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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erdungsstruktur in einem Fahrzeug, das mit einer Kunstharzkarosserie versehen ist.
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Stand der Technik
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<Kunstharz-Fahrzeugkarosserie>
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Für ein Fahrzeug, das mit einer Metallfahrzeugkarosserie versehen ist, ist eine Erdungsstruktur üblich, in der die Fahrzeugkarosserie und der negative Anschluss der Batterie und die Fahrzeugkarosserie und der GND-Anschluss des Verbrauchers verbunden sind.
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Andererseits ist ein Fahrzeug, das mit einer Fahrzeugkarosserie versehen ist, die integral unter Anwendung von Kunstharz durch Verguss hergestellt ist, bekannt. Für ein derartiges Fahrzeug sind in den Patentdokumenten 1 und 2 Fahrzeugerdungsstrukturen vorgeschlagen, in denen der negative Anschluss der Batterie und der Verbraucher-GND-Anschluss mit einem Erdungsstrukturelement verbunden sind, etwa einer Metallplatte als Ersatz für die Metallfahrzeugkarosserie.
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Dokumente des Stands der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP-A-2009-184611
- Patentdokument 2: JP-A-63-046946
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Überblick über die Erfindung
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Problem, dass die Erfindung zu lösen hat
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<Problem>
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<Auftreten einer GND-Schwankung>
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5A und 5B sind Ansichten, die einen konventionellen Aufbau bzw. eine Struktur 1 mit einem Erdungsstrukturelement erläutern; 5A ist eine Konzeptansicht der konventionellen Erdungsstruktur 1 des Erdungsstrukturelements und 5B ist eine Ersatzschaltung der Konzeptansicht der 5A.
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In 5A repräsentiert 51 eine Kunstharzfahrzeugkarosserie, 52 repräsentiert ein Erdungsstrukturelement, das an der Kunstharzfahrzeugkarosserie 52 vorgesehen ist, B repräsentiert eine Batterie, L1 repräsentiert einen ersten Verbraucher und L2 repräsentiert einen zweiten Verbraucher. An der Kunstharzfahrzeugkarosserie 51, die als Einheit unter Anwendung von Kunstharz gegossen ist, ist das Erdungsstrukturelement 52 vorhanden, und darauf sind die Batterie B und zwei Verbraucher (der erste Verbraucher L1, der zweite Verbraucher L2) angeordnet. Der positive Anschluss + der Batterie B ist mit einem Anschluss des ersten Verbrauchers L1 und des zweiten Verbrauchers L2 verbunden, der negative Anschluss – der Batterie B ist mit dem Erdungsstrukturelement 52 verbunden, und der jeweilige andere Anschluss des ersten Verbrauchers L1 und des zweiten Verbrauchers L2 ist mit dem Erdungsstrukturelement 52 verbunden.
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In dieser Erdungsstruktur tritt eine so genannte „GND-Schwankung bzw. GND-Fluktuation” auf, wobei, wenn ein großer Strom durch den ersten Verbraucher L1 oder den zweiten Verbraucher L2 fließt, das GND-Potenzial für den anderen Verbraucher ansteigt, in welchem kein großer Strom fließt.
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Daher wird der Grund, warum die „GND-Schwankung” auftritt, unter Anwendung der 5B beschrieben, die eine Ersatzschaltung der 5A ist.
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<Grund, warum die GND-Schwankung auftritt>
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In 5B repräsentiert VB eine Batteriespannung, L1 repräsentiert den ersten Verbraucher, L2 repräsentiert den zweiten Verbraucher, Z12 repräsentiert die Impedanz, die das Erdungsstrukturelement 52 (5A) hat, die zwischen einem Erdungspunkt des ersten Verbrauchers L1 und einem Erdungspunkt des zweiten Verbrauchers L2 besteht, ZB1 repräsentiert die Impedanz, die das Erdungsstrukturelement 52 zwischen einem Erdungspunkt der Batterie B und dem Erdungspunkt des ersten Verbrauchers L1 hat, I1 repräsentiert einen Strom, der von der Batterie B durch den ersten Verbraucher L1 und die Impedanz ZB1 fließt, I2 ist ein Strom, der von der Batterie B durch den zweiten Verbraucher L2, die Impedanz Z12 und die Impedanz ZB1 fließt. Die Ströme I1 und I2 fließen durch die Impedanz ZB1.
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Wenn daher einer der Ströme I1 und I2 ein hoher Strom ist, steigt die Potentialdifferenz über der Impedanz ZB1 an, das Potenzial V1 am Erdungspunkt des Verbrauchers L1 wird höher als das Potenzial V0 an einem Erdungspunkt der Batteriespannung VB, das GND-Potenzial des Verbrauchers, in welchem der kleine Strom fließt, wird zu der hohen Spannung V1, und somit tritt die „GND-Schwankung” auf.
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<Problem der GND-Schwankung>
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Wenn die GND-Schwankung auftritt, steigt die Wahrscheinlichkeit an, dass eine Fehlfunktion auftritt und die Wahrscheinlichkeit wird größer, dass elektrische Eigenschaften vom Nennwert abweichen, da die Erdungspotenziale bzw. Massepotenziale des ersten Verbrauchers L1 und des zweiten Verbrauchers L2 zu der hohen Spannung V1 für den Verbraucherwerden, durch den ein kleiner Strom fließt.
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6A und 6B sind Ansichten, die eine konventionelle Erdungsstruktur 2 mit einem Erdungsstrukturelement zeigen; 6A ist eine Konzeptansicht der konventionellen 2 des Erdungsstrukturelements und 6B ist eine Ersatzschaltung der Konzeptansicht der 6A. In 6A repräsentiert B eine Batterie, Ls repräsentiert einen Signalsystemverbraucher, Ld repräsentiert einen Leistungssystem-Verbraucher, 61 repräsentiert eine leitende Kunstharzfahrzeugkarosserie, 63 repräsentiert einen Isolator, 62M repräsentiert ein Haupterdungsstrukturelement, das auf dem Isolator 63 vorgesehen ist, 62S repräsentiert ein Signalsystem-Erdungsstrukturelement und 62D repräsentiert ein Leistungssystem-Erdungsstrukturelement.
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Das Haupterdungsstrukturelement 62M ist durch den Isolator 63 hindurch auf der leitenden Kunstharzfahrzeugkarosserie 61, die integral bzw. als Einheit unter Verwendung eines leitfähigen Kunstharzes gegossen ist, vorgesehen. Die Batterie B, das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62B sind auf dem Haupterdungsstrukturelement 62M vorgesehen. Ferner ist der Signalsystemverbraucher Ls auf dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S vorgesehen, und der Leistungssystem-Verbraucher Ld ist auf dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D angeordnet.
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Der positive Anschluss + der Batterie B ist mit Anschlüssen des Signalsystemverbrauchers Ls und des Leistungssystem-Verbrauchers Ld verbunden, der negative Anschluss – der Batterie B ist mit dem Haupterdungsstrukturelement 62M an einem Erdungspunkt B0 verbunden, das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S ist mit dem Haupterdungsstrukturelement 62M an einem Erdungspunkt S0 verbunden, und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D ist mit dem Haupterdungsstrukturelement 62 an einem Erdungspunkt D0 verbunden.
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Ferner sind die anderen Anschlüsse des Signalsystemverbrauchers Ls und des Leistungssystem-Verbrauchers Ld mit dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S und dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D entsprechend an Erdungspunkten S1 und D1 verbunden.
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In dem Fahrzeug, das mit dieser Erdungsstruktur versehen ist, sind das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D, die mehrere (in dieser Beschreibung zwei) Erdungsplatten sind, auf dem Haupterdungsstrukturelement 62M angeordnet, das mit dem negativen Anschluss – der Batterie B in dem Fahrzeug verbunden ist. Sodann sind das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D und der Signalsystemverbraucher Ls und der Leistungssystem-Verbraucher Ld mit dem positiven Anschluss + der Batterie B über elektrische Kabel verbunden. Ferner sind das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D an dem Fahrzeug befestigt, wobei sie zu der leitenden Kunstharzfahrzeugkarosserie 61 isoliert sind.
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Indem das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D als Erdungsplatten separat vorgesehen sind, fließt kein großer Strom von dem Leistungssystem-Verbraucher Ld des Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62D zur Seite des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 62S, so dass das Auftreten der GND-Schwankung, die sich aus dem Verdrahtungswiderstand ergibt, eingeschränkt werden kann. Aus diesem Grunde wird das Potenzial der Erdungsschaltung des Signalsystems stabilisiert, so dass ein Aufbau, der der GND-Schwankung entgegenwirkt, realisiert werden kann.
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<Grund für das Auf treten der GND-Schwankung>
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Jedoch wurde erkannt, dass es dennoch die Möglichkeit des Auftretens der GND-Schwankung selbst in diesem Falle gibt. Der Grund dafür ist mit Bezug zu 6B, die eine Ersatzschaltung der 6A ist, beschrieben.
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In 6B repräsentiert VB eine Batteriespannung, Ls repräsentiert den Signalsystemverbraucher, Ld repräsentiert den Leistungssystem-Verbraucher, Z2s repräsentiert die Impedanz, die das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S zwischen dem Verbindungspunkt S1 (6A) des Signalsystem-Erdungsstrukturelement 62S auf Seite des Signalsystemverbrauchers Ls und dem Verbindungspunkt S0 (6A) des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 62S auf Seite des Haupterdungsstrukturelements 62M hat, Z2d repräsentiert die Impedanz, die das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 62B zwischen dem Verbindungspunkt D1 (6A) des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements 62D auf Seite des Leistungssystem-Verbrauchers Ld und dem Verbindungspunkt D0 (6A) des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements 62D auf Seite des Haupterdungsstrukturelements 62M hat, Zsd repräsentiert die Impedanz, die das Haupterdungsstrukturelement 62M zwischen dem Verbindungspunkt S0 (6A) des Haupterdungsstrukturelements 62M (6A) auf Seite des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 62S und dem Verbindungspunkt D0 (6A) auf Seite des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements 62D hat, ZBs repräsentiert die Impedanz, die das Haupterdungsstrukturelement 62M zwischen dem Verbindungspunkt B0 (6A) des Haupterdungsstrukturelements 62M (6A) auf Seite der Batterie und dem Verbindungspunkt S0 (6A) auf Seite des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 62S hat, I1s repräsentiert einen Strom, der von der Batteriespannung VB durch den Signalsystemverbraucher Ls, die Impedanz Z2s und die Impedanz ZBs fließt, und I1d repräsentiert einen Strom, der von der Batteriespannung VB durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld, die Impedanz Z2d, die Impedanz Zsd und die Impedanz ZBs fließt. Die Ströme I1s und I1d fließen durch die Impedanz ZBs.
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Wenn daher der Strom I1d, durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld fließt, ein großer Strom ist oder ein Strom mit großer Schwankung ist, steigt die Differenz des Potenzials über der Impedanz ZBs an und die Spannung V11 der Impedanz ZBs auf Seite der Impedanz Zsd wird größer als das Potenzial V0 an dem Erdungspunkt der Batteriespannung VB, so dass die „GND-Schwankung” auftritt, wobei das GND-Potenzial des Signalsystemverbrauchers Ls eine hohe Spannung wird.
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Wenn die GND-Schwankung auftritt, nimmt insbesondere die Wahrscheinlichkeit zu, dass eine Fehlfunktion in dem Signalsystemverbraucher Ls auftritt, und die Wahrscheinlichkeit steigt an, dass elektrische Eigenschaften vom Nennwert abweichen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor genannten Umstände erdacht, und es ist eine Aufgabe davon, eine Fahrzeugerdungsstruktur bereit zu stellen, in der die GND-Schwankung so weit wie möglich reduziert ist, eine Fehlfunktion kaum auftritt und die Abweichung elektrischer Eigenschaften vom Nennwert verhindert wird.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen, zeichnet sich die Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur der Erfindung der vorliegenden Anmeldung durch (1) bis (4) wie folgt aus:
- (1) Eine Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur:
einer Kunstharzfahrzeugkarosserie;
mindestens einem ersten Erdungsstrukturelement und mindestens einem zweiten Erdungsstrukturelement, die auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie vorgesehen sind;
einer Batterie und mindestens einem ersten Verbraucher; und
einer Lichtmaschine bzw. einem Generator und mindestens einem zweiten Verbraucher,
wobei ein positiver Anschluss der Batterie mit dem positiven Anschluss des ersten Verbrauchers und des zweiten Verbrauchers verbunden ist, und ein negativer Anschluss der Batterie mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des ersten Verbrauchers mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein positiver Anschluss der Lichtmaschine mit dem positiven Anschluss des zweiten Verbrauchers verbunden ist, und ein negativer Anschluss der Lichtmaschine mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des zweiten Verbrauchers mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, und das erste Erdungsstrukturelement und das zweite Erdungsstrukturelement miteinander verbunden sind.
- (2) Eine Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur mit:
einer Kunstharzfahrzeugkarosserie;
mindestens einem Haupterdungsstrukturelement, das auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie vorgesehen ist; und
einer Batterie und einer Lichtmaschine bzw. einem Generator und mindestens einem ersten Erdungsstrukturelement und mindestens einem zweiten Erdungsstrukturelement,
wobei ein positiver Anschluss der Batterie mit dem positiven Anschluss mindestens eines ersten Verbrauchers und mindestens eines zweiten Verbrauchers verbunden ist, und ein negativer Anschluss der Batterie mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des mindestens einen ersten Verbrauchers mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein positiver Anschluss der Lichtmaschine mit dem positiven Anschluss des mindestens einen zweiten Verbrauchers und des mindestens einen zweiten Verbrauchers verbunden ist, und ein negativer Anschluss der Lichtmaschine mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des mindestens einen zweiten Verbrauchers mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, und das erste Erdungsstrukturelement und das zweite Erdungsstrukturelement jeweils mit dem Haupterdungsstrukturelement verbunden sind.
- (3) Die Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur wie zuvor in (1) oder (2), wobei eine Leistungsquelle, die Leistung zusammen mit der Batterie oder anstelle der Batterie während der Fahrt oder während des Motorbetriebs bereitstellt, anstelle der Lichtmaschine verwendet ist.
- (4) Die Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur in einem der vorhergehenden Punkte (1) bis (3), wobei die Batterie und die Lichtmaschine bzw. der Generator vertauscht sind.
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Vorteile der Erfindung
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Gemäß der Erfindung der vorhergehenden (1) bis (4) tritt ein Spannungsabfall nicht auf, der durch den Stromfluss durch die Impedanz hervorgerufen wird, die das Signalsystem-Erdungsstrukturelement hat, und folglich wird die Schwankung des Erdungs-GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers reduziert, da der Strom, der durch den Leistungssystem-Verbraucher (zweiter Verbraucher) fließt, nicht durch das Erdungsstrukturelement fließt, das zwischen dem negativen Anschluss der Batterie und dem negativen Anschluss des Signalsystem-Erdungsstrukturelements vorgesehen ist.
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Wenn daher die GND-Schwankung reduziert wird, nimmt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Fehlfunktion in dem Leistungssystem-Verbraucher ab, so dass die Abweichung elektrischer Eigenschaften vom Nennwert verhindert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Konzeptansicht, die eine Erdungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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2A ist eine Ersatzschaltung der Konzeptansicht der Erdungsstrukturelement 1.
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2B ist ein Schaltbild, das den Stromfluss während der Fahrt mit VB < VA in der Ersatzschaltung der 2A zeigt.
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3 ist eine Ansicht, die eine Erdungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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4A ist eine Ersatzschaltung der Konzeptansicht der Erdungsstruktur der 3.
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4B ist ein Schaltbild, das den Stromfluss während der Fahrt mit VB < VA in der Ersatzschaltung der 4A zeigt.
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5A ist eine Ansicht, die die konventionelle Erdungsstruktur 1 erläutert und ist eine Konzeptansicht der konventionellen Erdungsstruktur 1.
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5B ist eine Ansicht, die die konventionelle Erdungsstruktur 1 erläutert und ist eine Ersatzschaltung der konzeptionellen Ansicht der 5A.
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6A ist eine Ansicht, die die konventionelle Erdungsstruktur 2 erläutert und ist eine Konzeptansicht der konventionellen Erdungsstruktur 2.
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6B ist eine Ansicht, die die konventionelle Erdungsstruktur 2 erläutert und ist eine Ersatzschaltung der konzeptionellen Ansicht der 6A.
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Art zum ausführen der Erfindung
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Obwohl die Batterie und die Lichtmaschine bzw. der Generator gemeinsam als eine Leistungsquelle im Stand der Technik behandelt werden, ist die vorliegende Erfindung unter dem Aspekt ausgeführt, das auf die Tatsache Bezug genommen wird, dass während des Motorbetriebs eine Lichtmaschinenspannung auftritt und die Leistung hauptsächlich von dieser Lichtmaschine geliefert wird. Die vorliegende Erfindung reduziert die Schwankung des Erdungs-GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers, indem verhindert wird, dass ein großer Strom über den Erdungspunkt des Signalsystemverbrauchers fließt, indem der große Strom von der Lichtmaschine zu dem negativen Anschluss der Lichtmaschine über den Leistungssystem-Verbraucher Ld und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement während des Motorbetriebs zurückgeführt wird.
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Im Folgenden werden Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstrukturen der ersten und der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 1 bis 4B beschrieben.
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<Erste Ausführungsform>
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1 ist eine Ansicht, die die Erdungsstruktur der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, 2A ist eine Ersatzschaltung der Konzeptansicht der 1 und 2B ist ein Schaltbild, das den Stromfluss während der Fahrt mit VB < VA in der Ersatzschaltung der 2A zeigt.
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In 1 repräsentiert A einen Generator bzw. eine Lichtmaschine, B repräsentiert eine Batterie, Ls repräsentiert einen Signalsystemverbraucher, Ld repräsentiert einen Leistungssystem-Verbraucher, 20 repräsentiert eine Kunstharzfahrzeugkarosserie, 12S repräsentiert ein Signalsystem-Erdungsstrukturelement, das auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie 20 vorgesehen ist, und 12D repräsentiert ein Leistungssystem-Erdungsstrukturelement, das ebenfalls auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie 20 vorgesehen ist. Wie zuvor erläutert ist, sind das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D unabhängig auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie 20 vorgesehen, und ferner sind die Batterie B und der Signalsystemverbraucher Ls auf dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S angeordnet, und der Generator A und der Leistungssystem-Verbraucher Ld sind auf dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D angeordnet.
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Der Leistungssystem-Verbraucher Ld ist ein Verbraucher mit Stromschwankungskomponenten und Rauschkomponenten bei großem Strom, d. h., er ist eine elektrische Anlage des Leistungssystems, beispielsweise eine Anlage, etwa ein Gebläsemotor oder eine Klimaanlage, ein Scheibenwischermotor und ein Scheinwerfer. Der Signalsystemverbraucher Ls ist ein Verbraucher mit geringem Strom, d. h., eine elektrische Einrichtung mit einer Erdungskreis des Signalsystems bzw. Kleinleistungssystems, insbesondere ein Radio, diverse Arten elektronischer Steuerungseinrichtungen und dergleichen.
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Der positive Anschluss + der Batterie B ist mit dem Signalsystemverbraucher Ls und dem positiven Anschluss + des Generators A verbunden, der negative Anschluss – der Batterie B ist mit dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S an einem Erdungspunkt B1 verbunden, und der negative Anschluss des Signalsystemverbrauchers Ls ist mit dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S an einem Erdungspunkt S1 verbunden.
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Ferner ist der positive Anschluss + des Generators A mit dem positiven Anschluss des Leistungssystem-Verbrauchers Ld verbunden, der negative Anschluss – des Generators A ist mit dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D an einem Erdungspunkt A1 verbunden, und der negative Anschluss des Leistungssystem-Verbrauchers Ld ist mit dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D an einem Erdungspunkt D1 verbunden.
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Das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D sind über ein Erdungskabel bzw. Massekabel 30 elektrisch miteinander verbunden.
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Wie zuvor beschrieben ist, zeichnet sich die erste Ausführungsform dadurch aus, dass die Batterie B und der Signalsystemverbraucher Ls auf dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S angeordnet sind, und der Generator A und der Leistungssystem-Verbraucher Ld auf dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12B angeordnet sind.
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<Grund, warum die GND-Schwankung nicht auftritt>
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In 2A und 2B, die eine Ersatzschaltung der 1 sind, repräsentiert VB eine Batteriespannung, VA repräsentiert eine Generatorspannung, Ls repräsentiert den Signalsystemverbraucher und Ld repräsentiert den Leistungssystem-Verbraucher.
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Z1g repräsentiert die Impedanz des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 12S zwischen dem Kontaktpunkt bzw. Anschlusspunkt S1 (1) des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 12S (1) auf Seite des Signalsystemverbrauchers Ls und dem Kontaktpunkt B1 (1) auf Seite der Batterie B, Z2g repräsentiert die Impedanz des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements 12D zwischen dem Kontaktpunkt D1 (1) des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements 12D (1) auf Seite des Leistungssystem-Verbrauchers Ld und dem Kontaktpunkt A1 (1) auf Seite der Generatorspannung VA, und Z3g repräsentiert die Impedanz von dem Kontaktpunkt S1 des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 12S auf Seite des Signalsystemverbrauchers Ls zu dem Kontaktpunkt D1 des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements 12D auf Seite des Leistungssystem-Verbrauchers Ld.
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IALd repräsentiert einen Strom, der durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld und die Impedanz Z2g mit dem Generator A als die Energiequelle fließt, IBLs repräsentiert einen Strom, der durch den Signalsystemverbraucher Ls und die Impedanz Z1g fließt, wobei die Batterie B die Leistungsquelle ist, IAB repräsentiert einen Strom, der durch die Batterie B und Z1g fließt, wobei der Generator A die Leistungsquelle ist, und IALs repräsentiert einen Strom, der durch den Signalsystemverbraucher Ls fließt, wobei der Generator A die Leistungsquelle ist.
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Da typischerweise die Spannung VA, die an dem Generator A anliegt, geringfügig (ungefähr 1 bis 3 V) höher ist als die Batteriespannung VB während der Fahrt oder während des Motorbetriebs, und wenn der Spannungsabfall der Generatorspannung aufgrund von Z3p und Z3g klein ist und die Spannung VALs an dem Signalsystemverbraucher Ls mit dem Generator A als Leistungsquelle höher ist als die Spannung VBLs an dem Signalsystemverbraucher Ls mit der Batterie B als Leistungsquelle, ist somit der Strom IBLs, der durch den Signalsystemverbraucher Ls mit der Batterie B als die Leistungsquelle fließt, gering, und der Strom IALs, der von dem Generator A geliefert wird, fließt somit durch den Signalsystemverbraucher Ls. Da hierbei der große Strom IALs, der durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld fließt, nicht durch die Impedanz Z1g oder die Impedanz Z3g, die das GND-Potenzial des Signalsystemverbrauchers Ls beeinflussen, fließt, besteht keine Möglichkeit für das Auftreten eines Spannungsabfalls aufgrund des Fließens eines großen Stromes durch die Impedanz, die das Signalsystem-Erdungsstrukturelement hat, wie im Stand der Technik, und folglich wird die Schwankung des Erdungs-GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers Ls reduziert.
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Wenn ferner der Spannungsabfall der Generatorspannung aufgrund von Z3p und Z3g groß ist und die Spannung VALs an dem Signalsystemverbraucher Ls mit dem Generator A als Leistungsquelle kleiner ist als die Spannung VBLs an dem Signalsystemverbraucher Ls, wobei die Batterie B als die Leistungsquelle dient, ist somit der Strom IALs, der durch den Signalsystemverbraucher Ls mit dem Generator A als Leistungsquelle fließt, klein und der Strom IBLs, der von der Batterie B geliefert wird, fließt durch den Signalsystemverbraucher Ls. Da der große Strom IALs, der durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld fließt, durch die Impedanz Z1g und die Impedanz Z3g, die das GND-Potenzial des Signalsystemverbrauchers Ls beeinflussen, auch in diesem Falle nicht fließt, gibt es keine Möglichkeit für das Auftreten eines Spannungsabfalls aufgrund des Fließens eines großen Stromes durch die Impedanz, die das Signalsystem-Erdungsstrukturelement hat, wie im Stand der Technik, und daher wird die Schwankung des Erdungs-GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers Ls reduziert.
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Ferner dient beispielsweise die Batterie B als ein Kondensator mit großer Kapazität auch wenn eine Stromschwankung in dem Strom IALs auftritt, der durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld fließt, so dass auch hier die Wirkung der Reduzierung der GND-Schwankung erwartet wird.
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Wenn die GND-Schwankung reduziert ist, nehmen der Anstieg und die Schwankung des GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers Ls ab, so dass eine Fehlfunktion des Verbrauchers und die Abweichung elektrischer Eigenschaften vom Nennwert vermieden werden können.
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<Zweite Ausführungsform>
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3 ist eine Ansicht, die eine Erdungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, 4A ist eine Ersatzschaltung der Konzeptansicht der 3 und 4B ist ein Schaltbild, das den Stromfluss während des Motorbetriebs oder während der Fahrt mit VB < VA in der Ersatzschaltung der 4A zeigt.
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In 3 repräsentiert A den Generator bzw. die Lichtmaschine, B repräsentiert die Batterie, Ls repräsentiert den Signalsystemverbraucher, Ld repräsentiert den Leistungssystem-Verbraucher, 20 repräsentiert die Kunstharzfahrzeugkarosserie, 12M repräsentiert ein Haupterdungsstrukturelement, das auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie 20 vorgesehen ist, 12S repräsentiert das Signalsystem-Erdungsstrukturelement und 12D repräsentiert das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement.
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Das Haupterdungsstrukturelement 12M und das Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S und das Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D sind auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie 20 vorgesehen, und ferner sind der Signalsystemverbraucher Ls und der Leistungssystem-Verbraucher Ld darauf angeordnet.
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Der Generator A ist auf dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D zusammen mit dem Leistungssystem-Verbraucher Ld angeordnet, der positive Anschluss + des Generators A ist mit dem positiven Anschluss des Leistungssystem-Verbrauchers Ld verbunden, und der negative Anschluss – des Generators A ist mit dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D verbunden.
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Die Batterie B ist auf dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S zusammen mit dem Signalsystemverbraucher Ls angeordnet, der positive Anschluss + der Batterie B ist mit dem positiven Anschluss des Signalsystemverbrauchers Ls und dem positiven Anschluss + des Generators A verbunden, und der negative Anschluss – der Batterie B ist mit dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S verbunden.
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Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass das Haupterdungsstrukturelement 12M zusätzlich zu dem Signalsystem-Erdungsstrukturelement 12S und dem Leistungssystem-Erdungsstrukturelement 12D vorgesehen ist.
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In 4A und 4B, die eine Ersatzschaltung der 3 sind, repräsentiert VB die Batteriespannung, VA repräsentiert die Generatorspannung, Ls repräsentiert den Signalsystemverbraucher und Ld repräsentiert den Leistungssystem-Verbraucher.
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Z1g repräsentiert eine Impedanz, die das Signalsystem-Erdungsstrukturelement zwischen der Seite des Signalsystemverbrauchers und der Batterieseite hat, Z2g repräsentiert die Impedanz des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements zwischen der Seite des Leistungssystem-Verbrauchers und der Generatorseite, und Z4g repräsentiert die Impedanz, die das Haupterdungsstrukturelement 12M zwischen einem Erdungskabel bzw. Massekabel 31 auf Seite des Signalsystem-Erdungsstrukturelements 12S und einem Erdungskabel 32 auf Seite des Leistungssystem-Erdungsstrukturelements 12D hat.
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IALd repräsentiert den Strom, der durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld und die Impedanz Z2g mit dem Generator A als die Leistungsquelle fließt, IBLs repräsentiert den Strom, der durch den Signalsystemverbraucher Ls und die Impedanz Z1g mit der Batterie B als Leistungsquelle fließt, IAB repräsentiert den Strom, der durch die Impedanz Z4g über die Batterie B mit dem Generator A als Leistungsquelle fließt, und IALs repräsentiert den Strom, der durch den Signalsystemverbraucher Ls, die Impedanz Z1g und die Impedanz Z4g mit dem Generator A als Leistungsquelle fließt.
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Da typischerweise die Spannung VA am Generator A geringfügig (ungefähr 1 bis 3 V) während des Motorbetriebs oder während der Fahrt höher ist als die Batteriespannung VB, und wenn der Spannungsabfall der Generatorspannung aufgrund von Z3p und Z4g klein ist und die Spannung VALs an dem Signalsystemverbraucher Ls mit dem Generator A als Spannungsquelle höher ist als die Spannung VBLs an dem Signalsystemverbraucher Ls mit der Batterie B als Spannungsquelle, dann fließt der Strom IBLs, der durch den Signalsystemverbraucher Ls mit der Batterie B als Leistungsquelle fließt, kaum und der Strom IALs, der von dem Generator A geliefert wird, fließt durch den Signalsystemverbraucher Ls. Da hierbei der große Strom IALs, der durch den Leistungssystem-Verbraucher fließt, nicht durch die Impedanz Z1g oder die Impedanz Z4g, die das GND-Potenzial des Signalsystemverbrauchers Ls beeinflussen, fließt, gibt es keine Möglichkeit für das Auftreten eines Spannungsabfalls aufgrund des Fließens eines großen Stroms durch die Impedanz, die das Signalsystem-Erdungsstrukturelement hat, wie im Stand der Technik der Fall ist, und folglich wird die Schwankung des Erdungs-GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers Ls reduziert.
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Wenn ferner der Spannungsabfall der Generatorspannung aufgrund von Z3p und Z4g groß ist und die Spannung VALs an dem Signalsystemverbraucher Ls mit dem Generator A als Leistungsquelle kleiner ist als die Spannung VBLs an dem Signalsystemverbraucher Ls mit der Batterie B als Leistungsquelle, fließt sodann der Strom IALs, der durch den Signalsystemverbraucher Ls mit dem Generator A als Leistungsquelle fließt, kaum und der Strom IBLs, der von der Batterie B geliefert wird, fließt durch den Signalsystemverbraucher Ls.
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Da der große Strom IALs, der durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld fließt, nicht durch die Impedanz Z1g und die Impedanz Z4g, die das GND-Potenzial des Signalsystemverbrauchers Ls beeinflussen, auch in diesem Falle nicht fließt, gibt es keine Möglichkeit für das Auftreten eines Spannungsabfalls aufgrund des Fließens eines großen Stromes durch die Impedanz, die das Signalsystem-Erdungsstrukturelement hat, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, und folglich wird die Schwankung des Erdungs-GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers Ls reduziert.
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Ferner dient beispielsweise die Batterie B als ein Kondensator mit großer Kapazität auch wenn Stromschwankungen in dem Strom IALs auftreten, der durch den Leistungssystem-Verbraucher Ld fließt, so dass auch hier die Wirkung der Reduzierung der GND-Schwankung zu erwarten ist.
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Wenn die GND-Schwankung reduziert ist, verringern sich der Anstieg und die Schwankung des GND-Potenzials des Signalsystemverbrauchers Ls, so dass eine Fehlfunktion des Verbrauchers und die Abweichung elektrischer Eigenschaften vom Nennwertverhindert werden können.
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<Erste Anwendung>
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Obwohl die Beschreibung mit dem Generator bzw. der Lichtmaschine als ein Beispiel in der zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform angegeben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Generator beschränkt, sofern die Leistungsquelle so gestaltet ist, dass sie Leistung zusammen mit der Batterie oder anstelle der Batterie während des Motorbetriebs oder während der Fahrt liefert, beispielsweise kann eine Erdungsstruktur so aufgebaut sein, dass ein Inverter oder dergleichen den Generator ersetzt.
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<Zweite Anwendung>
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Obwohl die Batterie und der erste Verbraucher des Signalsystems auf dem gleichen Erdungsstrukturelement angeordnet sind und der Generator und der zweite Verbraucher des Leistungssystems auf dem gleichen Erdungsstrukturelement in der zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform angeordnet sind, kann die Struktur so aufgebaut sein, dass die Batterie und der Generator vertauscht sind.
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<Überblick>
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt die Generatorspannung VA, die während des Motorbetriebs oder während der Fahrt auftritt, dass der große Strom IALd auf die Seite des negativen Anschlusses des Generators über den Leistungssystem-Verbraucher Ld fließt, wodurch der Anstieg und die Schwankung der GND-Spannung des Signalsystemverbrauchers Ls reduziert werden. Wenn die Schwankung des GND-Potenzials reduziert ist, können eine Fehlfunktion des Signalsystemverbrauchers Ls und die Abweichung elektrischer Eigenschaften vom Nennwert verhindert werden.
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Es werden nun Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kurz zusammengefasst und in den folgenden Punkten [1] bis [4] aufgeführt:
- [1] Eine Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur mit:
einer Kunstharzfahrzeugkarosserie (20);
mindestens einem ersten Erdungsstrukturelement (12S) und mindestens einem zweiten Erdungsstrukturelement (12D), die auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie vorgesehen sind;
einer Batterie (B) und mindestens einem ersten Verbraucher (Ls); und
einem Generator (A) und mindestens einem zweiten Verbraucher (Ld),
wobei ein positiver Anschluss der Batterie mit einem positiven Anschluss des ersten Verbrauchers und des zweiten Verbrauchers verbunden ist und der negative Anschluss der Batterie mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des ersten Verbrauchers mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein positiver Anschluss des Generators mit dem positiven Anschluss des zweiten Verbrauchers verbunden ist und ein negativer Anschluss des Generators mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des zweiten Verbrauchers mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, und das erste Erdungsstrukturelement und das zweite Erdungsstrukturelement miteinander verbunden sind.
- [2] Eine Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur mit:
einer Kunstharzfahrzeugkarosserie (20);
mindestens einem Haupterdungsstrukturelement (12S), das auf der Kunstharzfahrzeugkarosserie vorgesehen ist; und
einer Batterie (B) und einem Generator (A) und mindestens einem ersten Erdungsstrukturelement (12S) und mindestens einem zweiten Erdungsstrukturelement (12D),
wobei ein positiver Anschluss der Batterie mit einem positiven Anschluss mindestens eines ersten Verbrauchers (Ls) und mindestens eines zweiten Verbrauchers (Ld) verbunden ist, und ein negativer Anschluss der Batterie mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des mindestens einen ersten Verbrauchers mit dem ersten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein positiver Anschluss des Generators mit einem positiven Anschluss des mindestens einen zweiten Verbrauchers und des mindestens einen zweiten Verbrauchers verbunden ist, und ein negativer Anschluss des Generators mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, ein negativer Anschluss des mindestens einen zweiten Verbrauchers mit dem zweiten Erdungsstrukturelement verbunden ist, und das erste Erdungsstrukturelement und das zweite Erdungsstrukturelement jeweils mit dem Haupterdungsstrukturelement verbunden sind.
- [3] Die Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur nach dem vorhergehenden (1) oder (2), wobei eine Leistungsquelle, die Leistung zusammen mit der Batterie oder anstelle der Batterie während der Fahrt oder des Motorbetriebs bereitstellt, anstelle des Generator verwendet ist.
- [4] Die Kunstharzfahrzeugkarosserie-Erdungsstruktur nach einem der vorhergehenden [1] bis [3], wobei die Batterie und der Generator vertauscht sind.
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Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert und in Bezug zu speziellen Ausführungsformen beschrieben ist, ist für den Fachmann ersichtlich, dass diverse Änderungen und Modifizierungen hinzugefügt werden können, ohne von dem Grundgedanken und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung (Patentanmeldung mit der Nummer
2014-005473 ), die am 15. Januar 2014 eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Mittels der vorliegenden Erfindung verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass eine Fehlfunktion in dem Leistungssystem-Verbraucher auftritt, so dass die Abweichung elektrischer Eigenschaften vom Nennwert verhindert wird. Die vorliegende Erfindung, die diesen Vorteil erzielt, ist für die Erdungsstruktur in einem Fahrzeug geeignet, das mit einer Kunstharzfahrzeugkarosserie bzw. Kunststofffahrzeugkarosserie versehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Generator bzw. Lichtmaschine
- B
- Batterie
- IALd, IBLs, IAB, IALs
- Strom
- Ls
- Signalsystemverbraucher (erster Verbraucher)
- Ld
- Leistungssystem-Verbraucher (zweiter Verbraucher)
- VB
- Batteriespannung
- VA
- Generatorspannung
- 12S
- Signalsystem-Erdungsstrukturelement (erstes Erdungsstrukturelement)
- 12D
- Leistungssystem-Erdungsstrukturelement (zweites Erdungsstrukturelement)
- 12M
- Haupterdungsstrukturelement
- 30, 31, 32
- Erdungskabel bzw. Massekabel
- Z1g, Z2g, Z3g, Z4g
- Impedanz
