DE102020104970A1 - Electronic circuit breaker device - Google Patents
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Abstract
Eine elektronische Schutzschaltervorrichtung (100) wird beschrieben. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung (100) umfasst mindestens einen Eingangsanschluss (102) zum Anschließen einer elektrischen Gleichspannungsquelle (104) und mindestens einen Ausgangsanschluss (106) zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers (108). Die elektronische Schutzschaltervorrichtung (100) umfasst ferner eine Strommesseinheit (110) zur Bestimmung eines durch den Eingangsanschluss (102) fließenden Stroms. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung (100) umfasst ferner einen mit der Strommesseinheit (110) in Reihe geschalteten ersten Schalter (112A), der dazu ausgebildet ist, mindestens einen des mindestens einen Ausgangsanschlusses (106) von mindestens einem des mindestens einen Eingangsanschlusses (102) zu trennen. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung (100) umfasst ferner eine Testeinheit (114), die dazu ausgebildet ist, einen wenigstens die Strommesseinheit (110) umfassenden Teststromkreis über einen Referenzwiderstand (114A) mittels eines Testschalters (114B) wahlweise zu schließen. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung (100) umfasst ferner eine Steuereinheit (116), die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Verbraucher (108) an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschlusses (106) von der elektrischen Gleichspannungsquelle (104) zu trennen und den Teststromkreis mittels der Testeinheit (114) über den Referenzwiderstand (114A) zu schließen, einen Teststrommesswert im geschlossenen Zustand der Testeinheit (114) mittels der Strommesseinheit (110) zu bestimmen, und aufgrund einer Abweichung zwischen dem Teststrommesswert und einem einer an dem mindestens einen Eingangsanschluss (102) anliegenden Spannung und dem Referenzwiderstand (114A) entsprechenden Sollstrom eine Zustandsangabe des Teststromkreises auszugeben.An electronic circuit breaker device (100) is described. The electronic circuit breaker device (100) comprises at least one input connection (102) for connecting an electrical direct voltage source (104) and at least one output connection (106) for connecting an electrical load (108). The electronic circuit breaker device (100) further comprises a current measuring unit (110) for determining a current flowing through the input connection (102). The electronic circuit breaker device (100) further comprises a first switch (112A) which is connected in series with the current measuring unit (110) and is designed to separate at least one of the at least one output connection (106) from at least one of the at least one input connection (102) . The electronic circuit breaker device (100) further comprises a test unit (114) which is designed to selectively close a test circuit comprising at least the current measuring unit (110) via a reference resistor (114A) by means of a test switch (114B). The electronic circuit breaker device (100) further comprises a control unit (116) which is designed to disconnect the electrical consumer (108) from the electrical DC voltage source (104) at at least one of the at least one output connection (106) and the test circuit by means of the test unit (114) to close via the reference resistor (114A), to determine a test current measured value in the closed state of the test unit (114) by means of the current measuring unit (110), and based on a discrepancy between the test current measured value and one of the at least one input terminal (102) Voltage and the reference resistance (114A) corresponding setpoint current to output a state of the test circuit.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schutzschaltervorrichtung, insbesondere eine elektronische Schutzschaltervorrichtung mit Selbstprüfung.The invention relates to an electronic circuit breaker device, in particular an electronic circuit breaker device with self-checking.
Von einer elektronischen Schutzschaltervorrichtung wird unter anderem hohe Zuverlässigkeit im Betrieb und hohe Genauigkeit der Auslösekennlinie erwartet. Die Erwartung wir sehr oft nicht erfüllt, da eine solche elektronische Schutzschaltervorrichtung aus zahlreichen elektronischen Komponenten besteht, wobei die Gesamtgenauigkeit aus der Summe aller Komponententoleranzen gebildet wird. Außerdem verändern sich die Eigenschaften der elektronischen Komponenten mit steigender Betriebszeit.Among other things, high reliability in operation and high accuracy of the tripping characteristic are expected from an electronic circuit breaker device. The expectation is very often not met, since such an electronic circuit breaker device consists of numerous electronic components, the overall accuracy being formed from the sum of all component tolerances. In addition, the properties of the electronic components change with increasing operating time.
Im Stand der Technik sind verschiedene Methoden bekannt, diese Herausforderung zu lösen, beispielsweise durch externe Überwachung oder durch die Verwendung von hochpräzisen und teuren Einzelkomponenten. Die Nachteile dabei sind, dass die Produktionskosten in die Höhe getrieben werden und die Anzahl der anwendungsspezifischen Materialen steigt.Various methods are known in the prior art for solving this challenge, for example through external monitoring or through the use of high-precision and expensive individual components. The disadvantages are that the production costs are driven up and the number of application-specific materials increases.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektronische Schutzschaltervorrichtung bereitzustellen, die den Zustand der elektronischen Schutzschaltervorrichtung überwacht und Veränderungen, vorzugsweise durch Alterungseffekte mit steigender Betriebszeit, erkennt. Alternativ oder ergänzend soll eine elektronische Schutzschaltervorrichtung bereitgestellt werden, die das Auslöseverhalten der elektronischen Schutzschaltervorrichtung in Abhängigkeit der Zustandsveränderungen ändern kann.The invention is based on the object of providing an electronic circuit breaker device which monitors the state of the electronic circuit breaker device and detects changes, preferably due to aging effects with increasing operating time. As an alternative or in addition, an electronic circuit breaker device is to be provided which can change the tripping behavior of the electronic circuit breaker device as a function of the changes in state.
Die Aufgabe wird bzw. die Aufgaben werden mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The task or tasks are solved with the features of the independent claim. Appropriate configurations and advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Embodiments of the invention are described below with partial reference to the figures.
Gemäß einem Aspekt ist eine elektronische Schutzschaltervorrichtung bereitgestellt. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung umfasst mindestens einen Eingangsanschluss zum Anschließen einer elektrischen Gleichspannungsquelle und mindestens einen Ausgangsanschluss zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung umfasst ferner eine Strommesseinheit zur Bestimmung eines durch den Eingangsanschluss fließenden Stroms. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung umfasst ferner einen mit der Strommesseinheit in Reihe geschalteten ersten Schalter, der dazu ausgebildet ist, mindestens einen des mindestens einen Ausgangsanschlusses von mindestens einem des mindestens einen Eingangsanschlusses zu trennen. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung umfasst ferner eine Testeinheit, die dazu ausgebildet ist, einen wenigstens die Strommesseinheit umfassenden Teststromkreis über einen Referenzwiderstand mittels eines Testschalters wahlweise zu schließen. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Verbraucher an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschlusses von der elektrischen Gleichspannungsquelle zu trennen und den Teststromkreis mittels der Testeinheit über den Referenzwiderstand zu schließen, einen Teststrommesswert im geschlossenen Zustand der Testeinheit mittels der Strommesseinheit zu bestimmen, und aufgrund einer Abweichung zwischen dem Teststrommesswert und einem einer an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegenden Spannung und dem Referenzwiderstand entsprechenden Sollstrom eine Zustandsangabe des Teststromkreises auszugeben.According to one aspect, an electronic circuit breaker device is provided. The electronic circuit breaker device comprises at least one input connection for connecting an electrical direct voltage source and at least one output connection for connecting an electrical load. The electronic circuit breaker device further comprises a current measuring unit for determining a current flowing through the input connection. The electronic circuit breaker device further comprises a first switch which is connected in series with the current measuring unit and is designed to separate at least one of the at least one output connection from at least one of the at least one input connection. The electronic circuit breaker device further comprises a test unit which is designed to selectively close a test circuit comprising at least the current measuring unit via a reference resistor by means of a test switch. The electronic circuit breaker device further comprises a control unit which is designed to disconnect the electrical load at at least one of the at least one output connection from the electrical DC voltage source and to close the test circuit by means of the test unit via the reference resistor To determine the current measuring unit, and based on a discrepancy between the test current measured value and a setpoint current corresponding to a voltage applied to the at least one input connection and the reference resistance, outputting an indication of the state of the test circuit.
Ausführungsbeispiele ermöglichen es, beispielsweise wiederholbar zu bestimmten Zeiten und/oder bei jedem Startvorgang der elektronischen Schutzschaltervorrichtung, die Abweichung zu bestimmen, beispielsweise damit eine Selbstprüfung durchzuführen. Ausführungsbeispiele können dazu ausgebildet sein, bei der Selbstprüfung die grundsätzliche Schutzschalter-Funktionalität zu überprüfen (beispielsweise das Öffnen des ersten Schalters) und/oder Rückschlüsse über die Alterung der Schutzschaltervorrichtung (beispielsweise vorgeschädigter Komponenten und/oder bereits im Betrieb) zu bestimmen (beispielsweise aufgrund der Abweichung). Eine Komponente der Schutzschaltervorrichtung wie die Strommesseinheit oder der erste Schalter können bei häufigen Kurzschlüssen und/oder hohen Stromimpulsen ihren Innenwiderstand verändern, beispielsweise altern. Die Schutzschaltervorrichtung, vorzugsweise die Steuereinheit, kann dazu ausgebildet sein, diese Veränderung aufgrund der Abweichung festzustellen und/oder als Zustandsangabe des Teststromkreises auszugeben, beispielsweise falls und/oder ob eine Komponente ihre Alterungsgrenze (auch: Verschleißgrenze) erreicht hat.Embodiments make it possible to determine the deviation, for example repeatably at certain times and / or with each starting process of the electronic circuit breaker device, for example to carry out a self-test with it. Embodiments can be designed to check the basic circuit breaker functionality during the self-test (for example opening the first switch) and / or to determine conclusions about the aging of the circuit breaker device (for example, previously damaged components and / or already in operation) (for example based on the Deviation). A component of the circuit breaker device such as the current measuring unit or the first switch can change their internal resistance, for example age, in the event of frequent short circuits and / or high current pulses. The circuit breaker device, preferably the control unit, can be designed to determine this change due to the deviation and / or to output it as status information of the test circuit, for example if and / or whether a component has reached its aging limit (also: wear limit).
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, den elektrischen Verbraucher mittels des ersten Schalters (d.h. durch Öffnen des ersten Schalters) an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschlusses von der elektrischen Gleichspannungsquelle zu trennen.The control unit can be designed to disconnect the electrical consumer from the electrical DC voltage source by means of the first switch (i.e. by opening the first switch) at at least one of the at least one output connection.
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, das Trennen und das Bestimmen bei jedem Start und/oder jedem lastfreien Zustand (beispielsweise bei potentialfreien Ausgangsanschlüssen) auszuführen. Alternativ oder ergänzend kann das Trennen und das Bestimmen in Reaktion auf die anliegende Spannung und/oder ein Anschließen des Verbrauchers ausgeführt werden.The control unit can be designed to disconnect and determine at each start and / or each load-free state ( e.g. for potential-free output connections). As an alternative or in addition, the disconnection and the determination can be carried out in response to the applied voltage and / or a connection of the consumer.
Die Testeinheit kann den Referenzwiderstand und den Testschalter, vorzugsweise einen Halbleiter-Schalter (beispielsweise ein Transistor), umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Testeinheit einen Kondensator umfassen. Die Testeinheit kann dazu ausgebildet sein, (vorzugsweise für eine kurze Zeitperiode oder eine Messzeit) einen Stromfluss (beispielsweise bei geschlossenem Testschalter und/oder geöffnetem ersten Schalter) durch die Strommesseinheit zu verursachen.The test unit can comprise the reference resistor and the test switch, preferably a semiconductor switch (for example a transistor). As an alternative or in addition, the test unit can comprise a capacitor. The test unit can be designed to cause a current to flow through the current measuring unit (preferably for a short period of time or for a measurement time) (for example when the test switch is closed and / or the first switch is open).
Ein Teststrompfad, in dem die Testeinheit angeordnet ist, kann von einem Betriebsstrompfad zwischen dem mindestens einen Eingangsanschluss und dem mindestens einen Ausgangsanschluss abgezweigt sein. Die Strommesseinheit kann in dem Betriebsstrompfad angeordnet sein. Der Teststrompfad kann derart vom Betriebsstrompfad abgezweigt sein, dass ein Teststromkreis wenigstens die Strommesseinheit umfasst. Der Teststromkreis kann ferner die Spannungsquelle und/oder den mindestens einen Eingangsanschluss umfassen.A test current path in which the test unit is arranged can be branched off from an operating current path between the at least one input connection and the at least one output connection. The current measuring unit can be arranged in the operating current path. The test current path can be branched off from the operating current path in such a way that a test current circuit comprises at least the current measuring unit. The test circuit can furthermore comprise the voltage source and / or the at least one input connection.
Bei einer Selbstprüfung der elektronischen Schutzschaltervorrichtung kann der elektrische Verbraucher von der elektrischen Gleichspannungsquelle getrennt sein (beispielsweise mittels des ersten und/oder zweiten Schalters), d.h. es fließt zwischen dem elektrischen Verbraucher und der elektrischen Gleichspannungsquelle kein elektrischer Strom. Der Teststromkreis kann über den Referenzwiderstand mittels des Testschalters geschlossen sein, d.h. in dem Teststromkreis fließt ein elektrischer Strom (beispielsweise ausgehend von der elektrischen Gleichspannungsquelle und/oder dem Kondensator). Der Teststromkreis kann für eine vorbestimmte Zeitperiode (beispielsweise 5 ms) geschlossen sein.During a self-test of the electronic circuit breaker device, the electrical consumer can be separated from the electrical DC voltage source (for example by means of the first and / or second switch), i.e. no electrical current flows between the electrical consumer and the electrical DC voltage source. The test circuit can be closed via the reference resistor by means of the test switch, i.e. an electrical current flows in the test circuit (for example starting from the electrical DC voltage source and / or the capacitor). The test circuit can be closed for a predetermined period of time (for example 5 ms).
Die an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegende Spannung kann einer Sollspannung entsprechen. Alternativ oder ergänzend kann die elektronische Schutzschaltervorrichtung ferner eine Spannungsmesseinheit umfassen. Die Spannungsmesseinheit kann dazu ausgebildet sein, die an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegende Spannung zu messen.The voltage applied to the at least one input connection can correspond to a setpoint voltage. As an alternative or in addition, the electronic circuit breaker device can furthermore comprise a voltage measuring unit. The voltage measuring unit can be designed to measure the voltage applied to the at least one input connection.
Der Referenzwiderstand kann einen vorbestimmten Referenzwiderstandswert aufweisen.The reference resistance can have a predetermined reference resistance value.
Ein Wert des Referenzwiderstands, ein Wert der an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegenden Spannung und/oder ein Wert des Sollstroms kann vorbestimmt sein. Der Wert des Referenzwiderstands, der Wert der an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegenden Spannung und/oder der Wert des Sollstroms kann in der Steuereinheit gespeichert sein. Alternativ kann die Steuereinheit ausgebildet sein, die anliegende Spannung zu messen und/oder den Sollstrom zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, den Sollstrom als Quotient aus der an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegenden Spannung und dem Referenzwiderstandswert zu berechnen.A value of the reference resistance, a value of the voltage applied to the at least one input connection and / or a value of the setpoint current can be predetermined. The value of the reference resistance, the value of the voltage applied to the at least one input connection and / or the value of the setpoint current can be stored in the control unit. Alternatively, the control unit can be designed to measure the applied voltage and / or to determine the setpoint current. For example, the control unit can be designed to calculate the setpoint current as the quotient of the voltage applied to the at least one input connection and the reference resistance value.
Die Zustandsangabe des Teststromkreises kann eine Zustandsangabe hinsichtlich der Strommesseinheit sein oder umfassen. Beispielsweise kann eine Änderung des Innenwiderstandes der Strommesseinheit zur Abweichung zwischen dem Teststrommesswert und dem erwarteten Sollstrom führen.The status information of the test circuit can be or include a status information with regard to the current measuring unit. For example, a change in the internal resistance of the current measuring unit can lead to a discrepancy between the test current measured value and the expected setpoint current.
Die elektronische Schutzschaltervorrichtung kann ferner eine mit der Strommesseinheit in Reihe geschaltete Sicherung, beispielsweise eine Schmelzsicherung, umfassen. Der Teststromkreis kann ferner die Sicherung umfassen. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, aufgrund der Abweichung zwischen dem Teststrommesswert und dem durch die an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegende Spannung und dem Referenzwiderstand entsprechenden Sollstrom die Zustandsangabe hinsichtlich der Strommesseinheit und/oder der Sicherung auszugeben. Beispielsweise kann Zustandsangabe eine Zunahme des Innenwiderstands der Sicherung angeben.The electronic circuit breaker device can furthermore comprise a fuse, for example a fuse, connected in series with the current measuring unit. The test circuit can also include the fuse. The control unit can be designed to output the status information with regard to the current measuring unit and / or the fuse based on the discrepancy between the test current measured value and the setpoint current corresponding to the voltage applied to the at least one input connection and the reference resistance. For example, status information can indicate an increase in the internal resistance of the fuse.
Die Sicherung kann zwischen dem mindestens einen Eingangsanschluss und der Strommesseinrichtung angeordnet (vorzugsweise im Betriebsstrompfad in Reihe angeschlossen) sein. Die Sicherung kann in dem Betriebsstrompfad angeordnet sein.The fuse can be arranged between the at least one input connection and the current measuring device (preferably connected in series in the operating current path). The fuse can be arranged in the operating current path.
Der Teststrompfad kann derart vom Betriebsstrompfad abzweigen, dass ein Teststromkreis wenigstens die Strommesseinheit und die Sicherung umfasst. Beispielsweise kann der Teststrompfad die Strommesseinheit, die Sicherung, den Referenzwiderstand und den Testschalter umfassen.The test current path can branch off from the operating current path in such a way that a test circuit comprises at least the current measuring unit and the fuse. For example, the test current path can include the current measuring unit, the fuse, the reference resistor and the test switch.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen es, Rückschlüsse über die Alterung der Sicherung zu ermitteln (beispielsweise aufgrund der Abweichung) und auszugeben (beispielsweise als Zustandsangabe). Beispielsweise kann die Sicherung ihren Innenwiderstand in Folge mehrerer oder häufiger Kurzschlüssen und/oder mehrerer oder häufiger (beispielsweise hoher) Stromimpulse verändern. Kurzschlüsse und/oder Stromimpulse können auch als Lastvorgänge bezeichnet werden.Embodiments of the invention make it possible to determine conclusions about the aging of the fuse (for example due to the deviation) and to output them (for example as status information). For example, the fuse can change its internal resistance as a result of several or more frequent short circuits and / or several or more frequent (for example high) current pulses. Short circuits and / or current pulses can also be referred to as load processes.
Handelt es sich beispielsweise bei der Sicherung um eine Schmelzsicherung, so kann mit der Anzahl von Lastvorgängen der Innenwiderstand (auch: Durchgangswiderstand) der Sicherung zunehmen. Dabei kann man mit entsprechend genauen Schaltungskomponenten (beispielsweise der Strommesseinheit) eine Veränderung des Spannungsabfalls zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung der elektronischen Schutzschaltervorrichtung und damit eine Veränderung des von der Strommesseinheit gemessenen Stroms feststellen. Je nach verwendetem Sicherungstyp der Sicherung verändert sich der Wert beispielsweise von
15 mOhm einer fabrikneuen Sicherung auf 17 mOhm am Betriebszeitende der Sicherung. Der Gesamtwiderstand im Teststromkreis verändert sich dann beispielsweise von 25 mOhm auf 27 mOhm. Durch die Messung des
Spannungsabfalls zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung bzw. des Stroms mittels der Strommesseinheit kann die Steuereinheit den Punkt bestimmen, wann die Sicherung kurz vor ihrer maximalen Betriebszeit ist und an der elektronischen Schutzschaltervorrichtung eine entsprechende Zustandsangabe (beispielsweise eine Meldung) ausgeben.If, for example, the fuse is a fuse, the internal resistance (also: volume resistance) of the fuse can increase with the number of load processes. With appropriately precise circuit components (for example the current measuring unit), a change in the voltage drop between the input voltage and the output voltage of the electronic circuit breaker device and thus a change in the current measured by the current measuring unit can be determined. Depending on the type of backup used, the value changes, for example from
15 mOhm of a brand new fuse to 17 mOhm at the end of the fuse's operating time. The total resistance in the test circuit then changes, for example, from 25 mOhm to 27 mOhm. By measuring the
With the voltage drop between the input voltage and the output voltage or the current by means of the current measuring unit, the control unit can determine the point when the fuse is shortly before its maximum operating time and output a corresponding status information (for example a message) on the electronic circuit breaker device.
Die Zustandsangabe kann als Lichtsignal an der Schutzschaltervorrichtung (beispielsweise mittels einer LED) und/oder als Fernmeldung (beispielsweise über ein Datennetzwerk) ausgegeben werden.The status information can be output as a light signal on the circuit breaker device (for example by means of an LED) and / or as a remote message (for example via a data network).
Der Teststromkreis kann ferner den ersten Schalter umfassen. Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, aufgrund der Abweichung zwischen dem Teststrommesswert und dem der an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegenden Spannung und dem Referenzwiderstand entsprechenden Sollstrom die Zustandsangabe hinsichtlich der Strommesseinheit und/oder der Sicherung und/oder des ersten Schalters auszugeben.The test circuit can further comprise the first switch. The control unit can also be designed to output the status information with regard to the current measuring unit and / or the fuse and / or the first switch based on the discrepancy between the test current measured value and the target current corresponding to the voltage applied to the at least one input connection and the reference resistance.
Der Teststrompfad kann derart vom Betriebsstrompfad abzweigen, dass ein Teststromkreis wenigstens die Strommesseinheit und den ersten Schalter umfasst. Der erste Schalter kann im Betriebsstrompfad angeordnet (beispielsweise in Reihe geschaltet) sein.The test current path can branch off from the operating current path in such a way that a test circuit comprises at least the current measuring unit and the first switch. The first switch can be arranged in the operating current path (for example connected in series).
Ausführungsbeispiele können es ermöglichen, Rückschlüsse über die Alterung des ersten Schalters zu ermitteln (beispielsweise aufgrund der Abweichung oder eines zeitlichen Verlaufs der Alterung) und/oder (beispielsweise als Zustandsausgabe) auszugeben. Die Sicherung, der erste Schalter und/oder die Strommesseinheit können ihren Innenwiderstand mit der Anzahl der Lastvorgänge verändern (beispielsweise vergrößern).Embodiments can make it possible to determine conclusions about the aging of the first switch (for example due to the deviation or a time course of the aging) and / or to output (for example as a status output). The fuse, the first switch and / or the current measuring unit can change (for example increase) their internal resistance with the number of load processes.
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, den elektrischen Verbraucher an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschlusses mittels des ersten Schalters zu trennen. Vorzugsweise kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, den elektrischen Verbraucher an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschlusses mittels des ersten Schalters zu trennen, um die Zustandsangabe des Teststromkreises, insbesondere die Zustandsangabe hinsichtlich der Strommesseinheit und/oder der Sicherung zu bestimmen und auszugeben.The control unit can be designed to disconnect the electrical consumer at at least one of the at least one output connection by means of the first switch. The control unit can preferably be designed to disconnect the electrical consumer at at least one of the at least one output connection by means of the first switch in order to determine and output the status information of the test circuit, in particular the status information with regard to the current measuring unit and / or the fuse.
Der erste Schalter kann derart angeordnet sein, dass bei geöffnetem erstem Schalter die Stromesseinheit und/oder die Sicherung mit mindestens einem des mindestens einen Eingangsanschlusses verbunden ist oder bleibt.The first switch can be arranged such that when the first switch is open, the current measuring unit and / or the fuse is or remains connected to at least one of the at least one input connection.
Die elektronische Schutzschaltervorrichtung kann ferner einen zweiten Schalter umfassen, der dazu ausgebildet ist, mindestens einen des mindestens einen Ausgangsanschlusses (beispielsweise den zweiten Ausgangsanschluss) vom mindestens einen des mindestens einen Eingangsanschlusses (beispielsweise dem zweiten Eingangsanschluss) zu trennen. Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, den elektrischen Verbraucher an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschluss mittels des zweiten Schalters zu trennen. Vorzugsweise kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, den elektrischen Verbraucher an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschlusses (beispielsweise dem zweiten Ausgangsanschluss) mittels des zweiten Schalters zu trennen, um die Zustandsangabe des Teststromkreises, insbesondere die Zustandsangabe hinsichtlich der Strommesseinheit und/oder der Sicherung und/oder des ersten Schalters zu bestimmen und auszugeben.The electronic circuit breaker device can further comprise a second switch which is designed to separate at least one of the at least one output connection (for example the second output connection) from at least one of the at least one input connection (for example the second input connection). The control unit can furthermore be designed to disconnect the electrical consumer at at least one of the at least one output connection by means of the second switch. The control unit can preferably be designed to disconnect the electrical consumer at at least one of the at least one output connection (for example the second output connection) by means of the second switch in order to display the status information of the test circuit, in particular the status information with regard to the current measuring unit and / or the fuse and / or the first switch to determine and output.
Der mindestens eine Ausgangsanschluss kann zwei oder mehr Ausgangsanschlüsse umfassen. Der erste Schalter kann dazu ausgebildet sein, einen ersten Ausgangsanschluss der Ausgangsanschlüsse von mindestens einem des mindestens einen Eingangsanschlusses zu trennen. Der zweite Schalter kann dazu ausgebildet sein, einen zweiten Ausgangsanschluss der Ausgangsanschlüsse von mindestens einem des mindestens einen Eingangsanschlusses zu trennen.The at least one output connection can comprise two or more output connections. The first switch can be designed to separate a first output connection of the output connections from at least one of the at least one input connection. The second switch can be designed to separate a second output connection of the output connections from at least one of the at least one input connection.
Der zweite Schalter kann derart angeordnet sein, dass bei geöffnetem zweitem Schalter die Stromesseinheit und/oder die Sicherung und/oder der erste Schalter mit mindestens einem des mindestens einen Eingangsanschlusses elektrisch verbunden ist oder bleibt.The second switch can be arranged such that when the second switch is open, the current measuring unit and / or the fuse and / or the first switch is or remains electrically connected to at least one of the at least one input connection.
Die elektronische Schutzschaltervorrichtung kann einen ersten und zweiten Eingangsanschluss und einen ersten und zweiten Ausgangsanschluss umfassen. Der erste Eingangsanschluss kann mit dem ersten Ausgangsanschluss über einen ersten Strompfad verbunden sein. Der zweite Eingangsanschluss kann mit dem zweiten Ausgangsanschluss über einen zweiten Strompfad verbunden sein.The electronic circuit breaker device may have first and second input terminals and first and second output terminals include. The first input connection can be connected to the first output connection via a first current path. The second input connection can be connected to the second output connection via a second current path.
Der erste Schalter und/oder der zweite Schalter kann den ersten Strompfad unterbrechen. Alternativ oder ergänzend kann der zweite Schalter den zweiten Strompfad unterbrechen.The first switch and / or the second switch can interrupt the first current path. Alternatively or in addition, the second switch can interrupt the second current path.
Der erste Strompfad kann dem Betriebsstrompfad entsprechen oder diesen umfassen. Der elektrische Strom kann im ersten Strompfad vom ersten Eingangsanschluss zum ersten Ausgangsanschluss fließen. Der elektrische Strom kann im zweiten Strompfad vom zweiten Ausgangsanschluss zum zweiten Eingangsanschluss fließen (beispielsweise um einen Betriebsstromkreis zu schließen).The first current path can correspond to or include the operating current path. The electrical current can flow in the first current path from the first input connection to the first output connection. The electrical current can flow in the second current path from the second output connection to the second input connection (for example in order to close an operating circuit).
Der erste Eingangsanschluss kann mit einem Pluspol der elektrischen Gleichspannungsquelle verbunden oder verbindbar sein. Der zweite Eingangsanschluss kann mit dem Minuspol oder Massepotential der elektrischen Gleichspannungsquelle verbunden oder verbindbar sein.The first input connection can or can be connected to a positive pole of the electrical DC voltage source. The second input connection can be or can be connected to the negative pole or ground potential of the electrical DC voltage source.
Die Strommesseinheit und der erste Schalter können im ersten Strompfad angeordnet sein. Der zweite Schalter kann im ersten Strompfad oder im zweiten Strompfad angeordnet sein.The current measuring unit and the first switch can be arranged in the first current path. The second switch can be arranged in the first current path or in the second current path.
Der Teststrompfad, in dem die Testeinheit angeordnet ist, kann von mindestens einem Knotenpunkt des ersten Strompfads abgezweigt sein. Der Teststrompfad kann von jedem des mindestens einen Knotenpunkts mittels jeweils einem Schalter getrennt sein. Alternativ kann der Teststrompfad mittels eines bipolaren Schalters (beispielsweise fachsprachlich bezeichnet einem „Single Pole, Centre Off“-Schalter oder einem „Single Pole, Triple Throw“-Schalter), vorzugsweise wahlweise, mit genau einem des mindestens einen Knotenpunkts des ersten Strompfads verbunden sein. Beispielsweise ist der Teststrompfad wahlweise mit entweder einem ersten Knotenpunkt oder einem zweiten Knotenpunkt verbindbar.The test current path in which the test unit is arranged can be branched off from at least one node of the first current path. The test current path can be separated from each of the at least one node by means of a respective switch. Alternatively, the test current path can be connected to exactly one of the at least one node of the first current path by means of a bipolar switch (for example, technically referred to as a “Single Pole, Center Off” switch or a “Single Pole, Triple Throw” switch), preferably optionally . For example, the test current path can optionally be connected to either a first node or a second node.
Die Testeinheit kann zwischen dem ersten und zweiten Strompfad angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Testeinheit einerseits (beispielsweise an einem der Knotenpunkte) mit dem ersten Strompfad und andererseits mit dem zweiten Strompfad (beispielsweise einem Massepotential) verbunden oder verbindbar sein.The test unit can be arranged between the first and second current paths. Alternatively or additionally, the test unit can be connected or connectable on the one hand (for example at one of the nodes) to the first current path and on the other hand to the second current path (for example to a ground potential).
Die Zustandsangabe kann den Teststrommesswert und/oder die Abweichung umfassen. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung kann ferner eine Ausgabe (d.h. eine Ausgabeeinheit) zum Ausgeben der Zustandsangabe umfassen. Die Ausgabe kann eine Anzeige, vorzugsweise einen Bildschirm, umfassen. Die Ausgabe kann ferner eine Funk- und/oder Netzwerkschnittstelle umfassen. Die Zustandsangabe kann mittels der Funk- und/oder Netzwerkschnittstelle an eine zentrale Dateneinheit (beispielsweise einen Zentralrechner oder eine zentrale Speichereinheit) übertragen werden.The status information can include the test current measured value and / or the deviation. The electronic circuit breaker device can furthermore comprise an output (i.e. an output unit) for outputting the status information. The output can include a display, preferably a screen. The output can also include a radio and / or network interface. The status information can be transmitted to a central data unit (for example a central computer or a central storage unit) by means of the radio and / or network interface.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, einen Warnzustand festzustellen, wenn ein Betrag und/oder eine Rate der Abweichung größer als ein vorbestimmter Warnschwellwert ist. Die elektronische Schutzschaltervorrichtung kann ferner eine Warnausgabe zur Ausgabe eines Warnsignals bei Feststellung des Warnzustandes umfassen.The control unit can furthermore be designed to determine a warning state if an amount and / or a rate of the deviation is greater than a predetermined warning threshold value. The electronic circuit breaker device can furthermore comprise a warning output for outputting a warning signal when the warning state is determined.
Die Rate kann eine zeitliche Änderung (beispielsweise eine Änderungsrate oder eine zeitliche Ableitung) der Abweichung sein. Die Warnausgabe kann mittels einer Warnausgabeeinheit realisierbar sein.The rate can be a change over time (for example a rate of change or a derivative over time) of the deviation. The warning output can be implemented by means of a warning output unit.
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, die Abweichung regelmäßig zu speichern. Die Rate kann mittels der Steuereinheit auf Grundlage der gespeicherten Abweichungen bestimmt werden.The control unit can be designed to regularly store the deviation. The rate can be determined by means of the control unit on the basis of the stored deviations.
Der vorbestimmte Warnschwellwert kann einem Betrag und/oder einer Rate der Abweichung entsprechen, bei der die vom Teststromkreis umfasste Strommesseinheit und/oder die vom Teststromkreis umfasste Sicherung und/oder der vom Teststromkreis umfasste erste Schalter eine vorbestimmte Betriebszeit erreicht hat. Beispielsweise kann der Teststromkreis die Stromesseinheit umfassen und der vorbestimmte Warnschwellwert einem Betrag und/oder eine Rate der Abweichung entsprechen, bei der die Stromesseinheit 80% seiner Betriebszeit erreicht hat.The predetermined warning threshold value can correspond to an amount and / or a rate of deviation at which the current measuring unit comprised by the test circuit and / or the fuse comprised by the test circuit and / or the first switch comprised by the test circuit has reached a predetermined operating time. For example, the test circuit can include the current measuring unit and the predetermined warning threshold value correspond to an amount and / or a rate of deviation at which the current measuring unit has reached 80% of its operating time.
Die Warnausgabe kann eine oder mehrere Lichtausgaben, vorzugsweise eine oder mehrere Leuchtdioden, umfassen. Das Warnsignal kann ein Lichtsignal sein. Alternativ oder ergänzend kann die Warnausgabe eine Anzeige, vorzugsweise ein Bildschirm, umfassen. Das Warnsignal kann eine Bildausgabe sein, beispielsweise „80% der maximalen Betriebszeit erreicht“. Ferner alternativ oder ergänzend kann das Warnsignal ein akustisches Signal umfassen.The warning output can include one or more light outputs, preferably one or more light-emitting diodes. The warning signal can be a light signal. Alternatively or in addition, the warning output can include a display, preferably a screen. The warning signal can be an image output, for example “80% of the maximum operating time reached”. Furthermore, as an alternative or in addition, the warning signal can comprise an acoustic signal.
Die Warnausgabe kann ferner eine Funk- und/oder Netzwerkschnittstelle umfassen. Das Warnsignal kann an eine zentrale Dateneinheit übertragen werden.The warning output can also include a radio and / or network interface. The warning signal can be transmitted to a central data unit.
Ausführungsbeispiele können präventiv warnen mittels der Zustandsausgabe, beispielsweise dass eine oder mehrere Komponenten der elektronischen Schutzschaltervorrichtung bereits eine hohe Betriebszeit, die sich der maximalen Betriebszeit annähert, aufweisen, und/oder den Anwender dazu veranlassen, die entsprechende Komponente, die entsprechenden Komponenten oder die elektronische Schutzschaltervorrichtung auszutauschen.Embodiments can give preventive warnings by means of the status output, for example that one or more components of the electronic circuit breaker device already have a high Operating time that approaches the maximum operating time, and / or cause the user to replace the corresponding component, the corresponding components or the electronic circuit breaker device.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, einen Fehlerzustand festzustellen, wenn ein Betrag und/oder eine Rate der Abweichung größer als ein vorbestimmter Fehlerschwellwert ist, und bei Feststellung des Fehlerzustandes den elektrischen Verbraucher mittels des ersten Schalters und des zweiten Schalters zu trennen. Optional kann die elektronische Schutzschaltervorrichtung ferner eine Fehlerausgabe zur Ausgabe eines Fehlersignals bei Feststellung des Fehlerzustandes umfassen.The control unit can also be designed to determine an error state if an amount and / or a rate of the deviation is greater than a predetermined error threshold value, and to disconnect the electrical consumer by means of the first switch and the second switch when the error state is determined. Optionally, the electronic circuit breaker device can also include an error output for outputting an error signal when the error state is determined.
Eine Ausgabeeinheit kann die Fehlerausgabe und die Warnausgaben umfassen. Die Ausgabeeinheit kann mehrere Lichtausgaben, vorzugsweise mehrere mehrfarbige Leuchtdioden, umfassen. Beispielsweise kann ein Leuchten einer gelben Lichtdiode einen Warnzustand anzeigen und ein Leuchten einer roten Lichtdiode einen Fehlerzustand anzeigen. Alternativ oder ergänzend kann die Ausgabeeinheit eine Anzeige, vorzugsweise ein Bildschirm, umfassen. Die Bildanzeige kann ein Warnsignal, beispielsweise „80% der maximalen Betriebszeit erreicht“, oder ein Fehlersignal, beispielsweise „maximale Betriebszeit erreicht“, anzeigen. Ferner alternativ oder ergänzend kann das Warnsignal und/oder das Fehlersignal ein akustisches Signal umfassen.An output unit can comprise the error output and the warning outputs. The output unit can comprise several light outputs, preferably several multicolored light-emitting diodes. For example, lighting up a yellow light diode can indicate a warning state and lighting up a red light diode can indicate an error state. As an alternative or in addition, the output unit can comprise a display, preferably a screen. The image display can display a warning signal, for example “80% of the maximum operating time reached”, or an error signal, for example “maximum operating time reached”. Furthermore, as an alternative or in addition, the warning signal and / or the error signal can comprise an acoustic signal.
Alternativ können die Warnausgabe und die Fehlerausgabe separat ausgebildet sein, wobei die Fehlerausgabe analog zur Warnausgabe ausgebildet sein kann.Alternatively, the warning output and the error output can be designed separately, wherein the error output can be designed analogously to the warning output.
Ausführungsbeispiele können im Falle eines festgestellten Fehlerzustands sicherstellen, dass der elektrische Verbraucher vollständig von der elektrischen Gleichspannungsquelle getrennt und die elektronische Schutzschaltervorrichtung funktionsunfähig ist, um den elektrischen Verbraucher und/oder die elektrische Gleichspannungsquelle vor Beschädigungen und die elektronische Schutzschaltervorrichtung vor weiteren Beschädigungen zu schützen. Ferner kann mittels der Zustandsausgabe angegeben (beispielsweise angezeigt) werden, dass ein Fehlerzustand vorliegt, vorzugsweise weil eine oder mehrere Komponenten der elektronischen Schutzschaltervorrichtung ihre maximale Betriebszeit erreicht haben, und/oder um einen Anwender zu veranlassen, die entsprechende Komponente, die entsprechenden Komponenten oder die elektronische Schutzschaltervorrichtung auszutauschen.Embodiments can ensure in the event of a detected fault condition that the electrical consumer is completely disconnected from the electrical DC voltage source and the electronic circuit breaker device is inoperable in order to protect the electrical consumer and / or the electrical DC voltage source from damage and the electronic circuit breaker device from further damage. Furthermore, the status output can be used to indicate (for example, display) that an error status is present, preferably because one or more components of the electronic circuit breaker device have reached their maximum operating time, and / or to cause a user to select the corresponding component, the corresponding components or the replace electronic circuit breaker device.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, einen Maximalstromwert in Abhängigkeit vom Teststrommesswert zu bestimmen und speichern.The control unit can also be designed to determine and store a maximum current value as a function of the test current measured value.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, in einem Betriebszustand des an dem mindestens einen Ausgangsanschluss angeschlossenen elektrischen Verbrauchers mittels der Strommesseinheit einen Betriebsstrommesswert zu bestimmen und einen Überstrom festzustellen, falls der bestimmte Betriebsstrommesswert größer als der Maximalstromwert ist, und bei Feststellung des Überstroms den elektrischen Verbraucher an mindestens einem des mindestens einen Ausgangsanschlusses von der elektrischen Gleichspannungsquelle zu trennen (beispielsweise mittels des ersten und/oder zweiten Schalters).The control unit can also be designed to determine an operating current measured value by means of the current measuring unit in an operating state of the electrical consumer connected to the at least one output connection and to determine an overcurrent if the determined operating current measured value is greater than the maximum current value, and the electrical consumer when the overcurrent is detected to separate from the electrical DC voltage source at at least one of the at least one output connection (for example by means of the first and / or second switch).
Ausführungsbeispiele ermöglichen somit die neben der Selbstprüfung der elektronischen Schutzschaltervorrichtung auch eine gleichzeitige Durchführung einer Selbstkalibrierung der elektronischen Schutzschaltervorrichtung. In einem normalen Betriebszustand, in dem der elektrische Verbraucher über die elektronische Schutzschaltervorrichtung von der elektrischen Gleichspannungsquelle mit elektrischem Strom versorgt wird, trennt die elektronische Schutzschaltervorrichtung auf übliche Weise die Stromversorgung, wenn der von der Strommesseinheit bestimmte Strom einen Maximalstromwert übersteigt. Durch die Selbstkalibrierung können Ausführungsbeispiele der Erfindung diesen Maximalstromwert in Abhängigkeit vom Teststrommesswert und damit in Abhängigkeit von Zustandsänderungen, beispielsweise durch Alterungseffekte, der Strommesseinheit und/oder der Sicherung und/oder des ersten Schalters ändern. Somit können die Ausführungsbeispiele eine sichere elektronische Schutzschaltervorrichtung bereitstellen, die im Vergleich zu herkömmlichen Schutzschaltern vor einer Überbelastung durch Veränderung des zulässigen Maximalstromwert auf Alterungseffekte der elektronischen Schutzschaltervorrichtung reagieren kann.Embodiments thus enable, in addition to the self-testing of the electronic circuit breaker device, a simultaneous self-calibration of the electronic circuit breaker device. In a normal operating state in which the electrical load is supplied with electrical current from the electrical direct voltage source via the electronic circuit breaker device, the electronic circuit breaker device disconnects the power supply in the usual way when the current determined by the current measuring unit exceeds a maximum current value. As a result of the self-calibration, exemplary embodiments of the invention can change this maximum current value as a function of the test current measured value and thus as a function of changes in state, for example due to aging effects, of the current measuring unit and / or the fuse and / or the first switch. The exemplary embodiments can thus provide a safe electronic circuit breaker device which, in comparison to conventional circuit breakers, can react to aging effects of the electronic circuit breaker device against overloading by changing the permissible maximum current value.
Alternativ oder ergänzend kann die Selbstkalibrierung bei der Herstellung (oder Produktion) der elektronischen Schutzschaltervorrichtung, vorzugsweise nach der Herstellung und vor der Auslieferung der elektrischen Schutzschaltervorrichtung, zur Einstellung oder Erstbestimmung des (vorzugsweise ersten) Maximalstromwerts von der Steuereinheit ausgeführt werden.Alternatively or in addition, the self-calibration during manufacture (or production) of the electronic circuit breaker device, preferably after manufacture and before delivery of the electrical circuit breaker device, can be carried out by the control unit to set or first determine the (preferably first) maximum current value.
Die Strommesseinheit kann einen Nebenschlusswiderstand umfassen und dazu ausgebildet sein, den Strom durch den mindestens einen Eingangsanschluss (beispielsweise einen Betriebsstrommesswert im Betriebszustand, einen Wert des Überstroms im Fehlerzustand und/oder den Teststrommesswert) als Spannungsabfall am Nebenschlusswiderstand zu messen.The current measuring unit can include a shunt resistor and be designed to measure the current through the at least one input connection (for example an operating current measured value in the operating state, a value of the overcurrent in the fault state and / or the test current measured value) as a voltage drop at the shunt resistor.
Die Strommesseinheit kann als Komparator mit Nebenschlusswiderstand ausgebildet sein. Der Betriebsstrommesswert und/oder der Teststrommesswert kann an der Strommesseinheit als Spannungsabfall an dem Nebenschlusswiderstand bestimmt werden. Der Maximalstromwert kann als ein maximaler Spannungsabfall am Nebenschlusswiderstand bestimmt und/oder gespeichert sein.The current measuring unit can be designed as a comparator with a shunt resistor. The operating current measured value and / or the test current measured value can be determined on the current measuring unit as a voltage drop across the shunt resistor. The maximum current value can be determined and / or stored as a maximum voltage drop across the shunt resistor.
Die Strommesseinheit kann dazu ausgebildet sein, den Betriebsstrommesswert und/oder der Teststrommesswert an die Steuereinheit bereitzustellen (vorzugsweise auszugeben, beispielsweise über einen seriellen Bus, vorzugsweise I-Quadrat-C oder l2C). Alternativ oder ergänzend kann die Strommesseinheit dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, ob der Betriebsstrommesswert den Maximalstromwert überschritten hat. Die Strommesseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, den ersten Schalter und/oder den zweiten Schalter zu veranlassen, in einen geöffneten Zustand überzugehen, wenn der Betriebsstrommesswert den Maximalstromwert überschritten hat. Alternativ oder ergänzend kann die Strommesseinheit ferner dazu ausgebildet sein, der Steuereinheit ein Signal bereitzustellen, wenn der Betriebsstrommesswert den Maximalstromwert überschritten hat.The current measuring unit can be designed to provide the operating current measured value and / or the test current measured value to the control unit (preferably to output it, for example via a serial bus, preferably I-square-C or I 2 C). As an alternative or in addition, the current measuring unit can be designed to determine whether the operating current measured value has exceeded the maximum current value. The current measuring unit can furthermore be designed to cause the first switch and / or the second switch to transition into an open state when the operating current measured value has exceeded the maximum current value. As an alternative or in addition, the current measuring unit can also be designed to provide the control unit with a signal when the operating current measured value has exceeded the maximum current value.
Der erste Schalter kann einen Halbleiterschalter, vorzugsweise einen Halbleiter-Feldeffekttransistor, umfassen. Alternativ oder ergänzend kann der zweite Schalter einen Halbleiterschalter, vorzugsweise einen Halbleiter-Feldeffekttransistor, umfassen.The first switch can comprise a semiconductor switch, preferably a semiconductor field effect transistor. As an alternative or in addition, the second switch can comprise a semiconductor switch, preferably a semiconductor field effect transistor.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, bei getrenntem elektrischem Verbraucher und geschlossenem Testkreislauf unterschiedliche Steuerspannungen zum Schließen des Halbleiterschalters (des ersten und/oder zweiten Schalters) anzulegen und einen Schwellwert des Halbleiterschalters (des ersten Schalters oder/und des zweiten Schalters) zu bestimmen. Der Schwellwert kann durch einen Übergang von einem offenen (d.h. im wesentlichen nichtleitenden) Zustand zu einem geschlossenen (d.h. im Wesentlichen leitenden Zustand) des jeweiligen Halbleiterschalters bestimmt sein. Zur Bestimmung des Schwellwerts des ersten Schalters kann der elektrische Verbraucher mittels des zweiten Schalters von der elektrischen Gleichspannungsquelle getrennt sein. Zur Bestimmung des Schwellwerts des zweiten Schalters kann der elektrische Verbraucher mittels des ersten Schalters von der elektrischen Gleichspannungsquelle getrennt sein.The control unit can also be designed to apply different control voltages to close the semiconductor switch (the first and / or second switch) when the electrical load is disconnected and the test circuit is closed and to determine a threshold value for the semiconductor switch (the first switch and / or the second switch). The threshold value can be determined by a transition from an open (i.e. essentially non-conductive) state to a closed (i.e. essentially conductive state) of the respective semiconductor switch. To determine the threshold value of the first switch, the electrical consumer can be separated from the electrical DC voltage source by means of the second switch. To determine the threshold value of the second switch, the electrical consumer can be separated from the electrical DC voltage source by means of the first switch.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, aufgrund einer Abweichung zwischen dem Schwellwert und einem (beispielsweise in der Steuereinheit vorbestimmten) Sollschwellwert eine Zustandsangabe des Halbleiterschalters (d.h. des ersten Schalters oder des zweiten Schalters) auszugeben. Die Zustandsausgabe des Halbleiterschalters kann analog zur Zustandsausgabe des Teststromkreises realisiert sein oder mittels derselben Ausgabe realisiert sein.The control unit can also be designed to output a state of the semiconductor switch (i.e. the first switch or the second switch) based on a discrepancy between the threshold value and a target threshold value (for example predetermined in the control unit). The state output of the semiconductor switch can be implemented analogously to the state output of the test circuit or it can be implemented by means of the same output.
Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, durch Veränderungen der angelegten Steuerspannungen das Ansprechverhalten des Halbleiterschalters zu untersuchen. Eine Abweichung des bestimmten Schwellwert vom (vorzugsweise vorbestimmten) Sollschwellwert oder eine Rate der Abweichung (beispielsweise eine Veränderung in einem bestimmten Zeitintervall) kann beispielsweise als Alterungseffekte mittels der Zustandsausgabe ausgegeben werden.The control unit can be designed to examine the response behavior of the semiconductor switch by changing the applied control voltages. A deviation of the specific threshold value from the (preferably predetermined) setpoint threshold value or a rate of the deviation (for example a change in a specific time interval) can be output as aging effects by means of the status output, for example.
Der Schwellwert kann auch als Ansprechspannung oder Uth-Wert (oder kurz Uth) bezeichnet werden.The threshold value can also be referred to as the response voltage or U th value (or U th for short).
Beispielsweise kann sich die Ansprechspannung Uth zwischen Gate und Source des Halbleiterschalters (beispielsweise eines gewöhnlichen Halbleiterschalters oder MOSFETs) mit zunehmender Betriebszeit verändern. Die Ansprechspannung kann sich reduzieren (beispielsweise geringfügig) bevor die Ansprechspannung zunimmt (beispielsweise rapide oder betragsmäßig schneller als die vorhergehende Reduzierung). Dabei kann man mit entsprechend genauen Schaltungskomponenten (beispielsweise in der Steuereinheit) die Veränderung dieser Ansprechspannung feststellen oder bestimmen.For example, the response voltage U th between the gate and source of the semiconductor switch (for example a conventional semiconductor switch or MOSFET) can change as the operating time increases. The response voltage can reduce (for example slightly) before the response voltage increases (for example rapidly or faster in terms of magnitude than the previous reduction). The change in this response voltage can be determined or determined with appropriately precise circuit components (for example in the control unit).
Beispielsweise kann ein Durchschreiten eines Minimums des Schwellwerts einem gealterten Zustand des Halbleiters entsprechen. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, in Reaktion auf den gealterten Zustand des Halbleiters eine entsprechende Zustandsangabe auszugeben.For example, crossing a minimum of the threshold value can correspond to an aged state of the semiconductor. The control unit can be designed to output a corresponding state information in response to the aged state of the semiconductor.
Je nach verwendetem Halbleiterschalter kann der Uth-Wert beispielsweise von 2,2 V bei einer Stromstärke von 1 A auf 2,1 V bei einer Stromstärke von 1 A sinken. Durch die Messung des Uth-Wertes am Gate des Halbleiterschalters kann man den Punkt ermitteln, wann der Halbleiterschalter kurz vor seiner maximalen Betriebszeit ist und an der elektronischen Schutzschaltervorrichtung eine entsprechende Meldung ausgeben, beispielsweise per LED- oder Fernmeldung.Depending on the semiconductor switch used, the U th value can drop, for example, from 2.2 V at a current strength of 1 A to 2.1 V at a current strength of 1 A. By measuring the U th value at the gate of the semiconductor switch, you can determine the point when the semiconductor switch is shortly before its maximum operating time and output a corresponding message to the electronic circuit breaker device, for example by LED or remote message.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings using preferred exemplary embodiments.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer elektronischen Schutzschaltervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
2 eine schematische Ansicht einer elektronischen Schutzschaltervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und -
3 eine schematische Ansicht einer elektronischen Schutzschaltervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic view of an electronic circuit breaker device according to a first embodiment; -
2 a schematic view of an electronic circuit breaker device according to a second embodiment; and -
3 a schematic view of an electronic circuit breaker device according to a third embodiment.
Die Schutzschaltervorrichtung
Die Schutzschaltervorrichtung
Die Strommesseinheit
Der erste Schalter
Optional ist der zweite Schalter
Die Sicherung
Die Testeinheit
Der Teststromkreis umfasst die Strommesseinheit
Die Steuereinheit
Die Zustandsangabe des Teststromkreises kann eine Zustandsangabe hinsichtlich der Strommesseinheit
Die an dem mindestens einen Eingangsanschluss
Die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Testeinheit
Diese Anordnung kann beispielsweise zur Selbstprüfung der Schutzschaltervorrichtung
- - Eine Versorgungsspannung Vin wird angelegt. Der erste
Schalter 112A ist im geöffneten Zustand. - -
Die Testeinheit 114 wird für eine kurze Zeitdauer, beispielsweise 5 ms mittels desTestschalters 114B geschlossen, sodass ein Teststrom über dieTesteinheit 114 fließt. - - Der
von der Strommesseinheit 110 bestimmte Teststrommesswert des Teststroms wird durch dieSteuereinheit 116 ausgelesen und (vorzugsweise bis auf eine Skalierung) als Maximalstromwert für dieStrommesseinheit 110 bis zum neuen Startvorgang gespeichert. - -
Die Testeinheit 114 wird mittels desTestschalters 114B geöffnet. - - Der erste
Schalter 112A wird geschlossen.Die Schutzschaltervorrichtung 100 ist betriebsbereit.
- - A supply voltage V in is applied. The
first switch 112A is in the open state. - - The
test unit 114 is for a short period of time, for example 5 ms by means of thetest switch 114B closed so that a test current passes through thetest unit 114 flows. - - The one from the
current measuring unit 110 certain test current measurement value of the test current is determined by thecontrol unit 116 read out and (preferably up to a scaling) as the maximum current value for thecurrent measuring unit 110 saved until the new start process. - - The
test unit 114 is made using thetest switch 114B opened. - - The
first switch 112A will be closed. Thecircuit breaker device 100 is ready for use.
Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Testeinheit
Diese Anordnung kann beispielsweise zur Selbstprüfung der Schutzschaltervorrichtung verwendet werden. Die Selbstprüfung kann beispielsweise wie folgt bei einem Startvorgang der Schutzschaltervorrichtung durchgeführt werden:
- - Der zweite
Schalter 112B ist im geöffneten Zustand und der ersteSchalter 112A ist im geschlossenen Zustand. - -
Die Testeinheit 114 wird für eine kurze Zeitdauer, beispielsweise 5 ms mittels desTestschalters 114B geschlossen, sodass ein Teststrom über dieTesteinheit 114 fließt. - - Der
von der Strommesseinheit 110 bestimmte Teststrommesswert des Teststroms wird durch dieSteuereinheit 116 ausgelesen und ausgewertet. - -
Die Testeinheit 114 wird mittels desTestschalters 114B geöffnet.
- - The
second switch 112B is in the open state and thefirst switch 112A is in the closed state. - - The
test unit 114 is for a short period of time, for example 5 ms by means of thetest switch 114B closed so that a test current passes through thetest unit 114 flows. - - The one from the
current measuring unit 110 certain test current measurement value of the test current is determined by thecontrol unit 116 read out and evaluated. - - The
test unit 114 is made using thetest switch 114B opened.
Falls die Auswertung positiv ist, beispielsweise falls der Betrag und/oder die Rate der Abweichung zwischen dem Teststrommesswert und einem durch eine an dem mindestens einen Eingangsanschluss anliegende Spannung und dem Referenzwiderstand entsprechenden Sollstrom nicht größer als der vorbestimmte Fehlerschwellwert ist, wird der zweite Schalter
Falls die Auswertung negativ ist, beispielsweise falls der Betrag und/oder der Rate der Abweichung größer als der vorbestimmte Fehlerschwellwert ist, wird erste Schalter
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist für Fachkundige ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes can be made and equivalents used as replacements. Consequently, the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but rather encompasses all exemplary embodiments that fall within the scope of the appended claims.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- Elektronische SchutzschaltervorrichtungElectronic circuit breaker device
- 102102
- EingangsanschlussInput connector
- 104104
- GleichspannungsquelleDC voltage source
- 106106
- AusgangsanschlussOutput connector
- 108108
- Elektrischer VerbraucherElectrical consumer
- 110110
- StrommesseinheitCurrent measuring unit
- 112A112A
- Erster SchalterFirst switch
- 112B112B
- Zweiter SchalterSecond switch
- 114114
- TesteinheitTest unit
- 114A114A
- ReferenzwiderstandReference resistance
- 114B114B
- TestschalterTest switch
- 116116
- SteuereinheitControl unit
- 118118
- Erster StrompfadFirst current path
- 120120
- Zweiter Strom pfadSecond stream path
- 122A122A
- Erster KnotenpunktFirst junction
- 122B122B
- Zweiter KnotenpunktSecond junction
- 124124
- SicherungFuse
- 126126
- SpannungsmesseinheitVoltage measuring unit
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020104970.6A DE102020104970A1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Electronic circuit breaker device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020104970.6A DE102020104970A1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Electronic circuit breaker device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102020104970A1 true DE102020104970A1 (en) | 2021-08-26 |
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ID=77176018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102020104970.6A Pending DE102020104970A1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Electronic circuit breaker device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102020104970A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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