DE4329860A1 - Circuit arrangement for controlling different electrical loads in a motor vehicle - Google Patents
Circuit arrangement for controlling different electrical loads in a motor vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung unter schiedlicher elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patenanspruch 1.The invention relates to a circuit arrangement for control under different electrical consumers in a motor vehicle according to the Preamble of claim 1.
Aus der DE 41 40 508 A1 ist bereits ein lenkbares, straßengebundenes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personen-Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor-Antrieb bekannt, der durch Akkumulatoren gespeist wird.DE 41 40 508 A1 is already a steerable, road-bound Motor vehicle, in particular a passenger motor vehicle with a Electric motor drive known, which is fed by batteries.
Kraftfahrzeuge enthalten eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Verbraucher, beispielsweise Fahrgastrauminnenlicht, Nummernschildbe leuchtung, Heckscheibenheizung, Hupe, Bremslicht, Rückfahrscheinwerfer, Links-/Rechts-Blinker, Warnblinker, elektrische Fahrgastraumheizung usw. In Bordnetzanlagen konventioneller Kraftfahrzeuge ist für die Schaltung von Verbrauchern eines relativ hohen elektrischen Verbrauchs, wie beispielsweise Fahrgastraumheizung, jeweils ein Relais vorgesehen, während Verbraucher relativ geringer elektrischer Leistung üblicherweise direkt geschaltet werden.Motor vehicles contain a variety of different electrical Consumers, for example passenger compartment interior lights, number plates lighting, rear window heating, horn, brake light, reversing light, Left / right turn signals, hazard lights, electric passenger compartment heating, etc. In on-board electrical systems of conventional motor vehicles is for switching of consumers of a relatively high electrical consumption, such as for example passenger compartment heating, one relay each is provided, while consumers of relatively low electrical power typically be switched directly.
Eine derartige Schaltungsstruktur ist allerdings mit einer Reihe von Nachteilen verbunden. So erfordert die Ansteuerung elektrischer Verbraucher über Relais elektrische Leistung für den Betrieb des Relais, die erheblich über der elektrischen Leistung liegt, die für die Ansteuerung elektrischer Verbraucher über Halbleiterbauelemente erforderlich ist. Relais sind ferner mit dem Nachteil einer gegenüber Halbleiterschaltbauelementen höheren Ausfallwahrscheinlichkeit behaftet. Außerdem nehmen Relais einen größeren Raum als Halbleiterschaltelemente ein.Such a circuit structure is, however, with a number of Disadvantages connected. So the control requires electrical Consumers via relay electrical power for the operation of the relay, which is significantly higher than the electrical power required for the Control of electrical consumers via semiconductor components is required. Relays are also at a disadvantage Semiconductor switching components are more likely to fail. In addition, relays take up a larger space than Semiconductor switching elements.
Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Relais ist in dem höheren Montageaufwand zu sehen.Another disadvantage of using relays is the higher one Assembly effort to see.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt die Erfindung das Ziel zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die für die Ansteuerung sämtlicher Verbraucher eines Kraftfahrzeugs eine vergleichsweise geringe elektrische Leistung erfordert.The aim of the invention is based on this prior art based on a circuit arrangement of the type mentioned specify that for the control of all consumers one Motor vehicle requires a comparatively low electrical power.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This goal is achieved with the features of Claim 1 solved.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist in relativ einfacher Weise herzustellen, da als Schaltelemente, unabhängig von dem anzusteuernden Verbraucher, dieselben bzw. von ihren mechanischen Aufbau ähnliche Bauelemente, nämlich Halbleiter-Schaltbauelemente verwendet werden.The circuit arrangement according to the invention is relatively simple to produce, as switching elements, regardless of the one to be controlled Consumers, the same or similar in their mechanical structure Components, namely semiconductor switching components are used.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ohne Schmelzsicherungen auskommt.Another significant advantage of the invention Circuit arrangement is that the invention Circuit arrangement without fuses.
Damit wird der Benutzer des Kraftfahrzeugs davon entlastet, Schmelzsicherungen, auch solche für unterschiedliche elektrische Leistungen zu bevorraten und bei Ausfall einer Sicherung die ausgefallene Sicherung zu entfernen und eine neue Sicherung einzusetzen.This relieves the user of the motor vehicle from Fuses, including those for different electrical To stock services and, in the event of a fuse failure, the failed one Remove fuse and insert a new fuse.
Ein weiterer Vorteil der erfindgungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Verbindung von bzw. zu peripheren Baugruppen durch Busleitungen bzw. durch Kabelbäume erfolgen kann. So wird die Tastatur und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung über Busleitungen verbunden, während die Verbindung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit den Verbrauchern über Kabelbäume erfolgt.Another advantage of the circuit arrangement according to the invention exists in that the connection from or to peripheral assemblies Bus lines or through cable harnesses. So the keyboard and the circuit arrangement according to the invention via bus lines connected while connecting the invention Circuit arrangement with the consumers via cable harnesses.
Weitere Merkmale der Erfindung, Ziele und Vorteile werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.Further features of the invention, objects and advantages are in the following described with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Blockschaltdarstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsan ordnung in Verbindung mit einer Eingabetastatur, einer Spannungsquelle und elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs; Figure 1 is a block diagram of the circuit arrangement according to the invention in connection with an input keyboard, a voltage source and electrical consumers of the motor vehicle.
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung, zur Ansteuerung der unterschiedlicher elektrischer Verbraucher; Fig. 2 shows an embodiment of the circuit according to the invention, for controlling the different electrical consumers;
Fig. 3 eine Blockschaltdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Fig. 3 is a block diagram representation of a further embodiment of the inventive circuit arrangement.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eingangsseitig mit einer Tastatur T beschaltet. Diese Tastatur umfaßt eine Mehrzahl von Ein-/Ausschaltern für die Betätigung unterschiedlicher Verbraucher des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise dient der Ein-/Auschalter T1 der Betätigung eines Verbrauchers V1. Der Ein-/Ausschalter T2 dient beispielsweise der Betätigung eines Verbrauchers V2. Ein weiterer Ein- /Ausschalter T3 dient beispielsweise der Betätigung einer Mehrzahl von Verbrauchern V31, V32, V33 und V34.As shown in FIG. 1, the circuit arrangement according to the invention is connected on the input side to a keyboard T. This keyboard includes a plurality of on / off switches for operating different consumers of the motor vehicle. For example, the on / off switch T1 serves to actuate a consumer V1. The on / off switch T2 is used, for example, to actuate a consumer V2. Another on / off switch T3 is used, for example, to actuate a plurality of consumers V31, V32, V33 and V34.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist eingangsseitig ferner mit einer Spannungsquelle Bat. verbunden.The circuit arrangement according to the invention is also on the input side a voltage source Bat. connected.
Ausgangsseitig ist die Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher V, V1, V2, V31, V32, V33, V34, . . . verbunden. Die einzelnen Verbraucher können sich hinsichtlich des Verbrauchs elektrischer Leistung in einem erheblichen Umfang unterscheiden. Beispielsweise verbraucht die Beleuchtung der Armaturen im Fahrgastinnenraum eine relativ geringe elektrische Leistung, während dem gegenüber eine elektrische Heizung des Fahrgastinnenraums eine vergleichsweise große elektrische Leistung erfordert.On the output side is a circuit arrangement with a plurality of electrical ones Consumer V, V1, V2, V31, V32, V33, V34,. . . connected. The Individual consumers may be concerned about consumption electrical power to a significant extent. For example, the lighting of the fittings in the Passenger interior has a relatively low electrical output during which compared to an electric heater in the passenger compartment comparatively large electrical power required.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für Verbraucher V1, V2, V31, V32, V33 und V34 dargestellt.In FIG. 2 V31 V32 is the inventive circuit arrangement for consumer V1, V2, represented V33 and V34.
V1 stellt ein großen elektrischen Verbraucher, z. B. eine elektrische Heizeinrichtung dar; V2 stellt einen kleinen elektrischen Verbraucher, z. B. die Armaturenbeleuchtung dar und V31, V32, V33 und V34 stellen beispielsweise Warnblinkleuchten dar.V1 represents a large electrical consumer, e.g. B. an electrical Heating device; V2 represents a small electrical consumer, e.g. B. the dashboard lighting and represent V31, V32, V33 and V34 for example hazard warning lights.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist über Eingangsklemmen E1, E2, E3 mit entsprechenden, individuellen Ein-/Ausschaltern T1, T2, T3 . . . Tn verbunden. Die Eingangsklemme E1 ist über einen Serienwiderstand R1 von beispielsweise 47 Kiloohm mit einem Halbleiter-Schaltelement IC1 an dessen Eingang (IN2) und mit einem Widerstand R2 von z. B. 10 Kiloohm an Masse verbunden. Das Bauelement IC1 ist ferner mit der Spannungsquelle Bat. über einen entsprechenden Anschluß (PIN3, Vbb) verbunden.The circuit arrangement according to the invention is via input terminals E1, E2, E3 with corresponding, individual on / off switches T1, T2, T3 . . . Tn connected. The input terminal E1 is via a series resistor R1 of, for example, 47 kilohms with a semiconductor switching element IC1 at its input (IN2) and with a resistor R2 of z. B. 10 Kiloohms connected to ground. The component IC1 is also with the Bat. via a corresponding connection (PIN3, Vbb) connected.
Ausgangsseitig ist das Bauelement IC1 an einem entsprechenden Anschluß (OUT 5) mit dem zu steuernden Verbraucher V1 verbunden. Ein weiterer Anschluß 1 des Bauelements IC1 ist mit der Masse verbunden. Das Halbleiterbauelement IC1 gibt an seinem Ausgang 4 ein Signal ab, wenn der zugeordnete Verbraucher V1 defekt ist. Die Signale der Ausgänge 4 werden Halbleiterelemente individuellen Anzeigeeinrichtungen (Signalgebern) und/oder einer Anzeigeeinrichtung zugeführt, die beim Auftreten mindestens eines Signals von einem Ausgang 4 ein Anzeigesignal bilden, das auf mindestens einen Kurschluß und/oder auf einen Ausfall eines Verbrauchers hinweist.On the output side, the component IC1 is connected to the consumer V1 to be controlled at a corresponding connection (OUT 5 ). Another terminal 1 of the component IC1 is connected to ground. The semiconductor component IC1 emits a signal at its output 4 when the associated consumer V1 is defective. The signals of the outputs 4 are supplied to semiconductor elements of individual display devices (signal transmitters) and / or a display device which, when at least one signal from an output 4 occurs, form a display signal which indicates at least one short circuit and / or a failure of a consumer.
Als Halbleiterbauelement IC1 wird beispielsweise ein MOSFET-Transistor verwendet, der von der Firma Siemens unter der Produktbezeichnung BTS432E vertrieben wird. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist für sämtliche Verbraucher, die für relativ hohe Lasten im Bereich von beispielsweise 60 W vorgesehen sind, die gleichen Bauelemente IC1 auf.A MOSFET transistor, for example, is used as the semiconductor component IC1 used by Siemens under the product name BTS432E is distributed. The circuit arrangement according to the invention points out to all consumers for relatively high loads in the area of for example 60 W are provided, the same components IC1 on.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung ist weiterhin für die Ansteuerung von Verbrauchern V2 ausgelegt, die für kleine elektrische Leistungen ausgelegt sind.The circuit arrangement shown in Fig. 2 is further designed for the control of consumers V2, which are designed for small electrical outputs.
Eine Eingangsklemme E2 ist wie die Eingangsklemme E1 über einen Widerstand R1 von beispielsweise 47 Kiloohm mit einem Halbleiterbau element IC2 (Anschluß IN2) verbunden. Außerdem ist die Eingangsklemme E2 über einen Widerstand R2 mit Masse verbunden. Der Anschluß 1 von IC2 ist über einen Widerstand von 150 Ohm mit Masse verbunden. Die übrige Beschaltung von IC2 entspricht der Beschaltung von IC1.An input terminal E2, like the input terminal E1, is connected via a resistor R1 of, for example, 47 kilohms to a semiconductor component IC2 (connection IN2). In addition, the input terminal E2 is connected to ground via a resistor R2. Terminal 1 of IC2 is connected to ground through a 150 ohm resistor. The remaining circuitry of IC2 corresponds to the circuitry of IC1.
Der Versorgungsspannungseingang 3 des Halbleiterbauelements IC2 ist mit der Spannungsquelle Batt. verbunden. Der Ausgang OUT (PIN5) des Halbleiterbauelements IC2 ist mit dem entsprechenden Verbraucher V2 verbunden.The supply voltage input 3 of the semiconductor component IC2 is connected to the voltage source Batt. connected. The output OUT (PIN5) of the semiconductor component IC2 is connected to the corresponding consumer V2.
Als Halbleiterbauelement IC2 wird beispielsweise ein MOSFET-Transistor verwendet, der von der Firma Siemens unter der Produktbezeichnung BTS410E vertrieben wird. Diese Bauelemente werden in der erfindungsge mäßen Schaltungsanordnung zur Steuerung sämtlicher Verbraucher verwendet, die eine relativ geringe elektrische Leistung verbrauchen.A MOSFET transistor, for example, is used as the semiconductor component IC2 used by Siemens under the product name BTS410E is distributed. These components are in the fiction moderate circuit arrangement for controlling all consumers used that consume a relatively low electrical power.
Die Eingangsklemme E3 ist über einen Blinkgeber B und über je einen Widerstand R1 von 47 Kiloohm mit den Eingängen 2 der Halbleiterbau elemente IC31, IC32, IC33 und IC34 verbunden. Der Ausgang des Blink gebers B ist außerdem über einen Widerstand R2 mit Masse verbunden. Die Ausgänge 5 der Halbleiterbauelemente sind mit den Verbrauchern V31, V32, V33 und V34 verbunden. Die Ausgänge 4 der Bauelemente IC31, IC32, IC33 und IC34 sind auf dem Blinkgeber rückgekoppelt. Der Blinkgeber ist schaltungstechnisch in der Weise realisiert, daß bei Betätigung des zugehörigen Eingabeschalters T3 die vier Warnblinkleuchten V31, V32, V33, V34 in einer vorgebbaren Blinkfrequenz angesteuert werden. Fällt mindestens eine Wamblinkleuchte aus, was durch ein entsprechendes Signal am Ausgang 4 des entsprechenden Bauelements IC31, IC32, IC33 und IC34 gemeldet wird, bildet der Blinkgeber B in Abhängigkeit eines solchen Signals ein Signal mit einer von der Blinkfrequenz abweichenden Frequenz. Dieses Signal wird einer in der Figur nicht dargestellten Anzeigevorrichtung zugeführt.The input terminal E3 is connected via a flasher unit B and via a resistor R1 of 47 kilohms to the inputs 2 of the semiconductor components IC31, IC32, IC33 and IC34. The output of the blinker B is also connected to ground via a resistor R2. The outputs 5 of the semiconductor components are connected to the consumers V31, V32, V33 and V34. The outputs 4 of the components IC31, IC32, IC33 and IC34 are fed back to the flasher unit. In terms of circuitry, the flasher unit is implemented in such a way that when the associated input switch T3 is actuated, the four hazard warning lights V31, V32, V33, V34 are actuated at a predefinable flashing frequency. If at least one warning light fails, which is signaled by a corresponding signal at output 4 of the corresponding component IC31, IC32, IC33 and IC34, the flasher unit B forms a signal with a frequency that deviates from the flashing frequency depending on such a signal. This signal is fed to a display device, not shown in the figure.
Ganz allgemein werden als Bauelemente IC1, IC2, IC31, IC32, IC33 und IC34 für die Ansteuerung der Verbraucher unabhängig von der jeweils verbrauchten elektrischen Leistung sogenannte MOSFET-Bauelemente, und insbesondere P-Kanal Power-MOSFET-Bauelemente, verwendet.IC1, IC2, IC31, IC32, IC33 and IC34 for the control of consumers regardless of each used electrical power so-called MOSFET components, and in particular P-channel power MOSFET components used.
Erfindungsgemäß wird eine vollelektronische Bordnetzanlage für Kraftfahr zeuge zur Verfügung gestellt, die als Leistungsschalter ausschließlich Halbleiter-Leistungsschalter verwendet. Die verwendeten Leistungsschalter realisieren eine elektronische Kurzschlußsicherung und/oder einen Übertemperaturschutz. Für kleine Lasten, wie Armaturenbeleuchtung, werden beispielsweise MOSFET-Transistoren der Firma Siemens mit der Bezeichnung BTS410E eingesetzt, während für größere Lasten wie Halogen-Scheinwerfer, Lüftermotor oder elektrische Heizung, MOSFET- Transistoren der Firma Siemens mit der Bezeichnung BTS432E eingesetzt werden.According to the invention, a fully electronic vehicle electrical system for motor vehicles testimony provided as a circuit breaker exclusively Semiconductor circuit breaker used. The circuit breakers used implement an electronic short-circuit protection and / or Over temperature protection. For small loads, such as dashboard lighting, are, for example, MOSFET transistors from Siemens with the Designation BTS410E used while for larger loads such as Halogen headlights, fan motor or electric heater, MOSFET Transistors from Siemens with the designation BTS432E are used become.
Diese Bauelemente sind in einem 5-poligen Gehäuse vom Typ TO-220/5 untergebracht und haben neben den 3 Anschlüssen eines MOSFET′s (Drain, Source und Gate) noch einen Masseanschluß und einen Statusausgang, welcher als open Drain ausgebildet ist und bei Fehlern wie Kurzschluß, Lastunterbrechung oder Übertemperatur auf Masse schaltet.These components are in a 5-pin TO-220/5 housing housed and have in addition to the 3 connections of a MOSFET (Drain, source and gate) another ground connection and one Status output, which is designed as an open drain and for errors such as Short circuit, load interruption or excess temperature switches to ground.
Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer programmierbaren Steuereinheit MP, insbesondere einen Mikroprozessor, dem ein Speicher EPROM mit einem Steuerprogramm zugeordnet ist. Der Mikroprozessor MP ist über I/O-Ports zwischen die Eingangsklemmen E1, E2 und E3 in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 und den dort ebenfalls eingezeichneten Schaltungspunkten S1, S2 und S3 geschaltet. Der Mikroprozessor erlaubt die freie Konfigurierbarkeit, d. h. die Zuordnung von Eingangssignalen, die durch Betätigung der Eingabeschalter T1, T2, T3 gebildet werden, zu Steuersignalen (Ausgänge A1, A2, A31, A32, A33, und A34) für die Verbraucher V1, V2, V31, V32, V33 und V34. Fig. 3 shows a circuit arrangement with a programmable control unit MP, in particular a microprocessor, which a memory EPROM is associated with a control program. The microprocessor MP is connected via I / O ports between the input terminals E1, E2 and E3 in the circuit arrangement according to FIG. 2 and the circuit points S1, S2 and S3 also shown there. The microprocessor allows free configurability, ie the assignment of input signals, which are formed by actuating input switches T1, T2, T3, to control signals (outputs A1, A2, A31, A32, A33, and A34) for consumers V1, V2, V31, V32, V33 and V34.
Für komplexere Steuerungsaufgaben können verschiedene Eingangssignale mit unterschiedlichen Ausgangssignalen logisch verknüpft werden. Beispielsweise kann folgende Zuordnung durch eine entsprechende Ausgestaltung des im Speicher EPROM abgelegten Steuerprogramms gewählt werden. Bei gesetztem Blinkerhebel und aktiviertem Zündschloß werden beispielsweise die linken Vorder- und Hinterblinker angesteuert. Bleibt der Blinkerhebel in dieser Stellung gesetzt, während dagegen das Zündschloß deaktiviert wird, werden das vordere und das hintere Parklicht des Kraftfahrzeugs aktiviert.Different input signals can be used for more complex control tasks logically linked with different output signals. For example, the following assignment can be made by a corresponding Design of the control program stored in the EPROM memory to get voted. With the turn signal lever set and the ignition lock activated For example, the left front and rear indicators are activated. If the turn signal lever remains in this position, while the Ignition lock is deactivated, the front and the rear Parking light of the motor vehicle activated.
Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung mit Mikroprozessor liegt in der einfachen und schnellen Anpaßbarkeit an verschiedene Verkabelungsanordnungen, so daß neue oder geänderte Schalter und/oder Verbraucher im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltung eingesetzt werden können.Another advantage of the circuit arrangement with microprocessor is in the simple and quick adaptability to different Wiring arrangements so that new or changed switches and / or Consumers in connection with the circuit according to the invention can be used.
Claims (4)
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|---|---|---|---|
| DE19934329860 DE4329860A1 (en) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | Circuit arrangement for controlling different electrical loads in a motor vehicle |
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| DE19934329860 DE4329860A1 (en) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | Circuit arrangement for controlling different electrical loads in a motor vehicle |
Publications (1)
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| DE4329860A1 true DE4329860A1 (en) | 1995-03-09 |
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ID=6496804
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| DE19934329860 Withdrawn DE4329860A1 (en) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | Circuit arrangement for controlling different electrical loads in a motor vehicle |
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