DE2064264B2 - Elektrische Anordnung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Kraftfahrzeuge zur Einschaltung einer Anzahl von elektrischen Lasten über eine Anzahl von zentral angeordneten Schaltern.

Zum Betrieb einer Vielzahl von elektrischen Lasten in Kraftfahrzeugen ist üblicherweise zu jeder einzelnen Last eine gesonderte Energieleitung geführt. Um diese Lasten ein- und ausschalten zu können, liegt in jeder dieser Energieleitungen ein gesonderter Schalter. Bei einer solchen Anordnung ist vor allem die große Anzahl der erforderlichen Energieleitungen von Nachteil.

Aus der DE-AS 1078459 ist es zwar bekannt, die Schalter für die einzelnen Lasten zentral anzuordnen, wobei jedoch der Nachteil der Vielzahl der erforderlichen Energieleitungen bestehen bleibt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einem Kraftfahrzeug mit Hilfe von zentral angeordneten Schaltern eine Vielzahl von elektrischen Lasten ein- und auszuschalten, ohne daß für jede einzelne Last eine gesonderte Energieleitung vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die folgenden Merkmale gelöst:

a) eine durch das Fahrzeug geführte Energieleitung;

b) durch das Fahrzeug geführte Steuerleitungen;

c) Signal erzeugende Mittel, die zum sukzessiven Abtasten der Schalter und zur Abgabe eines codierten Signals an die Steuerleitungen zyklisch arbeiten, wobei das Signal nur dann an die Steuerleitungen abgegeben wird, wenn der Schalter geschlossen ist und wobei den einzelnen Schaltern verschiedene Signale zugeordnet sind;

d) eine Anzahl von Steuereinrichtungen für jede Last, die an den jeweiligen Lasten angeordnet sind und jeweils mit den Steuerleitungen verbunden sind;

υ e) die einer jeweiligen Last zugeordnete Steuereinrichtung ist nur duixh ein Signal auf den Steuerleitungen einschaltbar, wobei das Signal jeweils durch Schließer, des jeweiligen Schalters entsteht, der der jeweiligen Last zugeordnet ist und f) die jeweilige Steuereinrichtung verbindet im eingeschalteten Zustand ihre Last mit der Energieleitung derart, daß die Last für eine Zeitdauer eingeschaltet wird, die größer ist als die Zykluszeit der Signal erzeugenden Mittel.
?■> Der große Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht darin, daß zum Betrieb und somit zum Ein- und Ausschalten einer großen Zahl elektrischer Lasten nur eine einzige Energieleitung und eine geringe Anzahl von Steuerleitungen erforderlich sind. so Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild teilweise in Blockform einer elektrischen Anlage für ein Kraftfahrzeug,
r> Fig. 2 ein Schaltbild als Einzelheit des Blocks 27 in Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Spannungsdiskriminators, der in Fig. 2 verwendet wird, und

Fig. 4 ein Schaltbild eines Binär/Tertiärwandlers, der in der Anlage Verwendung findet.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 liefert die Kraftfahrzeugbatterie 11 Energie an eine Energieleitung 12, die durch das Fahrzeug nahe bei drei Versorgungsleitungen 13,14,15 geführt ist. An verschiedenen Stellen des Fahrzeugs befinden sich eine Anzahl elektrischer Lasten, beispielsweise die Scheinwerfer 16 und 17 des Kraftfahrzeugs, die Hupe 18, der Wischermotor 19 und die Rücklichter 21 und 22. Die jeweilige Last hat eine Masseverbindung, und sie ist jeweils mit der Leitung 12 über eine Steuereinrichtung verbunden, wobei die Steuereinrichtungen mit den gleichen Bezugszahlen angezogen sind, die die zugehörigen Lasten haben, an die jedoch der Buchstabe a angefügt ist. Alle Steuereinrichtungen sind mit den Leitungen 13, 14, 15 verbunden.

Die Anlage weist ferner Schalter 23 und 24 auf, die zum Betätigen der Hupe 18 und des Motors 19 dienen, ferner einen Schalter 25, der zur Betätigung der Scheinwerfer 16 und 17 dient, und einen Schalter 26, der zur Betätigung der Standlichter bzw. Rücklichter 21 und 22 dient.

Die Schalter 23 bis 26 sind zwischen die Batterie 11 und eine signalerzeugende Einrichtung 27 geschaltet, die einen Ausgang an die Leitungen 13, 14, 15 b5 gibt. Die jeweilige Leitung 13,14,15 erhält entweder keine Spannung oder einen von drei Spannungswerten, so daß beim Arbeiten mit den drei Spannungswerten die Leitungen 13,14,15 aiie 27 verschiedene

Signale leiten können, obgleich in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung nur vier erforderlich sind. Die Einrichtung 27 arbeitet in einem Zyklu;. festgelegter Dauer, und sie tastet nacheinander die Schalter 23 bis 26 ab. Während einer der Schalter abgetastet wird, geht ein für diesen Schalter charakteristisches Signal zu den Leitungen 13,14,15, vorausgesetzt natürlich, daß der Schalter geschlossen ist. Jede der Steuereinrichtungen wird durch ein Signal an den Leitungen 13,14,15 eingeschaltet, das dem zugehörigen Schalter entspricht, so daß bei geschlossenem Schalter 23 die Steuereinrichtung 18a eingeschaltet wird, wenn der Schalter 23 abgetastet wird. Die Einrichtung 18a verbindet dann die Hupe 18 mit der Leitung 12 für eine Zeitdauer, die etwas größer als die Arbeitsperiode der Einrichtung 27 ist. Obgleich also das Signal an der Leitung 13, 14, 15 verschwindet, wenn der Schalter 23 abgetastet worden ist, bleibt die Hnpe betätigt. Wenn der Schalter 23 immer noch geschlossen ist, wenn er beim nächsten Mal abgetastet wird, wird die Einrichtung 18a erneut eingeschaltet, um die Hupe weiter eingeschaltet zu halten. Wenn der Schalter 23 nun offen ist, bleibt die Hupe nur die kurze Zeitdauer eingeschaltet, während der die Einrichtung 18a arbeitet. Die Zykluszeiten sind natürlich so kurz, daß ein Fahrer niemals merkt, daß eine Verzögerung zwischen dem Öffnen eines Schalters und der Ausschaltung der zugehörigen Last auftritt.

Die Anlage arbeitet in der gleichen Weise für jeden Schalter 23 bis 26, außer daß natürlich das bei geschlossenem Schalter 25 erzeugte Signal beide Einrichtungen 16a und 17a einschaltet, und entsprechend werden auch die Einrichtungen 21a und 22a beide durch das Signal eingeschaltet, das entsteht, wenn der Schalter 26 geschlossen ist.

Die Verwendung von Steuereinrichtungen, die jeweils durch drei Spannungsdiskrim inatoren gebildet sind, an die sich eine UND-Steuerschaltung und eine monostabile Schaltung anschließen, gestattet die Herstellung einer Anlage, die für jedes beliebige Fahrzeug verwendet werden kann, abgesehen von der Beschränkung im beschriebenen Beispiel auf 27 getrennt geschaltete Lasten, obgleich diese Anzahl natürlich gegebenenfalls erhöht werden kann, indem man einen dritten Spannungswert oder eine vierte Versorgungsleitung oder beides vorsieht. Wenn eine weitere Last zugesetzt wird, braucht lediglich ein weiterer Schalter vorgesehen zu werden, so daß während des Zyklus ein weiteres Signal an den Leitungen 13, 14, 15 erscheint. Die neue Last wird dann mit einer Steuereinrichtung versehen, die auf dieses Signal anspricht.

In Fig. 2 ist eine ins einzelne gehende Anordnung gezeigt, bei der neun der möglichen 27 Schalter verwendet werden, die bei 31-39 gezeigt sind. Diese Schalter dienen im geschlossenen Zustand zur Verbindung des Pluspols der Batterie über Widerstände mit den neun Eingangsleitungen 41-49 einer Diodenmatrix, die sechs Ausgangsleitungen 51-56 hat. Ein Spannungsgenerator 57 ist mit der Batterie 11 verbunden, der bei einem 12-Volt-System einen Acht-Volt-Eingang über eine Energieleitung 58 an neun Spannungsdisknminatoren 61-69 legt. Der Generator 57 legt auch eine Auflaufspannung an eine Leitung 59, die mit den Diskriminatoren 61-69 verbunden ist, denen jeweils Transistoren 71-79 zugeordnet sind. Diese Transistoren schließen im leitenden Zustand die jeweilige Leitung 41-49 kurz.

Um die Arbeitsweise der Diskriminatoren 61-69

-Ό

zu verstehen, wird auf Fig. 3 verwiesen, in der der Diskriminator 61 gezeigt ist. Dieser Diskriminator weist einen Widerstand 101 und eine Zenerdiode 102 auf, die in Reihe zwischen die Leitung 58 und Masse gelegt sind. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 101 und der Zenerdiode 102 ist an die Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 103 gelegt, dessen Emissionselektrode mit Masse verbunden und dessen Kollektor mit den Emissionselektroden zweier n-pn-Transistoren 104 und 105 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 104 ist mit der Leitung 59 verbunden, während die Steuerelektrode des Transistors 105 mit einem Regelpunkt an einem Widerstand 106 verbunden ist, der zwischen die Leitung 58 und Masse gelegt ist. Die Kollektoren der Transistoren 104 und 105 sind mit der Leitung 58 über zwei Widerstände 107 und 108 verbunden, die in ihrem Widerstandswert gleich sind. Ferner ist der Kollektor des Transistors 104 mit der Emissionselektrode eines p-n-p-Transistors 109 verbunden, dessen Kollektor mit der Anode der Diode 111 und dessen Steuerelektrode mit dem Kollektor des Transistors 105 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 105 ist mit der Emissionselektrode eines p-n-p-Transistors 110 verbunden, dessen Kollektor mit der Anode der Diode 112 und dessen Steuerelektrode mit dem Kollektor des Transistors 104 verbunden ist. Die Kathoden der Dioden 111 und 112 sind mit Masse über zwei Widerstände 113 und 114 in Reihe verbunden, und die Verbindung zwischen den Widerständen 113 und 114 ist mit der Steuerelektrode des p-n-p-Transistors 71 verbunden, dessen Kollektor mit der Leitung 41 und dessen Emissionselektrode mit Masse verbunden ist.

Die Steuerelektrodenspannung des Transistors 105 ist vorbestimmt, die Steuerelektrodenspannung des Transistors 104 ändert sich aber unter dem Einfluß des Spannungsgenerators 57, der, wie zuvor erwähnt, eine Auflaufspannung an die Leitung 59 legt. Wenn für den Augenblick angenommen wird, daß der Transistor 105 im höheren Maße leitet als der Transistor 104, steht die Steuerelektrode des Transistors 109 unter einer negativen Spannung gegenüber seiner Emissionselektrode, er kann also leiten. Strom fließt durch den Transistor 109 und die Diode 111, um den Transistör 71 einzuschalten, was zu einem Kurzschließen der Leitung 41 führt. An diesem Punkt ist der Transistor 110 ausgeschaltet. Wenn nun angenommen wird, daß der Transistor 104 im höheren Maße leitet als der Transistor 105, ist zu sehen, daß der Transistor 109 ausgeschaltet ist, der Transistor 11.0 ist jedoch eingeschaltet, so daß durch die Diode 112 fließender Strom den Transistor 71 einschaltet, was zu einem Kurzschließen der Leitung 41 führt. Wenn der Transistor 104 also mehr oder weniger als der Transistor 105 leitet, bleibt der Transistor 71 eingeschaltet. Während die Auflaufspannung jedoch an die Steuerelektrode des Transistors 104 angelegt wird, gibt es einen Punkt in dem jeweiligen Zyklus, bei dem der Transistor 104 den gleichen Strom wie der Transistor 105 leitet, und an diesem Punkt sind beide Transistoren 109 und 110 ausgeschaltet, und der Transistor 71 schaltet sich aus.

Gemäß Fig. 2 haben die Spannungsdisknminatoren 61-69 jeweils einen Transistor, der dem Transistör 105 entspricht, die Steuerelektrodenspannungen dieser Transistoren sind jedoch alle so eingerichtet, daß sie sich unterscheiden, und sie nehmen von einem Minimum für den Transistor 105 im Diskriminator

61 bis zu einem Maximum für den entsprechenden Transistor im Diskriminator 69 ;tu. Es ist deshalb zu erkennen, daß mit der Erhöhung der Auflaufspannung in der Leitung 59 die Leitungen 41 bis 49 nacheinander abgetastet werden, indem die an diese angelegten Kurzschlüsse aufgehoben werden, und zwar als Folge davon, daß nacheinander der jeweilige Diskriminator 61-69 den Steuerelektrodenstrom vom zugehörigen Transistor 71-79 wegnimmt.

Mit der nacheinander vonstatten gehenden Abtastung der Leitungen 41-49 erscheint, vorausgesetzt, daß der entsprechende Schalter 31-39 geschlossen ist, ein binärer Ausgang an den Leitungen 51-56, die unter dem Einfluß einer Diodenmatrix stehen. In dem Beispiel mit 27 Schaltern ist es zweckmäßiger, drei Blöcke Diskriminatoren jeweils mit einer eigenen Diodenmatrix zu versehen, wobei die drei Matrizes gemeinsame Leitungen 51-57 versorgen und alle 27 Diskriminatoren einen Eingang von der Quelle 57 erhalten. Der Grund für die Verwendung von drei Sätzen aus jeweils neun Diskriminatoren und drei Matrizes besteht darin, daß die neun Diskriminatoren und deren Matrix ohne weiteres in integrierter Form hergestellt werden können.

Die sechs Leitungen 51-56 könnten natürlich als Versorgungsleitungen verwendet werden, die durch das Fahrzeug geführt werden, vorzugsweise werden jedoch nur drei Leitungen 13,14,15 vorgesehen, und folglich werden die Sechs-Bit-Binärdaten in Drei-Bit-Tertiärdaten durch die in Fig. 3 gezeigte Schaltung umgewandelt. Die Ausgänge der Leitungen 13, 14,15 werden durch die Eingänge von den Leitungspaaren 51, 52, 53, 54 und 55, !56 gesteuert. Da die drei Teile der Schaltung gleich sind, wird nur ein Teil beschrieben. Die Leitungen 51 und 52 sind über Widerstände 81 und 82 mit Masse verbunden, und sie sind auch mit den Steuerelektroden von n-p-n-Transistoren 96, 97 verbunden, deren Kollektoren über Wi-

5" derstände 94, 95 mit den Steuerelektroden von p-np-Transistoren 83, 84 verbunden sind, deren Emissionselektroden mit der Acht-Volt-Energieleitung 58 verbunden sind. Die Emissionselektroden der n-p-n-Transistoren 96 und 97 sind mit Masse verbunden.

ίο Die Kollektoren der Transistoren 83 und 84 sind über ungleiche Widerstände 85 und 86 mit der Emissionselektrode eines p-n-p-Transistors 89 verbunden, dessen Kollektor mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 87 verbunden ist. Dessen Kollektor ist mit der Emissionselektrode des Transistors 89 verbunden. Außerdem ist seine Emissionselektrode über den Widerstand 88 mit Masse und ferner mit der Leitung 13 verbunden. Der Transistor 89 und die entsprechenden Transistoren in den anderen beiden Teilen

μ der Schaltung erhalten ihren Steuerelektrodenstrom von der Verbindung zwischen zwei Widerständen 91, 92, die in Reihe mit einem n-p-n-Transistor 93 geschaltet sind, der eine Steuerelektrode/Kollektor-Kopplung hat.

Ein 00-Signal an den Leitungen 51, 52 erzeugt ein Null-Signal an der Leitung 13. Ein 01-Signal erzeugt einen ersten Spannungswert an der Leitung 13, und ein 10-Signal erzeugt einen zweiten und höheren Spannungswert an der Leitung 13. Ein 11-Signal erzeugt einen dritten Spannungswert, der gleich der Summe der beiden vorhergehenden Spannungen ist und bei dem es sich um den höchsten Spannungswert an der Leitung 13 handelt. Entsprechende Signale werden für die Leitungen 14 und 15 erzeugt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung für Kraftfahrzeuge zur Einschaltung einer Anzahl von elektrischen Lasten über eine Anzahl von zentral angeordneten Schaltern, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   a) eine durch das Fahrzeug geführte Energieleitung (12);

   b) durch das Fahrzeug geführte Steuerleitungen (13, 14, 15);

   c) signalerzeugende Mittel (27), die zum sukzessiven Abtasten der Schalter (23, 24, 25, 26) und zur Abgabe eines kodierten Signals an die Steuerleitungen zyklisch arbeiten, wobei das Signal nur dann an die Steuerleitungen abgegeben wird, wenn der Schalter geschlossen ist und wobei den einzelnen Schaltern verschiedene Signale zugeordnet sind;

   d) eine Anzahl von Steuereinrichtungen (16a, 17a, 18a, 19a, 21a, 22a) für jede Last (16, 17,18,19, 21, 22), die an den jeweiligen Lasten angeordnet sind und jeweils mit den Steuerleitungen verbunden sind;

   e) die einer jeweiligen Last (16-22) zugeordnete Steuereinrichtung (16a-22a) ist nur durch ein Signal auf den Steuerleitungen (13, 14,15) einschaltbar, wobei das Signal jeweils durch Schließen des jeweiligen Schalters entsteht, der der jeweiligen Last zugeordnet ist und

   f) die jeweilige Steuereinrichtung (16α-22α) verbindet im eingeschalteten Zustand ihre Last (16-22) mit der Energieleitung (12) derart, daß die Last für eine Zeitdauer eingeschaltet wird, die größer ist als die Zykluszeit der signalerzeugenden Mittel (27).