DE2105213A1 - Elektrische Stromversorgungsvor richtung - Google Patents
Elektrische Stromversorgungsvor richtungInfo
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Description
Patentanwälte
Olol.-Inr·. Ρ?. H .:..T7. seit.
Olol.-Inr·. Ρ?. H .:..T7. seit.
ι wlünchon i^, Cljinsdorfctr. 10
24-16.601P(l6.602H) 4.2.1971
CARROZZERIA PININi^ARINA Societä per Azioni
Grugliasco (Turin), Italien
Elektrische Stromversorgungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung,
insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Fahrzeuge, Haushaltsgeräte oder dergleichen.
Mit zunehmender Anzahl und Komplexheit des Aufbaus von elektrischen Geräten werden auch deren elektrische
Stromversorgungsvorrichtungen immer komplizierter. Zum Beispiel ist die Anzahl der in einem Kraftfahrzeug verlegten
'Stromversorgungsleitungen in der Vergangenheit beträchtlich gestiegen. Da in Kraftfahrzeugen die Mehrzahl
der Kontroll- oder Überwachungseinrichtungen am Armaturen brett des Fahrzeugs zusammengefaßt sind, jedoch die meisten
Stromverbraucher sich an den Seiten des Kraftfahrzeugs befinden, gibt es sehr viele Verbindungsleitungen.
Das führt zu erhöhten Kosten der elektrischen Anlage, ins
2k-(67 459-A/7O)-Hd-r (7)
1098 3 6/0908
besondere wegen des relativ hohen Preises von Kupfer, aus dem die Verbindungsleitungen hergestellt sind.
Ähnlich sind die Kosten für die Isolierungen angestiegen,
da die Verschiedenartigkeit der Leitungswege, entlang denen die Verbindungsleitungen zu verlegen sind, berücksichtigt
werden müssen. Eine weitere Ursache für die Kostensteigerung ist der verhältnismäßig komplizierte Aufbau
der Steuerschalter, die den gesamten Strom jedes Stromverbrauchers
führen müssen.
Eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung zur Zufuhr elektrischer Energie von einer Versorgungsquelle zu
mehreren elektrischen Verbrauchern ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein zusammengesetztes Kabel mit einer
Leistungsleitung und mehreren Steuerleitungen und durch Schalteinrichtungen, die auf Steuersignale von einer oder
mehreren der Steuerleitungen ansprechen, um elektrische
Leistung von der Leistungsleitung zu entsprechenden der Stromverbraucher zu schalten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den großen Vorteil, daß sie eine beträchtliche Einsparung von Kupfer im
Verhältnis zur von der Vorrichtung übertragenen Gesamtleistung ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß sie leichter gebaut und die Größe der Steuerschalter
und Umschalter für die Stromverbraucher beträchtlich kleiner als bisher gewählt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet sicher bei
1 0 9 B ] Γ, / 0 9 0 8
glej clizeitiger Verringerung· der Zahl der Sicherungen gegenüber
bekannten Vorrichtungen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung
für einige der Stromverbraucher eines Kraftfahrzeuges
;
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein zusammengesetztes Kabel zur Verwendung in der Stromversorgungsvorri
chtung von Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Kabel von Fig. 2,
auf dem eine Halteschablone für einen Transietor aufgesetzt ist; und
FifV. ^ eine Draufsicht auf Fig. 3·
In Fi.~. 1 ist nur die Stromversorgung der (vorderen)
Scheinwerfer und des Bremssystems eines Kraftfahrzeugs gezeigt.
Eine normale 12-Y-3atterie 10 versorgt eine Hauptleiterbahn 12 einer gedruckten Schaltung, die über zwei
Sicherungen 1^a und i4b zwei vordere Leistuags- oder Kraftleitungen
1öa und 16b versorgt. Mit jeder Leistungsleitung
1ba und 10b sind verschiedene Steuerleitungen ISa, 20a,
22a bzw. 1>b, 20b und 22b verbunden. Von der Hauptleiterbahn
12 fließt der Strom zu einer Leiterbahn 2^ über Vider-
ι G-i -;.- :■;. ε
BAD ORKSINAL
Standsspannungsteiler 23 und 23a, die die Spannung von
12 V der Batterie 10 auf 5 V erniedrigen, wie sie Tür die Steuerleitungen erforderlich ist. Die Spannung von 5 V,
die im folgenden Niedrigspannung genannt werden soll und an der Leiterbahn 24 anliegt, wird einem Hauptanschluß
eines Umschalters 27 zugeführt, wenn ein Schalter 25 geschlossen
ist. Das Schließen des Schalters 25 führt auch Strom einem Blinklichtschalter 28 des Umschalters 27 zu.
Von den Anschlüssen des Umschalters 27 wird die Spannung Leiterbahnen 30, 32 und 34 der gedruckten Schaltung zugeführt.
Diese Leiterbahnen versorgen die Steuerleitungen 1#a, 18h, 20a, 20b, 22a und 22b. Die Niedrigspannung an
den Leiterbahnen 30, 32 und 34 wird daher an der Basis von
Transistoren 36a, 36b, 38a, 38b, 40a und 4ob angelegt, deren Emitter mit den Leistungsleitungen i6a bzw. 16b und
deren Kollektor mit den verschiedenen Verbrauchern verbunden ist. In diesem Fall sind die Verbraucher Fernlicht-Scheinwerferlampen
42a, 42b, ferner Abblendlicht-Scheinwerferlampen
44a, 44b und Begrenzungsleuchten-Seitenleuchten 46a, 46b. Das Auftreten der Niedrigspannung an der
Basis eines der Transistoren schaltet den betreffenden Transistor ein, so daß Strom von den Leistungsleitungen
16a und 16b durch diesen Transistor über dessen Emitter und Kollektor zum Verbraucher und von diesem zur Erde
fließt.
Die Niedrigspannung an den Leiterbahnen 30 und 34
verursacht auch einen Stromfluß durch die Seitenleuchten-Kontrolleuchten 48 und Fernlicht-Kontrollampen 50, wobei
diese Kontrolleuchten zwischen die Leiterbahn 30, 34 und
eine Erdleiterbahn 52 geschaltet sind. Daher wird an den
Kontrolleuchten nicht die Spannung der Leistungskreise (12 V), sondern die Spannung der Steuerkreise (5 V) angelegt.
10 9 8.':. / ο ri ο δ
Ein Transistor 51 zwischen der hohe Spannung (12 V)
führenden Leiterbahn 12 und der Scheinwerfer-Leiterbahn 32 wird bei Auftreten einer Spannung in der Leiterbahn
eingeschaltet, so daß, wenn die Fernlicht-Scheinwerferlampen
42a und 42b eingeschaltet werden, der Transistor
51 die Abblendlichtlarapen 44a, 44b gleichzeitig wie die
Fernlichtlampen leuchtend hält.
Die Fuß- und Handbremsen-Warnleuchten werden wie ^
folgt betätigt: Die hohe Spannung (12 V), die an der Leiterbahn
12 anliegt, wird über eine Leiterbrücke 54 zu einer Leiterbahn 56 weitergeleitet, die eine zentrale Leistungsleitung
58 und über eine Sicherung 60 eine hintere Leistungsleitung 62 versorgt. Mit der Leistungsleitung
sind Steuerleitungen 64, 66 und 68 verbunden und mit der Leistungsleitung 62 Steuerleitungen 70» 72 und 74. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind die Steuerleitungen 64 s
66, 70 und 72 ohne Anschluß an ihrem anderen Ende gezeigt;
es wird jedoch angenommen, daß sie zu nicht abgebildeten Versorgungsstromquellenführen. Zum Stromkreis der Bremsen
führen nur die Steuerleitungen 68 und 74, die mit der Leiterbahn 76 der gedruckten Schaltung verbunden sind. Ein Jj
Widerstandsspannungsteiler 78, 80 dient dazu, die Spannung von 12V auf 5 V für die Leiterbahn 76 zu erniedrigen.
Zwischen der Steuerleitung 68 und Erde liegt ein Schalter 86, der mit dem Hebel der Handbremse verbunden
ist, so daß nach deren Betätigen die Leiterbahn 76 geerdet wird und damit die Handbremsen-Warnleuchte 88 aufleuchtet.
Zwischen der Leistungsleitung 58 und der Steuerlei-
10 9 8 3 6/0908
tung 6S befindet sich ein Schalter 90, der mit dem Fußbrernspedal verbunden ist. Das Schließen des Schalters 90
verbindet die Steuerleitung 68, die Leiterbahn "/(>
der gedruckten Schaltung, die Steuerleitung lh und damit die
Basis des Transistors 87 mit der Niedrigspannung über den Spannungsteiler 78, 80. Der Transistor 82 wird damit leitend
und führt Strom von der Leistungsleitung 62 einer Haltanzeigeleuchte 84 zu. Ein Widerstand 81 schützt vor
einem Kurzschluß, falls die Schalter 86 und 90 gleichzeitig betätigt werden sollten. Da die Leiterbahn 76 auf einer
Spannung gleich der der Leiterbahn 56 liegt, leuchtet
die Handbremsen-Warnleuchte 88 nicht auf. Der unterschiedliche Betrieb der Schalter 86 und 90, von denen der erste
sich zwischen Erde und der Steuerleitung 68 und der zweite sich zwischen der Leistungsleitung 58 und der Steuerleitung
68 befindet, ermöglicht daher, verschiedene Funktionen durch dieselbe Steuerleitung zu steuern, um die Zahl
der Steuerleitungen möglichst gering zu halten.
Es ist offensichtlich, daß eine einzige Sicherung für
jede Leistungsleitung und damit auch für jeden Stromverbraucher ausreicht, wie bereits für das Ausfiihrungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurde.
Fig. 2 zeigt die Leistungsleitung und ihre zugehörigen
Steuerleitungen zu einem einzigen Kabelblock zusammengefaßt. Die Leistungsleituengen 100 aus Kupfer oder einem
anderen gut leitenden Metall haben einen ausreichenden Querschnitt, um den höchstmöglichen Strom zu führen, der
beim größten anschließbaren Verbraucher fließen kann, und mehrere parallele oder nebenliegende Steuerleitungen (acht
an der Zahl) mit kleinem Durchmesser führen die wenigen mA
1098 3 6/0908
die zum Schalten der Transistoren der Verbraucher notwendig sind, wobei die Leistungsleitung· 100 und die Steuerlei
tunken 102 von einer Umhüllung 1Ok aus einem flexiblen
isolierenden Kunststoff umgeben sind.
Die Einbettung 10k hat Längsnuten 106, die mit den
Steuerleitungen 102 fluchten, und eine breitere Nut 108 über der Leistungs1eitung 1OO. Wegen dieser Nuten gibt es
entsprechend jeder Leitung 100 bzw. 102 einen Bereich sehr (|
geringer Dicke der Umhüllung, durch die ein Punktkontakt durchtreten kann, der mit einem Anschluß, z. B. eines
Transistors, verbunden ist. Das zusammengesetzte Kabel hat Abmessungen von etwa 16 mm χ 3s 5 "im und kann daher
gebogen und gekrümmt werden, nämlich sowohl wegen der Flexibilität des Kunststoffs der Umhüllung als auch wegen
der flachen Form infolge der Querausrichtung der Leitungen
100, 102.
In Fig. 3 ist das zusammengesetzte Kabel 300 von einer
Abdeckung 302 abgedeckt, die das Einsetzen von Transistoren auf die Leitungen des Kabels 3°0 erleichtert. Die J
Abdeckung 302 mit einem Stück des Kabels 300 ist in Drauf- ™
sieht in Fig. k gezeigt.
Die Abdeckung 302 bildet eine Schablone zum Einsetzen der Transistoren und hat zu diesem Zweck Montagelöcher
30i<a, 3O6a; 30^b, 3O6b; ...; 30^h, 3O6h, wobei jedes der
Montagelöcherpaare so angeordnet ist, daß es einen Transistor eindeutig in vorbestimmter ^teilung aufnimmt, so daß
das Loch 30^ jedes Lochpaares eine Zunge empfängt, die vom
Gehäuse des Transistors vorspringt, während das Rundloch 300 desselben Paares eine Befestigungsschraube aufnimmt.
1 0 9 c : - - ■- 0 8
Die Anordnung ist so getroffen, daß jedes Lochpaar den Transistor nur in einer einzigen vorbestimmten Stellung
aufnehmen kann.
Von den Transistoren, für deren Verwendung die Schablone
302 bemessen ist, springen an der Bodenseite zwei Zuleitungen
vor, die die Anschlüsse des Emitters bzw. der Basis bilden. Die Zuleitung 308 des Emitteranschlusses wird
durch die Schablone 302 so positioniert, daß sie die Isolierumhüllung
1θ4 bei der breiteren Nut IO8 durchdringen
und so in die Leistungsleitung 100 eindringen kann. Der
Basisanschluß 310a, b ·.., h wird andererseits so positioniert, daß er die Isolierumhüllung 1θ4 über einer der Nuten
106 durchdringt, so daß er in eine vorbestimmte Steuerleitung eindringt, die durch die Lage des Transistors
relativ zum zusammengesetzten Kabel bestimmt ist, die ihrer
seits durch die Anordnung des speziellen Paares von Löchern auf der von der Abdeckung 302 gebildeten Schablone bestimmt
ist.
Die Montage jedes Transistors geht also einfach und schnell vor sich, ohne daß Montagefehler auftreten können.
Um die Montage weiter zu erleichtern, ist vorgesehen, daß jeder Transistor auf seiner Gehäuseoberfläche ein Symbol
trägt, das den Stromverbraucher anzeigt, an den der Transistor anzuschließen ist.
Um mit möglichst wenig mit der Leistungsleitung verbundenen
Steuerleitungen auszukommen, sieht die Erfindung· auch die Verwendung von zwei Transistoren vor, die jeweils
verschieden gepolt sind. Auf diese Weise kann jede Steuerleitung zwei verschiedene Signale abgeben, nämlich ein po-
1 0 9 ß ? f-: /0908
sitives und ein negatives Signal relativ zu einem willkürlichen Erdpotential. Das würde allerdings eine kompliziertere
gedruckte Schaltung und die Verwendung einer Batterie mit einer Zwischen-Erdanzapfung erfordern.
Es ist also ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Trennung der Leistungsstromkreise von den Steuer-
und ¥arnstromkreisen eine beträchtliche Einsparung an Kupfer
dadurch möglich ist, daß das Kraftfahrzeug jetzt nur ■ ^
noch wenige zusammengesetzte Kabel aufweist, die von einer ^ zentral angeordneten gedruckten Schaltung zu einzelnen
Stellen an den Seiten des Kraftfahrzeugs führen, wobei
die Verbraucher an eine einzige Leistungsleitung des zusammengesetzten Kabels angeschlossen und von dieser versorgt
sind, während die Steuerung mit niedrigen Spannungen und kleinen Strömen vorgenommen werden kann, die an Steuerleitungen
mit sehr kleinem Durchmesser angelegt bzw. diesem zugeführt werden. Ferner ist die Verdrahtung der erfindungsgemäßen
Stromversorgungsvorrichtung im Hinblick auf ihre Fertigung, Wartung und Reparatur bedeutend einfacher
als nach dem bekannten Stand der Technik, insbesondere, wenn die Bauteile der Vorrichtung standardisiert A
sind ο
Obwohl die erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung in ihrer Anwendung für ein Kraftfahrzeug beschrieben
worden ist, versteht es sich, daß die Erfindung auch in vielen anderen Fällen angewendet werden kann, insbesondere
in elektrischen Haushaltsgeraten wie programmierten Waschmaschinen,
Geschirrspülmaschinen oder dgl. oder sogar zur Stromversorgung von Gebäuden.
1 09836/0908
Es sind die verschiedensten Abwandlungen des hier abgebildeten
Ausführungsbeispiels möglich. Insbesondere kann die Anzahl der Steuerleitungen anders gewählt werden, oder
anstelle der Transistoren können andere elektronische oder elektromechanische Schalter vorgesehen sein. Um ferner die
Anzahl der Steuerleitungen klein zu halten, können verschiedene
Kombinationen gleichzeitig erregter Steuerleitungen vorgesehen sein, um die einzelnen Schalter zu steuern,
wobei entsprechende Abwandlungen der Schalter zu treffen sind.
109836/0908
Claims (7)
- Patentansprücheί Λ J Elektrische Stromversorgungsvorrichtung zur Zufuhr elektrischer Energie von einer Versorgungsquelle zu mehreren elektrischen. Verbrauchern, gekennzeichnet durch ein zusammengesetztes Kabel (3OO) mit einer Leistungsleitung (585 1OO) und mehreren Steuerleitungen (6^, 66, 70, 72) und durch Schalteinrichtungen (36a, 36b, 3^a, 38b,4Oa, 40b) , die auf Steuersignale von einer oder mehreren der Steuerleitungen ansprechen, um elektrische Leistung von der Leistungsleitung zu entsprechenden der Stromverbraucher zu schalten.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsleitung (58, IOO) und die Steuerleitungen {6k, 66, 70» 72) im zusammengesetzten Kabel (300) im wesentlichen zueinander ausgerichtet und von einer im wesentlichen flachen, flexiblen Isolierumhüllung (1O4) aufgenommen sind.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- J zeichnet, dal? die Schalteinrichtungen elektronische HaIbleiterbaiielemente (3<Sa, 36b, 38a, 38b, ^Oa, UOb) sind.
- k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dai3 jede Schalteinrichtung (36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b) zwei Zuleitungsstifte hat, die durch die Isolierumhüllung (1O4) in die Leistungsleitung (58, IOO) bzw. eine der Steuerleitungen (6k, 66, 70, 72) eingetrieben sind, um damit elektrischen Kontakt herzustellen.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch k, gekennzeichnet durch1 0 9 8 :· t / 0 9 0 8eine Schablone (302), die so angeordnet ist, dai: die Schalteinrichtungen (3^a, 36b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) in eindeutiger Weise für jeden elektrischen Verbraucher (42a, '+2b, kka., 44b, 46a, 46b) angeordnet sind.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schalteinrichtung (36a, 36b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) ein Symbol trägt, das ihre Zuordnung· zu einem der elektrischen Verbraucher (42a, 42b, 44a, 44b, 46a, 46b) angibt.
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Bauelemente Transistoren (36a, j6b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) vorgegebener Polarität sind.6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Bauelemente Transistoren (36a, 36b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) .sind, und daß mindestens zwei Transistoren entgegengesetzt gopolt, mit verschiedenen der elektrischen Verbraucher (42a, 42b 3 44a, 44b, 46a, 46b) verbunden und über dieselbe Steuerleitung durch Signale entgegengesetzten Vorzeichens steuerbar sind.10Leerseite
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