s, die Kurzschlussstromstärke Ip über den zusätzlichen Strompfad 107 und die Lichtbogenstromstärke ILB über den Lichtbogen als Funktionen der Zeit t eingezeichnet sind. Nach dem Erkennen des Lichtbogens zum zweiten Zeitpunkt t 2 beginnt die Auswerteeinrichtung 102 den Schalter 201 zu schließen. Bis zum völligen Schließen des Schalters zu einem dritten Zeitpunkt t 3 , wobei auch der zusätzliche Strompfad 107 geschlossen ist, vergeht eine Reaktionszeit T R . Bis zu dem dritten Zeitpunkt t 3 ist die Gesamtstromstärke Iges mit der Lichtbogenstromstärke ILB

identisch, da kein Strom über den zusätzlichen Strompfad 107 fließt, da dieser geöffnet ist, und somit die Kurzschlussstromstärke Ip gleich Null ist.

Ab dem dritten Zeitpunkt t 3 nimmt die Lichtbogenstromstärke ILB ab, während die Kurzschlussstromstärke Ip durch den zusätzlichen Strompfad 107 ansteigt. Die Stromquelle 106 ist über die Sicherung 105 und den zusätzlichen Strompfad 107 kurzgeschlossen. Zu einem vierten Zeitpunkt t 4 löst die Sicherung 105 aus und die Gesamtstromstärke I ge s sowie die Kurzschlussstromstärke I p nehmen ab und fallen zu einem fünften Zeitpunkt t 5 auf Null ab. Eine Zeitspanne TA zwischen dem dritten Zeitpunkt t 3 und dem fünften Zeitpunkt t 5 entspricht einer Aktionszeit T A . Die

Aktionszeit TA teilt sich in eine Ansprechzeit bzw. Schmelzzeit Tprearc vom dritten Zeitpunkt t 3 bis zum vierten Zeitpunkt t 4 und in eine Lichtbogenzeit T arc vom vierten Zeitpunkt U bis zum fünften Zeitpunkt t 5 .

Der zusätzliche Strompfad 107 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine gesamte Zeitperiode T ges zwischen dem Entstehen des Lichtbogens zum ersten Zeitpunkt ti bis zum fünften Zeitpunkt t 5 , zu dem die Gesamtstromstärke Iges auf 0 absinkt, kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Der vorgegebene Schwellenwert entspricht hierbei einer Fehlerreaktionszeit TFRZ, welche typischerweise einer Zeit entspricht, welche ein Lichtbogen benötigt, um sich von einem Entstehungspunkt des Lichtbogens zu dem Gehäuse 108 fortzupflanzen. Der Lichtbogen soll also gelöscht werden, bevor er das Gehäuse 108 erreicht. Die Fehlerreaktionszeit TFRZ beträgt vorzugsweise 100 bis 150 ms.

Unter der Annahme, dass zum dritten Zeitpunkt t 3 der Gesamtstrom I ge s nur durch den zusätzlichen Strompfad 107 fließt, dass heißt die Lichtbogenstromstärke ILB sofort auf Null absinkt, verhält sich die Gesamtstromstärke Iges für die

Ansprechzeit bzw. Schmelzzeit Iprearc bis zum Auslösen der Sicherung 105

gemäß folgender Formel: wobei ges = Ri + Rk + Rll + Rp der Gesamtwiderstand ist, und τ = L / R ge s eine Zeitkonstante ist. Der Auslösezeitpunkt U ergibt sich durch Lösen folgender Gleichung nach t 4 : wobei Y den I 2 t-Wert der Sicherung 105 für die Schmelzzeit Iprearc bezeichnet.

Der Messeinrichtungswiderstand Rn und der dritte Widerstand Rp werden daher vorzugsweise klein gewählt. Der Messeinrichtungswiderstand Rn, der dritte

Widerstand Rp und die Induktivität L werden vorzugsweise so gewählt, dass folgende Bedingung erfüllt ist:

'ges \ L 4J wobei Z den I 2 t-Wert der Sicherung 105 für die Lichtbogenzeit Lrc bezeichnet.

Fig. 9 zeigt ein Schaltbild eines elektronischen Bauteils 900 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zwischen einem ersten stromführenden Element 903a und einem zweiten stromführenden Element 903b ist hierbei ein

Gleichtaktfüter (common mode filter) 910 angeordnet. Vor dem Gleichtaktfilter 910 ist an dem ersten stromführenden Element 903 a eine erste Messeinrichtung 901 und hinter dem Gleichtaktfilter 910 eine zweite Messeinrichtung 902 eingebracht, welche ausgebildet ist, den durch das erste stromführende Element 903 a fließenden Strom I zu messen. Die von der ersten Messeinrichtung 901 und der zweiten Messeinrichtung 902 gemessenen Ströme I werden an eine Auswerteeinrichtung 102 übermittelt. Die

Auswerteeinrichtung 102 ist ausgebildet, durch Vergleichen des Frequenzspektrums des von der ersten Messeinrichtung 901 gemessenen Stroms und des von der zweiten Messeinrichtung 902 gemessenen Stroms zu erkennen, ob ein Lichtbogen 909 vorliegt, und falls ein Lichtbogen 909 vorliegt, ob der Lichtbogen 909 zwischen dem ersten stromführenden Element 903 a und dem zweiten stromführenden Element 903b oder zwischen dem ersten oder zweiten stromführenden Element 903 a und 903b und einem

Gehäuse 907 des elektronischen Bauteils 900 auftritt. Die Auswerteeinrichtung 102 ist hierbei ausgerichtet, eine Vergleichsgröße zu bestimmen, welche eine Ähnlichkeit eines ersten Frequenzspektrums des von der ersten Messeinrichtung 901 gemessenen Stroms I und eines zweiten Frequenzspektrums des von der zweiten Messeinrichtung 902 gemessenen Stroms I ausdrückt. Je größer die Vergleichsgröße, desto unähnlicher sind die Frequenzspektren.

Bei einem Lichtbogen zwischen dem ersten stromführenden Element 903a und dem zweiten stromführenden Element 903b wird der Hochfrequenzbereich des Stroms I durch den Gleichtaktfilter 910 geschwächt, so dass sich der Spektralanteil des ersten Stroms im Hochfrequenzbereich deutlich von dem Spektralanteil des Hochfrequenzbereichs des zweiten Stroms unterscheidet. Liegt die Vergleichsgröße oberhalb eines vorgegebenen Wertes, so ist die Auswerteeinrichtung 904 demnach ausgebildet, zu erkennen, dass ein Lichtbogen zwischen dem ersten stromführenden Element 903 a und dem zweiten stromführenden Element 903b auftritt.

In Fig. 10 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erkennen eines zwischen einem ersten stromführenden Element und mindestens einem elektrisch leitfähigen Element auftretenden Lichtbogens abgebildet. In einem ersten Schritt Sl wird hierbei ein durch das erste stromführende Element 103a fließender Strom I gemessen. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Frequenzspektrum des gemessenen Stroms I bestimmt und in einem dritten Verfahrensschritt S3 wird ein zwischen dem stromführenden Element 103 a und dem mindestens einen leitfähigen Element auftretender Lichtbogen basierend auf einem Hochfrequenzbereich des bestimmten Frequenzspektrums erkannt. In einem optionalen vierten Schritt S4 wird ein in einem zusätzlichen Strompfad zwischen dem stromführenden Element und dem leitfähigen Element eingebrachter Schalter geschlossen, sobald ein Lichtbogen erkannt wurde. Das Verfahren kann insbesondere mit einer Erkennungsvorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden.