Die Erfindung betrifft ein Sicherungsbauteil, aufweisend einen Versorgungseingang und einen Komponentenausgang, zwischen denen ein elektronischer Trennschalter angeordnet ist, sowie mindestens eine Messeinrichtung zum Messen einer elektrischen Eigenschaft an dem Sicherungsbauteil. Die Erfindung betrifft auch ein Sicherungssystem, aufweisend mindestens ein solches Sicherungsbauteil und eine Auslöselogik, die mit der mindestens einen Messeinrichtung und dem elektronischen Trennschalter signaltechnisch verbunden ist, und die dazu eingerichtet ist, mittels der mindestens einen Messeinrichtung bestimmte Messwerte auszuwerten und den Trennschalter beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, aufweisend mindestens ein solches Sicherungsbauteil und/oder mindestens ein solches Sicherungssystem. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Ansteuern eines Trennschalters eines solchen Sicherungsbauteils. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf teil- oder vollautonom fahrende Fahrzeuge.

Um in einem Fahrzeug System- oder Komponentenausfällen aufgrund von Unterspannungen vorzubeugen und einen Schutz vor thermischen Ereignissen wie Lichtbögen usw. zu erreichen, werden Komponenten des Fahrzeugs wie mindestens ein elektrischer Verbraucher, mindestens eine elektrische Energiequelle (z.B. eine Batterie, ein Superkondensator oder ein Wandler), mindestens ein Stromverteiler, usw. teilweise über elektronische Sicherungen (auch als "E-Fuses" oder "Smart Fuses" bekannt) abgesichert. Wie in Fig.2 gezeigt, weist eine herkömmliche elektronische Sicherung 101 einen elektronischen Trennschalter 102 (z.B. einen Bipolartransistor, ein MOSFET usw.) auf, der zwischen einem Versorgungseingang 103 und einem Komponentenausgang 104 seriell verbaut ist. Der Komponentenausgang 104 ist insbesondere dazu vorgesehen, mit der mindestens einen abzusichernden Fahrzeugkomponente elektrisch verbunden zu werden.

In dem Strompfad zwischen Versorgungseingang 103 und Komponentenausgang 104 befinden sich ferner mindestens eine Spannungsmesseinrichtung (beispielsweise 105). Die Spannungsmesseinrichtung(en) sind an Masse bzw. Ground GND angeschlossen. In dem Strompfad zwischen Versorgungseingang 103 und Komponentenausgang 104 befindet sich außerdem eine Strommesseinrichtung 106 zur Messung des durch den Strompfad durchgeleiteten elektrischen Stroms. Der Strom des Strompfads entspricht dabei dem Strom durch die E elektronische Sicherung 101. Die Spannungsmesseinrichtung 105 und die Strommesseinrichtung 106 sind datentechnisch mit einer Auslöselogik 107 verbunden, welche auch den Trennschalter 102 durch eine entsprechende Ansteuerung wahlweise leitend oder sperrend schalten kann. Die Auslöselogik 107 kann Spannungseinbrüche an der Spannungsmesseinrichtung 105 und Stromeinbrüche an der Strommesseinrichtung 106 erkennen und daraufhin den Trennschalter 102 durch eine entsprechende Ansteuerung sperrend schalten bzw. öffnen. Insbesondere kann die Auslöselogik 107 verschiedene Fehlerfälle wie Kurzschluss, schleichenden Kurzschluss, Falschpolung, Unterspannung usw. differenziert erkennen. Da der Trennschalter 102 aufgrund seiner Ausgestaltung als elektronischer Schalter zudem dazu eingerichtet ist, kommandiert reversibel wahlweise sperrend oder leitend bzw. geöffnet oder geschlossen zu werden, kann mit Erkennen eines aktuellen oder zukünftigen Fehlerfalls durch die Auslöselogik der Trennschalter 102 gezielt angesteuert werden.

Diesen Vorteilen der elektronischen Sicherung 101 steht gegenüber, dass es sich um ein elektronisches Bauteil handelt und somit höheren Ausfall- oder Fehlerwahrscheinlichkeit unterliegt als eine Schmelzsicherung. Mögliche Fehler können beispielsweise in der Messung (zu hoch, zu niedrig, Messausfall, usw.), in dem Trennelement / Schalter (zufälliges bzw. fehlerhaftes Öffnen, Schließen, usw.) oder der Auslöselogik auftreten. In einem solchen Fall ist das Restbordnetz insbesondere bei Kurzschlüssen, unzulässigen Strömen und/oder Erwärmungen am Strompfad der Komponente(n) nicht geschützt und die Gesamtsystemsicherheit (z.B. umfassend eine Funktionsverfügbarkeit, funktionale Sicherheit und Insassensicherheit) wird gefährdet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Schutz von durch elektronische Sicherungen abgesicherten elektrischen Komponenten und übergeordneten Systemen, insbesondere in einem Versorgungsbordnetz eines Fahrzeugs, auf kostengünstige Weise zu verbessern.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine preiswerte Möglichkeit bereitzustellen, die zuverlässige Absicherung elektrischer Komponenten, insbesondere eines Fahrzeugs, durch eine elektronische Sicherung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Sicherungsbauteil, aufweisend einen Versorgungseingang und einen Komponentenausgang, zwischen denen elektrisch in Reihe ein elektronischer Schalter ("Trennschalter") und ein Schmelzleiter angeordnet sind, sowie aufweisend mindestens eine Messeinrichtung zum Messen einer elektrischen Eigenschaft.

Dieses Sicherungsbauteil weist den Vorteil auf, dass durch die Kombination von elektronischem Trennschalter und mechanischem Schmelzleiter eine Absicherung auf Grundlage unterschiedlicher Arten von Auslösemechanismen (elektrisch und thermisch bzw. werkstoff-mechanisch) bereitgestellt wird, welche die Vorteile beider Arten von Auslösemechanismen vereint. Die Reihenschaltung von elektronischem Trennschalter und Schmelzleiter entspricht funktional einer Reihenschaltung von elektronischer Sicherung und Schmelzsicherung. Bei Nutzung dieses Sicherungsbauteils können die ganzen Vorteile einer elektronischen Sicherung genutzt werden, während der Strompfad und die abgesicherten elektrischen Komponenten aufgrund des Schmelzleiters selbst für den Fall eines Fehlers über den elektronischen Trennschalter weiterhin gegenüber kritischen Kurzschlussströmen abgesichert sind. Diese erhöhte Zuverlässigkeit ergibt außerdem den Vorteil, dass auf eine teurere Anordnung zur Erhöhung der Zuverlässigkeit in Form einer Reihenschaltung zweiter elektronischer Sicherungen verzichtet werden kann, die ansonsten bei fehlender Diagnose oder Überwachung verwendet werden müssten. Durch die Anordnung von Trennschalter und Schmelzleiter in einem gemeinsamen Bauteil wird eine besonders robuster und preiswerter funktionaler Aufbau bereitgestellt.

Das Sicherungsbauteil ist insbesondere ein Bauteil, das die Funktion einer Absicherung mindestens einer damit verbundenen, insbesondere in normaler Stromrichtung nachgeschalteten, elektrischen Funktionskomponente hat. Dass das Sicherungsbauteil ein Bauteil ist, umfasst insbesondere, dass es ein (ohne Zerstörung) untrennbarer Gegenstand ist. Speziell kann das Bauteil ein Gehäuse ("Housing") aufweisen, das den elektronischen Trennschalter und die mindestens eine Messeinrichtung umgibt. Insbesondere kann der elektronische Trennschalter auf einem Halbleitersubstrat, insbesondere Siliziumsubstrat, ("Chip") ausgebildet sein. In einer Weiterbildung kann zumindest eine Messeinrichtung ebenfalls auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet sein. Das Halbleiterbauteil kann in das Housing eingebettet sein, insbesondere so, dass nur elektrische Anschlüsse wie der Versorgungseingang, der Komponentenausgang usw. herausgeführt sind. Das Housing kann beispielsweise ein Spritzgussteil sein.

Das Sicherungsbauteil weist zwei elektrische Anschlüsse zum Einsetzen des Sicherungsbauteils in eine Stromleitung auf, die ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Versorgungseingang" und "Komponentenausgang" bezeichnet werden. Insbesondere kann das Sicherungsbauteil dazu ausgebildet sein, Strom dann besonders verlustarm bzw. praktisch verlustfrei durchzuleiten, wenn Strom von dem Versorgungseingang zu dem Komponentenausgang fließt. Es ist eine Weiterbildung, dass das Sicherungsbauteil als ein High- Side-Bauteil vorgesehen ist, bei dem die abzusichernde mindestens eine elektrische Komponente in Spannungs- bzw. Stromrichtung an dem Komponentenausgang ("hinter" dem Sicherungsbauteil) angeschlossen ist.

Es existiert insbesondere kein Strompfad zwischen Versorgungseingang und Komponentenausgang an dem Trennschalter und/oder dem Schmelzleiter vorbei.

Der Trennschalter ist dazu vorgesehen, durch geeignete Schaltung bzw. Ansteuerung einen Strompfad, in den er eingesetzt ist, zu unterbrechen. Dass der Trennschalter ein elektronischer Trennschalter ist, umfasst insbesondere, dass er mindestens einen Halbleiterschalter aufweist, z.B. ein MOSFET. Er ist dadurch reversibel, d.h., dass er wahlweise zum Sperren und/oder Leiten ansteuerbar ist (ein Transistor z.B. durch Anlegen einer entsprechenden Sperrspannung an den Steueranschluss), wobei sein Schaltzustand beliebig oft änderbar ist.

Unter einer Messeinrichtung zum Messen einer elektrischen Eigenschaft wird insbesondere eine Einrichtung zum quantitiven Messen mindestens einer elektrischen Eigenschaft wie Strom, Spannung, usw. verstanden, welche als Ergebnis der Messung einen Wert - insbesondere einer elektrische Eigenschaft des Strompfads zwischen Versorgungseingang und Komponentenausgang - ausgibt (z.B. x Ampere, y Volt, usw.). Es ist eine Weiterbildung, dass das Sicherungsbauteil dazu eingerichtet ist, den elektronischen Trennschalter temperaturabhängig anzusteuern, z.B. mit Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Schwellwerttemperatur oder eines Temperaturgradienten sperrend zu schalten. Es ist eine Weiterbildung, dass das Sicherungsbauteil mindestens eine Temperaturmesseinrichtung aufweist, die insbesondere zum quantitiven Messen einer Temperatur eingerichtet ist, welche als Ergebnis der Messung einen Temperaturwert z.B. in Kelvin oder °C ausgibt. Die abgefühlte Temperatur kann z.B. eine Temperatur am Ort oder in der Nähe des Trennschalters, eine Umgebungstemperatur usw. sein.

Es ist eine Ausgestaltung, dass der elektronische Trennschalter in Richtung von dem Versorgungseingang zu dem Komponentenausgang vor dem Schmelzleiter angeordnet ist.

Es sind also der Versorgungseingang, der elektronische Trennschalter, der Schmelzleiter und der Komponentenausgang in dieser Reihenfolge verschaltet. Dies ergibt den Vorteil, dass sich das zuverlässige Schalten des elektronischen Trennschalters besonders einfach umsetzen lässt.

Es ist eine Ausgestaltung, dass der elektronische Trennschalter in Richtung von dem Versorgungseingang zu dem Komponentenausgang hinter dem Schmelzleiter angeordnet ist. Es sind also der Versorgungseingang, der Schmelzleiter, der elektronische Trennschalter und der Komponentenausgang in dieser Reihenfolge verschaltet. Dies ergibt den Vorteil, dass sich der Schmelzleiter und dessen Auslösezustand besonders einfach überwachen lässt.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Messeinrichtung zum Messen einer elektrischen Eigenschaft mindestens eine Spannungsmesseinrichtung zum Bestimmen einer Spannung an einem Punkt eines Strompfads zwischen dem Versorgungseingang und dem Komponentenausgang umfasst. Die elektrische Eigenschaft ist also die Spannung. So wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass ein für eine abzusichernde Komponente schädlicher Spannungseinbruch bzw. eine Unterspannung schnell erkannt werden kann und dann durch sperrendes Schalten des Trennschalters darauf reagiert werden kann. Auch kann durch die mindestens eine Spannungsmesseinrichtung - je nach Anordnung - eine Funktionsfähigkeit des elektronischen Trennschalters und/oder des Schmelzleiters überprüft werden bzw. eine Fehlerdiagnose dieser Elemente durchgeführt werden. Ist beispielsweise eine Spannungsmesseinrichtung zwischen dem elektronischen Trennschalter und dem Schmelzleiter angeordnet, kann auf einfache Weise festgestellt werden, ob das bezüglich der Spannungsquelle vor der Spannungsmesseinrichtung angeordnete Trennelement (Trennschalter oder Schmelzleiter) den korrekten Sollzustand abbildet (trennt / sperrt, korrekt oder inkorrekt bzw. ungewollt ausgelöst, usw.). Ist das Trennelement der Schmelzleiter und eine gemessene Spannung null kann dies - für den Fall eines geschlossenen Zustands des Trennschalters - ein Hinweis auf einen durchtrennten Schmelzleiter oder auf eine fehlerhafte Messung sein. Ist das Trennelement der elektronische Trennschalter und wird dieser leitend angesteuert, ist eine gemessene Spannung null, was ein Hinweis auf einen fehlerhaften Trennschalter oder auf eine fehlerhafte Messung sein kann.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Messeinrichtung mindestens zwei Spannungsmesseinrichtungen umfasst, zwischen denen der elektronische Trennschalter und/oder der Schmelzleiter angeordnet sind. So wird der Vorteil erreicht, dass die Spannungen vor und hinter dem elektronischen Trennschalter und/oder dem Schmelzleiter messbar sind und sich dadurch Fehler und Ausfälle davon besonders einfach diagnostizieren lassen. Noch ein Vorteil wird dadurch erreicht, dass die Spannungsmessungen redundant ausgelegt sind, wodurch wiederum eine ungenaue oder fehlerhafte Spannungsmesseinrichtung erkannt werden kann. Beispielsweise können ermittelte, insbesondere gemessene, Spannungshöhen und/oder Spannungsverläufe im Sinne einer Messungsvalidierung miteinander verglichen werden und z.B. auf ein Vorliegen einer Drift oder einer Messinkonsistenz hin ausgewertet werden.

Insgesamt kann die mindestens eine Spannungsmesseinrichtungen beispielsweise folgende Anordnungen in der genannten Reihenfolge umfassen:

(a1) Versorgungseingang - Spannungsmesseinrichtung - erstes Trennelement (Trennschalter oder Schmelzleiter) - zweites Trennelement (Schmelzleiter bzw. Trennschalter) - Komponentenausgang;

(a2) Versorgungseingang - erstes T rennelement - Spannungsmesseinrichtung - zweites Trennelement - Komponentenausgang;

(a3) Versorgungseingang - erstes T rennelement - zweites T rennelement - Spannungsmesseinrichtung - Komponentenausgang; (b1) Versorgungseingang - erste Spannungsmesseinrichtung - erstes Trennelement - zweite Spannungsmesseinrichtung - zweites Trennelement - Komponentenausgang;

(b2) Versorgungseingang - erstes T rennelement - erste Spannungsmesseinrichtung - zweites Trennelement - zweite Spannungsmesseinrichtung - Komponentenausgang;

(b3) Versorgungseingang - erste Spannungsmesseinrichtung - erstes T rennelement - zweites Trennelement - zweite Spannungsmesseinrichtung - Komponentenausgang;

(c) Versorgungseingang - erste Spannungsmesseinrichtung - erstes T rennelement - zweite Spannungsmesseinrichtung - zweites Trennelement - dritte Spannungsmesseinrichtung - Komponentenausgang.

Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens zwei Spannungsmesseinrichtungen getrennt bzw. unabhängig voneinander an Masse bzw. einem Bezugspotenzial anliegen, z.B. an eine Karosserie oder Masseleitung eines Fahrzeugs angebunden sind. So wird der Vorteil erreicht, dass im Gegensatz zu einer Anbindung an Masse über einen gemeinsamen Knoten eine Messabweichung einer der Spannungsmesseinrichtungen aufgrund eines fehlerhaften oder unzuverlässigen Kontakts mit Masse erkennbar ist. Dabei ist ein Spannungsversatz der unterschiedlichen Anbindungspunkte typischerweise vernachlässigbar, z.B. bei Anbindung an eine Karosserie bedingt durch die geringe Strecke sowie den geringen Karosseriewiderstand.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Messeinrichtung mindestens eine Strommesseinrichtung zum jeweiligen Bestimmen einer Stromstärke eines elektrischen Stroms in dem Strompfad zwischen dem Versorgungseingang und dem Komponentenausgang umfasst. Dies ergibt den Vorteil, dass sich Stromeinbrüche einfach und schnell identifizieren lassen und zudem die quantitativ bestimmten, insbesondere gemessenen, Stromstärken für weitere Zwecke verwendet werden können, beispielsweise von einem Energiemanagementsystem. Außerdem können die bestimmten Stromstärken dazu verwendet werden, mit von einer oder zwei Spannungsmesseinrichtungen gemessenen Spannungswerten korreliert zu werden, beispielsweise zum Zweck einer Messungsvalidierung oder -plausibilisierung. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Sicherungssystem, aufweisend mindestens ein Sicherungsbauteil wie oben beschrieben und eine Auslöselogik, die mit der mindestens einen Messeinrichtung und dem elektronischen Trennschalter signaltechnisch verbunden ist, und die dazu eingerichtet ist, mittels der mindestens einen Messeinrichtung bestimmte Messwerte auszuwerten und den Trennschalter beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung anzusteuern. Das Sicherungssystem kann analog zu dem Sicherungsbauteil ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.

Unter einer Auslöselogik kann insbesondere eine Datenverarbeitungseinrichtung verstanden werden, welche mittels der Messeinrichtung(en) bestimmte bzw. ermittelte Messwerte auswertet und beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung über den Schaltzustand (leitend / sperrend bzw. offen / geschlossen) des Trennschalters entscheidet und den Trennschalter zur Einnahme des gewünschten Schaltzustands ansteuert. Dadurch, dass die Auslöselogik mit der mindestens einen Messeinrichtung und dem elektronischen Trennschalter signaltechnisch verbunden ist, kann sie von der mindestens einen Messeinrichtung Messwerte in analoger oder digitaler Form empfangen und Ansteuersignale an das elektronische Sicherungsbauteil bzw. den darin integrierten Trennschalter ausgeben, z.B. geeignete Ansteuerspannungen für den Steueranschluss des Trennschalters setzen, wodurch dieser geschaltet wird (d.h., abhängig von der angelegten Ansteuerspannung seinen bisherigen Schaltzustand beibehält oder seinen Schaltzustand ändert).

Die Auslöselogik kann eine Datenverarbeitungseinrichtung sein, die durch entsprechende Software zur Durchführung ihrer Funktion eingerichtet ist. Die Auslöselogik kann aber auch in Hardware bzw. als festverdrahtete Schaltung vorliegen.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Auslöselogik eine von dem Sicherungsbauteil unterschiedliche Komponente, insbesondere Fahrzeugkomponente ist, also eine "sicherungsbauteilexterne" Instanz. Diese Instanz kann eine eigenständige Komponente sein oder kann funktional in eine noch für andere Zwecke verwendete Komponente wie ein Energiemanagementsystem, einen Bordcomputer, usw. integriert sein.

Es ist eine Weiterbildung, dass die sicherungsbauteilexterne Auslöselogik mit mehreren Sicherungsbauteilen verbunden ist. Sie kann dann vorteilhafterweise mehrere Sicherungsbauteile gleichzeitig überwachen und ansteuern. Es ist eine Weiterbildung, dass die Auslöselogik in das Sicherungsbauteil integriert ist. So wird der Vorteil einer autonomen Überwachung und Auslösung erreicht. Bei dieser Weiterbildung entspricht das Sicherungssystem dem Sicherungsbauteil. Insbesondere auch in diesem Fall kann die Auslöselogik hardwaretechnisch ausgebildet sein.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die Auslöselogik dazu eingerichtet ist, den elektronischen Trennschalter sperrend zu schalten, bevor ein den Schmelzleiter auslösendes Schmelzintegral erreicht ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Durchschmelzen des Schmelzleiters, welches ein Auswechseln des Sicherungselements bedingen würde, vermieden werden kann, solange der elektronische Trennschalter fehlerfrei trennt. Der Trennschalter dient in diesem Fall also als eine Überstromschutzeinrichtung, welche die an das Sicherungselement angeschlossenen elektrischen Komponenten aber auch den Schmelzleiter abgesichert. Nur wenn der elektronische T rennschalter nicht mehr fehlerfrei trennt, kann es vorkommen, dass der Schmelzleiter mit Erreichen seines Schmelzintegrals ausgelöst und durchtrennt wird. Der Schaltzustand des elektronischen Trennschalters ist grundsätzlich rückstellbar.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Auslöselogik mit einer Strommesseinrichtung des Sicherungselements signaltechnisch verbunden ist und daher die mittels der Strommesseinrichtung bestimmten, insbesondere gemessenen, Werte des durch das Sicherungselement fließenden elektrischen Stroms empfängt. Anhand dieser Strommesswerte kann die Auslöselogik das Schmelzintegral (auch als Grenzlastintegral oder als i2t-Wert bekannt) auf grundsätzlich bekannte Weise berechnen, z.B. für ein Zeitfenster [t; t + At] gemäß der Formel rt+At .2 , ^j t dt. wobei i den fließenden elektrischen Strom darstellt.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die Auslöselogik dazu eingerichtet ist, mittels der von mehreren Spannungsmesseinrichtungen des Sicherungselements bestimmten Spannungswerte, insbesondere Spannungsdifferenzen, einen Gesundheitszustand des elektronischen Trennschalters und/oder des Schmelzleiters zu ermitteln. Durch die Korrelation der Spannungsmesswerte unterschiedlicher Spannungsmesseinrichtungen können vorteilhafterweise fehlerhafte Bauteilkomponenten besonders zuverlässig identifiziert werden und ein Fehlerzustand ggf. sogar prädiziert werden, und es kann besonders betriebssicher und intelligent auf derartige Ereignisse reagiert werden.

Der Gesundheitszustand des elektronischen Trennschalters und/oder des Schmelzleiters kann auch durch Korrelation der Strommesswerte mehrerer Strommesseinrichtungen und/oder durch Korrelation von Messwerten von Messeinrichtungen für unterschiedliche physikalische Eigenschaften (z.B. Spannung, Strom, Temperatur usw.) ermittelt werden.

Es ist eine Ausgestaltung eines Sicherungssystems mit mehreren Messeinrichtungen zum Messen der elektrischen Eigenschaft in einem Sicherungsbauteil, wobei die Auslöselogik dazu eingerichtet ist, mittels der von den Messeinrichtungen jeweils gemessenen Werte der elektrischen Eigenschaft einen Gesundheitszustand mindestens einer der Messeinrichtungen zu ermitteln, z.B. ein Driften, eine Messinkonsistenz usw. bei einer der Messeinrichtungen.

Ist der Gesundheitszustand des Trennschalter, des Schmelzleiters und/oder der mindestens einen Messeinrichtung zur zuverlässigen Aufrechterhaltung der Absicherung nicht mehr ausreichend oder wird ein möglicher Ausfall oder Fehler prädiziert, kann mindestens eine Aktion ausgelöst werden, z.B. ein Hinweis an den Fahrer eines Fahrzeugs, an eine Servicestelle (wie eine Werkstatt) und/oder an einen Hersteller des Fahrzeugs ausgegeben werden, ein Vermerk in einem Fehlerspeicher gespeichert werden, die abgesicherte mindestens eine elektrische Komponente ganz oder in Bezug auf einige ihrer Funktionen deaktiviert werden, usw.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Fahrzeug, das mindestens ein Sicherungsbauteil und/oder mindestens ein Sicherungssystem wie oben beschrieben aufweist. Das Fahrzeug kann analog zu dem Sicherungsbauteil und/oder dem Sicherungssystem ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.

Mindestens ein Sicherungsbauteil und / oder mindestens ein Sicherungssystem kann bzw. können Teil(e) eines Energieversorgungsbordnetzes des Fahrzeugs sein. Das Fahrzeug kann ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, ein Hybridfahrzeug oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug sein.

Das Fahrzeug kann ein landgestütztes Fahrzeug (wie ein Personenwagen, Lastwagen, Motorrad, Bus, usw.), ein Wasserfahrzeug, ein Weltraumgefährt (wie ein Mars-Rover oder eine Rakete) oder ein Luftfahrzeug (wie ein Flugzeug, Helikopter, usw.) sein.

Das Fahrzeug ist insbesondere ein teil- oder vollautonom fahrendes Fahrzeug, für welches das Sicherungsbauteil und das Sicherungssystem aufgrund der erhöhten Bedeutung einer Ausfallsicherheit von elektrischen Komponenten besonders nützlich sein können.

Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Sicherungsbauteil in eine elektrische Fahrzeugkomponente wie z.B. einen Verbraucher, ein Steuergerät, eine elektrische Energiequelle, einen Stromverteiler, usw. integriert ist.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines Trennschalters eines Sicherungsbauteils, das einen Versorgungseingang und einen Komponentenausgang, zwischen denen elektrisch in Reihe ein elektronischer Trennschalter und ein Schmelzleiter angeordnet sind, sowie mindestens eine Messeinrichtung zum Messen einer elektrischen Eigenschaft aufweist, wobei mittels der mindestens einen Messeinrichtung bestimmte Messwerte ausgewertet werden und der Trennschalter beruhend auf dem Ergebnis der Auswertung wahlweise leitend oder sperrend geschaltet wird. Das Verfahren kann analog zu dem Fahrzeug, dem Sicherungsbauteil und/oder dem Sicherungssystem ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

Fig.1 zeigt eine Skizze eines Sicherungsbauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig.2 zeigt eine Skizze einer herkömmlichen elektronischen Sicherung. Fig.1 zeigt eine Skizze eines Sicherungsbauteils 1 mit einem Versorgungseingang 103 und einen Komponentenausgang 104, zwischen denen elektrisch in Reihe ein erstes Trennelement TE1 in Form eines elektronischen Trennschalters 102 und ein zweites Trennelement TE2 in Form eines Schmelzleiters 2 angeordnet sind, sowie mindestens eine Messeinrichtung 105-1 , 105-2, 105-3, 106, 3 zum Messen einer elektrischen Eigenschaft, nämlich hier beispielhaft mindestens eine Spannungsmesseinrichtung 105-1 , 105-2 und/oder 105-3, eine Strommesseinrichtung 106 und eine Temperaturmesseinrichtung 3.

Gezeigt ist die Variante, dass der elektronische Trennschalter 102 in Richtung von dem Versorgungseingang 103 zu dem Komponentenausgang 104 vor dem Schmelzleiter 2 angeordnet ist. Jedoch kann diese Reihenfolge auch umgekehrt sein, wobei dann das erste Trennelement TE1 als Schmelzleiter 2 vorliegt und das zweite Trennelement TE2 den elektronischen Trennschalter 102 umfasst, welcher dann hinter dem Schmelzleiter 2 angeordnet ist.

Die Messeinrichtungen 105-1 , 105-2, 105-3, 106, 3 sind signaltechnisch mit einer in das Sicherungsbauteil 1 integrierten Auslöselogik 4 verbunden. Die Auslöselogik 4 kann beruhend auf den von den Messeinrichtungen 105-1 , 105-2, 105-3, 106, 3 empfangenen Messwerten den Trennschalter 102 (z.B. ein MOSFET) wahlweise leitend oder sperrend ansteuern. Alternativ könnte die Auslöselogik 4 auch außerhalb des Sicherungsbauteils 1 angeordnet sein und damit eine sicherungsbauteilexterne Instanz sein.

Die mindestens eine Spannungsmesseinrichtung ist zum Bestimmen einer Spannung an einem Punkt eines Strompfads zwischen dem Versorgungseingang 103 und dem Komponentenausgang 104 in dem Strompfad angeordnet. Sind mehrere Spannungsmesseinrichtungen 105-1 , 105-2 und/oder 105-3 vorhanden, sind die vorteilhafterweise getrennt mit Masse GND verbunden.

Die Strommesseinrichtung 106 ist zum jeweiligen Bestimmen einer Stromstärke eines elektrischen Stroms in dem Strompfad zwischen dem Versorgungseingang 103 und dem Komponentenausgang 104 eingerichtet und hier beispielhaft vor dem ersten Trennelement TE1 angeordnet.

Die Auslöselogik 4 kann die Strommesseinrichtung 106 insbesondere dazu nutzen, den zwischen dem Versorgungseingang 103 und dem Komponentenausgang 104 fließenden elektrischen Strom i zu messen und daraus das Schmelzintegral

Int zu berechnen. Ist der Schmelzleiter 2 so ausgelegt, dass er bei einem Schmelzintegral I nt_1 schmilzt bzw. trennt, ist die Auslöselogik 4 vorteilhafterweise dazu eingerichtet, den elektronischen Trennschalter 102 sperrend zu schalten, bevor das berechnete Schmelzintegral Int den den Schmelzleiter 2 auslösenden Wert lnt_1 erreicht. Dies kann beispielsweise so umgesetzt sein, dass die Auslöselogik 4 den elektronischen Trennschalter 102 sperrend schaltet bzw. öffnet, wenn Int > I nt_2 mit I nt_2 einem vorgegebenen Schwellwert gilt, wobei ferner lnt_2 < lnt_1 gilt. Dadurch wird der Trennschalter 102 als reversible Überstromschutzeinrichtung für den Schmelzleiter 2 eingesetzt.

Die Auslöselogik 4 ist insbesondere dazu eingerichtet, mittels der von der mindestens einen Spannungsmesseinrichtung 105-1 , 105-2 und/oder 105-3 bestimmten Spannungswerte einen Gesundheitszustand des elektronischen Trennschalters 102 und/oder des Schmelzleiters 2 zu ermitteln. Der Gesundheitszustand des Schmelzleiters 2 kann z.B. die Unterscheidung leitend / nichtleitend umfassen.

Die Auslöselogik 4 ist insbesondere dazu eingerichtet, mittels der von mehreren Messeinrichtungen 105-1 , 105-2, 105-3, 106, 3 jeweils bestimmten Messwerte einen Gesundheitszustand mindestens einer der Messeinrichtungen 105-1 , 105-2, 105-3, 106, 3 zu ermitteln,. z.B. durch Messungsvalidierung.

Das Sicherungsbauteil 1 kann Teil eines Versorgungsbordnetzes V eines Fahrzeugs F, insbesondere eines teil- oder vollautonom fahrenden Elektrofahrzeugs, sein. Beispielsweise kann an den Komponentenausgang 104 mindestens eine abzusichernde Fahrzeugkomponente (o. Abb.) wie ein Verbraucher (z.B. ein Bremssystem, ein Lenksystem, usw.) angeschlossen sein. Wird das Fahrzeug gestartet, wird die elektronische Trennschalter 102 in einer möglichen Variante zunächst die Funktion von Trennschalter 102 und Schmelzleiter überprüft. Dies kann auf vielfältige Weise geschehen, wie für einige beispielhaft aufgeführte Möglichkeiten, bei denen das erste Trennelement TE1 den elektronischen Trennschalter 102 und das zweite Trennelement TE2 den Schmelzleiter 2 umfasst, nun genauer für die obigen Anordnungen

(a2) Versorgungseingang 103 - Trennschalter 102 - Spannungsmesseinrichtung 105-2

- Schmelzleiter 2 - Komponentenausgang 104;

(b1) Versorgungseingang 103 - erste Spannungsmesseinrichtung 105-1 - Trennschalter 102 - zweite Spannungsmesseinrichtung 105-2 - Schmelzleiter 2 - Komponentenausgang 104; und

(c) Versorgungseingang 103 - erste Spannungsmesseinrichtung 105-1 - Trennschalter 102 - zweite Spannungsmesseinrichtung 105-2 - Schmelzleiter 2 - dritte Spannungsmesseinrichtung 105-2 - Komponentenausgang 104 erklärt wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass an dem Versorgungseingang eine Spannung U > 0 anliegt.

In Anordnung (a2) kann die Auslöselogik 4 z.B. den Trennschalter 102 öffnen. Liegt an der Spannungsmesseinrichtung 105-2 keine Spannung (U = 0) an, öffnet Trennschalter 102 korrekt. Liegt an der Spannungsmesseinrichtung 105-2 jedoch die Spannung U > 0 an, öffnet der Trennschalter 102 nicht korrekt. Ferner kann die Auslöselogik 4 den Trennschalter 102 schließen. Liegt an der Spannungsmesseinrichtung 105-2 die Spannung U > 0 an, schließt Trennschalter 102 korrekt. Liegt an der Spannungsmesseinrichtung 105-2 jedoch die Spannung U = 0 an, schließt der Trennschalter 102 nicht korrekt. Liegt an der Spannungsmesseinrichtung 105-2 die Spannung U > 0 an und liegt an dem nachgeschaltete Verbraucher keine Spannung an oder empfängt der nachgeschaltete Verbraucher keinen Betriebsstrom (was separat erkennbar ist), ist dies ein Hinweis auf einen getrennten Schmelzleiter 2.

In Anordnung (b1) kann durch die erste Spannungsmesseinrichtung 105-1 zusätzlich festgestellt werden, ob an dem Versorgungseingang 103 tatsächlich eine Spannung U anliegt. Ist eine Spannungsdifferenz AU = Ui - U2 zwischen der von der Spannungsmesseinrichtung 105-1 gemessenen Spannung Ui und der von der Spannungsmesseinrichtung 105-2 gemessenen Spannung U2 bei geöffnetem Trennschalter 102 null, ist dies ein Hinweis darauf, dass der Trennschalter 102 nicht korrekt öffnet. Ist die Spannungsdifferenz AU bei geschlossenem Trennschalter 102 größer null, gilt z.B. AU = Ui , ist dies ein Hinweis darauf, dass der Trennschalter nicht korrekt schließt. Ferner kann können durch die Auslöselogik 4 die Spannungen Ui und U2, insbesondere deren zeitlichen Verläufe, zum Erkennen einer fehlerhaften oder ungenauen Spannungsmesseinrichtung 105-1 , 105-2 überwacht werden, z.B. zum Feststellen einer Drift.

In Anordnung (c) können der Trennschalter 102 und der Schmelzleiter 2 direkt durch Messen einer Spannungsdifferenz zwischen den Spannungsmesseinrichtungen 105-1 und 105-2 bzw. zwischen den Spannungsmesseinrichtungen 105-2 und 105-3 auf korrekte Funktionalität überprüft werden.

Sind der Trennschalter 102 und/oder der Schmelzleiter 2 nicht in Ordnung und/oder sind eine oder mehrere der Spannungsmesseinrichtungen 105-1 , 105-2, 105-3 nicht ausreichend genau oder sogar fehlerhaft, kann durch das Fahrzeug F z.B. ein entsprechender Hinweis ausgegeben werden und/oder eine andere Aktion ausgelöst werden.

Sind der Trennschalter 102 und der Schmelzleiter 2 in Ordnung, kann der abgesicherte mindestens eine Verbraucher durch Schließen des Trennschalters 102 mit Strom versorgt werden. Die Stromversorgung kann im normalen Betrieb des Fahrzeugs F durch das Sicherungsbauteil 1 beispielsweise unterbrochen werden, wenn: eine Unterspannung erkannt wird, woraufhin die Auslöselogik 4 den Trennschalter 102 öffnet, und/oder wenn das Schmelzintegral den Schwellwert I nt_2 erreicht oder überschreitet, woraufhin die Auslöselogik 4 den Trennschalter 102 öffnet. Ist der Trennschalter 102 fehlerhaft, ohne dass dies erkannt worden ist, kann die Stromversorgung im normalen Betrieb des Fahrzeugs F durch den Schmelzleiter 2 unterbrochen werden, wenn das Schmelzintegral den Schwellwert I nt_1 erreicht, der Schmelzleiter 2 durchschmilzt.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der Trennschalter 102 durch die Auslöselogik 4 zusätzlich oder alternativ geöffnet werden, wenn mittels der Strommesseinrichtung 106 ein Stromeinbruch festgestellt wird und/oder mittels der Temperaturmesseinrichtung eine Überhitzung festgestellt wird.

Bezugszeichenliste

1 Sicherungsbauteil

2 Schmelzleiter

3 Temperaturmesseinrichtung

4 Auslöselogik

101 Elektronische Sicherung

102 Elektronischer T rennschalter

103 Versorgungseingang

104 Komponentenausgang

105 Spannungsmesseinrichtung

105-1 Spannungsmesseinrichtung

105-2 Spannungsmesseinrichtung

105-3 Spannungsmesseinrichtung

106 Strommesseinrichtung

107 Auslöselogik

F Fahrzeug

GND Masse / Bezugspotenzial i elektrische Stromstärke

TE1 Erstes Trennelement

TE2 Zweites Trennelement

V Versorgungsbordnetz