Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sicherung von elektrischen Hochvolt Verbindungen, insbesondere in Fahrzeugen.

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Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen werden in Hochvolt-Bordnetzen (HV- Bordnetzen) typischerweise Schmelzsicherungen eingesetzt. Die

Schmelzsicherungen dienen zur Absicherung einzelner Leitungsstränge (mit unterschiedlichen Stromstärken und Leitungsquerschnitten) des Bordnetzes. Die

10 einzelnen Leitungsstränge dienen dem Transport von elektrischer Energie von

einer Batterie des Fahrzeugs zu unterschiedlichen Verbrauchern (z.B. Klima- Anlage, etc.) des Fahrzeugs und/oder dem Transport von elektrischer Energie von einem Erzeuger (z.B. einem Ladegerät, einem Generator, ...) des Fahrzeugs zu der Batterie des Fahrzeugs. Bei der Batterie des Fahrzeugs handelt es sich

15 typischerweise um eine Hochvolt-Batterie, bspw. mit einer Spannung von

mehreren 100V.

Für die verschiedenen Leitungsstränge könnte ein separater„Sicherungs- Verteiler" mit elektrischen Sicherungen (z.B. Schmelzsicherungen) für die

20 verschiedenen Leitungsstränge im Fahrzeug verwendet werden. Ein derartiger

Sicherungs- Verteiler würde aber zu einem erhöhten Verkabelungsaufwand (und damit zu erhöhten Kosten, erhöhtem Gewicht und erhöhtem Platzbedarf) im

Fahrzeug führen. Aus diesem Grund werden an bestehenden Komponenten des Fahrzeug (z.B. an der Leistungselektronik, an dem Ladegerät, etc.) zusätzliche

25 Stromanschlüsse angebracht (für zusätzliche Verbraucher bzw. Erzeuger des

Fahrzeugs) und mit Sicherungen für die Stromanschlüsse in den bestehenden

Komponenten versehen. Schmelzsicherungen, die sich innerhalb der bestehenden Komponenten befinden, lassen sich jedoch im Servicebetrieb typischerweise nicht austauschen, da entsprechende Öffnungen an den bestehenden Komponenten zum

Sicherungstausch aufgrund zahlreicher Auflagen wie z.B. HV-Schutz, Dichtheit, ausreichende Zugänglichkeit, etc., sehr aufwendig wären. Daher wird bei einer ausgelösten Sicherung typischerweise die gesamte bestehende Komponente ausgetauscht, obwohl die Komponente ansonsten funktionsfähig ist, da der Grund für die Auslösung der Schmelzsicherung typischerweise an einer anderen Stelle des Bordnetzes liegt (z.B. auf einem defekten Kabel).

Das vorliegende Dokument beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherung von einem Leitungsstrang in einem HV-Bordnetz eines Fahrzeugs. Durch die beschriebene Vorrichtung und durch das beschriebene Verfahren wird eine zuverlässige Auslösung einer Sicherung des Leitungsstrangs gewährleistet. Desweiteren wird ein Zurücksetzten der Sicherung ermöglicht, was dazu führt, dass eine Fahrzeugkomponente, die die Sicherung umfasst, weiterverwendet werden kann.

Gemäß einem Aspekt wird eine Sicherung zur Unterbrechung einer Leitung beschrieben. Bei der Leitung kann es sich um eine Leitung eines HV-Bordnetzes eines Fahrzeugs (z.B. eines Personenkraftwagens oder eines Lastkraftwagens oder eines Motorrads) handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug mit einem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs handeln. Die Sicherung kann dazu verwendet werden, eine über die Leitung angeschlossene Komponente (z.B. einen Verbraucher des Fahrzeugs) vor einem zu hohen Strom zu schützen.

Die Sicherung umfasst eine Leitungsspule, die eingerichtet ist, durch einen Leitungsstrom auf der Leitung durchflössen zu werden und dadurch ein

Magnetfeld zu erzeugen. Mit anderen Worten, der Leitungsstrom auf der Leitung kann anhand der Leitungsspule ein Magnetfeld erzeugen. Desweiteren umfasst die Sicherung eine Steuerungsspule, die mit der Leitungsspule magnetisch gekoppelt ist. Dazu können die Leitungsspule und die Steuerungsspule durch einen magnetisch leitenden Kern miteinander verbunden sein. Die Steuerungsspule kann durch einen Steuerungsstrom durchflössen werden und dadurch das Magnetfeld (insbesondere eine Feldstärke des Magnetfelds) beeinflussen. Die Leitungsspule kann dabei eine geringere Anzahl von Windungen umfassen als die

Steuerungsspule. Dadurch wird ermöglicht, dass auch mit einem relativ geringen Steuerungsstrom ein Magnetfeld erzeugt werden kann, das die gleiche

Größenordnung aufweist wie das durch den Leitungsstrom erzeugte Magnetfeld.

Die Sicherung umfasst weiter einen Trennschalter, der eingerichtet ist, die Leitung in Abhängigkeit von einer Feldstärke des Magnetfelds zu unterbrechen.

Typischerweise, wird die Leitung unterbrochen (z.B. durch Öffnung des

Trennschalters), wenn die Feldstärke des Magnetfelds einen vordefinierten Feldstärke- Schwell wert überschreitet. Bei Abwesenheit eines Steuerungsstroms entspricht der Feldstärke-Schwellwert typischerweise einem Auslösestrom- Schwellwert des Leitungsstroms. Somit wird bei einem Leitungsstrom, der den Auslösestrom-Schwellwert überschreitet, die Leitung durch den Trennschalter unterbrochen.

Desweiteren umfasst die Sicherung eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, einen Steuerungsstrom durch die Steuerungsspule zu bestimmen (und ggf. auch zu erzeugen), um die Feldstärke des Magnetfelds zu verändern, und damit eine Unterbrechung der Leitung durch den Trennschalter zu verursachen oder zu unterbinden. Die Steuereinheit kann durch ein NV-Netz des Fahrzeug (z.B. ein 12V Netz des Fahrzeugs) mit elektrischer Energie versorgt werden. Durch die Leitungsspule und die Steuerungsspule erfolgt eine galvanische Trennung zwischen HV-Netz und NV-Netz. Bei der Steuereinheit kann es sich um einen analogen oder digitalen elektronischen Schaltkreis mit oder ohne Software handeln. Durch die Verwendung einer Steuereinheit, die über die Steuerungsspule das auslösende Magnetfeld beeinflusst, kann eine zuverlässige Auslösung der

Sicherung gewährleistet werden. Außerdem ermöglicht die Verwendung einer Steuereinheit die Implementierung von präzisen und/oder komplexen Auslöse - Kennlinien.

Die Sicherung kann ein Mittel zur Messung der Feldstärke des Magnetfelds (z.B. einen Hallsensor) umfassen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den

Steuerungsstrom in Abhängigkeit von der gemessenen Feldstärke des Magnetfelds zu bestimmen. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den

Steuerungsstrom derart zu bestimmen, dass die (absolute) Feldstärke kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Feldstärke-Schwellwert (z.B. null) ist. Mit anderen Worten, der Steuerungsstrom kann derart bestimmt werden, dass die (absolute) Feldstärke des Magnetfelds auf einen bestimmten vordefinierten Feldstärke wert reguliert wird (z.B. den Wert null).

Wie in diesem Dokument dargelegt, stellt der Steuerungsstrom, ggf. in

Zusammenhang mit der Feldstärke des Magnetfelds, einen Indikator für den Leitungsstrom dar. Somit kann der Steuerungsstrom dazu verwendet werden, zu prüfen, ob der Leitungsstrom einen vordefinierten Auslösestrom-Schwellwert überschritten hat, und daher die Sicherung ausgelöst werden sollte um die Leitung zu unterbrechen.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein von dem Steuerungsstrom

abgeleitetes Signal (z.B. einen verstärkten Steuerungsstrom) mit einem

Auslösestrom-Schwellwert zu vergleichen. Wie oben dargelegt, kann das abgeleitete Signal einen Indikator für den Leitungsstrom darstellen. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Steuerungsstrom derart zu bestimmen, dass das durch die Leitungsspule erzeugte Magnetfeld gedämpft wird, wenn das abgeleitete Signal kleiner als der Auslösestrom-Schwellwert ist.

Dadurch kann eine Auslösung der Sicherung unterbunden werden. Insbesondere kann ein ungewolltes Auslösen der Sicherung (z.B. durch Erschütterungen) vermieden werden. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Steuerungsstrom derart zu bestimmen, dass das durch die Leitungsspule erzeugte Magnetfeld verstärkt wird, wenn das abgeleitete Signal größer als der Auslösestrom-Schwellwert ist. Durch eine Verstärkung des Magnetfelds kann eine Auslösung der Sicherung unterstützt, und dadurch ein zuverlässiges Auslösen der Sicherung gewährleistet werden.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, festzustellen, ob das von dem

Steuerungsstrom abgeleitete Signal für mindestens einen vordefinierten Zeitraum bei oder über dem Auslösestrom-Schwellwert liegt. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Steuerungsstrom derart zu bestimmen, dass das durch die Leitungsspule erzeugte Magnetfeld (nur dann) verstärkt wird, wenn das abgeleitete Signal für mindestens den vordefinierten Zeitraum bei oder über dem Auslösestrom-Schwellwert liegt. Wenn die Bedingung nicht vorliegt, so kann das durch die Leitungsspule erzeugte Magnetfeld gedämpft werden. Durch die Berücksichtigung des vordefinierten Zeitraumes kann die Trägheit von

Komponenten in Bezug auf Überströme berücksichtigt werden. Insbesondere kann ein Auslösen aufgrund von kurzfristigen Stromspitzen vermieden werden.

Die Sicherung kann eine Rückstell-Spule umfassen, die eingerichtet ist, durch Aufbau eines Magnetfelds den Trennschalter zu schließen, um eine

Unterbrechung der Leitung aufzuheben. Dadurch kann eine Weiterverwendung der Sicherung nach Auslösen ermöglicht werden.

Die Sicherung kann derart ausgelegt sein, dass das (ausschließlich) durch den Leitungsstrom erzeugte Magnetfeld eine Unterbrechung der Leitung durch den Trennschalter verursacht, wenn der Leitungsstrom einen Default-Schwellwert erreicht oder übersteigt. Der Default-Schwellwert kann kleiner sein als oder gleich sein wie der oben genannte Auslösestrom-Schwellwert. Es kann somit sichergestellt werden, dass bei Erreichen des Default-Schwellwerts (auch bei Ausfall der Steuereinheit und des Steuerungsstroms) die Sicherung ausgelöst wird. Der Default-Schwellwert ist typischerweise kleiner als ein vordefinierter vertretbarer Betriebsstrom einer Komponente, die über die Leitung mit elektrischem Strom versorgt wird, bzw. kleiner als ein maximaler Betriebsstrom der Leitung zur Komponente. Bei dem vertretbaren Betriebsstrom kann es sich um den Betriebsstrom handeln, für den die Komponente ausgelegt wurde. Der vertretbare Betriebsstrom kann zeitabhängig sein. Durch die Auslegung der Sicherung in Bezug auf einen Default-Schwellwert wird gewährleistet, dass auch bei Ausfall der Steuereinheit keine Schädigung der Komponente erfolgt.

Die Komponente kann einen typischen Betriebsstrom aufweisen, der kleiner als der vertretbare Betriebsstrom der Komponente ist. Der typische Betriebsstrom kann einem Betriebsstrom entsprechen, bei dem die Komponente typischerweise betrieben wird. Der typische Betriebsstrom kann zeitabhängig sein. Der Default- Schwellwert kann kleiner sein als der typische Betriebsstrom. Das führt dazu, dass ein Ausfall der Steuereinheit direkt zu einer Auslösung der Sicherung führt (wenn die Komponente bei oder über dem typischen Betriebsstrom betrieben wird). Andererseits kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Steuerungsstrom derart zu bestimmen, dass der Trennschalter die Leitung bei einem Leitungsstrom unterbricht, der höher ist als der typische Betriebsstrom und kleiner ist als der vertretbare Betriebsstrom. Mit anderen Worten, der Auslösestrom-Schwellwert kann so gewählt werden, dass er höher als der typische Betriebsstrom und kleiner als der vertretbare Betriebsstrom ist. Somit wird durch die Steuereinheit der gewünschte Schutz vor Überstrom (d.h. für Ströme jenseits des vertretbaren Betriebsstroms) bereitgestellt, und gleichzeitig ein zuverlässiger Schutz bei Ausfall der Steuereinheit gewährleistet.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Erkennung eines Fehlerstroms durch eine Last beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine erste in diesem Dokument beschriebene Sicherung, die auf einer Leitung liegt, die zu der Last führt. Die erste Sicherung ist eingerichtet, in der in diesem Dokument beschriebenen Weise, einen ersten Steuerungsstrom zu bestimmen. Desweiteren umfasst die Vorrichtung eine zweite in diesem Dokument beschriebene Sicherung auf einer Leitung, die von der Last weg führt. Die zweite Sicherung ist eingerichtet, in der in diesem Dokument beschriebenen Weise, einen zweiten Steuerungsstrom zu bestimmen. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Vergleichseinheit, die eingerichtet ist, den ersten und zweiten Steuerungsstrom zu vergleichen, und anhand des Vergleichs einen Fehlerstrom an der Last zu erkennen. Wie in diesem Dokument beschrieben, stellen die ersten und zweiten Steuerungsströme Indikatoren für die Leitungsströme auf der Leitung zu der Last, respektive auf der Leitung von der Last weg dar. Durch einen Vergleich der

Steuerungsströme kann somit ein Fehlerstrom in der Last (zur Masse) detektiert werden. Die Detektion eines Fehlerstroms kann zu einem Auslösen der ersten und/oder zweiten Sicherung führen. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug beschrieben, dass die in diesem Dokument beschriebene Sicherung umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren beschrieben. Das Verfahren kann beispielsweise durch eine in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit und/oder Sicherung ausgeführt werden. Das beschriebene Verfahren umfasst

Merkmale, die den Merkmalen der in diesem Dokument beschriebenen Sicherung entsprechen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt

Figur la ein Blockdiagram einer beispielhaften Sicherung;

Figur lb ein weiteres Blockdiagram einer beispielhaften Sicherung;

Figur 2 beispielhafte Ströme in einer Sicherung;

Figur 3 ein Blockdiagram eines beispielhaften Rücksetz-Mechanismus;

Figur 4a ein beispielhaftes Strom-Zeitdiagram für eine Sicherung;

Figur 4b ein beispielhaftes Schaltungsdiagram einer Sicherung zur Realisierung des in Figur 4a gezeigten Strom-Zeitdiagrams;

Figur 5a eine beispielhafte Vorrichtung zur Ermittlung eines Fehlerstroms;

Figur 5b eine beispielhafte Vorrichtung zur Sicherung von Fehlerströmen; und

Figur 6 ein beispielhaftes Strom-Zeitdiagram für eine Sicherung, welche eine

Kombination aus einer elektronisch-mechanischen Sicherung und einer

Schmelzsicherung umfasst.

Wie eingangs dargelegt, beschreibt das vorliegende Dokument eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherung von einem Leitungsstrang in einem HV- Bordnetz eines Fahrzeugs. Durch die beschriebene Vorrichtung und durch das beschriebene Verfahren wird eine zuverlässige Auslösung einer Sicherung des Leitung s Strangs gewährleistet. Desweiteren wird ein Zurücksetzten und damit eine Wiederverwendung der Sicherung ermöglicht.

Als eine Alternative zur Verwendung von Schmelzsicherungen in Fahrzeugen könnte die Verwendung von elektromechanischen Sicherungsautomaten in

Betracht gezogen werden. Die im Haushalt gebräuchlichen elektromechanischen Sicherungsautomaten haben den Vorteil, dass sie nach einer Auslösung der Sicherung und nach einer Beseitigung der Ursache für das Auslösen der

Sicherung wieder zurückgesetzt werden können und ihre Funktion wieder ausführen können. Elektromechanische Sicherungsautomaten können aber in

Fahrzeugen typischerweise nicht eingesetzt werden, da sie durch Bewegungen des Fahrzeugs (Vibrationen, Beschleunigungen, etc.) ungewollt ausgelöst werden können.

Bzgl. der Absicherungsfunktion einer Leitungs-Sicherung lassen sich

typischerweise folgende unterschiedlichen Anwendungsfälle betrachten:

1. Kurzschluss: Beim Kurzschluss treten in der Regel sehr hohe Ströme auf, die sehr schnell abgeschaltet werden sollten. Mögliche Auslösemechanismen einer Sicherung, die auf einen Kurzschluss reagieren, sind das Schmelzen der Sicherung oder die Auslösung eines Magnetschalters.

2. Überlast: Bei Überlasst treten (ggf. geringfügig) erhöhte Ströme oberhalb eines Bemessungsstromes der Sicherung auf. Die erhöhten Ströme können über relativ lange Zeiträume andauern. Aufgrund der thermischen Trägheit der Systeme (Leitungen, Stecker, etc.) ist eine Abschaltung typischerweise deutlich weniger zeitkritisch als bei einem Kurzschluss. Mögliche

Auslösemechanismen einer Sicherung, die auf eine Überlast reagieren, sind das Schmelzen eines Drahts oder die Erwärmung eines Bimetall-Kontakts.

Die Sicherung einer Leitung sollte nach Möglichkeit auch ohne eigene, zusätzliche, elektrische Energieversorgung Auslösen können. Dies sollte insbesondere auch bei Kurzschluss der Fall sein, wenn die Spannung zwischen den Phasen im Bordnetz null ist. Die Auslösung sollte daher ausschließlich über den Stromfluss in der abzusichernden Leitung erfolgen. Mit anderen Worten, die Energie zum Auslösen der Sicherung sollte nach Möglichkeit aus dem

Überlaststrom und dem Spannungsabfall an der Sicherung selbst erfolgen.

Wie bereits eingangs dargelegt, kann die Verwendung von Schmelzsicherungen im Fahrzeug zum unnötigen Tausch von relativ teuren und schwierig zu tauschenden Komponenten des Fahrzeugs führen. Dadurch werden die

Reparaturkosten des Fahrzeugs erhöht.

Aufgrund der sehr unterschiedlichen Arbeitstemperaturen der verschiedenen Komponenten im Fahrzeug (typisch von -25 °C bis 125°C) sind auch die

Betriebstemperaturen der in den Komponenten verwendeten Sicherungen entsprechend breit gestreut. Dies führt dazu, dass die tatsächlichen Auslöseströme der Sicherungen in den verschiedenen Komponenten relativ stark variieren. Dies wiederum hat zur Folge, dass die abzusichernden Leitungen (insbesondere der Leitungsquerschnitt, die verwendeten Stecker, etc.) entsprechend des für die Sicherung bei Arbeitstemperatur tatsächlich vorliegenden Auslösestroms ausgelegt werden müssen. Dies führt zu erhöhtem Aufwand bei der

Dimensionierung der einzelnen Leitungen des Bordnetzes.

Wie bereits eingangs dargelegt, haben elektromagnetische Trennschalter den Nachteil, dass sie empfindlich gegenüber im Fahrzeug typischen Erschütterungen sind. Dies kommt insbesondere daher, dass nahe der Auslöseschwelle der Sicherung (d.h. beim auslösenden Betriebs ström) bereits die Magnetkraft eine relative hohe Wirkung auf den Trennschalter der Sicherung hat. Kommt zu der Magnetkraft eine entsprechende mechanische Beschleunigung (Erschütterung), können die mechanische und die magnetische Kraft in Summe wirken und zu einem Auslösen der Sicherung führen, obwohl der Strom noch unterhalb der Auslöseschwelle liegt. Somit können aus dem Haushalt bekannte elektromagnetische Trennschalter nicht verlässlich in Fahrzeugen verwendet werden.

Figur la zeigt ein Blockdiagram einer beispielhaften Sicherung oder

Sicherungsschaltung 100. Die Sicherung 100 umfasst Mittel 102 zur Messung des Stroms 111 durch die Leitung 107. Die Leitung 107 gehört typischerweise zum HV-Bordnetz eines Fahrzeugs. Bei den Mittel 102 zur Messung des Stroms 111 (auch als Leitungsstrom Is bezeichnet) kann es sich beispielsweise um einen Messwiderstand handeln, wobei der Spannungsabfall an dem Messwiderstand ein Indikator für den Leitungsstrom 111 ist. Alternativ oder ergänzend kann die

Sicherung 100 Mittel 103 zur Messung der Stärke eines Magnetfelds Φ 112 durch die Spulen Li 104 und L ₂ 105 der Sicherung 100 umfassen. Bei den Mittel 103 des Magnetfelds 112 kann es sich beispielsweise um einen Hallsensor handeln. Desweiteren umfasst die Sicherung 106 einen Schalter 106 (auch als

Trennschalter bezeichnet), der eingerichtet ist, den Leitungsstrom 111 auf der Leitung 107 zu unterbrechen. Der Schalter 106 ist eingerichtet, durch das

Magnetfeld 112 geöffnet zu werden. Insbesondere öffnet der Schalter 106, wenn das Magnetfeld 112 einen vordefinierten Auslöse-Schwellwert überschreitet. Das Magnetfeld 112 kann durch die erste Spule 104 und/oder durch die zweite Spule 105 der Sicherung 100 erzeugt werden. Dazu können die erste Spule 104 (auch als Leitungsspule 104 bezeichnet), die zweite Spule 105 (auch als Steuerungsspule 105 bezeichnet), und ein Auslöser des Schalters 106 magnetisch miteinander gekoppelt sein. Zur magnetischen Kopplung kann ein gemeinsamer Kern mit relativ hoher Permeabilität oder magnetischer Leitfähigkeit verwendet werden. Typischerweise umfasst die Steuerungsspule 105 eine höhere Anzahl von

Windungen als die Leitungsspule 104, um auch mit, im Vergleich zu dem

Leitungsstrom 111 geringen, Steuerungsströmen durch die Steuerungsspule 105 einen signifikanten Einfluss auf die Feldstärke des Magnetfelds 112 zu haben. Die Sicherung 100 umfasst weiter eine Steuereinheit 101. Die Steuereinheit 101 kann an ein Niedervolt (NV) Netz 110 des Fahrzeugs angeschlossen sein. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 101 kann durch ein NV Netz 110 (z.B. ein 12V Netz) des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, einen Indikator für den Leitungsstrom 111 von dem Mittel 102 zur Strommessung und/oder einen Indikator für das Magnetfeld 112 von dem Mittel 103 zur Magnetfeldmessung zu empfangen. Desweiteren kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, den Steuerungsstrom durch die

Steuerungsspule 105 zu steuern bzw. zu bestimmen, um über den

Steuerungsstrom das Magnetfeld 112 zu manipulieren (insbesondere zu verstärken oder zu dämpfen).

Figur lb zeigt eine Sicherung 100, die ein Mittel 103 zur Messung des

Magnetfelds 112 (aber kein Mittel 102 zur Messung des Leitungsstroms 111) umfasst. Die Ansteuerung der Steuerungsspule L ₂ 105 kann derart (durch die

Steuereinheit 101) erfolgen, dass der magnetische Fluss Φ 112 verschwindet und damit keine magnetische Kraftwirkung auf den Trennschalter 106 erzeugt wird. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, den

Steuerungsstrom I ₂ 113 durch die Steuerungsspule L ₂ 105 derart einzustellen, dass das Magnetfeld 112 durch die Spulen 104, 105 und an dem Schalter 106 null ist (oder zumindest kleiner als ein vordefinierter Sicherheits-Sch wellwert).

Das Magnetfeld in den Spulen 104, 105 ist abhängig von den Windungen ni und n ₂ der ersten und zweiten Spulen 104, 105. Insbesondere gilt für die Feldstärke Φ _χ des durch die Leitungsspule 104 erzeugten Magnetfelds Φ _χ = I _s -, wobei die

Anzahl der Windungen der Leitungsspule 104 ist und wobei 1-L die Länge der Leitungsspule bzw. die Länge des Luftspaltes des Magnetkreises 104 ist. In analoger Weise gilt für die Feldstärke Φ ₂ des durch die Steuerungsspule 105 erzeugten Magnetfelds Φ ₂ = I ₂ — , wobei n ₂ die Anzahl der Windungen der Steuerungsspule 105 ist und wobei 1 ₂ die Länge der Steuerungsspule bzw. die Länge des Luftspaltes des Magnetkreises 105 ist. Die Feldstärke des durch beide Spulen 104, 105 erzeugten Magnetfelds ergibt sich als Φ = Φ _χ + Φ ₂ .

Wie bereits oben dargelegt, ist die Steuereinheit 101 eingerichtet, die Feldstärke Φ anhand der Mittel 103 zur Messung des Magnetfelds 112 zu ermitteln. Die Steuereinheit 101 ist weiter eingerichtet, den Steuerungsstrom I ₂ derart zu verändern, dass die Feldstärke Φ kleiner als oder gleich wie der vordefinierte Sicherheits-Schwellwert Φ ₅ ist, d.h. Φ < Φ ₅ . Insbesondere kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, den Steuerungsstrom I ₂ derart zu verändern, dass die Feldstärke Φ = 0 ist. In diesem Fall ergibt sich

φ = φ _{1 +} φ ₂ = I _s -i + I ₂ -i = 0.

li

Somit ist der Steuerungsstrom I ₂ , der eingestellt wird, um die Feldstärke Φ auf einen gewissen Wert zu regeln (z.B. auf den Wert 0), ein Indikator für den

Leitungsstrom I _s , z.B. I ₂ =— I _s -—. Das Verhältnis -— kann durch geeignete Wahl der Anzahl der Windungen und/oder der Länge der Spulen klein gewählt werden, so dass der Steuerungsstrom I ₂ im Vergleich zum Leitungsstrom I _s klein ist, und damit auch die zur Steuerung der Sicherung 100 erforderliche elektrische Energie klein ist. Insbesondere kann « n ₂ gewählt werden (z.B. bei gleichen Spulenlängen bzw. gleichen Längen des Luftspaltes des Magnetkreises).

Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ansteuerung der Steuerungsspule 105 und eine beispielhafte Auslösung des Trennschalters 106 in Abhängigkeit von dem

Leitungsstrom 111. Insbesondere zeigt Figur 2 den Leitungsstrom 111, 211, der mit der Zeit 201 ansteigt und schließlich den Auslösestrom-Schwellwert 210 Ischwelle übersteigt. Mit steigendem Leitungsstrom 211 würde auch die Feldstärke 212 des Magnetfelds 112 steigen. Die Steuereinheit 101 ist jedoch eingerichtet, den Steuerungsstrom 213 durch die Steuerungsspule 105 derart zu bestimmen, dass die Feldstärke 212 (für den Fall, dass der Leitungsstrom 211 den

Auslösestrom-Schwellwert 210 nicht erreicht oder nicht übersteigt, d.h. für Is < Ischwelle °der Is ^ Ischwelle) ^nui l (oder bei einem definierten Wert) ist. Es ergibt sich somit ein analog zu dem Leitungsstrom 211 ansteigender

Steuerungsstrom 113, 213 durch den das von dem Leitungsstrom 211 erzeugte Magnetfeld 112 gedämpft wird (auf den definierten Feldstärke- Wert). Der Steuerungsstrom 213 wird daher auch in diesem Dokument als

Kompensationsstrom bezeichnet.

Wie oben dargelegt, ist der Steuerungsstrom 113, 213 aufgrund der Regelung bzw. Steuerung durch die Steuereinheit 101 typischerweise proportional zu dem Leitungsstrom 111, 211. Somit kann die Steuereinheit 101 aus dem

Steuerungsstrom 113, 213 den entsprechenden Leitungsstrom 111, 211 ermitteln (z.B. anhand eines Verstärkers). Insbesondere kann die Steuereinheit 101 überprüfen, ob der Leitungsstrom 211 den Auslösestrom-Schwellwert 210 erreicht oder übersteigt, d.h. ob I _s > Ischwelle- Die Steuereinheit 101 kann weiter eingerichtet ein, die Kompensation des Magnetfelds der Leitungsspule 104 durch die Steuerungsspule 105 zu beenden, wenn ermittelt wird, dass der Auslösestrom- Sch well wert 210 erreicht oder überstiegen wird. Durch die Unterbrechung der Magnetfeld-Kompensation, entspricht die Feldstärke 212 des Magnetfelds 112 an dem Trennschalter 106 der Feldstärke Φ _χ = I _s -, durch die bei I _s > Ischwelle ^em Öffnen oder ein Auslösen des Trennschalters 106 verursacht wird.

Um ein zuverlässiges Auslösen des Trennschalters 106 zu gewährleisten, kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, einen, das die Feldstärke Φ _χ verstärkenden, Steuerungsstrom 113, 213 zu erzeugen, wenn ermittelt wird, dass der

Leitungsstrom 113, 213 den Auslösestrom-Schwellwert 210 erreicht oder überstiegen hat. Dies ist in Figur 2 dargestellt. In dem in Figur 2 dargestellten Fall, erzeugt die Steuereinheit 101 einen invertierten Steuerungsstrom 213 mit einer Verstärkungsstromstärke I _max 214. Wenn der Steuerungsstrom I ₂ eine dem Auslösestrom-Schwellwert 210 entsprechende Schwelle übersteigt, wird durch Umpolung (und ggf. Verstärkung) von I ₂ eine Auslösung des Trennschalters eingeleitet. Durch die Umkehrung des Steuerungsstroms 213 wird die Feldstärke Φ- _L des Magnetfelds der Leitungsspule 104 nicht mehr kompensiert sondern verstärkt, was zu einer Summen-Feldstärke Φ 212 führt, die deutlich über dem Auslöse-Schwellwert für den Trennschalter 106 liegt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass auch bei Vorliegen von mechanischen Kräften im Fahrzeug, die der Auslösung des Schalters 106 entgegenwirken, ein zuverlässiges Auslösen des Schalters 106 gewährleistet wird.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Sicherung 100 bidirektional, d.h. für positive und/oder für negative Leitungsströme 1 1 1 einsetzbar ist. Die Umkehrung des Leitungsstroms 1 1 1 führt zu einer Umkehrung des Magnetfelds 1 12, was wiederum zu einer Umkehrung des Steuerungsstroms 1 13 führt.

Es ist weiter zu beachten, dass die Auslösegenauigkeit der Sicherung 100 nur von der Genauigkeit der Bestimmung der Summen-Feldstärke Φ 212 und der

Einstellung des Steuerungsstroms I ₂ abhängt. Somit kann die Sicherung 100 mit sehr hoher Genauigkeit ausgelöst werden. Dabei ist die Auslösung unabhängig von der Temperatur der Sicherung 100. Wie bereits oben dargelegt, sollte der Trennschalter 106 in beiden Stellungen (d.h. offen und geschlossen) in stabiler Lage verharren. Insbesondere sollte der

Trennschalter 106 die in einem Fahrzeug auftretenden Erschütterungen in diesen Positionen (ohne Einwirkung einer elektro-magnetischen Kraft) bestehen. Das kann durch geeignete mechanische Lösungen (z.B. durch mechanische Federn) erreicht werden.

Die Sicherung 100, d.h. insbesondere die Steuereinheit 101 , kann eingerichtet sein, für einen bestimmten vordefinierten Zeitraum (insbesondere kurzzeitig) einen Leitungsstrom 1 1 1 zuzulassen, der über den Auslösestrom-Schwellwert 210 Ischwelle hinaus geht. Mit anderen Worten, es kann zeitlich begrenzt eine

Schwellwertüberschreitung toleriert werden, und vorübergehend ein höherer Schwellwert zugelassen. Insbesondere kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, den Auslösestrom-Schwellwert 210 Ischwelle f ^ur einen bestimmten Zeitraum zu erhöhen, und somit vorübergehend auch für überhöhte Leitungsströme 1 1 1 das Magnetfeld durch einen geeigneten Steuerungsstrom 1 13 zu kompensieren. Damit kann das Verhalten der Sicherung 100 an Systeme mit hohen Spitzenströmen und niedrigen Durschnittströmen angepasst werden.

Die Sicherung 100 gewährleistet auch bei einem Defekt der Steuereinheit 101 , z.B. bei einem Stromausfall, eine zuverlässige Auslösung des Trennschalters 106, und stellt somit einen sogenannten„Fail Save" Zustand bereit. Ein Ausfall der Steuereinheit 101 führt zu einer Unterbrechung der Magnetfeldkompensation. Auch in einem solchen Fall führt ein über den Auslösestrom-Schwellwert 210 hinausgehender Leitungsstrom 1 1 1 zu einer Auslösung des Trennschalters 106. Es kann jedoch aufgrund der fehlenden Magnetfeldkompensation zu einer frühzeitigen Auslösung kommen (z.B. aufgrund von Erschütterungen im

Fahrzeug).

In der Sicherung 100 wird die Auslösung des Trennschalters 106 über den Steuerungsstrom I ₂ 1 13 und über die entsprechende Auslöseschwelle definiert. Somit kann durch entsprechende Schaltungsdimensionierung (Bestückung, Parameter-Kalibrierung, ...) einer analogen Steuereinheit 101 und/oder durch Programmierung einer digitalen Steuereinheit 101 die Auslösecharakteristik dem Anwendungsfall der Sicherung 100 angepasst werden. Wie aus den Figuren la und lb zu entnehmen ist, weist die Sicherung 100 keine elektrische Verbindung zwischen dem abzusichernden Pfad 107 (des HV- Bordnetzes) und der Steuerelektronik 101 und der Spule L ₂ 105 (des NV- Bordnetzes) auf. Somit ist eine galvanische Trennung zwischen HV-Leitung und Steuerung gegeben. Figur 3 zeigt ausgewählte Teile einer beispielhaften Sicherung 300, die nach einem Auslösen zurückgesetzt werden kann. Figur 3 zeigt insbesondere einen ersten Magnetkreis mit dem ersten Magnetfeld 112, das durch die Leitungsspule 104 und durch die Steuerungsspule 105 erzeugt wird. Desweiteren zeigt Figur 3 einen zweiten Magnetkreis mit einem zweiten Magnetfeld 312, das durch eine Rücksetz-Spule L ₃ 304 erzeugt wird. Desweiteren zeigt Figur 3 eine bewegliche Komponente 306, die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Magnetfeldern 112, 312 magnetisch gekoppelt ist und die eingerichtet ist, den Trennschalter 106 zu öffnen (in der gestrichelt dargestellten Position) oder zu schließen (in der ausgefüllt dargestellten Position). Die bewegliche Komponente 306 ist typischerweise bistabil mit den beiden in Figur 3 dargestellten Positionen.

Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, auch die Rücksetz-Spule 304 anzusteuern. Zu diesem Zweck kann ein Rücksetz-Strom durch die Rücksetz - Spule 304 erzeugt werden, und dadurch ein Magnetfeld 312 erzeugt werden, das die bewegliche Komponente 306 in die Position bewegt, durch die der

Trennschalter 106 geschlossen wird (d.h. in die ausgefüllt dargestellte Position in Figur 3). Andererseits kann durch das oben dargelegte Verfahren mit dem ersten Magnetfeld 112 die bewegliche Komponente 306 in die Position bewegt werden, durch die der Trennschalter 106 geöffnet wird (d.h. in die gestrichelt dargestellte Position in Figur 3).

Somit kann über die Spule L ₃ 304 die Sicherung 300 nach einer Auslösung wieder zurückgesetzt werden. Dies kann über unterschiedliche Wege geschehen. Die Anschlüsse der Rücksetz-Spule L ₃ 304 können aus der Komponente, in der die

Sicherung 300 verbaut ist, auf eigene Stecker-Pins herausgeführt werden. So kann die Spule 304 über einen Spezialadapter angesteuert und der Trennschalter 106 zurückgesetzt werden. So kann nach Behebung der Ursache für die Auslösung der Sicherung 300 die Sicherung 300 in kontrollierter Weise (z.B. durch qualifiziertes Service Personal) zurückgesetzt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Spule L ₃ 304 von einem Prozessor der Komponente, in der die Sicherung 300 verbaut ist, angesteuert werden (beispielsweise durch die Steuereinheit 101). Die Initiierung des Zurücksetzens kann über Spezialbefehle erfolgen, die z.B. durch spezielle Codes geschützt sind, um die Wirkung der Sicherung 300 nicht unbefugt manipulieren zu können. Alternativ oder ergänzend kann eine mechanische Rücksetzung durch einen aus der Komponente herausgeführten

Betätigungsmechanismus ermöglicht werden.

Figur 4a zeigt ein beispielhaftes Strom-Zeitdiagram 400 für eine Sicherung 100, 300. Insbesondere zeigt Figur 4a einen Betriebsstrom 421 für den ein der

Sicherung 100, 300 nachgelagertes, zu sicherndes, System ausgelegt ist.

Typischerweise weisen solche Systeme ein gewisse thermische Trägheit auf, so dass für kurze Zeiträume 201 ein erhöhter Strom 421 verarbeitet werden kann, ohne das System bleibend zu schädigen. Desweiteren zeigt Figur 4a einen beispielhaften typischen (und/oder maximalen) Betriebsstrom 411 des

nachgelagerten Systems. Dieser typische Betriebsstrom 411 ist kleiner als der

Strom 421, für den das System ausgelegt ist. In dem dargestellten Beispiel ist der Betriebsstrom 411 für kurze Zeiträume 201 erhöht, was beispielweise bei Elektromotoren aufgrund eines Anlaufstroms der Fall sein kann. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, einen zeitlichen Verlauf des

Auslösestrom-Schwellwerts 410 zu realisieren. Wie in Figur 4a gezeigt kann der zeitliche Verlauf des Auslösestrom-Schwellwerts 410 an den zeitlichen Verlauf des typischen Betriebsstroms 411 angepasst sein, und dem zeitlichen Verlauf des typischen Betriebsstroms 411 mit einer gewissen Sicherheitsmarge folgen.

Insbesondere kann der zeitliche Verlauf des Auslösestrom-Schwellwerts 410 zwischen dem zeitlichen Verlauf des typischen Betriebs Stroms 411 und dem zeitlichen Verlauf des Betriebsstroms 421, für den das zu sichernde System ausgelegt ist, liegen. In dem in Figur 4a gezeigten Beispiel liegt der

Auslösestrom-Schwellwert 410 für Zeiträume T < T ₀ bei I _b 415 und für

Zeiträume T > T ₀ bei I _a 416. Die Sicherung 100, 300 kann derart konfiguriert sein, dass der zeitliche Verlauf des Auslösestrom-Schwellwerts 410 eine vordefinierte Mindestmarge 403 zu dem Betriebsstrom 421 aufweist, für den das zu sichernde System ausgelegt ist.

Der zeitliche Verlauf des Auslösestrom-Schwellwerts 410 entspricht einer durch das in diesem Dokument beschriebene, elektronisch-magnetische Verfahren bereit gestellten Sicherungskennlinie. Figur 4a zeigt weiter eine Sicherungskennlinie 406, die durch die Sicherung 100, 300 bei Ausfall der Steuereinheit 101 bereitgestellt wird. Bei der Sicherungskennlinie 406 handelt es sich um eine elektro-magnetische Sicherungskennlinie, die sich auf Basis des Leitungsstroms 111 (und ohne Einwirken eines Steuerungsstroms 113) ergibt. Die

Sicherungskennlinie 406 weist typischerweise eine minimale Auslöseschwelle (bei einem relativ niedrigen Strom 402) und eine maximale Auslöseschwelle (bei einem relativ hohen Strom 402) auf. Diese Auslöseschwellen liegen

typischerweise bei niedrigeren Strömen als die Auslösestrom-Schwellwerte 410. Die Differenz zwischen maximaler Auslöseschwelle und minimaler

Auslöseschwelle stellt einen Toleranzbereich 407 der rein elektro-magnetischen Auslösung dar. Die elektro-magnetische Auslösung weist typischerweise eine gewisse Trägheit auf, die dazu führt, dass Stromstöße die kürzer als ein

Trägheitszeitraum 405 sind, nicht zu einer Auslösung der Sicherung 100, 300 führen. Die Sicherung 100, 300 kann derart konfiguriert sein, dass die maximale Auslöseschwelle eine vordefinierte Mindestmarge 404 zu dem Betriebsstrom 421 aufweist, für den das zu sichernde System ausgelegt ist. Die vordefinierte

Mindestmarge 404 kann typischerweise unabhängig von der Mindestmarge 403 festgelegt werden.

Figur 4b zeigt ein Blockdiagram einer beispielhaften elektronischen (insbesondere analogen) Realisierung einer Steuereinheit 101. Weiter zeigt Figur 4b die

Leitungsspule 104 und die Steuerungsspule 105, die durch einen gemeinsamen magnetischen Kern miteinander gekoppelt sind. Außerdem zeigt Figur 4b das Mittel 103 zur Messung des durch die Spulen 104, 105 erzeugten Magnetfelds. Bei dem Mittel 103 zur Messung des Magnetfelds kann es sich um einen

Hallsensor handeln.

Die in Figur 4b gezeigte Steuereinheit 101 ist eingerichtet, den in Figur 4a gezeigten Verlauf des Auslösestrom-Schwellwerts 410 zu realisieren. Dazu kann die Steuereinheit einen Gleichrichter 431 umfassen, der eingerichtet ist, den Steuerungsstrom 113 gleichzurichten. Durch die Verwendung eines Gleichrichters 431 kann die Steuereinheit 101 zur Absicherung von positiven und/oder negativen Leitungsströmen 111 eingesetzt werden. Die Steuereinheit 101 umfasst weiter zwei Komparatoren 432 und 433 (z.B. Operationsverstärker), durch die ein Vergleich des Steuerungsstrom 113 mit den beiden (auf den Steuerungsstrom umgerechneten) Auslöseschwellwerten I _a 416 und I _b 415 vorgenommen werden kann. Alternativ kann, wie in Figur 4b gezeigt, der gemessene Steuerungsstrom 113 durch einen Verstärker 435 auf den entsprechenden Leitungsstrom 111 verstärkt werden.

Durch den Spannungsteiler mit den Widerständen R ₃ , R ₄ kann der

Auslöseschwellwert I _a 416 festgelegt werden, und durch den Komparator 432 kann ermittelt werden, ob der Auslöseschwellwert I _a 416 überschritten wird oder nicht. In analoger Weise kann durch den Spannungsteiler mit den Widerständen R _lt R ₂ der Auslöseschwellwert I _b 415 festgelegt werden, und durch den

Komparator 433 kann ermittelt werden, ob der Auslöseschwellwert I _b 415 überschritten wird oder nicht. Dabei verzögert das RC-Glied aus dem Widerstand R ₀ und der Kapazität C ₀ einen Anstieg des (verstärkten) Steuerungsstroms 113 um die Zeitkonstante T ₀ = 1/R ₀ C ₀ , so dass ein Anstieg des Steuerungsstroms 113 über den Auslöseschwellwert I _b 415 hinaus erst nach Ablauf von T ₀ von dem Komparator 433 detektiert wird.

Das ODER-Gatter 434 sorgt dafür, dass eine der beiden

Schwellwertüberschreitungen zu einer Umkehrung des Steuerungsstroms 113 und damit zu einer Auslösung der Sicherung 100, 300 führt. Somit kann die Steuereinheit 101 durch analoge Schaltungstechnik realisiert werden. Alternativ oder ergänzend kann auch ein digitaler Signalprozessor (z.B. der Prozessor der Komponente, in die die Sicherung 100, 300 eingebaut ist) zur Realisierung der Steuereinheit 101 verwendet werden.

Die Genauigkeit der Auslöseschwellen I _a 416 und I _b 415 der elektronischmagnetischen Sicherung 100, 300 wird durch die Präzision der magnetischen Regelung auf einen bestimmten Wert (z.B. Null) im Magnetkreis der Spulen 104 und 105, sowie durch die Toleranz der Widerstände R _lt R ₂ , R ₃ , ß ₄ beeinflusst. Die Genauigkeit des Zeitverhaltens wird durch die Komponenten R ₀ , C ₀ des RC-

Glieds beeinflusst. Wenn erforderlich, kann die Genauigkeit mit relativ einfachen Mitteln gesteigert werden, z.B. kann durch Einsatz eines digitalen Oszillators das Zeitverhalten präzisiert werden. Somit kann durch Konfiguration der

Steuereinheit 101 die Genauigkeit der Auslösung der Sicherung 100, 300 eingestellt werden.

Figuren 5a und 5b veranschaulichen, wie zwei identische Sicherungen 100, 300 auf einer zweiphasigen Leitung zu einem zusätzlichen Fehlerstromschutz kombiniert werden können, ohne die einzelnen Schutzfunktionen der einzelnen Sicherungen 100, 300 zu verändern. Eine Leitung kann mit einer ersten Sicherung 501 vor einer Last 503 und mit einer zweiten Sicherung 502 nach der Last 503 abgesichert werden. Die erste Sicherung 501 wird durch den ersten Leitungsstrom /+ durchflössen und die zweite Sicherung 502 wird durch den zweiten

Leitungsstrom /_ durchflössen. Die Leitungsströme /+ und /_ können in den jeweiligen Sicherungen 501, 502, insbesondere in den jeweiligen Steuereinheiten der Sicherungen, erfasst werden. Dadurch kann ein Fehlerstrom 511 als eine Abweichung zwischen den erfassten Leitungsströmen /+ und /_ ermittelt werden.

Figur 5b zeigt ein Blockdiagram einer beispielhaften Anordnung 520 zur

Detektion eines Fehlerstroms 511. Die beiden Steuereinheiten 521, 521 der beiden Sicherungen 501, 502 liefern Steuerungsströme /„+ und /„_, die den Leitungsströmen /+ und /_ entsprechen. Eine Vergleichseinheit 523 ist eingerichtet, die Steuerungsströme I _p+ und I _p _ (oder davon abgeleitete Signale) zu vergleichen, und festzustellen, ob eine absolute Differenz \ l _{p +} — I _p _ \ gleich ist wie oder größer ist als ein vordefinierter Fehlerstrom-Schwellwert iFehierMax- Mit anderen Worten, unabhängig von dem Auslösestrom der Sicherungen 501, 502 kann eine empfindlichere Auslöseschwelle IpehierMax für den Fehlerstrom Ipehier 511 gewählt werden. Dazu können die beiden Signale I _p+ und I _p _ der Sicherungsströme I ₊ und L einer vergleichenden Schwellwertschaltung 523 zugeführt werden. Das Ergebnis des Vergleichs kann den beiden Einzelsicherungen 501, 502

(insbesondere den beiden Steuereinheiten 521, 522) in die jeweilige ODER-

Verknüpfung 434 zur Auslösung eingeleitet werden. So kann bei Vorliegen eines Fehlerstroms 511 eine Auslösung der Einzelsicherungen 501, 502 angestoßen werden (unabhängig von der tatsächlichen Höhe der Leitungsströme /+ und /_). Die in diesem Dokument beschriebene elektronisch-magnetische Sicherung 100, 300 kann mit einer Schmelzsicherung kombiniert werden. Durch die

Schmelzsicherung kann sichergestellt werden, dass bei extremen Leitungsströmen auf jeden Fall eine Auftrennung der Leitung 107 erfolgt. Andererseits können durch die elektronisch-magnetische Sicherung 100, 300 kleinere kritische Leitung s ströme abgesichert werden. Der Trennschalter benötigt typischerweise nur eine niedrige Trennfähigkeit. Mit anderen Worten, die Schmelzsicherung kann als Absicherung für eine Fehlfunktion der elektronisch-magnetischen Sicherung 100, 300 (z.B. aufgrund eines eingeklemmten Trennschalters 106) dienen. Dies ist in dem Strom-Zeitdiagram in Figur 6 dargestellt. Figur 6 zeigt beispielhafte Betriebsströme 622, 621, für die unterschiedliche Leitungen (mit

2 2

2,5mm und mit 4mm Querschnitt) ausgelegt sind. Der zeitliche Verlauf des Auslösestrom-Schwellwerts 410 der elektronisch-magnetische Sicherung 100, 300 stellt sicher, dass vor Erreichen der Betriebsströme 622, 621, die jeweilige Leitung getrennt wird. Als weitere Sicherheitsstufe sorgt eine Schmelzsicherung (Verlauf 610) dafür, dass, falls keine Trennung der Leitung durch die elektronisch-magnetische Sicherung 100, 300 erfolgt ist, ab einem bestimmten Leitungsstrom die Leitung durch die Schmelzsicherung getrennt wird.

Zusammenfassend wird in diesem Dokument ein elektronisch-magnetisches Verfahren beschrieben, das die Nachteile von Schmelzsicherung und/oder von elektromechanischen Sicherungen vermeidet. Durch die Verlagerung der Auslöseeigenschaften auf eine Steuereinheit 101 (z.B. auf eine elektronische Schaltung), ergeben sich darüber hinaus zahlreiche Möglichkeiten:

• Eine vereinfachte Parametrierung der Sicherung 100 im Fertigungsprozess.

Wenn es sich bei der Steuereinheit 101 um eine elektronische Schaltung handelt, so kann z.B. durch Nutzung von Methoden, wie dem Trimmen von Widerständen, oder durch Verwendung von einer Check-Summen

abgesicherten Parametrierung über SW, die Zahl von unterschiedlichen HW- Varianten der Sicherung 100, 300 für unterschiedliche Anwendungen reduziert oder ganz vermieden werden.

• Die Sicherungsströme (d.h. die Leitungsströme 111) können durch die

Steuereinheit 101 gemessen werden. Die gemessenen Signale können über eine AD (Analog zu Digital) -Wandlung einer Steuerungs-SW zur Verfügung gestellt werden. Anhand der Steuerungs-SW kann z.B. eine Plausibilisierung der Ströme durchgeführt oder eine Systemdiagnose durchgeführt werden.

• Figuren 5 a und 5b zeigen eine Kombination zweier Sicherungen 501, 502 zur Realisierung einer Fehlerstromschutzschaltung. Hier können weitere

Schaltungsoptimierungen in Bezug auf die Steuereinheiten 521, 522 durchgeführt werden, da in den zwei vollständigen Sicherungen 501, 502 mit annähernd gleichen Strömen und Charakteristiken Redundanzen vorhanden sind.

• Durch die in diesem Dokument beschriebene Sicherung 100, 300 wird ein galvanisch getrenntes Signal bzgl. der Höhe des Leitung s Stroms 111 durch die Sicherung 100, 300 bereitgestellt. Außerdem wird die Möglichkeit einer zusätzlichen Sicherungsauslösung bereitgestellt. Bei fehlender Versorgungsspannung für die Sicherungselektronik 101 kann, wie in Figur 4a dargestellt, eine Auslöseschwelle 406 unterhalb des typischen Betriebsstromes 411 der nachgeschalteten Funktionseinheit festgelegt werden. Dies kann zu einer Abschaltung führen, obwohl der Maximalstrom der

Funktionseinheit nicht erreicht ist. Dies kann sinnvoll sein, da bereits mit dem Fehler der Stromversorgung 110 der Sicherung 100 ein Fehler im Bordnetz vorliegt. Die durch die Auslöseschwelle 206 verursachte Auslösung tritt im fehlerfreien Betrieb nicht auf, verhindert aber bei Vorliegen eines Fehlerfalls der Sicherung 100, 300 eine zu späte Auslösung der Sicherung 100, 300.

Die in diesem Dokument beschriebene elektronisch-magnetische Sicherung 100, 300 erfüllt alle notwendigen Anforderungen für den Einsatz in einem Fahrzeug. Insbesondere erlaubt die beschriebene Sicherung eine Unabhängigkeit von der Einsatztemperatur, sowie eine Robustheit gegenüber Erschütterungen und Vibrationen. Die Sicherung weist weiter geringe Toleranzen bzgl. des

Auslösestromes auf, die darüber hinaus noch im Fertigungsprozess abgeglichen werden können. Dies ermöglicht eine optimale Auslegung der zu sichernden Systeme, was z.B. zu kleineren Leitungsquerschnitten, geringem Gewicht, etc. führen kann. Die beschriebenen Sicherungen ermöglichen es somit die Kosten und das Gewicht von Fahrzeugen zu reduzieren.

Es wurden außerdem Mittel beschrieben, mit der eine Rücksetzbarkeit der Sicherung über einen flexibel definierbaren Mechanismus erreicht werden kann. Es ist somit kein Tausch von Komponenten notwendig. Desweiteren ist die Funktion der in diesem Dokument beschriebenen Sicherungen auch bei fehlender Spannungsversorgung sichergestellt.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der Parametrierung der

Auslösecharakterisik der Sicherung im Fertigungsprozess. Dabei ist die

Parametrierung unabhängig von mechanischen Randbedingungen. Daher besteht eine erhöhte Flexibilität bei der Generierung von Auslösekennlinien. Wie bereits oben dargelegt, ist die Elektronik der Sicherung vollständig galvanisch vom Sicherungspfad 107 getrennt. Dies erleichtert die

Implementierung, da weniger Sicherheitsanforderungen zu erfüllen sind.

Desweiteren ermöglicht das in diesem Dokument beschriebene Verfahren einen galvanisch getrennten Spannungsabgriff zur Messung des Leitungs- oder

Sicherungsstromes. Dies kann z.B. dazu verwendet werden, um Software- Plausibilisierungen des Betriebsstromes durchzuführen. Außerdem ermöglicht das beschriebene Verfahren eine galvanisch getrennte Eingriffsmöglichkeit zur Abschaltung aufgrund weiterer Auslöse-Signale, z.B. bei Auftreten und Erkennen von schwerwiegenden Software-Fehlern, oder bei Erkennung eines Crash- Ereignisses.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.