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Energieversorgungsanlage für Kraftfahrzeuge
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Zusatz zu Hauptpatentanmeldung P 28 09 763.4 (Hauptpatent . ... ...)
Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einer
Stromquelle und wenigstens zwei elektrischen Verbrauchern, die in Serie zu je einem
Schaltgerät über Sammelleitungen an die Stromquelle angeschlossen sind, wobei diese
Serienschaltungen jeweils parallel zwischen die Sammelleitung und die als Rückleitung
ausgenutzte Metallkarosserie des Kraftfahrzeugs geschaltet sind und wobei die Schaltgeräte
an ein Steuergerät angeschlossen und mittels Bedienungsschalter und/oder Steuerschalter
des Steuergeräts selektiv steuerbar sind.
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Eine derartige Anlage ist aus der DE-OS 21 05 213 bekannt.
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Bei dieser Anlage sind die Verbraucher des Kraftfahrzeugs über jeweils
zugeordnete Schalttransistoren parallel an gemeinsame Sammelleitungen angeschlossen.
Jeder der Schalttransistoren ist über eine gesonderte Steuerleitung mit einem gemeinsamen
Steuergerät verbunden. Zwar läßt sich der Kupferverbrauch für die den Strom der
Verbraucher führenden Sammelleitungen auf diese Weise verringern. Die Vielzahl der
zur Steuerung der Schalttransistoren erforderlichen Steuerleitungen erschweren jedoch
die Montage.
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Nach der DE-OS 21 05 213 ist die Sammelleitung mit den zugehörigen
Steuerleitungen zu einem Flachbandkabel zusammengefaßt, welches aufgrund seiner
Breite nur schlecht in der Bandebene gewinkelt verlegt werden kann.
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Um den Kabelaufwand zu verringern und die Verlegung des Kabels zu
erleichtern, wurde in der Hauptpatentanmeldung P 28 09 763.4 (Hauptpatent . ...
...) vorgeschlagen, daß das Steuergerät einen von den Bedienungsschaltern und/oder
Steuerschaltern steuerbaren Kodierer aufweist, der bei Betätigung der Schalter ein
dem Schaltgerät des betätigten Schalters selektiv zugeordnetes serielles Kodesignal
abgibt, daß die Schaltgeräte auf die zugeordneten Kodesignale selektiv ansprechende
Dekoder aufweisen, daß die Schaltgeräte parallel an die Steuerleitung angeschlossen
sind, und daß die Sammelleitung, an die der Verbraucher angeschlossen ist, und die
Steuerleitung, an die das zugehörige Schaltgerät des Verbrauchers angeschlossen
ist, zu einem zweiadrigen Kabel vereinigt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Kabelaufwand noch weiter
zu verringern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuergerät
eine an die Sammelleitung der Verbraucher
angekoppelte, mittels
der Bedienungsschalter und/oder der Steuerschalter steuerbare Wechselstrom-Generatorstufe
aufweist, die bei Betätigung der Schalter ein dem Schaltgerät des betätigten Schalters
selektiv zugeordnetes Wechselstromsignal an die Sammelleitung abgibt und daß die
Schaltgeräte ebenfalls an die Sammelleitung der Verbraucher parallel angeschlossen
sind und auf die zugeordneten Wechselstromsignale selektiv ansprechen.
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Bei einer solchen Anlage muß lediglich eine einadrige Leitung in dem
Kraftfahrzeug verlegt werden, an die verschiedenartigste Verbraucher angeschlossen
werden. Obwohl prinzipiell lediglich eine einzige, dem Leistungsbedarf der Verbraucher
entsprechend dimensionierte Leitung verlegt werden muß, werden zweckmäßigerweise
jedoch gesonderte Funktionsgruppen, beispielsweise die Rückleuchte-Bremslicht-Blinkereinheit,
bzw. die Scheinwerfer-Nebelscheinwerfer-Blinker-Einheit,an gesonderte Sammelleitungen
angeschlossen, um den Kupferquerschnitt der Sammelleitungen nicht unnötig groß werden
zu lassen. Da diese Einheiten jedoch in aller Regel als komplett vorgefertigte Baugruppen
eingebaut werden, vereinfacht sich der Montageaufwand beim Anschließen an die Sammelleitung
erheblich.
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Ähnlich dem Vorschlag der }Iauptpatentanmeldung (Hauptpatent . ...
...) kann die Wechselstromgeneratorstufe einen von den Bedienungsschaltern und/oder
Steuerschaltern steuerbaren Kodierer aufweisen, der bei Betätigung der Schalter
ein dem Schaltgerät des betätigten Schalters selektiv zugeordnetes serielles Impulskodesignal
abgibt, wobei die Wechselstromgeneratorstufe einen mit dem Impulskodesignal modulierbaren
Oszillator aufweist. Die Schaltgeräte weisen hierbei jeweils eine das Impulskodesignal
abtrennende Demodulatorstufe auf, die das abgetrennte
Impulskodesignal
jeweils einem auf das Impulskodesignal selektiv ansprechenden Dekoder zuführt. Bei
dieser Ausführungsform kommt man mit einem Minimum an Bauelementen für die Frequenzselektion
aus. Insbesondere ist die Zahl der in der Serienfertigung problematischen Spulen
gering.
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Da nur eine einzige Frequenz von Gleichstrom zu trennen ist, können
einfache, gegebenenfalls als RC-Glieder aufgebaute, spulenfreie Hochpaßschaltungen
zur Abtrennung des Wechselstromsignals von dem die Verbraucher speisenden Gleichstrom
benutzt werden. Das Impulskodesignal kann, wie auch in der Hauptpatentanmeldung
(Hauptpatent . ... ...) beschrieben, auf einfache Weise dadurch erzeugt werden,
daß das Steuergerät eine die Bits des Kodesignals parallel erzeugende, durch die
Bedienungsschalter bzw. Steuerschalter steuerbare Kodiermatrix, sowie einen an die
Kodiermatrix angeschlossenen Parallel/Serien-Umsetzer aufweist.
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Zur Dekodierung können in den Schaltgeräten Serien/Parallel-Umsetzer
vorgesehen sein, die die seriell aus der Demodulationsstufe zugeführten Stromimpulse
in parallele Bits umwandelt, welche von einem Vergleicher mit den in einem Festwertspeicher
gespeicherten, dem Schaltgerät spezifisch zugeordneten Sollbits verglichen werden.
Der Vergleicher steuert einen in Serie zum Verbraucher geschalteten, vorzugsweise
elektronischen Schalter. Soweit vorstehend von einer auf die Oszillatorfrequenz
abgestimmten Demodulationsstufe die Rede ist, sollen hierbei Demodulationsstufen
verstanden werden, die allgemein zur Abtrennung des Wechselstromsignals von einem
sonstigen Signal der Sammelleitung, beispielsweise dem Verbrauchergleichstrom, geeignet
sind. Unter den frequenzselektiven Mitteln der Demodulatorstufe sollen dementsprechend
auch Hochpaßschaltungen zu verstehen sein.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Wechselstromgeneratorstufe bei
Betätigung der Bedienungsschalter
und/oder Steuerschalter Wechselstromsignale erzeugt, deren Frequenz den Schaltgeräten
der betätigten Schalter selektiv zugeordnet ist und daß die Schaltgeräte jeweils
auf die zugeordnete Frequenz selektiv abgestimmte Demodulatoren aufweisen. Jedem
der Verbraucher ist bei dieser Ausführungsform eine Frequenz zugeordnet, die bei
Betätigung des ebenfalls zugeordneten Schalters in der Wechselstromgeneratorstufe
erzeugt wird. Während bei der Steuerung der Verbraucher durch seriell übertragene
Impulskodesignale gesonderte Impulskodesignale zum Einschalten und zum Ausschalten
des Verbrauchers benötigt werden, genügt in der zuletzt beschriebenen Ausführungsform
jeweils eine Frequenz, die solange über die Sammelleitung übertragen wird, als der
Verbraucher eingeschaltet sein soll. Es wäre denkbar, einen einzigen Oszillator
der Wechselstromgeneratorstufe im Zeitmultiplexbetrieb nacheinander auf die einzelnen
Frequenzen der Verbraucher abzustimmen. Sofern die Zahl der Verbraucher jedoch groß
ist, können sich hierbei relativ lange Zugriffzeiten ergeben. Besser ist es deshalb,
wenn das Steuergerät eine Vielzahl voneinander unabhängig steuerbarer, auf unterschiedliche
Frequenzen abgestimmter Oszillatoren aufweist.
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Der einfachste Weg zur Entkopplung der Schaltgeräte von den Verbrauchern
besteht darin, die Schaltgeräte über je einen für das Wechselstromsignal durchlässigen
Serienkondensator an die Sammelleitung anzuschließen. Soweit die Stromquelle einen,
verglichen mit den Verbrauchern, relativ kleinen Innenwiderstand hat, kann der dadurch
hervorgerufene Kurzschluß für das Wechselstromsignal vermieden werden, wenn die
Stromquelle in Serie zu einer das Wechselstromsignal sperrenden Drossel an die Sammelleitung
angeschlossen ist.
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Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von
Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild
einer Energieversorgungsanlage eines Kraftfahrzeugs, und Fig. 2 ein schematisches
Blockschaltbild eines in der Anlage nach Fig. 1 verwendbaren Steuergeräts mit zugehörigem
Schaltgerät.
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Fig. 1 zeigt Verbraucher 101 eines Kraftfahrzeugs, die in Serie zur
Kontaktstrecke von je einem steuerbaren Schalter 103 jeweils zwischen eine einadrige
Sammelleitung 105 und die bei 107 dargestellte, durch die Metallkarosserie des Fahrzeugs
gebildete Masse geschaltet sind. Die Verbraucher werden aus einer Stromquelle 109,
beispielsweise der Fahrzeugbatterie, welche in Serie zu einer Drossel 111 ebenfalls
zwischen Masse 107 und die Sammelleitung 105 geschaltet ist, mit Gleichstrom versorgt.
Jedem der vorzugsweise elektronisch arbeitenden Schalter 103 ist ein Schaltgerät
113 zugeordnet, welches über einen Serienkoppelkondensator 115 ebenfalls an die
Sammelleitung 105 angeschlossen ist.
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Die Schaltgeräte 113 sprechen selektiv auf Wechselstromsignale an,
die ein über einen Serienkoppelkondensator 117 an die Sammelleitung 105 angeschlossenes
Steuergerät 119 bei Betätigung von jeweils den Verbrauchern 101 zugeordneten Schaltern
121 erzeugt. Bei den Schaltern kann es sich um Bedienungsschalter,beispielsweise
für elektrische Fensterheber oder Scheibenwischer oder dergleichen, handeln, oder
aber um Steuerschalter, wie z.B. den Bremslichtschalter oder den Schalter des Rückfahrscheinwerfers.
Die Schaltgeräte 113 sind vorzugsweise zusammen mit dem Schalter 103 zu einer Baueinheit
zusammengefaßt; die in der Nähe des zugeordneten
Verbrauchers 101
am Kraftfahrzeug eingebaut wird bzw.
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mit dem Verbraucher eine Baueinheit bildet. Das Steuergerät 119 kann
sämtliche an eine einzige Sammelleitung 105 angeschlossene Verbraucher steuern,
gegebenenfalls können auch weitere Sammelleitungen 123 parallelgeschaltet sein.
Wesentlich ist jedoch, da13 sowohl die Stromversorgung der Verbraucher als auch
die Übertragung der Wechselstromsteuersignale über ein und dieselbe einadrige Leitung
erfolgt, die zur Unterdrückung von Störungen jedoch gegebenenfalls mit einer koaxialen
Abschirmung versehen sein kann.
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In der Ausführungsform nach Fig. 1 umfaßt das Steuergerät 119 eine
Vielzahl Oszillatoren, von denen jeder auf eine andere Frequenz abgestimmt ist.
Die Schaltgeräte 113 umfassen selektiv auf jeweils eine der Frequenzen abgestimmte
Demodulatoren. Für die-Dauer der Betätigung der jeweils den Verbrauchern 101 zugeordneten
Schal r 121 erzeugt das Steuergerät 119 ein Wechselstromsignal mit der dem Verbraucher
zugeordneten Frequenz. Der auf diese Frequenz abgestimmte Demodulator des zugeordneten
Schaltgeräts öffnet bzw. schließt den Schalter 103 für die Dauer der Übertragung
des Wechselstromsignals.
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Die Serienkoppelkondensatoren 115, 117 sind so bemessen, daß sie die
Wechselstromsignale durchlassen, während die Drossel 111 die Wechselstromsignale
sperrt. Die Koppelkondensatoren 115, 117 können entfallen, wenn durch geeignete
Dimensionierung der Eingangsimpedanzen der Schaltgeräte 113 bzw. der Ausgangsimpedanz
des Steuergeräts 119 Gleichstromkurzschlüsse vermieden werden. Gleichfalls kann
die Drossel 111 entfallen, wenn aufgrund des Innenwiderstands der Stromquelle 109
keine- Wechselstromkurzschlüsse auftreten können.
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Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Steuergeräts 125 und
zugehöriger Schaltgeräte 127. Das Steuergerät 125 ist wiederum an eine auch den
Versorgungsgleichstrom von Verbrauchern 129 führende Sammelleitung 131 angeschlossen.
Die Verbraucher 129 sind wiederum über vorzugsweise elektronische Schalter 133 zwischen
Masse und die einadrige Sammelleitung 131 geschaltet. Das Steuergerät 125 enthält
eine Diodenmatrix 135, an die jeweils den Verbrauchern 129 zugeordnete Schalter
137 angeschlossen sind.
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Die Diodenmatrix 135 gibt entsprechend der Stellung der Schalter 137
an Parallelausgängen 139 ein paralleles Kodesignal ab, welches in einem Parallel/Serien-Umsetzer
141 in ein serielles Impulskodesignal umgewandelt wird. Das Impulskodesignal steuert
einen Oszillator 143, der über einen Serienkoppelkondensator 145 an die Sammelleitung
131 angeschlossen ist. Das Wechselstromsignal des Oszillators 143 wird im Takt des
Impulskodesignals moduliert.
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Das Schaltgerät 127 umfaßt einen über einen Serienkoppelkondensator
147 an die Sammelleitung 131 angeschlossenen Demodulator 149, der die Impulse des
Impulskodesignals vom Wechselstromsignal trennt und einem Serien/Parallel-Umsetzer
151 zuführt. Die Parallelausgänge des Serien/ Parallel-Umsetzers 151 sind mit den
Eingängen eines Vergleichers 153 verbunden, der die Bits des Impulskodesignals mit
den aus einem Festwertspeicher 155 parallel zugeführten Bits vergleicht und bei
Übereinstimmung den Schalter 133 öffnet bzw. schließt. Der Festwertspeicher 155
gibtzum Öffnen bzw. Schließen des Schalters 133 zwei Sätze von Sollbits ab.
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