DE102011053983B4

DE102011053983B4 - Bandunterdrückungsfilter zur Dämpfung in einem weiten Frequenzbereich

Info

Publication number: DE102011053983B4
Application number: DE102011053983.2A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Shirakawa; Hiroshi Taki; Yoichi SHOJI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: US8680948B2; DE102011053983A1; JP2012080174A; CN102447451A; JP5120434B2; CN102447451B; US20120081193A1

Abstract

Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104), das eine Mehrzahl von Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3), die zwischen einem ersten Anschluss (2a) und einem zweiten Anschluss (2a) einer Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens parallel geschaltet sind, aufweist, wobei die Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens Spannungsschwankungen einer Hauptverbindungsleitung (8), die mit dem ersten Anschluss (2a) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens verbunden ist, erzeugt, und wobei die Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) mit der Hauptverbindungsleitung (8) an jeweiligen entsprechenden Verzweigungsverbindungspunkten (p, q; p, q, r) elektrisch verbunden sind;wobeihinsichtlich jedes der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) eine Induktivität eines ersten Schaltungszweigs vorbestimmt ist, um kleiner als eine Induktivität eines zweiten Schaltungszweigs zu sein, wobei sich der erste Schaltungszweig von dem entsprechenden Verzweigungsverbindungspunkt (p, q; p, q, r) des Kondensators (C1, C2; C1, C2, C3) über den Kondensator (C1, C2; C1, C2, C3) zu dem zweiten Anschluss (2b) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens erstreckt, und sich der zweite Schaltungszweig von dem entsprechenden Verzweigungsverbindungspunkt (p, q; p, q, r) zu dem ersten Anschluss (2a) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens erstreckt;das Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) mindestens einen Widerstand (R1; R1, R2; R4, R2; R1, R4, R2), der zu einem entsprechenden der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) in Reihe geschaltet ist, aufweist;ein Widerstandswert des Widerstands (R1; R1, R2; R4, R2; R1, R4, R2) vorbestimmt ist, um größer als ein Wert eines Ersatzreihenwiderstandswerts (ESR1, ESR2; ESR1, ESR2, ESR3) des entsprechenden Kondensators (C1, C2; C1, C2, C3) zu sein; undeine Reiheninduktivität (L3) ist zwischen den Verzweigungsverbindungspunkten (p, q; p, q, r) jeweiliger Paare (C1, C2; C1, C2, C3) von benachbarten Paaren der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) verbunden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-220838 , eingereicht am 30. September 2010, und nimmt dieselbe durch Bezugnahme hierin auf.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bandunterdrückungsfilter bzw. Bandsperrfilter, das innerhalb eines spezifischen weiten Frequenzbereichs eine Dämpfung liefert. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Bandsperrfilter, das einem Leistungsversorgungsnetz ermöglicht, von einem elektromagnetischen Rauschen, das durch eine Quelle, wie z. B. einen elektrischen Motor, der von dem Netz versorgt wird, erzeugt wird, effektiv getrennt zu werden.
Ein Anwendungstyp eines solchen Filters ist wie folgt. Motorfahrzeuge werden zunehmend mit einer Funktion, die als ein „Leerlaufstopp“ bekannt ist und die die Fahrzeugmaschine automatisch anhält, wenn das Fahrzeug vorübergehend, z. B. an einer Verkehrskreuzung, gestoppt wird, versehen. Als ein Resultat wird die Maschine häufig neu gestartet, und in vielen Fällen wird dieses Neustarten durchgeführt, während der Fahrzeugfahrer eine Unterhaltungsvorrichtung, wie z. B. ein Autoradio, verwendet. Da durch den Startermotor ein hoher Pegel eines elektromagnetischen Rauschens erzeugt wird, wenn derselbe aktiviert wird, entsteht ein Problem einer Störung (z. B. eines Funkempfangs), die durch das erzeugte elektromagnetische Rauschen verursacht wird.
Um dieses Rauschen zu unterdrücken, wurde (z. B. in der deutschen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. DE 10 2008 001 570 A1 ) vorgeschlagen, einen Kondensator zu den Leistungsversorgungsanschlüssen des Startermotors parallel zu schalten, um das elektromagnetische Rauschen umzuleiten bzw. zu überbrücken und dadurch zu dämpfen. Ein solches Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Rauchunterdrückungswirksamkeit in Bändern reduziert wird, die höher als eine bestimmte Frequenz sind.
Der Grund dafür ist in den grafischen Darstellungen von 13 dargestellt, die Resultate von Untersuchungen zeigen, die durch die Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden. Diese zeigen die ideale Beziehung (angegeben durch die Charakteristik mit einer gestrichelten Linie) zwischen der Impedanz eines Kondensators und der Frequenz eines Signals, das über dem Kondensator angelegt ist, und ein Beispiel der tatsächlichen Beziehung (die durch die Charakteristik mit einer durchgezogenen Linie angegeben ist) zwischen der Kondensatorimpedanz und der Frequenz. Wie gezeigt ist, sollte sich die Impedanz idealerweise mit einem Erhöhen der Frequenzwerte linear verringern. In der Praxis hat jedoch der Kondensator eine kleine induktive Komponente (Ersatzreiheninduktivität). Als ein Resultat beginnen in einem Frequenzbereich oberhalb eines spezifischen Werts die Wirkungen der induktiven Komponente damit, stark zu werden, und die Impedanz des Kondensators erhöht sich danach gemäß der erhöhten Frequenz des angelegten Signals. Die Wirksamkeit eines Kondensators, wenn derselbe verwendet ist, um ein elektromagnetisches Rauschen zu dämpfen, wird dadurch bei Frequenzen oberhalb eines bestimmten Werts stark reduziert.
Gemäß der US 6 788 168 B2 wird ein Filter als integrierte Schaltung durch resistive und kapazitive Elemente gebildet und enthält zum Anschluss an Masse mindestens zwei separate Pads eines Chips, die individuell an mindestens zwei separate Anschlüsse eines Packages angeschlossen werden können.
Die DE 35 33 489 C2 offenbart einen mit einer Netzleitung für elektrische Geräte verbindbaren Rauschfilter, bestehend aus einer mit der Netzleitung in Reihe geschalteten Spuleneinrichtung und aus einer mit dem Ende der Spuleneinrichtung verbundenen Kondensatoreinrichtung, wobei eine ohmsche Widerstandseinrichtung zur Einstellung des Resonanzverhaltens vorgesehen ist, deren eines Ende mit dem freien Ende der Kondensatoreinrichtung und deren anderes Ende mit der Erdklemme verbunden ist.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist in den Druckschriften JP 2008 - 86 156 A und JP 2004 - 72 984 A offenbart.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das vorhergehende Problem zu überwinden, indem ein Bandsperrfilter für eine Verwendung beim Unterdrücken eines elektromagnetischen Rauschens geschaffen wird, wodurch der Frequenzbereich, innerhalb dessen eine Rauschdämpfung wirksam erreicht wird, weiter gemacht werden kann, als es im Stand der Technik möglich war.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 17 und 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schafft ein Bandsperrfilter, das eine Mehrzahl von Kondensatoren aufweist, die zu einer Quelle eines elektromagnetischen Rauschens parallel geschaltet sind. Eine Hauptverbindungsleitung ist mit einem ersten Anschluss der Quelle eines elektromagnetischen Rauschens verbunden. Jeder der Kondensatoren hat einen Anschluss, der an einem entsprechenden Verzweigungspunkt mit der Hauptverbindungsleitung verbunden ist, wobei jeweilige gegenüberliegende Anschlüsse der Kondensatoren gemeinsam mit einem zweiten Anschluss der Quelle eines elektromagnetischen Rauschens verbunden sind.
Für jeden der Kondensatoren ist sichergestellt, dass der Gesamtwert einer Reiheninduktivität eines entsprechenden ersten Schaltungszweigs kleiner als der Gesamtwert einer Reiheninduktivität eines entsprechenden zweiten Schaltungszweigs gemacht ist. Der erste Schaltungszweig erstreckt sich von dem entsprechenden Verzweigungspunkt über den Kondensator zu dem zweiten Anschluss der Quelle eines elektromagnetischen Rauschens. Der zweite Schaltungszweig erstreckt sich von dem entsprechenden Verzweigungspunkt zu dem ersten Anschluss der Quelle eines elektromagnetischen Rauschens.
Ein Widerstand ist zusätzlich zu mindestens einem Kondensator in jedem der benachbarten parallelen Paare von Kondensatoren in Reihe geschaltet.
Das Bandsperrfilter unterdrückt dadurch das erzeugte elektromagnetische Rauschen, d. h. blockiert das Senden dieses Rauschens zu dem Teil der Hauptverbindungsleitung, der sich auf der der Rauschquelle gegenüberliegenden Seite des Filters befindet. Dies liegt an zwei Gründen. Als ein Resultat der im Vorhergehenden beschriebenen induktiven Beziehung zwischen dem ersten und zweiten Zweig, die jedem Kondensator entsprechen, wird zuerst das elektromagnetische Rauschen durch eine Spannungsteilung der Rauschspannung in jeder Kondensatorstufe gedämpft, wobei die im Vorhergehenden beschriebene Erhöhung einer Kondensatorimpedanz mit einer Erhöhung der Frequenz (die hierin im Vorhergehenden Bezug nehmend auf 13 beschrieben ist) gesperrt bzw. beseitigt ist.
Zweitens ist mindestens eine Parallelresonanzschaltung bzw. ein Parallelschwingkreis durch einen geschlossenen Stromkreis, der ein benachbartes Paar von parallelen Kondensatoren enthält, aufgrund von induktiven Komponenten des geschlossenen Stromkreises gebildet. Eine solche Schaltung hat eine Parallelresonanzfrequenz, die hauptsächlich durch die Kapazitätswerte des Paars der Kondensatoren und die Ersatzreiheninduktivitätswerte dieser Kondensatoren bestimmt ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Widerstand zu mindestens einem der Kondensatoren eines solchen benachbarten Paars zur Abschwächung der Parallelresonanz in Reihe geschaltet.
Als ein Resultat dieser Maßnahmen liefert das Bandsperrfilter über einen vorbestimmten weiten Frequenzbereich einen hohen Grad einer Dämpfung, was ermöglicht, dass die Quelle eines elektromagnetischen Rauschens wirksam unterdrückt wird.
Die Kondensatoren können jeweilige einzelne Elemente sein, oder jeder derselben kann aus einer Mehrzahl von parallel geschalteten Kondensatoren oder einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Kondensatoren bestehen.
Jeder Widerstand kann aus einem einzelnen Element bestehen oder kann aus einer Mehrzahl von parallel geschalteten oder einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Widerständen bestehen.
Jede Induktivität kann durch einen Abschnitt einer Verbindungsleitung, z. B. durch die Reiheninduktivität eines Abschnitts der Hauptverbindungsleitung, der sich zwischen dem Verzweigungspunkt eines Kondensators und der Quelle eines elektromagnetischen Rauschens erstreckt, oder die Reiheninduktivität einer Verzweigungsverbindungsleitung gebildet sein.
Jede Induktivität oder ein Teil der Induktivitäten kann alternativ durch eine Spule (Induktionsspule) gebildet sein.
Bei jedem geschlossenen Stromkreis, der ein paralleles Paar von Kondensatoren enthält, kann ein Widerstand (zur Resonanzabschwächung, wie im Vorhergehenden beschrieben ist) zwischen einem Anschluss eines Kondensators und dem Verzweigungspunkt, der diesem Kondensator entspricht, oder zwischen dem gegenüberliegenden Anschluss des Kondensators und dem zweiten Anschluss der Quelle eines elektromagnetischen Rauschens in Reihe geschaltet sein.
Ein erster Widerstand kann alternativ zwischen einem Anschluss eines Kondensators und dem entsprechenden Verzweigungspunkt in Reihe geschaltet sein, und ein zweiter Widerstand kann zwischen dem gegenüberliegenden Anschluss dieses Kondensators und dem zweiten Anschluss der Quelle eines elektromagnetischen Rauschens in Reihe geschaltet sein.
Die Quelle eines elektromagnetischen Rauschens kann eine drehende Maschine, wie z. B. ein Startermotor oder ein anderer Motor, sein, die mit einem Leistungsversorgungsnetz eines Motorfahrzeugs verbunden ist. In diesem Fall kann das Bandsperrfilter wirksam verhindern, dass eine Quelle eines elektromagnetischen Rauschens, die durch einen solchen Motor erzeugt wird, in das Leistungsversorgungsnetz eintritt und dadurch eine andere Ausstattung des Fahrzeugs, z. B. durch Verursachen einer Störung durch einen Funkempfang, beeinträchtigt.
Figurenliste

1 zeigt die allgemeine Konfiguration einer Leistungsversorgungsschaltung eines Startermotors, in der ein Bandsperrfilter zum Unterdrücken eines elektromagnetischen Rauschens, das durch den Startermotor erzeugt wird, untergebracht ist;
2 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Bandsperrfilters;
3A, 3B und 3C sind Ersatzschaltungsdiagramme zur Verwendung beim Beschreiben von Dämpfungseffekten des ersten Ausführungsbeispiels;
4 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Bandsperrfilters;
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Bandsperrfiltertestschaltung, die mit einem Bandsperrfilter in einer Leistungsversorgungsschaltung eines Motors verbunden ist, darstellt;
6 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer modifizierten Form des zweiten Ausführungsbeispiels für den Zweck eines Vergleichs;
7 zeigt eine gemessene Dämpfungscharakteristik, die durch das Bandsperrfilter von 6 geliefert wird, für Zwecke eines Vergleichs;
8 zeigt eine gemessene Dämpfungscharakteristik, die durch das zweite Ausführungsbeispiel geliefert wird;
9 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer ersten alternativen Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels;
10 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer zweiten alternativen Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels;
11 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer dritten alternativen Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels;
12 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer vierten alternativen Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels; und
13 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Nachteils des Stands der Technik.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bandsperrfilters, das durch die Ziffer 1 bezeichnet ist, ist unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. Das Ausführungsbeispiel ist auf einen Startermotor 2 eines Fahrzeugs angewendet, der mit einem Leistungsversorgungsnetz des Fahrzeugs verbunden ist. Der Startermotor 2 ist ein Gleichstrommotor, der von einer Batterie 4 mit einer Leistung versorgt wird, wenn die Kontakte eines Startersolenoids 5 geschlossen werden, um ein Drehmoment zum Starten der Fahrzeugmaschine anzulegen. Das Bandsperrfilter 1 dient dazu, um Spannungsvariationen, die durch den Startermotor 2 innerhalb eines weiten Frequenzbereichs erzeugt werden, d. h. ein elektromagnetisches Rauschen, das von dem Startermotor 2 stammt, zu unterdrücken.
Der Startermotor 2 ist ein Teil einer Startervorrichtung, die eine Kupplung aufweist, die ein Drehmoment von der Ausgangswelle des Startermotors zu einem Ritzel überträgt, das einen Zahnkranz der Maschine in Eingriff nimmt, wenn der Startermotor zum Starten der Maschine getrieben wird.
Eine Verbindungsleitung (auf die im Folgenden als eine Hauptverbindungsleitung 8, wie in 2 gezeigt ist, Bezug genommen ist) ist verbunden, um ein hohes Potenzial einer Batterie 4 über das Startersolenoid 5 und das Bandsperrfilter 1 an einen Anschluss 2a (Hochpotenzialanschluss) des Startermotors 2 anzulegen. Ein niedriges Potenzial der Batterie 4 (d. h. ein Bezugsmassepotenzial des Leistungsversorgungsnetzes 3) ist über eine Verbindungsleitung oder über das Metallgestell eines Fahrzeugs, in dem der Startermotor 2 eingebaut ist, an einen Anschluss 2b (Niederpotenzialanschluss) des Startermotors 2 angelegt. Ein „hohes Potenzial“ bedeutet hier ein Gleichstrompotenzial, dessen Absolutwert sich von dem Massepotenzial des Leistungsversorgungsnetzes 3 unterscheidet. Der Startermotor 2 wird von der Batterie 4 während eines Maschinenstartens dadurch mit einer Gleichstromleistung versorgt, wenn die Solenoidkontakte geschlossen sind. Wenn dasselbe in einem Fahrzeug eingebaut ist, ist das Leistungsversorgungsnetz 3 mit verschiedenen anderen elektrischen Ausstattungen (die in den Zeichnungen nicht gezeigt sind) des Fahrzeugs verbunden. Das Bandsperrfilter 1 dämpft den Pegel von Spannungsschwankungen, die von dem Startermotor 2 während des Maschinenstartens in das Leistungsversorgungsnetz 3 eintreten.
Wie gezeigt ist, hat das Bandsperrfilter 1 drei Filteranschlüsse ta, tb und tc und ist zwischen dem Startersolenoid 5 und dem Startermotor 2 in Reihe geschaltet und zu dem Startermotor 2 parallel geschaltet. Einige Leiterelemente des Bandsperrfilters 1 (Verdrahtungsleitungen oder Busschienen bzw. Sammelschienen) sind über einen Anschluss tc des Leistungsversorgungsnetzes 3 mit dem Metallgehäuse des Startermotors elektrisch verbunden und dadurch mit dem Massepotenzial (niedrigen Potenzial) des Leistungsversorgungsnetzes 3 verbunden. Der Anschluss 2b des Startermotors 2 ist ferner mit dem Gehäuse des Startermotors 2 direkt elektrisch verbunden, während der Anschluss 2a des Startermotors 2 über das Bandsperrfilter 1 und das Startersolenoid 5während eines Maschinenstartens mit dem hohen Potenzial des Leistungsversorgungsnetzes 3 verbunden ist. Der Startermotor 2 wird daher während des Maschinenstartens von der Batterie 4 mit einer Gleichstromleistung versorgt.
Ein Anschluss ta des Bandsperrfilters 1 ist mit dem Hochpotenzialanschluss 2a des Startermotors 2 direkt verbunden, und der Anschluss tb ist mit einem Kontakt des Startersolenoids 5 verbunden, während der andere Kontakt des Startersolenoids 5 mit dem Hochpotenzialanschluss der Batterie 4 verbunden ist. Der Anschluss tc ist mit dem Gehäuse des Startermotors 2, d. h. mit dem Anschluss 2b des Startermotors 2, direkt verbunden.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Anschlüsse ta und tb durch einen Abschnitt einer Hauptverbindungsleitung 8, die sich zwischen dem Startersolenoid 5 und dem Hochpotenzialanschluss 2a des Startermotors 2 erstreckt, verbunden. Abschnitte einer Verzweigungsverbindungsleitung 9 verbinden gegenüberliegende Anschlüsse eines Kondensators C1 mit dem Anschluss tc bzw. einem Verzweigungsverbindungspunkt (auf den im Folgenden einfach als ein Verzweigungspunkt Bezug genommen ist) p an der Hauptverbindungsleitung 8. Ähnlicherweise verbinden Abschnitte einer Verzweigungsverbindungsleitung 10 gegenüberliegende Anschlüsse eines Kondensators C2 mit dem Anschluss tc bzw. mit einem Verzweigungspunkt q an der Hauptverbindungsleitung 8. Die Kondensatoren C1 und C2 sind dadurch über den Startermotor 2 elektrisch parallel geschaltet.
Induktive Komponenten und Widerstandskomponenten von Kondensatoren und Verbindungsleitungen sind in einer Ersatzschaltungsform in 2 gezeigt. L1, L3 und L7 bezeichnen jeweilige Werte einer Reiheninduktivität von Abschnitten 8a, 8b und 8c der Hauptverbindungsleitung 8. Diese Abschnitte erstrecken sich jeweils zwischen dem Anschluss ta und dem Verzweigungspunkt p, zwischen den Verzweigungspunkten p und q und zwischen dem Verzweigungspunkt q und dem Anschluss tb des Bandsperrfilters 1. L2 und L4 bezeichnen jeweilige Werte einer Reiheninduktivität der Verzweigungsverbindungsleitungen 9 und 10. ESL1 und ESL2 zeigen jeweilige Ersatzreiheninduktivitätswerte der Kondensatoren C1 und C2 und sind im Folgenden gemeinsam mit ESL bezeichnet. ESR1 und ESR2 bezeichnen jeweilige Ersatzreihenwiderstandswerte der Kondensatoren C1 und C2 und sind im Folgenden gemeinsam mit ESR bezeichnet. Jeder der Ersatzreiheninduktivitäts- und Ersatzreihenwiderstandswerte hat einen kleinen Betrag.
Für den Zweck einer Beschreibung ist ein Schaltungszweig, der sich von einem Verzweigungspunkt (p oder q) der Hauptverbindungsleitung 8 durch den entsprechenden Kondensator C1 oder C2 (d. h. über die Verzweigungsverbindungsleitung dieses Kondensators) zu dem Anschluss tc (d. h. zu dem Niederpotenzialanschluss 2b des Startormotors 2) erstreckt, als der „Kondensatorseitenzweig“ bezeichnet, der diesem Kondensator entspricht. Ein Schaltungszweig, der sich von dem Verzweigungspunkt (p oder q) eines Kondensators zu einem Anschluss 2a des Startermotors 2 erstreckt, ist als der „Motorseitenzweig“ bezeichnet, der diesem Kondensator entspricht. Es sei angenommen, dass die Gesamtinduktivität des Motorseitenzweigs des Kondensators C1 L1 ist, und dass die Gesamtinduktivität des Motorseitenzweigs des Kondensators C1 (L1 + L3) ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gesamtinduktivität der Kondensatorseitenabzweigung, die einem Kondensator entspricht, kleiner als die Gesamtinduktivität des entsprechenden Motorseitenzweigs, wie im Folgenden beschrieben ist, gemacht.
Als ein Resultat wird das elektromagnetische Rauschen, das durch den Startermotor 2 erzeugt wird, durch mehrere Stufen, d. h. durch eine Schaltung, die den Kondensator C1 enthält, und durch eine Schaltung, die den Kondensator C2 enthält, spannungsgeteilt und dadurch dahin gehend blockiert, andere Teile des Leistungsversorgungsnetzes 3 zu beeinträchtigen. Diese Rauschunterdrückungswirkung des ersten Ausführungsbeispiels ist Bezug nehmend auf 3A - 3C und auf Gleichungen (1) bis (3) im Folgenden beschrieben. Die Beziehungen zwischen den Impedanzwerten Z1 bis Z4 von Gleichungen (1) bis (7) im Folgenden und der Induktivitäten L1, ESL1, etc. von 2 sind in 3A - 3C angegeben. Da lediglich die Dämpfungswirkungen, die durch Elemente der Bandsperrfilterschaltung selbst geliefert werden, bewertet werden, ist die interne Induktivität (Startorwicklungsinduktivität) des Startermotors 2 aus der Betrachtung weggelassen.
Die Dämpfung, die durch den Kondensator C1 (Bezug nehmend auf die Ersatzschaltung von 3A) geliefert wird, ist als Dämpfung 1 bezeichnet, die ausgedrückt ist als $D \ddot{a} mpfung 1 = 20 {log}_{10} (V_{1} / V_{Rauschen})$
Wie hier durch die Ersatzschaltung von 3A dargestellt ist, ist V_Rauschen die Amplitude der Rauschspannung, die an die Leitungsversorgungsschaltung 3 angelegt wäre, wenn das Bandsperrfilter 1 nicht angeschlossen wäre, während V₁ die Amplitude der Rauschspannung ist, die angelegt ist, wenn das Bandsperrfilter 1 angeschlossen ist (lediglich die Dämpfungswirkung des Kondensators C1 betrachtend).
Das Verhältnis V1/V_Rauschen kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden: $V_{1} / V_{Rauschen} = | Z_{2} | / (| Z_{1} | + | Z_{2} |)$
In einem Frequenzbereich, in dem die kapazitive Impedanz des Kondensators C1 im Wesentlichen null ist, ist |Z₁| = 2πf(L1) und |Z₂| = 2πf(ESL1 + L2), wobei f die Frequenz zeigt. Durch Anwenden der Gleichung (2) auf die Gleichung (1) kann die Dämpfung, die durch den Kondensator C1 geliefert wird, wie folgt erhalten werden: $D \ddot{a} mpfung 1 = 20 {log}_{10} {(ESL 1 + L 2) / (L 1 + ESL 1 + L 2)}$
Als Nächstes wird die Dämpfung, die durch die Kondensatoren C1 und C2 parallel (siehe 3B) geliefert wird, die als Dämpfung 2 bezeichnet ist, berechnet. Die Dämpfung 1, die durch den Kondensator C1, wie in 3A gezeigt ist, geliefert wird, wird zuerst in der Ersatzschaltung von 3B verwendet, um die Ersatzschaltung von 3C zu erhalten, die den Kondensator C2 enthält. Die Dämpfung 2, die durch den Kondensator C2 geliefert wird, ist ausgedrückt als $D \ddot{a} mpfung 2 = 20 {log}_{10} (V_{2} / V_{1})$
V₂/V₁ wird berechnet als $V_{2} / V_{1} = | Z_{4} | / (| Z_{1} {//Z}_{2} | + | Z_{3} | + | Z_{4} |)$
Innerhalb eines Frequenzbereichs, in dem die kapazitiven Impedanzen der Kondensatoren C1 und C2 im Wesentlichen 0 sind, sind $| Z_{1} | = 2 π f (L 1), | Z_{2} | = 2 π f (ESL1 + L2), | Z_{3} | = 2 π f (L3), | Z_{4} | = 2 π f (ESL2 + L4)$
Durch somit Anwenden der Gleichung (5) auf die Gleichung (4), um die folgende Gleichung (6) zu erhalten, kann die Dämpfung 2, die durch den Kondensator C2 geliefert wird, wie folgt berechnet werden:
Dämpfung 2 = $20 {log}_{10} {(ESL 2 + L 4) / (L 1 // (ESL 1 + L 2) + L 3 + ESL 2 + L 4)}$
Die kombinierte Dämpfung, die durch die Kondensatoren C1 und C2 geliefert wird, ist die Summe der Dämpfungen 1 und 2, d. h. $\begin{array}{l} 20 {log}_{10} (V_{1} / V_{Rauschen}) + 20 {log}_{10} (V_{2} / V_{1}) = 20 {log}_{10} {(ESL1 + L2) / \\ (L 1 + ESL 1 + L 2)} + 20 {log}_{10} {(ESL 2 + L 4) / (L 1 // (ESL 1 + L 2) + L 3 + ESL 2 + L 4)} \end{array}$
Wie durch Gleichung (7) gezeigt ist und aus den Ersatzschaltungen von 3A, 3B und 3C verständlich ist, können die Größen einer Dämpfung, die durch die Kondensatoren C1 und C2 geliefert werden, jeweils wie folgt erhöht werden. Wie durch 3A gezeigt ist, sollte die Größe einer Induktivität in Reihe zu dem Kondensator C1 (d. h. die Summe von ESL1 und L2) in Beziehung zu L1 klein gemacht werden. Unter dieser Bedingung, wie durch 3C gezeigt ist, sollte die Größe einer Induktivität in einer Reihe zu dem Kondensator C2 (d. h. die Summe von ESL2 und L4) in Beziehung zu L3 klein gemacht werden.
Alternativ ausgedrückt wird die Gesamtreiheninduktivität eines Kondensatorseitenzweigs (von dem Verzweigungspunkt p), der dem Kondensator C1 entspricht, kleiner als die Gesamtreiheninduktivität des entsprechenden Motorseitenzweigs (wie im Vorhergehenden definiert) gemacht, und die Gesamtreiheninduktivität des Kondensatorseitenzweigs (von dem Verzweigungspunkt q), der dem Kondensator C2 entspricht, wird kleiner als die Gesamtreiheninduktivität des entsprechenden Motorseitenzweigs gemacht.
Wie aus dem Vorhergehenden verständlich ist, kann durch Einrichten der im Vorhergehenden beschriebenen Induktivitätswertbeziehungen für den Kondensatorseitenzweig und den Motorseitenzweig jedes Kondensators C1 und C2 die Wirkung der induktiven Komponenten der Kondensatoren C1 und C2 beim Verringern einer Dämpfung bei bestimmten Frequenzen (aufgrund einer erhöhten Impedanz, wie im Vorhergehenden Bezug nehmend auf 13 beschrieben ist) beseitigt werden. Eine zufriedenstellende Dämpfungscharakteristik über einen gewünschten Frequenzbereich kann dadurch erhalten werden.
Zusätzlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist zu dem Kondensator C1 ein Widerstand R1 in Reihe geschaltet. Ein geeigneter Wert des Widerstands R1 wird basierend auf den Werten der Kondensatoren C1 und C2 und von zugeordneten Induktivitäten, wie im Folgenden beschrieben ist, bestimmt.
Bei einem Bandsperrfilter, das eine Mehrzahl von Kondensatoren hat, die parallel geschaltet sind, entstehen aufgrund von induktiven Komponenten von Verbindungsleitungen und Ersatzreiheninduktivitäten der Kondensatoren Reihenresonanzschaltungen und Parallelresonanzschaltungen. Die Parallelresonanzschaltungen resultieren üblicherweise in einer verringerten Dämpfung bei bestimmten Frequenzen, während die Reihenresonanzschaltungen in einer erhöhten Dämpfung bei anderen Frequenzen resultieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zum Dämpfen einer solchen Parallelresonanz und dadurch Verhindern eines Senkens einer Dämpfung ein Widerstand R1 zu dem Kondensator C1 in Reihe geschaltet, wobei der Widerstand R1 einen höheren Widerstand als der Ersatzreihenwiderstand des Kondensators C1 hat.
Eine Parallelresonanzschaltung ist genauer gesagt durch den geschlossenen Stromkreis X, der in 1 angegeben ist und die Kondensatoren C1 und C2 enthält, gebildet. Diese Schaltung hat eine Parallelresonanzfrequenz, die durch die kombinierten Werte der Kondensatoren C1 und C2 und den Gesamtinduktivitätswert um den geschlossenen Stromkreis X bestimmt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Parallelresonanz durch Einfügen des Widerstands R1 in Reihe zu dem Kondensator C1 abgeschwächt, wodurch aufgrund der Parallelresonanz eine Erhöhung einer Impedanz über den Kondensatoren C1, C2 verhindert wird. Ein Senken der Dämpfung des Filters bei bestimmten Frequenzen aufgrund von Wirkungen der ESL der Kondensatoren C1 und C2 wird daher verhindert.
Ein geeigneter Wert des Widerstands R1 wird wie folgt Bezug nehmend auf 2 berechnet.
Der Gesamtinduktivitätswert L_alle des geschlossenen Stromkreises X, der durch die parallelen Kondensatoren C1 und C2 gebildet ist, und ein kombinierter Wert der Kondensatoren C1 und C2 werden zuerst berechnet. Der Gesamtinduktivitätswert L_alle wird durch Addieren der Summe der ESL1- und ESL2-Werte der Kondensatoren C1 und C2 zu der Gesamtsumme der Ersatzreiheninduktivitätswerte (L2, L3, L4) der Verbindungsleitungsabschnitte innerhalb des geschlossenen Stromkreises X erhalten.
Durch Bezeichnen der Werte der Kondensatoren C1 und C2 als c1 bzw. c2 wird die kombinierte Kapazität C_alle der Kondensatoren C1 und C2 wie folgt erhalten: $C_{alle} = (c 1 \times c 2) / (c 1 + c 2)$
Der Widerstandswert R_alle, der erforderlich ist, um eine Parallelresonanz innerhalb des geschlossenen Stromkreises X zu unterdrücken, wird dann berechnet als $R_{alle} = 2 \sqrt (L_{alle} / C_{alle})$
Der erforderliche Wert des Widerstands R1 wird dann durch Subtrahieren des Gesamtreihenwiderstandswerts des geschlossenen Stromkreises X von R_alle erhalten.
Es sei bemerkt, dass die Erfindung nicht auf ein Verwenden dieses speziellen Werts eines Widerstands für den Widerstand R1 begrenzt ist, der Wert sollte jedoch größer als ESR1 sein. Der Abschwächungsgrad einer Parallelresonanz in dem geschlossenen Stromkreis, der die Kondensatoren C1 und C2 enthält, ist durch den Wert, der für den Widerstand R1 ausgewählt ist, bestimmt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein einzelner Widerstand R1 in dem Bandsperrfilter 1 untergebracht, es wäre jedoch gleichermaßen möglich, eine Mehrzahl von Widerständen zu verwenden. Zwei Widerstände könnten jeweils beispielsweise zu jedem der Kondensatoren C1 und C2 in Reihe geschaltet sein. In diesem Fall wird der erforderliche Gesamtwiderstandswert der Mehrzahl von Widerständen auf die gleiche Weise wie für den Widerstandswert des einzelnen Widerstands R1, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, berechnet.
WIRKUNGEN DES ERSTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Bei dem Bandsperrfilter 1 des ersten Ausführungsbeispiels, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, wird für jedes parallele Paar von Kondensatoren C1, C2 hinsichtlich des entsprechenden der Verzweigungspunkte p und q die Induktivität des entsprechenden Kondensatorseitenzweigs kleiner als dieselbe des entsprechenden Motorseitenzweigs (wie hierin im Vorhergehenden definiert ist) gemacht. Wirkungen einer erhöhten Impedanz jedes Kondensators aufgrund von Ersatzreiheninduktivitätskomponenten der Kondensatoren werden dadurch beseitigt, was ermöglicht, dass über einen erforderlichen Frequenzbereich eine wirksame Dämpfung erreicht wird. Ein Widerstand R1 ist zusätzlich zu mindestens einem Kondensator des Paars in Reihe geschaltet. Der Wert des Widerstands ist vorbestimmt, um eine Parallelresonanz eines geschlossenen Stromkreises, der die Kondensatoren C1, C2 enthält, abzuschwächen.
Eine verbesserte Dämpfung wird dadurch über einen vorbestimmten weiten Frequenzbereich erhalten, was ermöglicht, dass eine wirksame Unterdrückung einer Quelle eines elektromagnetischen Rauschens von dem Startermotor 2 erreicht wird.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines Bandsperrfilters ist Bezug nehmend auf 4 bis 8 beschrieben. Lediglich sich zu dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidende Punkte sind im Detail beschrieben.
Das Bandsperrfilter 100 des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahin gehend, dass zwischen die Hauptverbindungsleitung 8 und den Anschluss tc, der benachbart zu dem Kondensator C3 ist, ein zusätzlicher Kondensator C3 geschaltet ist. Wie in 4 gezeigt ist, hat der Kondensator C3 einen Ersatzreiheninduktivitätswert ESL3 und einen Ersatzreihenwiderstandswert ESR3. Eine Verzweigungsverbindungsleitung 11 des Kondensators C3 ist bei einem Verzweigungspunkt r mit der Hauptverbindungsleitung 8 verbunden, L5 zeigt den Reiheninduktivitätswert des Abschnitts 8d der Hauptverbindungsleitung 8 zwischen dem Verzweigungspunkt r und dem Anschluss ta des Bandsperrfilters 100, während L6 den Reiheninduktivitätswert der Verzweigungsverbindungsleitung 11 zeigt.
Ein Widerstand R1 ist zwischen dem Kondensator C1 und dem Anschluss tc in der Verzweigungsverbindungsseite 9 in Reihe geschaltet, während ein Widerstand R2 zwischen dem Kondensator C2 und dem Anschluss tc in der Verzweigungsverbindungsleitung 10 in Reihe geschaltet ist. Die Kondensatoren C1, C2 und C3 sind somit zueinander und zu dem Startermotor 2 parallel geschaltet. In anderer Hinsicht ist dieses Ausführungsbeispiel identisch zu dem Bandsperrfilter 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
Geeignete Werte für die Widerstände R1 und R2 dieses Ausführungsbeispiels können ähnlich zu der Berechnung für den Widerstand R1 des ersten Ausführungsbeispiels berechnet werden. Die Widerstandswerte der Widerstände R1 und R2 werden dadurch jeweils größer als die Ersatzreihenwiderstandswerte der entsprechenden Kondensatoren C1 und C2 gemacht.
Die Wirkung der Widerstände R1 und R2 beim Reduzieren des Ausmaßes eines Senkens der Dämpfung, die durch die Kondensatoren C1, C2 und C3 (aufgrund von Wirkungen der Induktivitätskomponenten der Kondensatoren, wie im Vorhergehenden beschrieben ist) geliefert wird, ist zuerst Bezug nehmend auf 5 beschrieben. Diese zeigt eine Testvorrichtung, die aus einem Leistungsversorgungsnetz, das den Startermotor 2 versorgt, dem Bandsperrfilter 100 des zweiten Ausführungsbeispiels und einem LISN (= Line Impedance Stabilization Network = Stromleitungsimpedanz-Stabilisierungsnetz) 15, das eine Leistungsversorgungsimpedanz-Stabilisierungsschaltung ist, die mit dem Leistungsversorgungsnetz 3 verbunden ist, gebildet ist. Das LISN 15 ist hier verwendet, um die Wirkungen einer elektrischen Ausstattung (einer anderen als der Startermotor 2), die mit dem Leistungsversorgungsnetz 3 verbunden wird, wenn der Startermotor 2 in einem Fahrzeug eingebaut wird und aktiviert wird, zu gestalten.
Eine solche andere elektrische Ausstattung des Fahrzeugs weist eine Zusatzausstattung, wie z. B. einen Windschutzscheibenwischermotor, den Gebläsemotor der Fahrzeugluftkonditionierervorrichtung etc., auf. Diese Zusatzausstattungen haben jeweilige Impedanzwerte, die betrachtet werden müssen, wenn die elektrischen Charakteristiken des Startermotors bewertet werden. Daher wird die Bewertung allgemein unter Verwendung einer Schaltung der Form, die in 5 gezeigt ist, bei der das LISN 15 mit dem Leistungsversorgungsnetz 3 verbunden ist, durchgeführt.
Das LISN 15 besteht aus Kondensatoren Cs1 und Cs2, einem Widerstand Rs1 und einem Teil des Leistungsversorgungsnetzes 3, der zu dem Startermotor 2, der eine Induktivität Ls1 hat, in Reihe geschaltet ist. Der Widerstand Rs1 ist mit dem Niederpotenzialanschluss des Kondensators Cs1 verbunden, wobei die reihengeschaltete Kombination des Kondensators Cs1 und des Widerstands Rs1 zu dem Startermotor 2 parallel geschaltet ist. Der Widerstand Rs2 ist zu dem Startermotor 2 parallel geschaltet. Lx und Ly zeigen induktive Komponenten von Verbindungsleitungsabschnitten zwischen dem Bandsperrfilter 100 und dem LISN 15 bzw. zwischen dem LISN 15 und der Batterie 4. Der Statermotor 2 ist durch eine Ersatzschaltungsform als eine Quelle eines elektromagnetischen Rauschens, die eine Quellenimpedanz Z hat und eine Rauschspannung V_Rauschen erzeugt, dargestellt.
Für Zwecke eines Vergleichs ist die Dämpfungswirkung, die durch das Bandsperrfilter 100 geliefert wird, zuerst beschrieben, wobei die Widerstände R1 und R2 weggelassen sind. Das resultierende Bandsperrfilter 100A ist in 6 gezeigt. Wie gezeigt ist, hat dasselbe einen geschlossenen Stromkreis X, der die Kondensatoren C1 und C2 enthält, und einen geschlossenen Stromkreis Y, der die Kondensatoren C2 und C3 enthält. Die Dämpfung, die durch das Bandsperrfilter 100A geliefert wird, wie sie unter Verwendung des LISN 15 von 5 gemessen wird, kann als 201og₁₀(V_LISN/V_Rauschen) ausgedrückt sein. V_LISN ist hier der Wert einer Spannung eines elektrischen Rauschens, die durch den Startermotor 2 erzeugt wird und an einem Anschluss t des LISN 15, das in 5 gezeigt ist, erscheint.
7 zeigt die Dämpfungscharakteristik des Bandsperrfilters 100A, wenn dasselbe so gemessen wird, wobei Frequenzregionen einer erhöhten und einer verringerten Dämpfung aufgrund von Resonanzen gezeigt sind, die aus den Ersatzreiheninduktivitäten der Kondensatoren C1, C2 und C3 resultieren. Wie gezeigt ist, hat die Charakteristik drei Reihenresonanzregionen 1, 2 und 3 einer erhöhten Dämpfung und zwei Parallelresonanzregionen 1 und 2 einer verringerten Dämpfung. Die drei Reihenresonanzregionen resultieren aus Reihenresonanzschaltungsabschnitten, die Kondensatoren C1, C2 und C3 enthalten. Die Parallelresonanzregion 1 resultiert aus dem geschlossenen Stromkreis X, der die Kondensatoren C1 und C2 enthält, und die Parallelresonanzregion 2 resultiert aus dem geschlossenen Stromkreis Y, der die Kondensatoren C2 und C3 enthält.
Wie aus 7 zu verstehen ist, resultieren die Parallelresonanzschaltungsabschnitte in einem Senken der Dämpfung, die durch das Filter geliefert wird, in Frequenzregionen, in denen die Ersatzreiheninduktivitäten der Kondensatoren C1, C2 und C3 eine Wirkung haben.
8 zeigt die Dämpfungscharakteristik des Bandsperrfilters 100, das die Widerstände R1 und R2, die zu den Kondensatoren C1 bzw. C2 in Reihe geschaltet sind, hat, wenn dieselbe unter Verwendung des LISN 15 gemessen wird. Wie durch einen Vergleich mit der in 7 gezeigten Charakteristik gezeigt ist, wird das Senken des Dämpfungsgrads (aufgrund von Wirkungen der Parallelresonanzschaltungsabschnitte, wie im Vorhergehenden beschrieben ist) bei bestimmten Frequenzen im Wesentlichen beseitigt. Dies liegt an der Einfügung der Widerstände R1 und R2 zur Abschwächung der Parallelresonanz der geschlossenen Stromkreise X bzw. Y.
Zu denselben des Widerstands R1 des ersten Ausführungsbeispiels hinsichtlich der Resonanz des geschlossenen Stromkreises X ähnliche Wirkungen werden durch einen Widerstand R2 des zweiten Ausführungsbeispiels hinsichtlich einer Abschwächung der Parallelresonanz des geschlossenen Stromkreises Y geliefert.
Zusätzlich wird mit dem Bandsperrfilter 100 die Induktivität des Kondensatorseitenzweigs (von dem Verzweigungspunkt p), der dem Kondensator C1 entspricht, kleiner als die Induktivität des entsprechenden Motorseitenzweigs (wie im Vorhergehenden für das erste Ausführungsbeispiel definiert) gemacht, die Induktivität des Kondensatorseitenzweigs (von dem Verzweigungspunkt q), der dem Kondensator C2 entspricht, wird kleiner als die Induktivität des entsprechenden Motorseitenzweigs gemacht, und die Induktivität des Kondensatorseitenzweigs (von dem Verzweigungspunkt r), der dem Kondensator C3 entspricht, wird kleiner als die Induktivität des entsprechenden Motorseitenzweigs gemacht. Diese Induktivitätsbeziehungen stellen eine Beseitigung der Wirkung einer erhöhten Kondensatorimpedanz bei einer Erhöhung der Frequenz über einen bestimmten Wert (aufgrund von Ersatzreiheninduktivitätskomponenten von Kondensatoren, wie im Vorhergehenden Bezug nehmend auf 13 beschrieben ist) sicher.
Durch Bezeichnen eines Frequenzbereichs, in dem die kapazitive Impedanz eines Kondensators im Wesentlichen null ist, als der „wirksame Frequenzbereich“ des Kondensators werden die folgenden Beziehungen eingerichtet. In dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels sind die Werte der Kondensatoren C1 und C2 derart ausgewählt, dass die jeweiligen wirksamen Frequenzbereiche der Kondensatoren nacheinander zueinander verschoben sind. Ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Werte der Kondensatoren C1, C2 und C3 derart ausgewählt, dass die jeweiligen wirksamen Frequenzbereiche der Kondensatoren nacheinander zueinander verschoben sind.
ALTERNATIVE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bei dem Bandsperrfilter 1 des ersten Ausführungsbeispiels, das zwei Kondensatoren C1 und C2, die zu dem Startermotor 2 parallel geschaltet sind, hat, ist ein einzelner Widerstand R1 zu dem Kondensator C1 in Reihe geschaltet. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist es jedoch gleichermaßen möglich, das erste Ausführungsbeispiel durch in Reihe Schalten von jeweiligen Widerständen zu den Kondensatoren C1 und C2, wobei ähnliche Resultate erhalten werden, zu modifizieren.
Die Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels begrenzt, die zwei Kondensatoren oder drei Kondensatoren haben, die zu dem Startermotor 2 parallel geschaltet sind. Es ist gleichermaßen möglich, ein solches Bandsperrfilter mit vier oder mehr Kondensatoren, die zu dem Startermotor 2 parallel geschaltet sind, zu konfigurieren. In diesem Fall sollten, wie für die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschrieben ist, die Werte der Kondensatoren derart ausgewählt sein, dass die jeweiligen wirksamen Frequenzbereiche der Kondensatoren (wie im Vorhergehenden definiert ist) nacheinander verschoben sind.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Widerstand R1 zwischen dem Niederpotenzialanschluss des Kondensators C1 und dem Anschluss tc zu dem Kondensator C1 in Reihe geschaltet, während der Widerstand R2 zwischen dem Niederpotenzialanschluss des Kondensators C2 und dem Anschluss tc zu dem Kondensator C2 in Reihe geschaltet ist. Es ist jedoch nicht wesentlich, jeden dieser Widerstände zu einem Kondensator in Reihe zu schalten. Es ist gleichermaßen möglich, beispielsweise zwischen die Verzweigungspunkte p und q, wie in 9 gezeigt ist, einen Widerstand R3 zu schalten.
Es ist ferner möglich, einen solchen Widerstand mit dem Niederspannungsanschluss oder mit dem Hochspannungsanschluss des entsprechenden Kondensators zu verbinden. Dies ist durch das in 10 gezeigte Bandsperrfilter 102 dargestellt, bei dem der Widerstand R4 zwischen den Hochpotenzialanschluss des Kondensators C1 und den Verzweigungspunkt p geschaltet ist. Wie bei dem Bandsperrfilter 103, das in 11 gezeigt ist, kann alternativ der Widerstand R4 zwischen den Hochpotenzialanschluss des Kondensators C1 und den Verzweigungspunkt p geschaltet sein, wobei der Widerstand R1 zwischen den Niederpotenzialanschluss des Kondensators C1 und den Anschluss tc geschaltet ist.
Es ist ferner möglich, anstelle eines einzelnen Widerstands eine Mehrzahl von Widerständen, die zu einem Kondensator des Bandsperrfilters in Reihe geschaltet sind, zu nutzen. Bei dem Bandsperrfilter 104, das in 12 gezeigt ist, ist beispielsweise der Widerstand R1 aus einem Paar von parallel geschalteten Widerständen gebildet, während der Widerstand R2 aus einem Paar von in Reihe geschalteten Widerständen gebildet ist. Es ist ähnlicherweise möglich, anstelle eines einzelnen Kondensators des Bandsperrfilters eine Mehrzahl von Kondensatoren zu nutzen. Bei dem Bandsperrfilter 104 ist beispielsweise der Kondensator C1 durch ein Paar von Kondensatoren, die in Reihe geschaltet sind, gebildet.
Es ist ferner für die Widerstände R1, R2 etc. nicht wesentlich, als diskrete Elemente gebildet zu sein, da es möglich ist, die gleiche Wirkung durch geeignetes Anpassen der Eigenschaften (z. B. des Materials, der Länge, der Form etc.) der Abschnitte der Verzweigungsverbindungsleitungen 9, 10, 11 oder der Hauptverbindungsleitung 8, um die erforderlichen Widerstandswerte zu liefern, zu erreichen.
Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele sind ferner unter der Annahme beschrieben, dass die folgende Bedingung für jeden der Kondensatoren C1, C2 etc. existiert: „Die Gesamtinduktivität der entsprechenden Kondensatorseitenverzweigung ist kleiner als die Gesamtinduktivität des entsprechenden Motorseitenzweigs gemacht“, wobei diese Bedingung dadurch erfüllt ist, indem man passende Werte einer Reiheninduktivität von jeweiligen Abschnitten 8a, 8b etc. der Hauptverbindungsleitung 8 und der Verzweigungsverbindungsleitungen 9, 10 etc. hat. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, sicherzustellen, dass die vorhergehende Bedingung durch Einfügen von Spulen (Induktionsspulen), die passende Induktivitätswerte haben, erfüllt ist.
Bezug nehmend auf 2 oder 6 kann beispielsweise eine Spule zwischen dem Verzweigungspunkt q und dem Anschluss ta in Reihe geschaltet sein, wobei die Spuleninduktivität L1 ist. Eine Spule kann somit in mindestens entweder den Motorseitenzweig oder den Kondensatorseitenzweig von einem oder mehreren der Kondensatoren C1, C2, C3 geschaltet sein. Der (die) Spuleninduktivitätswert(e) kann (können) dann derart beliebig bestimmt sein, dass die im Vorhergehenden spezifizierte Induktivitätsbedingung erfüllt ist.
Die vorliegende Erfindung ist im Vorhergehenden hinsichtlich einer Quelle eines elektromagnetischen Rauschens, die ein Startermotor eines Fahrzeugs ist, beschrieben, die Erfindung ist jedoch gleichermaßen auf verschiedene andere Typen einer drehenden Maschine, wie z. B. den Gebläsemotor einer Fahrzeugluftkonditionierervorrichtung etc., anwendbar. Die Erfindung ist ferner nicht auf eine Anwendung bei elektrischen Motoren begrenzt, kann jedoch gleichermaßen auf andere Vorrichtungstypen, die ein elektromagnetisches Rauschen erzeugen und mit einem Leistungsversorgungsnetz verbunden sind, angewandt sein.
Es versteht sich somit von selbst, dass verschiedene Modifikationen und alternative Konfigurationen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ins Auge gefasst werden können, die in den Schutzbereich, der für die Erfindung, abgesteckt in beigefügten Ansprüchen, beansprucht wird, fallen.
In den beigefügten Ansprüchen ist der Ausdruck „Verbindungsleitung“ als allgemein elektrische Drähte oder elektrische Leiterglieder, wie z. B. Sammelschienen etc., bedeutend zu verstehen. Ein „niedriges Potenzial“ einer Gleichstromleistungsversorgung bedeutet ein Potenzial, das einem Bezugsmassepotenzial der Gleichstromleistungsversorgung entspricht, und ein „hohes Potenzial“ bedeutet ein Gleichstrompotenzial, das einen Absolutwert hat, der sich von dem niedrigen Potenzial unterscheidet.

Claims

Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104), das eine Mehrzahl von Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3), die zwischen einem ersten Anschluss (2a) und einem zweiten Anschluss (2a) einer Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens parallel geschaltet sind, aufweist, wobei die Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens Spannungsschwankungen einer Hauptverbindungsleitung (8), die mit dem ersten Anschluss (2a) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens verbunden ist, erzeugt, und wobei die Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) mit der Hauptverbindungsleitung (8) an jeweiligen entsprechenden Verzweigungsverbindungspunkten (p, q; p, q, r) elektrisch verbunden sind; wobei hinsichtlich jedes der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) eine Induktivität eines ersten Schaltungszweigs vorbestimmt ist, um kleiner als eine Induktivität eines zweiten Schaltungszweigs zu sein, wobei sich der erste Schaltungszweig von dem entsprechenden Verzweigungsverbindungspunkt (p, q; p, q, r) des Kondensators (C1, C2; C1, C2, C3) über den Kondensator (C1, C2; C1, C2, C3) zu dem zweiten Anschluss (2b) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens erstreckt, und sich der zweite Schaltungszweig von dem entsprechenden Verzweigungsverbindungspunkt (p, q; p, q, r) zu dem ersten Anschluss (2a) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens erstreckt; das Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) mindestens einen Widerstand (R1; R1, R2; R4, R2; R1, R4, R2), der zu einem entsprechenden der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) in Reihe geschaltet ist, aufweist; ein Widerstandswert des Widerstands (R1; R1, R2; R4, R2; R1, R4, R2) vorbestimmt ist, um größer als ein Wert eines Ersatzreihenwiderstandswerts (ESR1, ESR2; ESR1, ESR2, ESR3) des entsprechenden Kondensators (C1, C2; C1, C2, C3) zu sein; und eine Reiheninduktivität (L3) ist zwischen den Verzweigungsverbindungspunkten (p, q; p, q, r) jeweiliger Paare (C1, C2; C1, C2, C3) von benachbarten Paaren der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) verbunden.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 1, bei dem der Widerstandswert des Widerstands (R1; R1, R2; R4, R2; R1, R4, R2) zum Bewirken einer Abschwächung einer Parallelresonanz in einem geschlossenen Stromkreis (X; X, Y) vorbestimmt ist, wobei der geschlossene Stromkreis (X; X, Y) den entsprechenden Kondensator (C1; C1, C2) und einen unmittelbar benachbarten (C2; C2, C3) der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) enthält.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 2, bei dem ein Widerstandswert des Widerstands (R1; R1, R2; R4, R2; R1, R4, R2) basierend auf Parameterwerten der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) des geschlossenen Stromkreises (X; X, Y) vorbestimmt ist, wobei die Parameterwerte jeweilige Werte einer Kapazität, jeweilige Werte einer Ersatzreiheninduktivität (ESL1, ESL2; ESL1, ESL2, ESL3) und jeweilige Werte eines Ersatzreihenwiderstands (ESR1, ESR2; ESR1, ESR2, ESR3) der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) des geschlossenen Stromkreises (X, X, Y) aufweisen.
Bandsperrfilter (100; 102; 103; 104) nach Anspruch 2, bei dem eine Mehrzahl von geschlossenen Stromkreisen (X,Y) durch jeweilige Paare (C1, C2; C2, C3) von parallel geschalteten benachbarten Paaren der Kondensatoren (C1, C2, C3) gebildet sind, und bei dem jeder der geschlossenen Stromkreise (X, Y) mindestens einen Widerstand (R1, R2; R4, R2; R4, R1, R2), der zu mindestens einem der Kondensatoren (C1, C2, C3) des geschlossenen Stromkreises (X,Y) in Reihe geschaltet ist, zum Bewirken einer Abschwächung einer Parallelresonanz in dem geschlossenen Stromkreis (X,Y) aufweist.
Sperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 1, bei dem mindestens einer der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) eine Mehrzahl von parallel geschalteten Kondensatoren aufweist.
Bandsperrfilter (104) nach Anspruch 1, bei dem mindestens einer der Kondensatoren (C1, C2, C3) eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Kondensatoren aufweist.
Bandsperrfilter (104) nach Anspruch 1, bei dem der Widerstand (R2) eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Widerständen aufweist.
Bandsperrfilter (104) nach Anspruch 1, bei dem der Widerstand (R1) eine Mehrzahl von parallel geschalteten Widerständen aufweist.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 1, bei dem der Widerstand (R1; R1, R2; R4, R2; R1, R4, R2) durch eine Widerstandskomponente einer Verbindungsleitung (9, 10; 9, 10, 11) gebildet ist.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil von mindestens entweder der Induktivität des ersten Schaltungszweigs oder der Induktivität des zweiten Schaltungszweigs durch eine Reiheninduktivitätskomponente (L2, L4; L2, L4, L6) einer Verbindungsleitung (9, 10; 9, 10, 11) gebildet ist.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 1, bei dem ein hohes Potenzial einer Gleichstromleistungsquelle (4) über die erste elektrische Verbindungsleitung (8) an den ersten Anschluss (2a) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens und über die Verzweigungsverbindungspunkte (p, q; p, q, r) an die jeweiligen Hochpotenzialanschlüsse der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) angelegt ist, ein niedriges Potenzial der Gleichstromleistungsquelle (4) an den zweiten Anschluss (2b) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens und an die jeweiligen Niederpotenzialanschlüsse der Kondensatoren (C1, C2; C1, C2, C3) angelegt ist.
Bandsperrfilter (102; 103) nach Anspruch 11, bei dem der Widerstand (R4) zwischen einer Hochpotenzialseite eines Kondensators (C1) und dem Verzweigungsverbindungspunkt (p), der dem Kondensator (C1) entspricht, in Reihe geschaltet ist.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 104) nach Anspruch 11, bei dem der Widerstand (R1; R1, R2; R2) zwischen der Niederpotenzialseite eines Kondensators (C1; C1, C2; C2) und dem zweiten Anschluss (2b) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens in Reihe geschaltet ist.
Bandsperrfilter (103) nach Anspruch 11, bei dem der Widerstand (R1, R4, R2) mindestens einen Widerstand (R4), der zwischen dem Hochpotenzialanschluss eines Kondensators (C1) und dem Verzweigungsverbindungspunkt (p), der dem Kondensator (C1) entspricht, in Reihe geschaltet ist, und mindestens einen Widerstand (R1), der zwischen dem Niederpotenzialanschluss des Kondensators (C1) und dem zweiten Anschluss (2b) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens in Reihe geschaltet ist, aufweist.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 1, bei dem die Quelle eines elektromagnetischen Rauschens eine drehende Maschine (2) aufweist.
Bandsperrfilter (1; 100; 100A; 101; 102; 103; 104) nach Anspruch 10, bei dem die Quelle eines elektromagnetischen Rauschens einen Startermotor einer Maschine mit interner Verbrennung aufweist.
Bandsperrfilter (1; 100; 102; 103; 104) mit: einer Hauptverbindungsleitung (8), die einen ersten Filteranschluss (ta) hat, wobei der erste Filteranschluss (ta) angepasst ist, um mit einem ersten Anschluss (2a) einer Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens verbunden zu sein, einer ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9), die sich zwischen einem ersten Verzweigungsverbindungspunkt (p) an der Hauptverbindungsleitung (8) und einem zweiten Filteranschluss (tc) erstreckt, wobei der zweite Filteranschluss (tc) angepasst ist, um mit einem zweiten Anschluss (2b) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens verbunden zu sein, einer zweiten Verzweigungsverbindungsleitung (10), die sich zwischen einem zweiten Verzweigungsverbindungspunkt (q) an der Hauptverbindungsleitung (8) und dem zweiten Filteranschluss (tc) erstreckt, einem ersten Kondensator (C1), der in der ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9) in Reihe geschaltet ist, und einem zweiten Kondensator (C2), der in der zweiten Verbindungsleitung (10) in Reihe geschaltet ist, und einem Widerstand (R1; R4; R1, R4), der zu der ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9) in Reihe geschaltet ist, wobei eine Gesamtsumme eines Ersatzreiheninduktivitätswerts (ESL1) des ersten Kondensators (C1) und eines Induktivitätswerts (L2) der ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9) vorbestimmt ist, um kleiner als ein Wert einer Induktivität (L1) zwischen dem ersten Verzweigungsverbindungspunkt (p) und dem ersten Filteranschluss (ta) zu sein, eine Gesamtsumme eines Ersatzreiheninduktivitätswerts (ESL2) des zweiten Kondensators (C2) und eines Induktivitätswerts (L4) der zweiten Verzweigungsverbindungsleitung (10) vorbestimmt ist, um kleiner als eine Induktivität (L3) zwischen dem zweiten Verzweigungsverbindungspunkt (q) und dem ersten Verzweigungsverbindungspunkt (p) zu sein, und ein Widerstandswert des Widerstands (R1; R4; R1, R4) zum Bewirken einer Abschwächung einer Resonanz einer Parallelresonanzschaltung, die durch einen geschlossenen Stromkreis (X), der den ersten Kondensator (C1) und den zweiten Kondensator (C2) enthält, gebildet ist, vorbestimmt ist.
Bandsperrfilter (103) nach Anspruch 17, bei dem der Widerstand eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Widerständen (R1, R4) aufweist.
Bandsperrfilter (104) nach Anspruch 17, bei dem der Widerstand eine Mehrzahl von parallel geschalteten Widerständen (R1) aufweist.
Bandsperrfilter (100; 102; 103; 104) mit: einer Hauptverbindungsleitung (8), die einen ersten Filteranschluss (ta) hat, wobei der erste Filteranschluss (ta) angepasst ist, um mit einem ersten Anschluss (2a) einer Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens verbunden zu sein, einer ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9), die sich zwischen einem ersten Verzweigungsverbindungspunkt (p) an der Hauptverbindungsleitung (8) und einem zweiten Filteranschluss (tc) erstreckt, wobei der zweite Filteranschluss (tc) angepasst ist, um mit einem zweiten Anschluss (2b) der Quelle (2) eines elektromagnetischen Rauschens verbunden zu sein, einer zweiten Verzweigungsverbindungsleitung (10), die sich zwischen einem zweiten Verzweigungsverbindungspunkt (q) an der Hauptverbindungsleitung (8) und dem zweiten Filteranschluss (tc) erstreckt, einer dritten Verzweigungsverbindungsleitung (11), die sich zwischen einem dritten Verzweigungsverbindungspunkt (r) an der Hauptverbindungsleitung (8) und dem zweiten Filteranschluss (tc) erstreckt, einem ersten Kondensator (C1), der zu der ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9) in Reihe geschaltet ist, einem zweiten (C2) Kondensator, der zu der zweiten Verzweigungsverbindungsleitung (10) in Reihe geschaltet ist, und einem dritten Kondensator (C3), der zu der dritten Verzweigungsverbindungsleitung (11) in Reihe geschaltet ist, und einem ersten Widerstand (R1; R4; R1, R4), der zu dem ersten Kondensator (C1) in der ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9) in Reihe geschaltet ist, und einem zweiten Widerstand (R2), der zu dem zweiten Kondensator (C2) in der zweiten Verzweigungsverbindungsleitung (10) in Reihe geschaltet ist; wobei eine Gesamtsumme eines Ersatzreiheninduktivitätswerts (ESL1) des ersten Kondensators (C1) und eines Induktivitätswerts (L2) der ersten Verzweigungsverbindungsleitung (9) vorbestimmt ist, um kleiner als ein Wert einer Induktivität (L1) zwischen dem ersten Verzweigungsverbindungspunkt (p) und dem ersten Filteranschluss (ta) zu sein, eine Gesamtsumme eines Ersatzreiheninduktivitätswerts (ESL2) des zweiten Kondensators (C2) und eines Induktivitätswerts (L4) der zweiten Verzweigungsverbindungsleitung (10) vorbestimmt ist, um kleiner als ein Wert einer Induktivität (L3) zwischen dem zweiten Verzweigungsverbindungspunkt (q) und dem ersten Verzweigungsverbindungspunkt (p) zu sein, eine Gesamtsumme eines Ersatzreiheninduktivitätswerts (ESL3) des dritten Kondensators (C3) und eines Induktivitätswerts (L6) der dritten Verzweigungsverbindungsleitung (11) vorbestimmt ist, um kleiner als ein Wert einer Induktivität (L5) zwischen dem dritten Verzweigungsverbindungspunkt (r) und dem zweiten Verzweigungsverbindungspunkt (q) zu sein, ein Widerstandswert des ersten Widerstands (R1; R4; R1, R4) zum Bewirken einer Abschwächung einer Resonanz einer Parallelresonanzschaltung, die durch einen geschlossenen Stromkreis (X), der den ersten Kondensator (C1) und den zweiten Kondensator (C2) enthält, gebildet ist, vorbestimmt ist, und ein Widerstandswert des zweiten Widerstands (R2) zum Bewirken einer Abschwächung einer Resonanz einer Parallelresonanzschaltung, die durch einen geschlossenen Stromkreis (Y), der den zweiten Kondensator (C2) und den dritten Kondensator (C3) enthält, gebildet ist, vorbestimmt ist.
Bandsperrfilter (103; 104) nach Anspruch 20, bei dem mindestens entweder der erste Widerstand oder der zweite Widerstand eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Widerständen (R1, R4; R2) aufweist.
Bandsperrfilter (104) nach Anspruch 20, bei dem mindestens entweder der erste Widerstand oder der zweite Widerstand eine Mehrzahl von parallel geschalteten Widerständen (R1) aufweist.