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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Eine Schalteinrichtung der genannten Art ist vorzugsweise
für den
Einsatz in dem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs, insbesondere
eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Sie ist jedoch mit Vorteil auch
in einem elektrischen Bordnetz von Luftfahrzeugen, Seefahrzeugen, Baumaschinen,
mobilen oder ortsfesten Transporteinrichtungen oder dergleichen,
einsetzbar. Zur Durchführung
vielfältiger
Schaltaufgaben umfassen Bordnetze moderner Kraftfahrzeuge immer
noch zahlreiche Relais unterschiedlicher Belastbarkeit und Baugröße. Häufig sind
diese Relais zwecks leichter Austauschbarkeit steckbar ausgebildet
und in mit entsprechenden Sockeln ausgestatteten Relaisträgern gehaltert.
Relaisträger
und darauf angeordnete Relais sind zudem häufig in einem Gehäuse (Relaisbox)
zusammengefasst, das Einbauraum beansprucht und das Gewicht des
Fahrzeugs erhöht.
Ein weiterer wichtiger Nachteil sind die bei dem Schaltbetrieb der
Relais auftretenden Schaltgeräusche,
die als besonders störend
empfunden werden, wenn die Relais nahe am Innenraum des Fahrzeugs
angeordnet sind und häufig
betätigt
werden. Da immer mehr Fahrzeuge mit einer Start-Stopp-Automatik
ausgerüstet
werden, bei der sehr häufig
Schaltvorgänge der
der für
diese Automatik vorgesehenen Relais erforderlich sind, ist mit einer
weiteren Beeinträchtigung
des Fahrkomforts durch störende
Schaltgeräusche
zu rechnen. Ein weiterer Nachteil elektromechanischer Relais ist
der vergleichsweise hohe Energieverbrauch, da sie im Betriebszustand
ständig
mit Strom versorgt werden müssen.
Der Stromverbrauch könnte
durch den Einsatz bistabiler Relais verringert werden, da diese
nur Strom bei Änderung
des Schaltzustands benötigen.
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Aufgrund
des vergleichsweise hohen Preises ist der Einsatz bistabiler Relais
in Großserie
nicht wirtschaftlich genug. Zudem wird auch bei diesen Relais wieder
ein relativ großer
Einbauraum benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrundeeine Schalteinrichtung zu schaffen,
die sich, im Vergleich zu herkömmlichen
Schalteinrichtungen, durch ein geringes Bauvolumen, ein geringes
Gewicht und eine geringe Verlustleistung auszeichnet. Diese Aufgabe
wird durch die in Anspruch 1 genannte Schalteinrichtung gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäß ausgebildete
Schalteinrichtung zeichnet sich durch ein geringes Einbauvolumen
aus und ist daher besonders auch als Austauschteil für eine herkömmliche
Schalteinrichtung mit Relais in vorhandenen Fahrzeugkonstruktionen geeignet,
da sie, aufgrund ihrer geringen Größe, ohne Umkonstruktion des
Fahrzeugs einsetzbar ist. Aufgrund des wesentlich geringeren Gewichts
kann die erfindungsgemäße Schalteinrichtung
zudem einen Beitrag zu einem geringeren Gesamtgewicht eines Fahrzeugs
und damit zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch leisten. Da das
Layout der Schalteinrichtung außerordentlich
flexibel ist, kann flexibel auf Kundenwünsche eingegangen werden, wenn
steuerbare Kanäle
für unterschiedliche
Strombelastungen bereitgestellt werden sollen. Weitere Vorteile
gehen aus den Unteransprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines vereinfacht dargestellten elektrischen Bordnetzes
eines Fahrzeugs;
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2 ein
herkömmliches
Steuerelement mit einem Relais;
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3 ein
Schaltelement mit einem p-Kanal MOSFET Transistor;
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4 ein
Schaltelement mit einem n-Kanal MOSFET Transistor;
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5 ein
Schaltelement gemäß 4 mit einer
zusätzlichen
Schmelzsicherung;
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6 ein
Schaltelement gemäß 4 mit einer
Schmelzsicherung und einem PTC Widerstand;
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7 ein
Schaltelement mit Stromüberwachung;
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8 ein
Schaltelement mit Strom- und Temperaturüberwachung;
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9 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Schaltelements mit Strom- und Temperaturüberwachung;
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10 ein
Schaltelement mit integrierten Schutzschaltungen;
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11 eine
Kontakteinrichtung;
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12 eine
Kontakteinrichtung mit Kontaktbolzen;
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13 ein
Blockschaltbild eines steuerbaren Kanals;
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14 ein
weiteres Blockschaltbild eines steuerbaren Kanals;
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15 ein
Schaltbild einer so genannten Ladungspumpe;
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16 ein
Schaltbild einer Schaltungsanordnung für die Stromüberwachung;
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16a die charakteristische Kurve eines PTC Widerstands;
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17 eine
Eingangsschaltung für
positive Logik;
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18 eine
Eingangsschaltung für
negative Logik;
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19 ein
schematisches Blockschaltbild einer Schalteinrichtung;
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20 das
Layout einer Schalteinrichtung;
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21 eine
in einem Gehäuse
angeordnete Schalteinrichtung;
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22 eine
Schalteinrichtung mit Gehäuse im
Querschnitt;
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23 eine
Aufsicht auf die Innenseite eines ersten Gehäuseteils;
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24 eine
Aufsicht auf die Außenseite
eines zweiten Gehäuseteils;
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25 eine
Aufsicht auf die Innenseite eines ersten Gehäuseteils mit eingelegten Kühlelementen;
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26 eine
Aufsicht auf die Außenseite
des ersten Gehäuseteils;
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27 ein
Diagramm mit Darstellung der Verlustleistung als Funktion des Stroms
für unterschiedliche
Schalteinrichtungen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines vereinfacht dargestellten elektrischen
Bordnetzes 1, beispielsweise das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.
Das Bordnetz 1 umfasst mindestens eine Batterie 2 als Energiespeicher.
Weiterhin umfasst das Bordnetz 1 einen von dem nicht dargestellten
Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetriebenen Generator 3, insbesondere
einen Startergenerator. Der Generator 3 wandelt mechanische
Energie in elektrische Energie um zur Versorgung des Bordnetzes 1 und
insbesondere zur Ladung der Batterie 2. Die Batterie 2 und der
Generator 3 sind üblicherweise
einerseits einseitig mit dem Masseanschluss des Fahrzeugs verbunden.
Der positive Anschluss der Batterie 2, der üblicherweise
auch als KL30 (Klemme 30) bezeichnet wird, ist über mindestens
eine Sicherung 4 mit dem Eingang der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung 5 verbunden.
Die Schalteinrichtung 5 umfasst eine Mehrzahl von Schaltelementen 5.1, 5.2, 5.3, 5.n. Ausgangsseitig
ist die Schalteinrichtung 5 mit elektrischen Verbrauchern 6.1, 6.2, 6.3, 6.n des
Kraftfahrzeugs verbunden. Je nach Schaltlage der Schaltelemente
der Schalteinrichtung 5 sind die Verbraucher mit der Batterie 2 und
dem Generator 3 verbunden und werden von diesen mit elektrischer
Energie versorgt oder sind von diesen elektrisch getrennt.
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Als
Schaltelemente werden in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen üblicherweise
immer noch elektromagnetische Relais eingesetzt. Das Blockschaltbild
eines derartigen Relais ist beispielhaft in 2 dargestellt.
Das Relais 20 umfasst eine Spule 20.1 mit elektrischen
Anschlüssen 20.2 und 20.3.
Weiterhin umfasst das Relais 20 mindestens einen von der Spule 20.1 betätigbaren
Schaltkontakt 20.4. In Reihe zu dem Schaltkontakt 20.4 ist
eine Sicherung 21, insbesondere eine Schmelzsicherung,
geschaltet. Wird die Spule 20.1 des Relais 20 über die
Anschlüsse 20.2 und 20.3 mit
Strom beaufschlagt, wird sie magnetisch erregt und betätigt den
Schaltkontakt 20.4, der somit eine durchgängige elektrische
Verbindung zwischen den Anschlüssen 20.5 und 20.6 herstellt. Durch
einen derartigen Schaltvorgang kann beispielsweise ein Verbraucher
des Bordnetzes mit der Batterie verbunden oder von dieser getrennt
werden. Abgesehen von den schon eingangs erwähnten Nachteilen der als Schaltelemente
eingesetzten Relais, ist auch die Lebensdauer von Relais, insbesondere
bei hoher Belastung, nicht zufriedenstellend. Eine hohe Belastung
durch Spannungsspitzen bei dem Schalten induktiver Verbraucher oder
das Schalten hoher Ströme
kann die Lebensdauer eines Relais nachteilig beeinflussen. Eine
hohe Strombelastung kann zu einem vorzeitigen Verschleiß oder sogar
zu einem Verschweißen
der Schaltkontakte führen.
Abhängig
von der Art des geschalteten Verbrauchers kann ein solches Versagen
des Relais zu massiven Folgeschäden,
beispielsweise sogar zum Liegenbleiben eines Kraftfahrzeugs, führen.
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Als
verbesserte Alternative stellt die Erfindung eine Schalteinrichtung
mit Schaltelementen auf Halbleiterbasis bereit, die die genannten
Nachteile von Relais vermeidet.
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So
zeigt 3 beispielsweise eine Schaltungsanordnung 30 mit
einem p-Kanal MOSFET Transistor 31 als Schaltelement. Ein
derartiger p-Kanal MOSFET Transistor 31 eignet sich besonders
gut für
eine so genannte Highside-Ansteuerung, da er bei einer solchen Betriebsart
sehr einfach angesteuert werden kann. Für die Steuerung des Schaltelements muss
lediglich die Steuerelektrode des Transistors, also der Gate-Anschluss, auf Massepotential
gelegt werden. Dies kann auf einfache Weise mittels eines Schalters 30.3 erfolgen.
Der Drainanschluss 30.1 des Transistors ist über Klemme 30 mit
dem positiven Pol des Bordnetzes verbunden. Der Sourceanschluss 30.2 des
Transistors ist mit dem zu versorgenden elektrischen Verbraucher
des Bordnetzes verbunden. Ein herkömmliches Relais könnte also, im
Wesentlichen ohne großen
zusätzlichen
Schaltungsaufwand, durch einen solchen p-Kanal MOSFET Transistor
ersetzt werden. Ein Problem bei dem Einsatz derartiger Transistoren
in einer Schalteinrichtung ist jedoch ihr vergleichsweise hoher Übergangswiderstand
in dem eingeschalteten Zustand. Sie eignen sich daher nur für den Einsatz
in einer Schalteinrichtung für
das Schalten vergleichsweise niedriger Ströme. Um ein herkömmliches
Relais für
eine Belastung von einigen 10 A, beispielsweise 40 A, zu ersetzen,
müssten
mehrere Halbleiterschalter dieses Typs parallel geschaltet werden,
um einen mit einem herkömmlichen
Relais vergleichbaren niedrigen Übergangswiderstand
zu erreichen. Dafür
wäre jedoch
ein beträchtlicher
Aufwand erforderlich, der sich auch auf den Preis einer damit ausgestatteten
Schalteinrichtung nachteilig auswirken würde.
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Besser
geeignet für
den Einsatz als Schaltelement in einer Schalteinrichtung ist dagegen
ein n-Kanal MOSFET Transistor. 4 zeigt
beispielsweise eine Schaltungsanordnung 40 mit einem derartigen
Transistor 41. Der n-Kanal MOSFET Transistor 41 lässt sich
allerdings nur steuern, wenn die Steuerspannung an seinem Steueranschluss,
also dem GATE-Anschluss 40.3, etwa 5 V höher ist
als die Spannung an dem Drainanschluss 40.1. Da bei Einsatz
eines derartigen Transistors in einem herkömmlichen Kraftfahrzeugbordnetz
die Spannung an dem Drainanschluss in dem durchgesteuerten Zustand des
Transistors im Wesentlichen der Spannung an der Klemme 30 entspricht,
also bei etwa 13,8 V liegt, muss an dem GATE-Anschluss eine Spannung
von mindestens 18,8 V bereitgestellt werden. Da diese Spannung üblicherweise
in dem Bordnetz nicht ohne weiteres zur Verfügung steht, muss eine entsprechende
Hilfsspannung bereitgestellt werden. Dies ist mit einer so genannten
Ladungspumpe möglich,
die in 4 mit Bezugsziffer 40.4 schematisch dargestellt
ist. Der Anschluss 40.2 ist mit einem Verbraucher des Bordnetzes
verbunden, der aus der Batterie versorgt werden soll. 40.5 ist
ein Anschluss für
die Zuführung
eines Steuersignals zu dem Transistor 41.
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Um
das Bordnetz vor Überlast
zu schützen, sollte,
wie in 5 beispielhaft dargestellt, auch der von einem
Schaltelement gesteuerte Leitungspfad durch eine Sicherung gesichert
werden. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung 50 mit
einem n-Kanal MOSFET Transistor 51 als Schaltelement. Der
Transistor 51 ist ähnlich
beschaltet wie bei dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel.
So ist der Drainanschluss 51.1 mit dem positiven Pol der
Batteriespannung, beispielsweise mit Klemme 30, verbunden.
Der Drainanschluss 51.2 führt über eine Sicherung 52,
beispielsweise eine Schmelzsicherung, zu einem elektrischen Verbraucher
an dem Anschluss 52.1. An dem Gateanschluss des Transistors 51 liegt eine
Ladungspumpe 53, an deren Anschluss 53.1 ein Steuersignal
angelegt werden kann. Der Einsatz einer Schmelzsicherung wäre einfach
und kostengünstig
möglich,
wäre aber
nicht optimal. Problematisch bei der Absicherung eines Halbleiterelements
mit einer Schmelzsicherung ist die Charakteristik der Schmelzsicherung.
Schmelzsicherungen weisen vergleichsweiser große Toleranzen auf und verfingen über ein
träges
Auslöseverhalten.
Weiterhin ist der Auslösestrom
sehr stark temperaturabhängig.
Zudem ist eine aufwändige
Wartung erforderlich, wenn eine defekte Sicherung ausgetauscht werden
muss.
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Die
starke Temperaturabhängigkeit
könnte durch
ein in 6 dargestelltes Ausführungsbeispiel kompensiert
werden. Die dort dargestellte Schaltungsanordnung 60 umfasst
wiederum einen n-Kanal MOSFET Transistor 61 als Schaltelement,
das über eine
Ladungspumpe 63 an seinem Gateanschluss 61.3 steuerbar
ist. Der Drainanschluss 61.1 des Transistors 61 liegt
wiederum an dem positiven Pol, beispielsweise an Klemme 30.
Ein elektrischer Verbraucher an dem Anschluss 62.1 liegt über eine Schmelzsicherung 62 an
dem Drainanschluss 61.2 des Transistors 61. An
einem Anschluss 63.1 der Ladungspumpe 63 liegt
ein PTC Widerstand 64. Durch den PTC Widerstand 64 kann
erreicht werden, dass das Schaltelement (Transistor 61)
den Stromkreis unterbricht, wenn die Temperatur unzulässig ansteigt.
Dazu ist es notwendig, dass der PTC Widerstand die Temperatur in
der Umgebung des Transistors 61 und der Sicherung 62 erfasst.
Zwar ist hierdurch eine gewisse Temperaturkompensation möglich. Nicht
vermeidbar sind jedoch Wartungsarbeiten bei einem Sicherungsdefekt.
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Mit
Hilfe der in 7 dargestellten Schaltungsanordnung 70 könnte diese
Situation weiter verbessert werden. Die Schaltungsanordnung 70 umfasst
wiederum einen n-Kanal MOSFET Transistor 71 als Schaltelement.
An dessen Gateanschluss 71.3 liegt die Ladungspumpe 73 mit
ihrem Anschluss 73.1. Der Drainanschluss 71.7 des
Transistors 71 liegt wiederum an Klemme 30, also
dem positiven Pol des Bordnetzes. Ein zu versorgender elektrischer Verbraucher
ist mit dem Sourceanschluss 71.2 zu verbinden. Als Schutzmechanismus
ist eine Schaltungsanordnung 72 vorgesehen, die mit dem
Drainanschluss 71.1 und dem Sourceanschluss 71.2 des Transistors 71 verbunden
ist und die der Stromüberwachung
dient. Die Schaltungsanordnung 72 kann, nach einem Auslösevorgang
der Sicherungsfunktion, ohne Benutzereingriff zurückgesetzt
werden, so dass eine aufwändige
Wartung nicht notwendig ist. Die Stromüberwachung durch die Schaltungsanordnung 72 wird
durch eine Spannungsmessung realisiert. Dabei wird der Spannungsabfall
an dem Durchgangswiderstand des Transistors 71 erfasst,
der im Wesentlichen proportional zu dem durch den Transistor 71 fließenden Strom
ist. Leider ist jedoch der Durchgangswiderstand des Transistors 71 nicht
konstant. Abgesehen von starken Fertigungsstreuungen zeigt dieser
Widerstand auch noch eine nichtlineare Abhängigkeit von der Temperatur.
Dies führt
zu vergleichsweise großer
Ungenauigkeit bei der Strommessung und zu einer kaum reproduzierbaren
Abschaltcharakteristik im Fehlerfall.
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Um
die Temperaturabhängigkeit
bei der Stromüberwachung
zu verringern, kann vorteilhaft zusätzlich ein Temperatursensor
eingesetzt werden, wie die in 8 dargestellte
Schaltungsanordnung 80 zeigt. Als Schaltelement ist wiederum
ein n-Kanal MOSFET Transistor 81 vorgesehen, dessen Gateanschluss 81.3 mit
einer Ladungspumpe 83 verbunden ist. Für die Überwachung des Stromflusses
durch den Transistor 81 ist eine Schaltungsanordnung 82 vorgesehen,
die zwischen Drainanschluss 81.1 und Sourceanschluss 81.2 des
Transistors 81 geschaltet ist. Als Temperatursensor wird
vorteilhaft ein PTC Widerstand 84 eingesetzt, der an einen
Anschluss der Ladungspumpe 83 geschaltet ist. Mit dieser
Schaltungsanordnung kann schon recht zuverlässig ein reproduzierbares Abschalten
des Schaltelements bei einem bestimmten Stromwert über einen
weiten Temperaturbereich von etwa –40°C bis etwa +85°C erreicht
werden.
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Fertigungstoleranzen
des Durchgangswiderstands des Schaltelements können dagegen mit dieser Maßnahme immer
noch nicht hinreichend kompensiert werden. Auch ein lineares Verhalten
der Messwerte kann damit nicht erreicht werden.
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Diese
Nachteile können
mit einer Schaltungsvariante gemäß 9 überwunden
werden. Die in 9 dargestellte Schaltungsanordnung 90 umfasst
als Schaltelement wiederum einen n-Kanal MOSFET Transistor 91,
an dessen Gateanschluss eine Ladungspumpe 93 geschaltet
ist. Der Drainanschluss 91.3 des Transistors 91 ist
mit Klemme 30 des Bordnetzes verbunden. PTC Widerstand 94 ist an
einen Anschluss der Ladungspumpe 93 geschaltet. Mit dem
Sourceanschluss 91.2 des Transistors 91 ist ein
Messwiderstand 95 verbunden. Die Anschlüsse des Messwiderstands 95 sind
mit einer Schaltungsanordnung 92 verbunden, die den Spannungsabfall
an dem Messwiderstand 95 bei Stromfluss erfasst. Durch
den Einsatz eines derartigen Messwiderstands, der häufig auch
als Shunt-Widerstand bezeichnet wird, kann eine lineare Abhängigkeit
zwischen dem Stromfluss und dem aufgrund des Stromflusses entstehenden
Spannungsabfall dargestellt werden. Hierdurch lässt sich eine sehr präzise Überstromabschaltung
realisieren, die wesentlich präziser
ist als eine Absicherung durch eine einfache Schmelzsicherung. Anstelle
eines diskreten Widerstands kann vorteilhaft ein Teilstück einer
Leiterbahn selbst als Shuntwiderstand eingesetzt werden. Beispielsweise
könnte
ein Teilstück
der Zuleitung zu dem Drainanschluss oder dem Sourceanschluss des Transistors 91 als
Messwiderstand definiert werden. Dabei muss ggf. der Temperaturgang
der Kupferbahn in Kauf genommen werden. Es lassen sich jedoch Bauvolumen
und Gewicht einsparen. Da die Strombelastbarkeit eines Rennleiters
mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, kann es erwünscht sein,
den Stromfluss bei hoher Temperatur schon bei einer geringeren Stromstärke durch
Steuerung des Schaltelements zu unterbrechen. Dies kann vorteilhaft
wiederum durch einen mit der Ladungspumpe 93 verbundenen
PTC widerstand erreicht werden, der die Temperatur in der Nachbarschaft
des Transistors 91 und des Messwiderstands 95 erfasst.
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Die
in 10 dargestellte Schaltungsanordnung 100 zeigt
nochmals als Blockschaltbild ein Schaltelement mit den zuvor beschriebenen
Schutzeinrichtungen. Als Schaltelement ist wiederum vorzugsweise
ein n-Kanal MOSFET Transistor 101 vorgesehen. Dieser steuert
den Stromfluss in dem Leitungspfad zwischen seinem Drainanschluss 1201.1 und seinem
Sourceanschluss 101.2. Die Schutzbeschaltung umfasst eine
Schaltungsanordnung 105 für die Temperaturüberwachung,
eine Schaltungsanordnung 102 für die Stromüberwachung, eine Schaltungsanordnung 104 für die Spannungsüberwachung
und eine Schaltungsanordnung 103, die als Ladungspumpe
fungiert.
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Die
erfindungsgemäße Schalteinrichtung
ist insbesondere für
die Verwendung in dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und
soll die Leitungspfade zu elektrischen Verbrauchern des Bordnetzes
leitend schalten oder unterbrechen. Je nach Schaltzustand der Schaltelemente
der Schalteinrichtung sind die Verbraucher demzufolge mit dem positiven
Anschluss des Bordnetzes verbunden oder von diesem getrennt. Bei
einer bestehenden Verbindung werden sie von dem Bordnetz mit Strom
versorgt. Im Folgenden werden die Leitungspfade auch als „Kanäle” bezeichnet.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Schalteinrichtung mehrere
Kanäle.
Je nach zu versorgendem Verbraucher kann jeder der Kanäle für eine Strombelastung
zwischen etwa 20 und 70 A ausgelegt sein. Bei mehreren, beispielsweise
10 Kanälen,
muss die Schalteinrichtung auch eine Strombelastung von einigen
hundert A bewältigen. Eine
besonders kritische Stelle ist der Einspeisungspunkt, an dem die
Schalteinrichtung mit dem Pluspol des Bordnetzes, beispielsweise
mit Klemme 30 des Bordnetzes, verbunden wird. Ein Ausführungsbeispiel
einer geeigneten Kontakteinrichtung ist in 11 dargestellt.
Die Schalteinrichtung umfasst eine Leiterplatte 106, die
in 11 teilweise sichtbar ist. Eine vergleichsweise
einfache aber rüttelfeste und
damit betriebssichere Kontaktierung zwischen der Leiterplatte 106 und
einem massiven Rundkabel kann durch einen Ringkabelschuh erreicht
werden, der unmittelbar auf einen leitenden Flächenabschnitt der Leiterplatte
aufgeschraubt wird. Die Befestigung erfolgt mittels einer Schraubverbindung,
insbesondere mit einem in die Leiterplatte 106 eingepressten Gewindebolzen,
der in 11 mit Bezugsziffer 106.2 bezeichnet
ist. Besonders vorteilhaft sind auch so genannte Dickkupferleiterplatten,
die einen massiven metallischen Kern umfassen. Bei einer derartigen Leiterplatte
wird im Bereich einer Anschlussfläche 106.3 der massive
Kern stellenweise freigelegt und mit einem Kabelschuh kontaktiert.
Die in 12 dargestellte Kontakteinrichtung 107 zeigt
die Rückseite einer
mit eingepressten Kontaktbolzen 107.1 bestückten Leiterplatte 107.3.
Kontaktbolzen eignen sich besonders gut für die Einspeisung eines Stroms mit
hoher Stromstärke.
Durch ihre massive Ausführung
lassen sie sich gut mit dem Ringkabelschuh eines den Strom zuleitenden
Rundkabels kontaktieren. Durch eine Vielzahl von Einpresskontakten 107.2 kann
der Strom ohne einen nennenswerten Übergangswiderstand und damit
weitgehend verlustfrei in die leitende Fläche der Leiterplatte 107.3 eingespeist werden.
Allerdings verursachen die aufwändige
Herstellung dieser Kontaktbolzen und ihre Bestückung vergleichsweise hohe
Kosten, so dass sich ihr Einsatz nur für den einen zentralen Hochstromkontakt der
Leiterplatte empfiehlt, der mit dem Pluspol des Bordnetzes verbunden
wird. Als Anschlussstecker für
die zu den Verbrauchern führenden
Leitungen bzw. Kabelbäume
sind dagegen Flachsteckkontakte gut geeignet.
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13 zeigt
ein Blockschaltbild 130 eines Kanals der Schalteinrichtung.
Mit Bezugsziffer 130.9 ist die die Komponenten tragende
Leiterplatte bezeichnet. Die Leiterplatte 130.9 ist mit
einem Kühlelement 130.1,
insbesondere einem flachen Kühlkörper in
thermisch gut leitendem Kontakt. Als Schaltelement 130.5 ist
ein n-Kanal MOSFET Transistor 130.5 vorgesehen. Ein derartiges
Schaltelement zeichnet sich dadurch aus, dass es im leitend geschalteten Zustand
einen sehr niedrigen Durchgangswiderstand aufweist. Im gesperrten
Zustand zeigt das Schaltelement einen vergleichsweise hohen Widerstand.
Dadurch ergibt sich ein geringer Ruhestrom. Ein weiterer großer Vorteil
ist der außerordentlich
geringe Steuerstrom, der für
die Betätigung
eines derartigen Schaltelements notwendig ist. Für den Steuerungsvorgang muss
lediglich die Gateelektrode aufgeladen werden. Je nach Typ des MOSFET
Transistors wird dafür
eine Ladung von etwa 20 bis 100 nC benötigt. Nach Aufladung der Gateelektrode
ist nur mit einem sehr niedrigen Verluststrom zu rechnen, der unterhalb
von etwa 200 nA liegt. Ein weiterer Steuerstrom ist nicht erforderlich.
Mit 130.4 ist eine Ladungspumpe bezeichnet, die die für die Ansteuerung
des Transistors 130.5 notwendige Spannung bereitstellt. 130.3 ist
der Anschluss für
die Zuführung
eines Steuersignals zur Betätigung
des Schaltelements. 130.2 ist der der Starkstromanschluss,
der insbesondere als Verbindung zwischen einem Kontaktbolzen und einem
Ringkabelschuh ausgebildet sein kann. Mit dem Transistor 130.5 sind
weiter verbunden eine Schaltungsanordnung 130.8 für die Stromüberwachung
und eine Schaltungsanordnung 130.7 für die Temperaturüberwachung.
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Im
Folgenden werden der Aufbau der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung und deren
Eingliederung in das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs weiter erläutert. Dabei
wird zunächst
ein einzelner Kanal einer mehrere Kanäle umfassenden Schalteinrichtung weiter
beschrieben. 14 zeigt das Blockschaltbild eines
einzelnen Kanals einer Schaltanordnung und dessen Anschluss an das
Bordnetz. Das Blockschaltbild 140 zeigt einen als Schaltelement
eingesetzten n-Kanal MOSFET Transistor 142, der mit einer
Ladungspumpe 143 und einer Steuerschaltung 144 verbunden
ist. Weiterhin ist der Transistor 142 mit einer Schaltungsanordnung 141 für die Stromüberwachung
und einer Schaltungsanordnung 145 für die Temperaturüberwachung
verbunden. Der Anschluss für
die Verbindung mit dem Pluspol der Batterie (Klemme 30)
ist mit 140.1 bezeichnet. Der Anschluss 140.4 ist
für die
Verbindung mit dem Masseanschluss vorgesehen. Der Anschluss 140.2 ist
für eine
Verbindung mit einem von der Schalteinrichtung zu steuernden elektrischen
Verbraucher des Bordnetzes vorgesehen. Der Anschluss 140.3 ist
für die
Zuführung
eines Steuersignals zum Zweck der Steuerung des Schaltelements vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung
kann besonders vorteilhaft als Stromverteiler in dem Bordnetz eines
Kraftfahrzeugs verwendet werden. Die Schaltelemente ersetzen dabei
die bisher noch standardgemäß eingesetzten elektromechanischen
Relais. Herkömmliche
mechanische Relais zeichnen sich dadurch aus, dass sie im eingeschalteten
Zustand einen niedrigen Übergangswiderstand
haben und im ausgeschalteten Zustand nur einen minimalen Kriechstrom
aufweisen. Der geringere Übergangswiderstand
ist wichtig, um die Verlustleistung möglichst gering zu halten und
unnötige Verluste
im Fahrzeug zu vermeiden. Betrachtet man beispielsweise ein herkömmliches
elektromechanisches Relais für
eine Strombelastung von 70 A, dann hat dieses im fabrikneuen Zustand
einen Übergangswiderstand
von etwa 2 mOhm. Bei der maximalen Strombelastung von 70 A führt dieser Übergangswiderstand
zu einer Verlustleistung von rund 10 W. Nach längerer Betriebsdauer mit etwa
100000 Schaltzyklen kann jedoch der Übergangswiderstand eines herkömmlichen
Relais um den Faktor fünf
erhöht
sein. Demzufolge steigt auch die Verlustleistung auf das Fünffache
an, kann also schon rund 50 W erreichen. Die bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung
mit MOSFET Transistoren auftretende Verlustleistung liegt weit unter
diesem Wert.
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Im
Folgenden werden, unter Bezug auf die in 15 dargestellte
Schaltungsanordnung 150, Aufbau und Funktionsweise einer
für die
Steuerung eines n-Kanal MOSFET Transistors notwendigen Ladungspumpe
beschrieben. Die Schaltungsanordnung 150 umfasst einen
mit einem Kondensator C1 und einem Widerstand R1 beschalteten integrierten Schaltkreis
IC1. Der integrierte Schaltkreis IC1 fungiert als invertierender
Schmitt-Trigger. Ein Schmitt-Trigger ist ein elektronischer Komparator,
bei dem die Ein- und
Ausschaltschwellen um eine definierte Spannung versetzt sind. Das
Bauelement zeigt also eine Hysterese. Wird beispielsweise an seinen Eingang
eine Spannung von 0 V angelegt, dann ist sein Ausgang auf LOW Pegel.
Steigt die Spannung an dem Eingang über eine definierte Schaltschwelle, dann
schaltet der Ausgang schlagartig auf HIGH Pegel. Sinkt der Spannungswert
an dem Eingang wieder, dann schaltet der Ausgang wieder auf LOW
Pegel. Die Ausschaltschwelle liegt allerdings tiefer als die Einschaltschwelle.
Bei einem invertierenden Schmitt-Trigger ist das Verhalten exakt
das Gleiche, mit der Ausnahme, dass das Ausgangssignal invertiert
ist. Der integrierte Schaltkreis IC1 wird mit der Bordnetzspannung
versorgt, die beispielsweise 12,5 V beträgt. Diese Spannungsversorgung
ist in 15 nicht dargestellt. Mit Hilfe
des integrierten Schaltkreises wird ein Rechtecksignal erzeugt.
Ist der Kondensator C1 entladen, dann ergibt sich an dem Ausgang des
IC1 ein HIGH Pegel. Durch den HIGH Pegel wird der Kondensator C1 über den
Widerstand R1 geladen, bis die Schaltschwelle des Schmitt-Triggers
IC1 erreicht ist. Der Schmitt-Trigger IC1 schaltet dann um. Sobald
an dem Ausgang der LOW Pegel anliegt, wird der Kondensator C1 wieder über den
Widerstand R1 entladen. Dieser Vorgang wiederholt sich und an dem
Ausgang entsteht eine Rechteckspannung mit einer Amplitude zwischen
dem LOW und dem HIGH Pegel des Schmitt-Triggers. Die Frequenz des
Rechtecksignals wird durch die Werte des Kondensators C1 und des
Widerstands R1 bestimmt. Mit einem handelsüblichen integrierten Schaltkreis,
beispielsweise dem TC4S584 der Firma Toshiba, lässt sich beispielsweise eine
Frequenz von 100 kHz erreichen. Mit der von IC1 erzeugten Rechteckspannung kann
nun die für
die Steuerung des Schaltelements erforderliche hohe Spannung auf
folgende Weise generiert werden. Befindet sich der Ausgang des Schmitt-Triggers auf Masse
Potential, lädt
sich der Kondensator C2 über
die Diode D2 auf eine Spannung von etwa 11,9 V auf ((Bordnetzspannung
von ca. 12,5 V vermindert um die Diodenspannung von etwa 0,6 V).
Wenn der Ausgang des Schmitt-Triggers HIGH Pegel annimmt, behält der Kondensator
C2 im Wesentlichen die erreichte Spannung, setzt jedoch jetzt auf
das Potential von 12,5 V auf, so dass sich an dem positiven Anschluss
des Kondensators C2 eine Spannung von etwa 24,4 V (12,5 V + 11,9
V) einstellen würde.
Ein Teil der Ladung fließt
jedoch wieder über
die Diode D1 in den Kondensator C3. Bei voller Ladung von C3 steht
dann an diesem eine Spannung von etwa 23,8 V (24,4 V – 0,6 V)
an. C3 wird dabei so dimensioniert, dass er eine ausreichende Ladungsmenge
speichern kann, um die Gateelektrode des Schaltelements (MOSFET
Transistor) anzusteuern. Da die Kapazität der Gateelektrode im Bereich
von etwa 5–15
nF liegt, ist eine Kapazität
von etwa 100 nF für
C3 zweckmäßig. Hiermit
lässt sich
die Gateelektrode zuverlässig
aufladen und das Schaltelement steuern. Auch für den Kondensator C2 wird ein
Wert von 100 nF vorgegeben, um ein zügiges Nachladen zu gewährleisten.
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Im
Folgenden wird unter Bezug auf 16 eine
Schaltungsanordnung für
die Stromüberwachung
beschrieben. Die Schaltungsanordnung 160 umfasst einen
integrierten Schaltkreis IC2. Betrachtet man zunächst den Ausgang von IC2, sind
zwischen diesem und Masse folgende Bauelemente geschaltet: ein PNP-Transistor
T1, zwei Widerstände R23,
R26, ein Heißleiter 27 parallel
geschaltet zu einem Widerstand R28 und ein PNP-Transistor T3. Zwischen
dem Anschluss 160.4, der mit Klemme 30 des Bordnetzes
verbunden ist und dem Anschluss 160.2, der mit dem Drainanschluss
des als Schaltelement dienenden MOSFET Transistors verbunden ist, liegt
ein Widerstand R1. Dessen Anschlüsse
sind mit Eingangsanschlüssen
des integrierten Schaltkreises IC2 verbunden. Zwischen dem Anschluss 160.4 und dem
Collektoranschluss des Transistors T3 liegt eine Reihenschaltung
der Diode D21 und eines Widerstands R25. Der Verbindungspunkt zwischen
der Diode D21 und dem Widerstand R25 ist mit dem Basisanschluss
des Transistors T1 verbunden. Der Widerstand R30 liegt mit seinem
ersten Anschluss an dem Collektor des Transistors T1 und mit dem
zweiten Anschluss an dem ersten Anschluss eines Kondensators C21,
dessen zweiter Anschluss an Masse liegt. An den Verbindungspunkt
der Widerstände R23,
R26 ist ein Widerstand R31 geschaltet, dessen zweiter Anschluss
mit dem Basisanschluss des Transistors T2 verbunden ist. Der Emitteranschluss
des Transistors T2 liegt an Masse. Der Collektoranschluss des Transistors
T2 ist mit dem Anschluss 160.3 verbunden, der an den Gateanschluss
des Schaltelements führt.
Mit dem Anschluss 160.3 ist auch die Anode eines Thyristors
TH1 verbunden, dessen Kathode an Masse liegt. Das Gate des Thyristors
Th1 ist mit dem massefernen Anschluss des Kondensators C21 verbunden.
Zwischen der Basis des Transistors T3 und Masse ist ein Widerstand
R32 geschaltet. Weiterhin liegt an der Basis des Transistors T3
ein Widerstand R29. An dessen zweiten Anschluss 160.1 wird
das Steuersignal für
die Steuerung des Schaltelements angelegt. Der Transistor T1 dient
zusammen mit der Diode D21 und dem Widerstand R25 als Schutzbeschaltung
für den
integrierten Schaltkreis IC2. Der Spannungsabfall zwischen dem Eingangsanschluss
und dem Ausgangsanschluss von IC2 sollte einen Wert von 20 V nicht
wesentlich überschreiten,
um eine Beschädigung
von IC2 zu verhindern. Da in dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit
einer üblichen
Nennspannung von 12 V durchaus Spannungsspitzen bis etwa 30 V auftreten
können, müssen empfindliche
Bauelemente, wie hier IC2, vor diesen Spannungsspitzen geschützt werden.
Hierzu dient hauptsächlich
der Transistor T1 an dem Ausgang des Schaltkreises IC2. Im Normalfall
liegt die Basis des Transistors T1 über den Widerstand R25 an Massepotential.
Transistor T1 ist damit leitend gesteuert. D21 ist eine 12 V Zenerdiode.
Sobald die Spannung an dem Eingang der Schaltungsanordnung über 12 V
steigt, ist die Durchlassspannung der Diode D21 überschritten und diese beginnt
zu leiten. Hierdurch wird die Spannung an der Basis des Transistors
T1 angehoben, so dass der Spannungsabfall an dem Schaltkreis IC2
auf etwa 12 V begrenzt wird. Über
den Widerständen
R23, R26, R27 und R28 stellt sich, in Abhängigkeit von dem Ausgangsstrom von
IC2 ein bestimmter Spannungswert ein. Der Abgriff über den
Widerstand R30 führt
an das Gate des Thyristors TH1. Durch die ihm zugeführte Spannung wird
der Thyristor TH1 leitend. Dieser leitende Zustand hält solange
an, bis das Gate wieder an Massepotential gelegt wird. Ein handelsüblicher
Thyristor, wie beispielsweise CMPS5062 der Firma Central Semiconductor
Corp., wird beispielsweise bei einer Gatespannung von etwa 0,8 V
leitend gesteuert. Da die Anode des Thyristors TH1 mit dem Gateanschluss
des Schaltelements verbunden ist, wird die Gateelektrode des Schaltelements
auf Massepotential gezogen, mit der Folge, dass das Schaltelement den
Stromkreis unterbricht. Um ein Zünden
des Thyristors TH1 durch kurze Stromspitzen zu vermeiden, ist ein
aus dem Widerstand R30 und dem Kondensator C21 bestehender Tiefpass
geschaltet. Mit einem Widerstandswert von 22 kOhm für den Widerstand R30
und einem Kapazitätswert
von 10 nF für
den Kondensator C21 ergibt sich eine Zeitkonstante von etwa 0,22
ms. Damit lassen sich Stromspitzen filtern, die nur wenige Millisekunden
andauern. Um auch bei einem massiven Kurzschluss noch eine Überlastung der
Schaltungsanordnung zu vermeiden, ist ein weiterer Schutzmechanismus
vorgesehen. Dieser nutzt den Spannungsabgriff über den Widerstand R31 und den
Transistor T2. Sobald die Spannung zwischen den Widerständen R23
und R26 über
etwa 0,6 V ansteigt, wird der Transistor T2 leitend gesteuert. Da der
Gateanschluss des als Schaltelement eingesetzten MOSFWT Transistors
weiterhin durch die Ladungspumpe versorgt wird, befindet sich de
MOSFET Transistor im linearen Betrieb. Das heißt, je höher der Strom ist, der von
dem Stromsensor detektiert wird, desto stärker wird das Gate des MOSFET Transistors
gegen das Massepotential gezogen. Hierdurch wird der Stromfluss
begrenzt und eine Beschädigung
des MOSFET Transistors auch bei kurzen Stromspitzen ausgeschlossen.
In einem praktisch realisierten Ausführungsbeispiel ist die Überstromabschaltung
derart dimensioniert, dass der Thyristor TH1 bei einem Ausgangsstrom
des Stromsensors von etwa 150 μA
leitend gesteuert wird. Bei einem Shuntwiderstand mit dem Widerstandswert von
etwa 0,1 mOhm entspricht dies einer Stromspitze von etwa 150 A.
Wie weiter unten noch beschrieben, wird als Shuntwiderstand beispielsweise
ein Teilstück einer
zu dem Schaltelement führenden
Leiterbahn eingesetzt. Je nach Auslegung des Kanals der Schalteinrichtung
liegt der Widerstand eines derartigen Teilstücks der Leiterbahn bei etwa
0,1 mOhm. Bei einem Laststrom von etwas 70 A führt dies zu einem Spannungsabfall
von etwa 7 mV an diesem Shuntwiderstand. Dieser Wert stellt noch
einen guten Kompromiss zwischen einer hinreichend genauen Messgenauigkeit
und einer möglichst
geringen Verlustleistung dar. Um diese relativ kleine Spannung für eine Stromregelung
einsetzen zu können,
muss sie zunächst
verstärkt
werden. Eine dafür
geeignete handelsübliche
Schaltungsanordnung ist beispielsweise der integrierte Schaltkreis
1009 der Firma Zetex. Dieser Schaltkreis setzt den Spannungsabfall
an dem Shuntwiderstand in einen dazu proportionalen Strom um. Durch
einen Widerstand zwischen dem Ausgang und der Masse lässt sich
eine massereferenzierte Spannung generieren, welche dann zur Auswertung
des Stroms verwendet werden kann. Der Schaltkreis erzeugt pro 1
mV Spannungsabfall Ausgangsstrom von etwa 10 μA. Bei einem Spannungsabfall
von etwa 7 mV stehen demzufolge etwa 70 μA zur Verfügung. Mit diesem Strom lassen
sich durch eine Widerstandskaskade mehrere Spannungslevels erzeugen,
die zur Strombegrenzung bzw. auch zur Abschaltung des Kanals eingesetzt werden
können.
Da die Leiterbahn üblicherweise
aus Kupfer besteht, ist mit einem bestimmten Temperaturgang zu rechnen.
Um diesen zu kompensieren, ist in der in 16 dargestellten
Schaltungsanordnung zweckmäßig ein
NTC Widerstand R27 vorgesehen. Durch diese Kompensation kann erreicht
werden, dass, über
einen weiten Temperaturbereich, die Abschaltung immer bei dem gleichen
Stromwert stattfindet. Der Transistor T3 dient dazu, den Ruhestrom
der Schaltungsanordnung zu minimieren. Hierdurch lässt sich
vorteilhaft auch der Strommesspfad vollständig abschalten, wenn der als
Schaltelement des Kanals eingesetzte MOSFET Transistor nicht angesteuert wird.
Die weiteren Widerstände
R29 und R32 dienen der Strombegrenzung und der Ansteuerung des Transistors
T3, um diesen mit einem Spannungspegel von etwa 12,5 V ansteuern
zu können.
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Für die Temperaturüberwachung
der Schaltungsanordnung wird ein PCT Widerstand eingesetzt, der
insbesondere in den Emitterzweig des Transistors T3 geschaltet ist.
Dieser PTC Widerstand ist in 16 mit
R16a bezeichnet. Die charakteristische Kennlinie eines für diese
Anwendung geeigneten, handelsüblichen
PTC Widerstands zeigt das Diagramm in 16a.
In diesem Diagramm ist der Widerstand des PTC Widerstands als Funktion
der Temperatur dargestellt. Als gut geeignet hat sich der PTC Widerstand
B59701A062 der Firma Epcos erwiesen. Der PTC Widerstand hat einen
vergleichsweise kleinen Widerstandswert von etwa 350 bis 500 Ohm
in einem Temperaturbereich zwischen etwa 10°C und 100°C. Ab einer Temperatur von etwa 100°C steigt
der Widerstand jedoch schnell an und erreicht bei etwa 120°C schon einen
Wert von etwa 100 kOhm. Dieser PTC Widerstand bewirkt, dass die Spannung
an den Strombegrenzungsabgriffen im Normalbetrieb leicht angehoben
wird. Wenn die Temperatur der Schaltungsanordnung jedoch einen Wert von
beispielsweise etwa 100°C übersteigt,
dann steigt die Spannung steil an, so dass der Thyristor Th1 zündet und
damit den Strompfad abschaltet. Bei der Realisierung einer Schalteinrichtung
mit mehreren Kanälen
ist es ausreichend, nur einen einzigen PTC Widerstand einzusetzen.
Dieser erhöht
im Normalfall an jedem Kanal die Spannung an dem Emitteranschluss
des zugeordneten Transistors T3 nur leicht. Sobald die Temperatur
der Schaltungsanordnung aber über
etwa 100°C–v110°C ansteigt,
wird die Spannung derart stark angehoben, dass sämtliche vorhandenen Kanäle abgeschaltet
werden.
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Bei
der Ansteuerung der Kanäle
der Schalteinrichtung müssen
zwei Varianten unterschieden werden: die positive und die negative
Logik. Bei der positiven Logik muss das Schaltelement leitend geschaltet
werden, wenn ein HIGH Signal an dem Steuereingang anliegt. Es muss
abgeschaltet werden, wenn ein LOW Signal anliegt. Dabei entspricht
in einem Bordnetz eines Fahrzeugs das HIGH Signal der Bordnetzspannung
und das LOW Signal der Fahrzeugmasse. Bei der negativen Logik ist das
Verhalten genau umgekehrt. Das heißt, dass das Schaltelement
leitend gesteuert wird, wenn ein LOW Signal anliegt und gesperrt
wird, wenn ein HIGH Signal anliegt. Die Ansteuerung bei positiver
Logik ist sehr einfach und wird im Folgenden unter Bezug auf 17 erläutert. Hierbei
wird das an den Anschluss 170.1 der Schaltungsanordnung 170 angelegte
Steuersignal über
den Widerstand R71 an den Versorgungsanschluss 170.2 des
Schmitt-Triggers der Ladungspumpe angeschlossen. Dadurch ist die
Ladungspumpe immer aktiv, wenn ein HIGH Signal an dem Anschluss 170.1 anliegt.
Bei einem LOW Signal schaltet dagegen die Ladungspumpe ab und das Schaltelement
sperrt.
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Wie
die in 18 dargestellte Schaltungsanordnung 180 zeigt,
ist die Ansteuerung bei negativer Logik etwas aufwändiger,
da zunächst
das Signal invertiert werden muss. Die Versorgung der Ladungspumpe
muss in diesem Fall dann erfolgen, wenn das Steuersignal auf Masse
liegt. Hierzu wird ein pnp-Transistor T18 zwischen den mit Klemme 30 des Bordnetzes
verbundenen Anschluss 180.3 und die Versorgung des Schmitt-Triggers
der Ladungspumpe, hier Anschluss 180.2, geschaltet. Der
Transistor T18 wird leitend gesteuert, wenn sein Basisanschluss über den
Widerstand R85 auf Massepotential gelegt wird. Der Widerstand R84
stellt sicher, dass im floatenden Zustand des Steuersignals die
Basis des Transistors T18 auf das Potential der Klemme 30 gezogen
wird und somit der Transistor T18 sperrt. Auch wenn das Steuersignal
auf HIGH liegt, sperrt der Transistor T18 und der Schmitt-Trigger
der Ladungspumpe wird nicht versorgt.
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Schon
aus der bisherigen Beschreibung geht hervor, dass jeder Kanal der
Schalteinrichtung jeweils nur über
insgesamt vier Anschlüsse
verfügt. Dies
vereinfacht die Kontaktierung der diversen Kanäle und ihre Integration auf
einer gemeinsamen Leiterplatte. Zwei dieser insgesamt vier Anschlüsse sind Hochstromanschlüsse, über die
ein Dauerstrom von beispielsweise bis zu 70 A fließen kann.
Einer dieser Anschlüsse
wird mit dem Pluspol des Bordnetzes, insbesondere mit Klemme 30 des
Bordnetzes verbunden. Dies ist der Anschluss, von dem aus die Verbraucher
mit Strom versorgt werden. Das Potential der Klemme 30 entspricht
dabei dem positiven Potential des Bordnetzes. Der zweite Hochstromanschluss
wird mit dem jeweils zu versorgenden Verbraucher des Bordnetzes
verbunden und von dem Schaltelement des Kanals geschaltet. Dazu kommen
noch zwei Anschlüsse
für Steuersignale, die
jeweils nur mit einigen Milliampere belastet werden. Die Eingangsspannung
für diesen
Eingangsanschluss entspricht der Batteriespannung des Fahrzeugs
und liegt im Normalfall zwischen etwa 9 V und 15 V. Im Fehlerfall
kann die Spannung einen Wert bis etwa 30 V annehmen. Der Eingang
wird auch durch derartige Spannungsspitzen nicht beschädigt.
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Der
Ruhestrom an dem zu der Klemme 30 führenden Anschluss eines Kanals
beträgt
wenige Mikroampere und belastet daher die Schalteinrichtung kaum.
Im ausgeschalteten Zustand beträgt
die Ausgangsspannung nahezu Null Volt. Im eingeschalteten Zustand
dagegen entspricht die Spannung bis auf einen kleinen Spannungsabfall
im System der Spannung der Klemme 30. Der Spannungsabfall
in dem System hängt
von der Last an dem Ausgang ab. Bei einem Strom von etwa 70 A in
einem durchgeschalteten Kanal ist mit einem Spannungsabfall von etwa
0,3 V gegenüber
der Spannung an Klemme 30 zu rechnen.
-
Jeder
Kanal und damit die gesamte Schalteinrichtung sind durch die interne
Stromüberwachung
kurzschlussfest. Beim Auftreten eines Kurzschlusses gegen Masse
wird der Ausgang abgeschaltet, so dass kein Strom mehr fließt. Die
Verbindung zu dem Ausgang wird erst wieder durch eine erneute Ansteuerung
des Kanals eingeschaltet. Ein Kurzschluss des Ausgangs gegen das
Potential der Klemme 30 wird bei der Schalteinrichtung
nicht erkannt, da ein derartiger Kurzschluss keine nachteiligen
Folgen hat. Sobald ein derartiger Kurzschluss auftritt, liegt der
Ausgang auf dem Potential der Klemme 30, unabhängig, in
welchem Schaltzustand der Kanal sich gerade befindet. Jeder Kanal
wird in Abhängigkeit
von der zu schaltenden Last dimensioniert. In einer weiter unten
noch detailliert beschriebenen Ausführungsvariante sind in einer
erfindungsgemäßen Schalteinrichtung
Kanäle
mit drei unterschiedlichen Strombelastbarkeiten vorgesehen. Unabhängig von
dem jeweils fließenden
Laststrom ist der Ausgang so dimensioniert, dass eine Überlastung
durch einen Überstromausgeschlossen
ist. Im Falle eines Überstroms
wird der überlastete
Kanal abgeschaltet. Kurzzeitige Stromspitzen, die beim Laden einer
kapazitiven Last auftreten können,
werden gefiltert, so dass sie nicht zum Auslösen der Überstromabschaltung führen können.
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Im
Weiteren werden, unter Bezug auf 19 und
folgende Ausführungsformen
einer vollständigen Schalteinrichtung
mit mehreren Kanälen
beschrieben. Im Prinzip besteht die Schalteinrichtung aus einer
Zusammenschaltung mehrerer Kanäle,
der schon in 14 gezeigten Art. 19 zeigt
nun ein Blockschaltbild einer mehrere Kanäle umfassenden Schalteinrichtung 190.
Auf einer Leiterplatte 190A sind mehrere Kanäle K1, K2,
K3, ... Kn mit Baugruppen wie in 14 angeordnet.
Bis auf eine ggf. unterschiedliche Belastbarkeit sind die Kanäle im Wesentlichen
identisch aufgebaut. Jeder Kanal umfasst vier Anschlüsse. Die
Anschlüsse 193.1, 193.2, 193.3, 193.n sind
zu einem Anschluss 195 zusammengefasst, der mit Klemme 30 des
Bordnetzes verbunden wird. Die Anschlüsse 194.1, 194.2, 194.3, 194.n sind zu
einem Anschluss 196 zusammengefasst, der mit Masse verbunden
wird. Die Anschlüsse 191.1, 191.2, 191.3, 191.n sind
individuelle Ausgangsanschlüsse, die
mit den zu versorgenden Verbrauchern des Bordnetzes verbunden werden.
Die Anschlüsse 192.1, 192.2, 192.3, 192.n sind
Eingänge
für Steuersignale.
-
20 zeigt
eine Aufsicht auf eine Leiterplatte 200 der Schalteinrichtung 5.
Die in dieser Aufsicht sichtbare Hauptfläche der Leiterplatte 200 trägt in diesem
Ausführungsbeispiel
eine Mehrzahl von Kanälen
K1R, K1L, K2.1R, K2.2R, K2.1L, K2.2L, K3.1R, K3.2R, K3.1L, K3.2L.
Unter Kanal soll, in diesem Zusammenhang, ein Leitungspfad verstanden werden,
der durch mindestens ein Schaltelement steuerbar ist. Steuerbar
heißt,
dass der Leitungspfad, je nach Schaltlage des Steuerelements, elektrisch leitend
oder unterbrochen ist. In dem leitend geschalteten Zustand verbindet
ein Leitungspfad einen elektrischen Verbraucher 6.1, 6.2,
... 6.n des Bordnetzes mit dem Pluspol der Versorgungsspannung,
insbesondere mit Klemme 30 (KL30) der Batterie 2.
Die Leiterplatte 200 ist vorzugsweise rechteckförmig ausgebildet.
Entlang einer ersten Längsseite
der Leiterplatte ist auf der in 20 dargestellten
Hauptseite der Leiterplatte 200 eine vergleichsweise breite
Leiterbahn 202 angeordnet, die für eine Verbindung mit Klemme 30 des
Bordnetzes, also mit dem Pluspol der Batteriespannung, vorgesehen
ist. Entlang der gegenüber
liegenden Längsseite
der Leiterplatte 200 sind Anschlüsse 204.1, 204.2, 204.3,
... 204.10 für die
Verbindung mit Steuerleitungen und Anschlüsse 205.1, 205.2, 205.3,
... 205.10 für
die Verbindung mit elektrischen Verbrauchern des Bordnetzes auf
dieser Hauptfläche
der Leiterplatte 200 angeordnet. Der weitere Anschluss 203 ist
für die
Verbindung mit Masse vorgesehen. Der Anschluss 207 wird
mit Klemme 30verbunden. Als Schaltelement ist für jeden
Kanal ein MOSFET-Transistor 201.1, 201.2, 201.3,
... 201.10 vorgesehen. Der Drainanschluss eines jeden MOSFET-Transistors
ist über
je einen Messwiderstand 206.1, 206.2, 206.3,
... 206.10 mit der Leiterbahn 202 verbunden. Der
Messwiderstand wird durch ein Stück
der Leiterbahn gebildet, die den jeweiligen Drainanschluss jedes
MOSFET-Transistors mit der Leiterbahn 202 verbindet. Die
Kanäle
sind auf der Leiterplatte 200 symmetrisch angeordnet. Da
der Anschluss 207 für
die positive Bordspannung im Wesentlichen mittig auf einer Längsseite
der Leiterplatte 200 angeordnet ist, sind die für die höchste Strombelastung
vorgesehenen Kanäle
K1R und K1L, im Interesse einer möglichst kurzen Leitungsführung symmetrisch
unmittelbar neben dem Anschluss liegend auf der Leiterplatte 200 angeordnet.
Für die
größtmögliche Strombelastung,
in der Größenordnung
von maximal etwa 50 A bis etwa 100 A, sind also zwei Kanäle K1R,
K1L, vorgesehen. Daran schließen
sich rechts und links je zwei Kanäle K2.1R, K2.2R, K2.1L, K2.2L
für eine
mittlere Strombelastung in der Größenordnung von etwa 30 A bis
50 A an. Noch weiter nach außen
folgen je zwei weitere Kanäle
K3.1R, K3.3R und K3.1L, K3.2L, die für eine maximale Strombelastung
von etwa 20 A ausgelegt sind. Die Sourceanschlüsse der MOSFET-Transistoren
sind jeweils über
eine möglichst
breite Leiterbahn an die Ausgangsanschlüsse 205.1, 205.2, 205.3,
... 205.10 geführt,
die vorzugsweise mit Flachsteckkontakten bestückt sind, was allerdings in 20 nicht
sichtbar ist. Von diesen Flachsteckkontakten kann dann der Laststrom
für elektrische
Verbraucher 6.1, 6.2
6.3, ... 6.n in
dem Bordnetz abgenommen werden.
-
Ziel
der Erfindung war auch ein möglichst
geringes Bauvolumen, um die Schalteinrichtung möglichst universell auch als
Ersatz für
herkömmliche Schalteinrichtungen
mit Relais als Schaltelementen einsetzen zu können. Dieses Ziel wurde durch
eine Schalteinrichtung 210 in einem Gehäuse 211 mit L-förmigem Querschnitt
erreicht, die in 21 in perspektivischer Sicht
dargestellt ist. Das Gehäuse 211 passt
in ein Bauvolumen mit den Kantenlängen 43 mm × 143 mm × 54 mm. Durch die erfinderische
Lösung
konnte somit ein unter etwa 335000 mm3 liegendes
Bauvolumen der Schalteinrichtung erreicht werden. Auch die Gewichtsreduzierung
ist ein wichtiger Aspekt, da durch leichtere Kraftfahrzeuge der Kraftstoffverbrauch
verringert werden kann. Im Vergleich zu einer herkömmlichen
Schalteinrichtung mit im Wesentlichen gleichen Leistungsmerkmalen konnte
das Gewicht der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung
auf weniger als ein Drittel reduziert werden. Ein serienreifer Prototyp
der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung
mit 10 Kanälen
wiegt beispielsweise weniger als etwa 150 g. Über einen massiven Kabelschuh 210.1 und
ein Kabel 210.3 mit großem Leiterquerschnitt ist die
Schalteinrichtung 210 mit Klemme 30, also dem
positiven Pol der Batterie des Bordnetzes, verbindbar. Mit Bezugsziffer 210.2 ist
ein Kabelbaum bezeichnet, der die Schalteinrichtung 210 mit
elektrischen Verbrauchern 6.1, 6.2, 6.3, ... 6.n des
Bordnetzes verbindet. Um den jeweiligen Schaltzustand der oben genannten
Kanäle
schnell und auf einfache Weise verkennen zu können, sind in einer Wandung
des Gehäuses 211 Anzeigeeinrichtungen 210.4a, 210.4b, 210.4c,
... 210.4n angeordnet, die von außen sichtbar sind. Für jeden
Kanal der Schalteinrichtung 210 ist somit eine Anzeigeeinrichtung
vorgesehen. Als Anzeigeeinrichtungen werden vorzugsweise LEDs eingesetzt.
Diese können
in einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel beispielsweise
derart geschaltet sein, dass sie bei einem leitend geschalteten
Kanal leuchten und bei einem nicht leitend geschalteten Kanal nicht
leuchten. In einer anderen Ausführungsvariante
können
auch mehrfarbige LEDs zum Einsatz kommen, die den jeweiligen Schaltzustand
des Kanals durch eine andere Lichtfarbe anzeigen. In besonders vorteilhafter Weise
können
die Anzeigeeinrichtungen zusätzlich auch
als Fehleranzeige eingesetzt werden. Beispielsweise kann der durch
einen leitend geschalteten Kanal zu einem elektrischen Verbraucher
fließende
Strom erfasst werden. Bei einem unzulässig hohen oder unzulässig niedrigen
Wert des Stroms, der auf einen Defekt des Verbrauchers oder des
zu ihm führenden
Kabels hindeutet, kann die zugeordnete Anzeigeeinrichtung in einen
Blinkmodus gesteuert werden. Durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen ist
eine einfache und schnelle Diagnose der Schalteinrichtung und/oder
ihrer Peripherie mittels einer bloßen Sichtkontrolle möglich.
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22 zeigt
einen Querschnitt durch eine Schalteinrichtung 220 mit
einem L-förmigen
Gehäuse
etwa der in 21 dargestellten Art. Der Querschnitt
durch die Schalteinrichtung ist etwa entlang der Linie A-A von 21 geführt. Das
Gehäuse 220.1 besteht
aus zwei Gehäuseteilen 220.1a und 220.1b,
die auf der senkrecht zu der Zeichenebene stehenden Trennebene TE
aufeinander stoßen.
Der Querschnitt des Gehäuseteils 220.1b ist
im Wesentlichen L-förmig.
Der Querschnitt des Gehäuseteils 220.1a ist
im Wesentlichen I-förmig.
Der Gehäuseteil 220.1a dient
im Wesentlichen nur als Deckel für
den Gehäuseteil 220.1b,
der die Leiterplatte 200 mit allen elektronischen Bauelementen
und die Steckerteile aufnimmt. Weitere Einzelheiten zu der Ausgestaltung der
Gehäusehälften folgen
weiter unten im Text. Auf der Leiterplatte 200 sind alle
für die
steuerbaren Kanäle
erforderlichen Komponenten, insbesondere auch die Schaltelemente
angeordnet. In der Schnittdarstellung gemäß 22 ist
noch ein Schaltelement 201.1 sichtbar. In 22 sind
weiter ein auf der Leiterplatte befestigter Stecker 225.1,
insbesondere ein Flachstecker, und ein darauf gesteckter Steckverbinder 224.1 sichtbar.
Der Steckverbinder ist mit einem Kabelbaum 224 verbunden,
der zu elektrischen Verbrauchern 6.1, 6.2, 6.3,
... 6.n des Bordnetzes führt. In dem unteren Teil der
Schnittdarstellung ist der für
die Verbindung mit Klemme 30 des Bordnetzes bestimmte Anschlussbolzen 220.2 erkennbar. Mit
Bezugsziffer 223.1 ist eine der mehreren Anzeigeeinrichtungen
bezeichnet, die in dieser Ausführungsvariante
der Erfindung vorteilhaft ebenfalls auf der Leiterplatte 200 selbst
angeordnet sind. Bei Blickrichtung entlang des Pfeils PF1 ist das
von der Anzeigeeinrichtung 223.1 erzeugte Licht durch eine
der Anzeigeeinrichtung 223.1 zugeordnete Öffnung in dem
Gehäuse 220.1 erkennbar.
Diese Öffnung
ist in 22 nicht ausdrücklich dargestellt.
Um die bei dem Betrieb der Schalteinrichtung 220 entstehende Verlustwärme optimal
abzuführen,
ist die Leiterplatte 200 vorzugsweise thermisch gut leitend
mit einem großflächigen Kühlelement 222,
insbesondere Kühlkörper, verbunden.
Besonders vorteilhaft sind die Leiterplatte 200 und das
Kühlelement 222 mit
einer Vergussmasse 221 miteinander vergossen. Dadurch ergeben
sich ein besonders guter thermischer Kontakt und ein Schutz der
elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte 200. Als
Kühlelement
wird zweckmäßig ein
vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehender Kühlkörper eingesetzt.
Als Vergussmasse wird Polyurethan bevorzugt, das auch kleine Unebenheiten
zwischen der Leiterplatte 200 und dem Kühlelement 222 ausfüllt.
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Im
Folgenden wird die Konstruktion der beiden Gehäuseteile 220.1a und 220.1b näher beschrieben. 23 zeigt
eine Aufsicht auf den Innenbereich des Gehäuseteils 220.1b, der
zur Aufnahme der Leiterplatte 200 und der Steckerteile
vorgesehen ist. Der Gehäuseteil 220.1b umfasst
schlitzförmige Ausnehmungen 230, 231 für die Aufnahme
und Führung
von Steckerteilen, insbesondere Flachstecker, die auf der Leiterplatte 200 angeordnet
sind. Die Ausnehmung 231 ist dabei für die Aufnahme eines zentral
angeordneten Massekontakts bestimmt. Die mehreren Ausnehmungen 230 sind
für die
Aufnahme und Führung
der Flachstecker bestimmt, die eine Verbindung zu den elektrischen
Verbrauchern des Bordnetzes ermöglichen.
Zentral im, Bereich einer Längsseite
des Gehäuseteils
ist eine Ausnehmung 232 angeordnet, die für die Aufnahme
eines Kontaktbolzens für
die Verbindung mit Klemme 30 des Bordnetzes vorgesehen
ist. In dem Innenbereich des Gehäuseteils 220.1b ist
weiter eine Mulde 233 für
die Aufnahme mindestens eines Kühlelements
ausgeformt. An einer Schmalseite des Gehäuseteils 220.1b sind
weiter eine zylinderförmige
Führung 235a und
ein Clip 234a angeformt. An der gegenüber liegenden Schmalseite des
Gehäuseteils
ist ein Formstück 236 erkennbar,
dass für
die Verbindung des Gehäuses
mit einem karosserieseitig vorhandenen Rack (E-Rack) vorgesehen
ist.
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24 zeigt
eine Aufsicht auf die Außenseite
des zweiten Gehäuseteils 220.1a,
der als Deckel auf den in 23 dargestellten
ersten Gehäuseteil 220.1b aufgeclipst
wird. Dazu sind mindestens je zwei Clips 241a, 241d,
bzw. 241b, 241c auf jeder Längsseite des Gehäuseteils
und ein Clip 234b an einer Schmalseite des Gehäuseteils 220.1a vorgesehen.
Weiter umfasst dieser Gehäuseteil
eine mit der zylinderförmigen
Führung 235a des
Gehäuseteils 220.1a fluchtende
zylindrische Führung 235b und eine
gelochte Ausnehmung 240 für die Anbringung eines Ringkabelschuhs.
Weiterhin sind in dem Gehäuseteil
mehrere, dieses durchdringende Öffnungen 242 angeordnet,
durch die hindurch der jeweilige Leuchtzustand der oben beschriebenen
Anzeigeeinrichtungen beobachtet werden kann.
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25 zeigt
nochmals eine Aufsicht auf die Innenseite des Gehäuseteils 220.1b mit
zwei Kühlelementen 222,
die in die Mulde 233 eingelegt sind. Die Mulde wird anschließend mit
Vergussmasse aufgefüllt,
ehe die Leiterplatte 200 auf die Kühlelemente 222 aufgelegt
wird.
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26 zeigt
nochmals eine Aufsicht auf die Außenseite des Gehäuseteils 220.1a.
Gut sichtbar sind die schlitzförmigen
Ausnehmungen 230, 231 für die Aufnahme und Führung von
Flachsteckern.
-
Das
in 27 dargestellte Diagramm verdeutlicht, dass mit
der erfinderischen Schalteinrichtung die Verlustleistung beträchtlich
reduziert werden kann. Auf der X-Achse
des Diagramms ist der Strom in Ampere aufgetragen. Auf der Y-Achse
ist die Verlustleistung in Watt aufgetragen. Kurve K1 repräsentiert
die Verlustleistung einer auf herkömmliche Weise mit Relais ausgestatteten
Schalteinrichtung. Im Vergleich dazu repräsentiert die Kurve K2 die Verlustleistung
einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung. Beispielsweise
ist bei einem Strom von etwa 40 A bei einer herkömmlichen Schalteinrichtung
mit einer oberhalb von etwa 8 W liegenden Verlustleistung zu rechnen.
Bei dem gleichen Stromwert muss bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Schalteinrichtung dagegen nur eine Verlustleistung von etwa 5 W
abgeführt
werden.
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Als
Ausführungsbeispiel
wurde oben eine kundenspezifisch ausgebildete Schalteinrichtung
detailliert beschrieben. Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich weitere
Ausführungsvarianten denkbar.
So kann beispielsweise eine Schalteinrichtung Kanäle mit anderen
Strombelastbarkeiten umfassen. Im Interesse großer Stückzahlen und einer kostengünstigen
Fertigung kann es auch zweckmäßig sein,
die Kanäle
auf einer Leiterplatte der Schalteinrichtung identisch auszubilden
und eine unterschiedliche Strombelastung durch das parallele Schalten
von Kanälen
zu ermöglichen.
Weiterhin ist es denkbar, durch Vergrößerung der Leiterplatte und entsprechende
Anpassung des Gehäuses
eine noch größere Anzahl
von Kanälen
bereitzustellen, wenn, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, eine
größere Anzahl
von Verbrauchern versorgt werden soll. Denkbar ist auch eine Weiterbildung
in dem Sinne, dass mehrere Leiterplatten mit jeweils identischen Kanälen unterschiedlicher
Strombelastung in einem Gehäuse
angeordnet werden. Schließlich
ist es weiterhin auch möglich,
das Äußere der
Gehäuse,
durch geeignete Rastmittel oder dergleichen, derart auszubilden,
dass sie auf einfache Weise miteinander verbindbar sind. Auf diese
Weise könnten
Schalteinrichtungen mit Kanälen
unterschiedlicher Belastbarkeit flexibel an von Kunden gewünschte Applikationen angepasst
werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bordnetz
- 2
- Batterie
- 3
- Generator
- 4
- Sicherung
- 5
- Schalteinrichtung
- 5.1
- Schaltelement
- 5.2
- Schaltelement
- 5.3
- Schaltelement
- 5.n
- Schaltelement
- 6.1
- Verbraucher
- 6.2
- Verbraucher
- 6.3
- Verbraucher
- 6.n
- Verbraucher
- 20
- Relais
- 20.1
- Spule
- 20.2
- Anschluss
- 20.3
- Anschluss
- 20.4
- Schaltkontakt
- 20.5
- Anschluss
- 20.6
- Anschluss
- 21
- Sicherung
- 30
- Schaltungsanordnung
- 30.1
- Anschluss
- 30.2
- Anschluss
- 30.3
- Schalter
- 31
- MOSFET
Transistor
- 40
- Schaltungsanordnung
- 40.1
- Anschluss
- 40.2
- Anschluss
- 40.3
- Anschluss
- 40.4
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 40.5
- Anschluss
- 41
- n-Kanal
MOSFET Transistor
- 50
- Schaltungsanordnung
- 51.1
- Anschluss
- 51.1
- Anschluss
- 51.2
- Anschluss
- 51.3
- Anschluss
- 52
- Sicherung
- 52.1
- Anschluss
- 53
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 53.1
- Anschluss
- 60
- Schaltungsanordnung
- 61
- n-Kanal
MOSFET Transistor
- 61.1
- Anschluss
- 61.2
- Anschluss
- 61.3
- Anschluss
- 62
- Sicherung
- 63
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 63.1
- Anschluss
- 63.2
- Anschluss
- 64
- PTC
Widerstand
- 64.1
- Anschluss
- 70
- Schaltungsanordnung
- 71
- n-Kanal
MOSFET Transistor
- 71.1
- Anschluss
- 71.2
- Anschluss
- 71.3
- Anschluss
- 72
- Schaltungsanordnung
Stromüberwachung
- 73
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 73.1
- Anschluss
- 80
- Schaltungsanordnung
- 81
- n-Kanal
MOSFET Transistor
- 81.1
- Anschluss
- 81.2
- Anschluss
- 81.3
- Anschluss
- 82
- Schaltungsanordnung
Stromüberwachung
- 83
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 84
- PTC
Widerstand
- 90
- Schaltungsanordnung
- 91
- n-Kanal
MOSFET Transistor
- 91.1
- Anschluss
- 91.2
- Anschluss
- 91.3
- Anschluss
- 92
- Schaltungsanordnung
Stromüberwachung
- 93
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 94
- PTC
Widerstand
- 95
- Verbraucher
- 100
- Schaltungsanordnung
- 101
- MOSFET
Transistor
- 101.1
- Anschluss
- 101.2
- Anschluss
- 102
- Schaltungsanordnung
Stromüberwachung
- 103
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 104
- Schaltungsanordnung
Spannungsüberwachung
- 105
- Schaltungsanordnung
Temperaturüberwachung
- 106
- Kontakteinrichtung
- 106.1
- Leiterplatte
- 106.2
- Gewindebolzen
- 106.3
- Anschlussfläche
- 107
- Kontakteinrichtung
- 107.1
- Schraubbolzen
- 107.2
- Einpresskontakte
- 107.3
- Leiterplatte
- 130
- Blockschaltbild
- 130.1
- Kühlblech
- 130.2
- Kontakt
Ringkabelschuh
- 130.3
- Anschluss
Steuerung
- 130.4
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 130.5
- MOSFET
Transistor
- 130.6
- Kontakt
Flachsteckkontakt
- 130.7
- Schaltungsanordnung
Temperaturüberwachung
- 130.8
- Schaltungsanordnung
Stromüberwachung
- 130.9
- Leiterplatte
- 140
- Blockschaltbild
- 140.1
- Anschluss
- 140.2
- Anschluss
- 140.3
- Anschluss
- 140.4
- Anschluss
- 141
- Schaltungsanordnung
Stromüberwachung
- 142
- MOSFET
Transistor
- 143
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- 144
- Schaltungsanordnung
Steuerung
- 145
- Schaltungsanordnung
Temperaturüberwachung
- 150
- Schaltungsanordnung
Ladungspumpe
- C1
- Kondensator
- C2
- Kondensator
- C3
- Kondensator
- D1
- Diode
- D2
- Diode
- IC1
- integrierter
Schaltkreis
- R1
- Widerstand
- 160
- Schaltungsanordnung
Stromüberwachung
- 160.1
- Anschluss
- 160.2
- Anschluss
- 160.3
- Anschluss
- 160.4
- Anschluss
- C21
- Kondensator
- D21
- Zenerdiode
- IC2
- integrierter
Schaltkreis
- R16a
- Widerstand
- R21
- Widerstand
- R23
- Widerstand
- R25
- Widerstand
- R26
- Widerstand
- R27
- Widerstand
- R28
- Widerstand
- R29
- Widerstand
- R30
- Widerstand
- R31
- Widerstand
- R32
- Widerstand
- T1
- Transistor
- T2
- Transistor
- T3
- Transistor
- Th1
- Thyristor
- 170
- Schaltungsanordnung
- 170.1
- Anschluss
- 170.2
- Anschluss
- R71
- Widerstand
- R72
- Widerstand
- R73
- Widerstand
- 180
- Schaltungsanordnung
- 180.1
- Anschluss
- 180.2
- Anschluss
- 180.3
- Anschluss
- R81
- Widerstand
- R82
- Widerstand
- R83
- Widerstand
- R84
- Widerstand
- R85
- Widerstand
- T18
- Transistor
- 190
- Schalteinrichtung
- 190A
- Leiterplatte
- 191.1
- Anschluss
- 191.2
- Anschluss
- 191.3
- Anschluss
- 191.n
- Anschluss
- 192.1
- Anschluss
- 192.2
- Anschluss
- 192.3
- Anschluss
- 192.n
- Anschluss
- 193.1
- Anschluss
- 193.2
- Anschluss
- 193.3
- Anschluss
- 193.n
- Anschluss
- 194.1
- Anschluss
- 194.2
- Anschluss
- 194.3
- Anschluss
- 194.n
- Anschluss
- 195
- Anschluss
- 196
- Anschluss
- 200
- Leiterplatte
- 201.1
- MOSFET-Transistor
- 201.2
- MOSFET-Transistor
- 201.3
- MOSFET-Transistor
- 201.4
- MOSFET-Transistor
- 201.5
- MOSFET-Transistor
- 201.6
- MOSFET-Transistor
- 201.7
- MOSFET-Transistor
- 201.8
- MOSFET-Transistor
- 201.9
- MOSFET-Transistor
- 201.10
- MOSFET-Transistor
- 202
- Leiterbahn
- 203
- Masseanschluss
- 204.1
- Steueranschluss
- 204.2
- Steueranschluss
- 204.3
- Steueranschluss
- 204.5
- Steueranschluss
- 204.6
- Steueranschluss
- 204.7
- Steueranschluss
- 204.8
- Steueranschluss
- 204.9
- Steueranschluss
- 204.10
- Steueranschluss
- 205.1
- Ausgangsanschluss
- 205.2
- Ausgangsanschluss
- 205.3
- Ausgangsanschluss
- 205.4
- Ausgangsanschluss
- 205.5
- Ausgangsanschluss
- 205.6
- Ausgangsanschluss
- 205.7
- Ausgangsanschluss
- 205.8
- Ausgangsanschluss
- 205.9
- Ausgangsanschluss
- 205.10
- Ausgangsanschluss
- 206.1
- Messwiderstand
- 206.2
- Messwiderstand
- 206.3
- Messwiderstand
- 206.4
- Messwiderstand
- 206.5
- Messwiderstand
- 206.6
- Messwiderstand
- 206.7
- Messwiderstand
- 206.8
- Messwiderstand
- 206.9
- Messwiderstand
- 206.10
- Messwiderstand
- 207
- Anschluss
- 210
- Schalteinrichtung
- 210.1
- Kabelschuh
- 210.2
- Kabelbaum
- 210.3
- Kabel
- 210.4a
- Anzeigeeinrichtung
- 210.4b
- Anzeigeeinrichtung
- 210.4c
- Anzeigeeinrichtung
- 210.4n
- Anzeigeeinrichtung
- 211
- Gehäuse
- 220
- Schalteinrichtung
- A-A
- Schnittlinie
- 220.1
- Gehäuse
- 220.1a
- Gehäuseteil
- 220.1b
- Gehäuseteil
- 220.2
- Anschlussbolzen
- 221
- Vergussmasse
- 222
- Kühlelement
- 223.1
- Anzeigeeinrichtung
- 224
- Kabelbaum
- 224.1
- Steckverbinder
- 225.1
- Flachstecker
- TE
- Trennebene
- PF1
- Pfeil
- K1
- Kanal
- K2
- Kanal
- K3
- Kanal
- Kn
- Kanal
- K1A
- Kurve
- K2A
- Kurve
- K1R
- Kanal
- K1L
- Kanal
- K2.1R
- Kanal
- K2.2R
- Kanal
- K2.1L
- Kanal
- K2.2L
- Kanal
- K3.1R
- Kanal
- K3.2R
- Kanal
- K3.1L
- Kanal
- K3.2L
- Kanal
- 220.1a
- Gehäuseteil
- 220.1b
- Gehäuseteil
- 230
- Ausnehmung
- 231
- Ausnehmung
- 232
- Ausnehmung
- 233
- Mulde
- 234a
- Clip
- 234b
- Clip
- 235a
- Führung
- 235b
- Führung
- 236
- Formstück
- 241a
- Clip
- 241b
- Clip
- 241c
- Clip
- 241d
- Clip
- 242
- Öffnung
