Aufgrund der Anhebung der Bordnetzspannung in Kraftfahrzeu- gen 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 wei- teren Leitung oder der üblicherweise auf Massepotential lie- genden Fahrzeugkarosserie Lichtbögen entstehen. Entsteht ein Lichtbogen, so besteht aufgrund dessen hoher Temperatur zu- dem die Gefahr, dass sich ein stabiler Betriebspunkt des Lichtbogens einstellt und der Lichtbogen daher kontinuier- lich 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 Schutz- maßnahmen eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes gegen Lichtbögen vorgesehen worden. Vielmehr sind in Kraftfahrzeugen zur Un- terbrechung stromführender Versorgungsleitungen im Kurz- schlussfall 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 grö- ßer 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"Kurz- schluss infolge einer direkten Kontaktierung vorliegt, son- dern ein-wenn auch intermittierender-Lichtbogen ent- steht, infolge dessen der Strom im Vergleich zum lichtbogen- freien Kurzschlussstrom deutlich herabgesetzt und damit we- sentlich geringer ist.

So ergibt sich beispielsweise bei einer Betriebsspannung von 36V und einem Innenwiderstand einer Fahrzeugbatterie von 30mQ sowie einem Zusatzwiderstand im Kurzschlusskreis von lmQ ein Kurzschlussstrom von 1160A. Dieser Kurzschlussstrom liegt über dem fünffachen Nennstrom einer üblichen 200A- Schmelzsicherung, so dass eine schnelle Auslösung gewähr- leistet werden kann. Tritt dagegen im Bereich der Kurz- schlussstelle ein Lichtbogen auf, so fällt an diesem eine Spannung von beispielsweise 26V ab. Damit reduzieren sich die Spannung am Kurzschluss auf 10V und der Kurzschlussstrom auf ca. 320A. Da eine Schmelzsicherung jedoch frühestens bei einem Strom von 270A auslöst, kann bei einem solchen Kurz- schlussstrom nicht von einer schnellen Auslösung ausgegangen werden. Vielmehr ist hierbei eine Auslösezeit im Bereich von einigen Minuten zu erwarten, während dessen jedoch im Fahr- zeug bereits ein erheblicher Schaden infolge des Lichtbogens auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an- zugeben, 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 erfin- dungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, an einer stromführenden Versorgungsleitung eine Sensorleitung zumindest teilweise entlangzuführen. Mit- tels 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 weite- ren Leitung hergestellt werden kann, die lediglich zur Lichtbogendetektion, nicht aber zur Führung des normalen Be- triebsstroms eines an der betroffenen Versorgungsleitung an- geschlossenen Verbrauchers genutzt wird. Ein solche Kopplung einer zusätzlichen Detektionsleitung tritt dann entweder zum Potential der Lichtbogenspannung, zum Potential der Versor- gungsleitung oder gegen Masse auf.

Die Kopplung wiederum kann erzeugt werden, indem die bei Auftreten eines Lichtbogens erkanntermaßen lokal stark über- höhte 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 Auftre- tens eines Lichtbogens infolge der hohen Temperatur an die- ser Stelle schmelzen und sich praktisch lokal auflösen. Da- durch 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 iden- tifiziert werden kann.

Der entsprechende Detektionsstrom selbst oder eine infolge dessen erzeugte Spannung wird dann vorteilhafterweise zur Auslösung der Schutzmaßnahme herangezogen. Als Schutzmaßnah- me ist zumindest eine Stromreduzierung in der Versorgungs- leitung vorgesehen. Zweckmäßigerweise wird jedoch die Ver- bindung der Versorgungsleitung zur Stromquelle und damit der über diese geführte Stromfluss durch einen vorzugsweise in der Versorgungsleitung selbst angeordneten Schalter unter- brochen, 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 Re- lais, oder ein Halbleiterschalter eingesetzt werden.

Bezüglich der Vorrichtung wird die genannte Aufgabe erfin- dungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5. Vor- teilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegens- tand der auf diesen rückbezogenen Unteransprüche.

Die zur Erkennung und damit zur Detektion eines Lichtbogens vorgesehene Sensierungs-oder Detektionsleitung weist zweck- mäßigerweise selbst eine Isolierung auf und kann beispiels- weise als isoliertes Litzenbündel in das die Versorgungslei- tung enthaltene Kabel mit verseilt werden. Dabei kann die Detektions-oder Zusatzleitung als innen-oder als außenlie- gendes Litzenbündel mit dem Versorgungskabel verseilt sein.

Dabei ist die Anordnung der Detektionsleitung innerhalb des Versorgungskabels und entlang der Versorgungsleitung zweck- mäßigerweise spiralförmig, so dass die Detektionsleitung die Versorgungsleitung zumindest abschnittsweise derart umgibt, dass praktisch am gesamten Umfang auf allen Seiten der Ver- sorgungsleitung ein Lichtbogen erkannt werden kann.

Bei einer relativ großen Schlaglänge der Verseilungsspirale kann die zweckmäßigerweise isolierte Zusatz-oder Detekti- onsleitung auch nachträglich verseilt werden. Dabei ist es zweckdienlich, durch eine geringe Schlaglänge die Steigung der Spirale zu verringern. Auch kann die zusätzliche Detek- tionsleitung 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 Lei- tung 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 Versor- gungsleitung verschieden sein. Vorteilhafterweise wird für die zusätzliche Detektionsleitung ein Isolationsmaterial, z. B. PP, mit einem definierten Schmelzpunkt im Bereich zwi- schen vorzugsweise 130°C und 180°C eingesetzt. Das Isolati- onsmaterial 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 Folienlei- ter ausgeführt sein. Bei einer derartigen Folientechnologie, bei der der stromführende Flachleiter als Versorgungsleiter in eine Isolationsfolie eingebettet ist, ist der als Versor- gungsleiter wirksame Flachleiter zumindest teilweise von der Sensierungs-oder Detektionsleitung umgeben. Diese kann e- benfalls eine dünne Folie sein oder auch aus lackiertem Kup- ferdraht bestehen. Auch können zwei derartige Detektionslei- tungen zu der eigentlichen Versorgungsleitung beabstandet angeordnet im Folienleiter verlaufen. Eine einzelne Detekti- onsleitung kann die Versorgungsleitung 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 : Fig. 1 ausschnittsweise ein Kraftffahrzeug-Bordnetzes in einer Blockbilddarstellung mit einem mit einer De- tektionsleitung direkt verbundenen Schutzschalter, Fig. 2 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 einen über einen Spannungsmesser mit der Detektionsleitung verbun- denen Schutzschalter, Fig. 3a bis 3d in Schnittdarstellungen unterschiedliche Va- rianten einer in bzw. an ein Versorgungskabel ein- gebrachten Detektionsleitung, und Fig. 4 eine als Folienleiter ausgeführte Versorgungslei- tung mit benachbarter Diagnoseleitung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäß den Figuren 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 Batte- rie 8 angeschlossen ist. Der Hauptstromkreis ist dabei über die mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 verbundene Versor- gungsleitung 6 und Masse 10 geschlossen, mit der der Minus- pol (-) 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, beispiels- weise ein Blinker-Relais oder das Abblend-und Aufblend- licht.

Zwischen der Batterie 8 und einem hier betrachteten, vergrö- ßert dargestellten Leitungs-oder Kabelabschnitt einer Ver- sorgungsleitung 6 ist in dieser ein Schutzschalter 12 vorge- sehen. 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 Detektionslei- tung 18 verbunden. Anstelle der Verbindung mit dem Pluspol (+) der Batterie 8 kann der Anschluss 16 in nicht näher dar- gestellter Art und Weise auch an einen vergleichbaren Klem- menanschluss in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs geführt sein.

Die Detektionsleitung 18 ist von einer Isolierung 20 umge- ben, die zweckmäßigerweise aus einem Material mit einem de- finierten Schmelzpunkt im Bereich zwischen 130°C und 180°C besteht. Die Detektions-oder Sensorleitung 18 ist zumindest teilweise entlang der Versorgungsleitung 6 geführt. Die An- ordnung der Detektionsleitung 18 mit dessen Isolierung 20 in oder an einem Versorgungskabel mit litzenartiger, zweckmäßi- gerweise verseilter Versorgungsleitung 6 ist in Fig. 3 ver- anschaulicht, während Fig. 4 eine Ausführung des Versor- gungskabels 6 mit integrierter Detektionsleitung 18 in Fo- lientechnologie zeigt. Zweckmäßigerweise umgibt die Detekti- onsleitung 18 die Versorgungsleitung 6 zumindest abschnitts- weise allseitig.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Detektionslei- tung 18 über einen Pulldown-Widerstand 22 mit Masse 10 ver- bunden. Dem Widerstand 22 ist ein Spannungsmesser 24 paral- lel geschaltet, dessen aus der gemessenen Spannung UD abge- leitetes 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 Fig. 2 ist jedoch anstelle des pyrotechnischen Trennschalters ein Halbleiterschalter oder ein elektromagnetischer Schalter 12, z. B. ein Relais, veran- schaulicht. Zu dessen Ansteuerung mittels eines von der Aus- löse-bzw. Ansteuervorrichtung 26 erzeugten Steuersignals S ist dieser dann wiederum ansteuerseitig gemäß Fig. 1 direkt oder gemäß Fig. 2 indirekt über die Spannungsmessung 22 bis 26 mit der Detektionsleitung 18 verbunden.

Bei den Kabelausführungen gemäß den Fig. 3a bis 3c ist die Detektionsleitung 18 mit Einzeladern oder-leitern 28 der Versorgungsleitung 6 verseilt. Unabhängig von einer Versei- lung bzw. vom Grad der Verseilung kann je nach verwendetem Versorgungskabel sowie in Abhängigkeit von der jeweils güns- tigsten Fertigungs-oder Herstellungsart die Detektionslei- tung bezogen auf deren Einzelleiter 28 zentral oder dezen- tral 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 umman- telnden Isolierung 4.

Dabei kann die Detektionsleitung 18 selbst wiederum als iso- lierte Zusatzleitung 18 mit deren Isolierung 20 als isolier- tes Litzenbündel in das Versorgungskabel 6 mit verseilt sein, wobei eine innenliegende Anordnung gemäß Fig. 3a oder auch eine außenliegende Anordnung gemäß Fig. 3b hinsichtlich der Detektionsempfindlichkeit und/oder fertigungstechnischer Aspekte vorteilhaft sein kann. Auch kann die isolierte De- tektionsleitung 18 derart in die Versorgungsleitung 6 integ- riert sein, dass jene innerhalb des Leiter-oder Aderverbun- des 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 ange- ordnet ist mit dem Ziel, dass die Detektionsleitung 18 mög- lichst auf der gesamten Länge der Versorgungsleitung 6 und/oder in möglichst beliebig kleinen Längenabschnitten und/oder gleichzeitig an möglichst vielen Seiten des Versor- gungskabels angeordnet ist.

Eine alternative Ausführungsform zeigt die Fig. 3d. Dort sind vier Detektionsleitungen am Umfang der Kabelisolierung 4 des Versorgungskabels gleichmäßig verteilt angeordnet. An- stelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten vier Detek- tionsleitungen 18 kann auch eine größere oder kleinere An- zahl von Detektionsleitungen 18 am Umfang des die Versor- gungsleitung 6 führenden Versorgungskabels 4,6 verteilt an- geordnet sein.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Folienausführung ist die Versorgungsleitung 6 als Flachleiter ausgebildet, der in ei- ner isolierenden Folie 4 angeordnet ist. Innerhalb dieser isolierenden Folie oder Isolationsfolie 4 verläuft auch die Detektionsleitung 18. Diese kann dabei ebenfalls als Flach- leiter in Form eines dünnen Flach-oder Folienleiters oder auch als lackierter Kupferdraht ausgeführt sein. Des Weite- ren können beidseitig der als Flachleiter ausgebildeten Ver- sorgungsleitung 6 jeweils eine Detektionsleitung 18 oder mehrere Detektionsleitungen 18 vorgesehen sein. Dabei kön- nen deren Abstände d1 bzw. d2 zur Versorgungsleitung 6 gleich oder unterschiedlich sein. Des Weiteren kann die Versor- gungsleitung 6 von jedem der beiden Detektionsleitungen 18 ganz oder teilweise umgeben sein. Ferner kann die oder jede Detektionsleitung 18 die als Hauptleiter wirksame Versor- gungsleitung 6 vollständig umschließen oder auch nur einsei- tig entlang dieser angeordnet sein.

Für den Fall, dass infolge eines Leitungsdefektes der Ver- sorgungsleitung 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 Kopp- lung entweder auf das Potential der Lichtbogenspannung oder auf das Potential 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 Schal- ter 12 angesteuert bzw. der Zünder 14 aktiviert und demzu- folge der Trennschalter 12 ausgelöst, so dass die Versor- gungsleitung 6 und damit der Stromfluss des über diese ge- führten Haupt-oder Versorgungsstroms Iv unterbrochen wird.

Bei Einsatz eines elektronischen Halbleiterschalters kann auch lediglich eine Reduzierung des über die Versorgungslei- tung 6 fließenden Stroms Iv mit der Folge eines Erlöschens des Lichtbogens L erfolgen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Erkennung des Lichtbogens L über eine Spannungsmessung.

Hierbei wird die Spannung UD an der Detektions-oder Sensie- rungsleitung 18 bestimmt und ein entsprechendes Auslösesig- nal 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 bestimmungsgemä- ßen, fehlerlosen Betriebsfall des Bordnetzes und damit der Versorgungsleitung 6 potentialfrei ist und über den Pull- down-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. le- diglich zur Reduzierung des über die Versorgungsleitung 6 fließenden Stroms Iv, vollständig oder unter Aufrechterhal- tung eines Mindeststroms Iv über die Versorgungsleitung 6 zugesteuert.