DE4331379A1 - Betreiben eines Laststromkreises mit Lasterkennung - Google Patents
Betreiben eines Laststromkreises mit LasterkennungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung des Einschaltens eines Laststrom
kreises, wobei der Laststromkreis von einer Gleichspannungsquelle versorgt wird, und
eine dafür geeignete Schaltung sowie ein Verfahren und eine Schaltung zum Betreiben
eines Laststromkreises, der von einem Spannungswandler mit Gleichspannung versorgt
wird.
Häufig werden Laststromkreise, beispielsweise die Beleuchtungsanlage eines Fahr
zeuges, über Spannungswandler mit Gleichspannung versorgt. Um beispielsweise
unabhängig vom Fahrzustand das Funktionieren der Beleuchtungsanlage (insbesondere
der Warnblinkanlage) immer zu garantieren, ist meist der Spannungswandler ständig in
Betrieb, unabhängig ob ein Verbraucher zu- oder abgeschaltet ist. In diesem Fall muß
der Spannungswandler ständig von einer extremen Spannungsquelle versorgt werden,
wodurch ein überflüssiger Energieverbrauch auftriff. Beispielsweise besteht bei
Fahrzeugen, bei denen der Spannungswandler an die Batterie angeschlossen ist, die
Gefahr der Batterieentladung.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren und eine geeignete Schaltung zu
entwickeln, die es ermöglichen, das Einschalten eines Laststromkreises zu erkennen,
und weiterhin, ein Verfahren und eine geeignete Schaltung zu entwickeln, mittels derer
erst beim Einschalten eines von einer Gleichstromquelle versorgten Laststromkreises die
Gleichstromquelle selbst in Betrieb genommen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen dadurch gelöst, daß mittels einer
Wechselspannungsquelle eine hochfrequente Wechselspannung im offenen
Laststromkreis erzeugt wird, und deren Amplitude und/oder Frequenz laufend
überwacht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, daß das Zuschalten eines jeden
Verbrauchers, d. h. das Einschalten des Laststromkreises, zuverlässig erkannt wird. Im
nicht eingeschalteten Zustand erzeugt erfindungsgemäß eine Wechselspannungsquelle
im Laststromkreis eine hochfrequente Wechselspannung mit einer bestimmten
unveränderlichen und meßbaren Amplitude und Frequenz. Sobald der Laststromkreis
durch Zuschalten eines Verbrauchers geschlossen wird, verändern sich Amplitude und
Frequenz dieser Wechselspannung. Durch laufende Überwachung beider oder eines der
beiden Parameter kann demnach erfindungsgemäß das Einschalten des Laststromkreises
detektiert werden.
Um das Einschalten des Laststromkreises erfindungsgemäß zu detektieren, ist es
vorteilhaft, wenn nur Änderungen der Frequenz der Wechselspannung mittels eines
Filters, insbesondere eines Hochpasses, überwacht werden.
Beispielsweise kann ein Hochpaß derart im Laststromkreis angeordnet sein, daß
Frequenzen oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz nahezu unverändert übertragen
werden. Sinkt die Frequenz durch Einschalten des Laststromkreises unter diese
Grenzfrequenz, wird die Frequenzübertragung durch den Hochpaß deutlich schlechter,
wodurch auf das Einschalten des Laststromkreises geschlossen werden kann.
Als besonders geeignet erweist sich, wenn im Laststromkreis eine hochfrequente
Wechselspannung von über 1 kHz, vorzugsweise über 50 kHz, erzeugt wird. Der dem
Laststromkreis zugeordnete Scheinwiderstand wächst mit der Frequenz der
Wechselspannung und nimmt für die genannten Frequenzen genügend hohe Werte an.
Beim Schließen des Laststromkreises durch Einschalten eines Verbrauchers ändert sich
dieser Scheinwiderstand schlagartig und die am Laststromkreis angelegte
Wechselspannung bricht zusammen, d. h. ändert Frequenz und Amplitude. Durch die
erfindungsgemäße Überwachung dieser Wechselspannungsparameter ist es möglich, das
Einschalten des Laststromkreises elektronisch zu detektieren.
Aufgabengemäß soll sich dieses Verfahren zum Betreiben eines Laststromkreises
verwenden lassen, der von einem Spannungswandler mit Gleichspannung versorgt wird.
Wie eingangs erwähnt, ist es häufig notwendig, den Spannungswandler ständig in
Betrieb zu halten, um das Funktionieren des Laststromkreises jederzeit zu garantieren.
Erfindungsgemäß wird dies nunmehr überflüssig, da erst im Moment einer durch das
Einschalten des Laststromkreises verursachten Frequenz- und/oder Amplitudenänderung
der hochfrequenten Wechselspannung automatisch der den Laststromkreis versorgende
Spannungswandler eingeschaltet wird.
Hierfür ist nur noch eine Verkabelung vom Laststromkreis zum Betriebsschalter des
Spannungswandlers notwendig. Mit einem geeigneten Schaltglied läßt sich somit beim
Einschalten eines Verbrauchers der den Laststromkreis versorgende Spannungs
wandler in Betrieb nehmen.
Alternativ kann ein von einem Spannungswandler versorgter Laststromkreis, der von
einem oder mehreren Lastschaltern eingeschaltet wird, erfindungsgemäß dadurch
betrieben werden, daß im Moment des Schließens mindestens eines Lastschalters
gleichzeitig mittels einer Wirkverbindung zwischen Lastschalter und Betriebsschalter
des Spannungswandlers der Spannungswandler eingeschaltet wird.
In diesem Fall ist eine Verkabelung zwischen den Lastschaltern im Laststromkreis zum
Betriebsschalter des Spannungswandlers notwendig, hingegen entfällt die Erzeugungs-
und Detektionseinrichtung für die hochfrequente Wechselspannung im Laststromkreis.
Sind mehrere Verbraucher im Laststromkreis angeordnet, ist es in jedem Fall vorteilhaft,
wenn immer nur eine bestimmte Kombination von Verbrauchern gleichzeitig einge
schaltet sein kann. Dazu werden beim Einschalten eines oder mehrerer vorgegebener
Verbraucher automatisch die Lastschalter bestimmter, evtl. gleicher oder anderer,
Verbraucher geöffnet. Beispielsweise läßt sich damit realisieren, daß nur eine sinnvolle
Kombination von Verbrauchern eingeschaltet ist. Z.B. können beim Einschalten der
Warnblinkanlage andere Beleuchtungseinrichtungen außer Betrieb genommen werden.
Auf diese Weise wird weitere Energie gespart, der Spannungswandler muß nicht auf
maximale Leistung ausgelegt werden. Umgekehrt kann auch erst bei Erreichen der
maximalen Wandlerleistung die Lastabwurfschaltung in Betrieb gehen, d. h. dann
bestimmte Verbraucher automatisch ausschalten und nur eine sinnvolle Kombination
weiterbetreiben.
Eine geeignete Schaltung zur Erkennung des Einschaltens eines Laststromkreises, der
mit Gleichspannung versorgt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
der Laststromkreis an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und im
Laststromkreis ein Spannungsamplituden- oder Frequenzmeßgerät angeordnet ist.
Alternativ kann auch im Laststromkreis ein Filter, insbesondere ein Hochpaß,
angeordnet sein.
Das Spannungsamplituden- oder Frequenzmeßgerät bzw. der Filter dienen dann zur
beschriebenen Detektion von Änderungen der im offenen Laststromkreis erzeugten
hochfrequenten Wechselspannung ausgelöst durch das Schließen des Laststromkreises.
Bei einer Schaltung zum Betreiben eines Laststromkreises, der von einem
Spannungswandler mit Gleichspannung versorgt wird, steht erfindungsgemäß ein von
dem im Laststromkreis angeordneten Spannungsamplituden- oder Frequenzmeßgerät
bzw. Filter angesteuertes Schaltglied mit dem Betriebsschalter des Spannungswandlers
in Wirkverbindung.
Durch diese hierfür notwendige einzige Verkabelung ist es erfindungsgemäß möglich,
sicherzustellen, daß mit dem Schließen des Laststromkreises gleichzeitig der diesen mit
Gleichspannung versorgende Spannungswandler in Betrieb genommen wird.
Alternativ hierzu kann auch jeder Lastschalter mit dem Betriebsschalter des
Spannungswandlers in Wirkverbindung stehen. Beim Schließen eines Lastschalters wird
dann durch entsprechende Verkabelung das Schließen des Betriebsschalters des
Spannungswandlers ausgelöst.
Um bestimmte Kombinationen von Verbrauchern in Betrieb zu halten, d. h. Verbraucher,
die für das Funktionieren des Fahrzeugs oder die Sicherheit des Bedienpersonals
notwendig sind, vor den übrigen zu bevorzugen, stehen ein oder mehrere Lastschalter
mit mindestens einem logischen Verknüpfungsglied in Wirkverbindung, welches
seinerseits wiederum mit einem oder mehreren Lastschaltern in Wirkverbindung steht.
In Abhängigkeit von den Eingangssignalen (an/aus) an dem oder den Verknüpfungs
gliedern wird jeweils eine bestimmte Kombination von Ausgangssignalen zu den
Lastschaltern zurückgeleitet, wodurch diese geöffnet oder geschlossen werden.
Die erfindungsgemäßen Schaltungen lassen sich zuverlässig und preisgünstig einsetzen
und wirkt sich in der beschriebenen Anwendung energiesparend auf die
Versorgungsquellen aus.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel die Erfindung anhand zweier Zeichnungen
näher erläutern.
In Fig. 1 sind schematisch die wesentlichen Elemente einer Schaltung für eine
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Mehrere mit einer Gleichspannung 8 versorgte Verbraucher 7 sind parallel zueinander
an den Spannungswandler 1 angeschlossen. Dieser Spannungswandler 1 wird seinerseits
mit der Batteriespannung 2 gespeist. Eine Wechselspannungsquelle 3 ist über ein
Amplituden- oder Frequenzmeßgerät oder über einen Filter 4 mit dem Laststromkreis,
der die Verbraucher 7 enthält, verbunden. Der Spannungswandler 1 kann durch einen
Betriebsschalter 5 an- und ausgeschaltet werden.
Bei batteriebetriebenen Fahrzeugen, beispielsweise Gabelstaplern, wird die
Beleuchtungsanlage von einem DC/DC-Spannungswandler betrieben. Dieser
Spannungswandler 1 wandelt die Gleichspannung 2 der Fahrzeugbatterie von z. B. 80 V
in eine Gleichspannung 8 von z. B. 12 V. Bisher wurde der Spannungswandler 1 ständig
in Betrieb gehalten, um jederzeit das Funktionieren der Beleuchtungsanlage,
insbesondere der Warnblinkanlage, zu garantieren. Bei längerem Stillstand des
Fahrzeuges, beispielsweise in Urlaubszeiten, besteht damit die Gefahr der
Batterieentladung.
Nunmehr ist es möglich, den Spannungswandler 1 erst dann in Betrieb zu nehmen, wenn
ein Verbraucher 7, z. B. die Warnblinkanlage, eingeschaltet wird. Dazu wird erfindungs
gemäß mittels einer Wechselspannungsquelle 3 eine hochfrequente Wechselspannung
im noch offenen Laststromkreis erzeugt und Änderungen der Frequenz mittels eines
Filters 4 überwacht. Im Falle einer vom Filter 4 detektierten Frequenzänderung durch
Schließen des Laststromkreises, d. h. Einschalten eines Verbrauchers 7, wird mittels
eines integrierten Schaltgliedes der Betriebsschalter 5 des Spannungswandlers 1 derart
angesteuert, daß letzterer in Betrieb geht. Erst jetzt wird die Fahrzeugbatterie belastet,
die den Spannungswandler 1 betreibt.
Die Wechselspannungsquelle 3 hängt ebenfalls an der Fahrzeugbatterie und wandelt
deren Gleichspannung in eine Wechselspannung von mindestens 50 kHz. Aufgrund der
sehr geringen Leistung dieses DC/AC-Wandlers wird die Fahrzeugbatterie durch
erfindungsgemäße Schaltung nicht nennenswert belastet.
In Fig. 2 ist eine weitere Möglichkeit des erfindungsgemäßen Betriebs eines Last
stromkreises schematisch dargestellt. Gleiche Bauelemente wie in Fig. 1 tragen
dieselben Bezugsziffern.
In dieser Variante wird das Schließen eines Lastschalters 9 eines Verbrauchers 7
registriert, wenn durch das Strommeßgerät 11 ein Strom fließt. In diesem Moment wird
mittels einer Verbindung 12 zum Betriebsschalter 5 des Spannungswandlers 1 letzterer
in Betrieb genommen. Durch diese Alternative des erfindungsgemäßen Betriebs werden
Leerlaufverluste und Batterieentladung vollständig vermieden.
In dieser Figur ist weiterhin schematisch eine Lastabwurfschaltung integriert, wie sie es
im übrigen auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sein kann. Über die Strommeß
geräte 11 steht jeder Lastschalter 9 in Wirkverbindung mit einem logischen Ver
knüpfungsglied 10, an dessen Ausgängen bestimmte von den Eingangssignalen
abhängige Signale anliegen. Diese Ausgangssignale steuern den endgültigen Zustand
der Lastschalter 9. Somit läßt sich realisieren, daß immer nur eine bestimmte
Kombination von Verbrauchern 7 gleichzeitig in Betrieb ist. Wird beispielsweise die
Warnblinkanlage eingeschaltet, lassen sich durch eine derartige Verschaltung andere
unwichtige Beleuchtungseinrichtungen, wie Fahr- und Arbeitsscheinwerfer, abschalten.
Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Spannungswandler 1 nicht auf maximale
Verbraucherlast auslegen zu müssen.
Die Anwendungsbeispiele der Erfindung verdeutlichen die Möglichkeiten der
Energieeinsparung bei geringem Aufwand an elektronischen Bauteilen und
Verkabelungen.
Claims (11)
1. Verfahren zur Erkennung des Einschaltens eines Laststromkreises, wobei der
Laststromkreis von einer Gleichspannungsquelle versorgt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß mittels einer Wechselspannungsquelle (3) eine hoch
frequente Wechselspannung im offenen Laststromkreis erzeugt, und deren
Amplitude und/oder Frequenz laufend überwacht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen der
Frequenz der Wechselspannung mittels eines Filters (4), insbesondere eines
Hochpasses, überwacht werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im
Laststromkreis eine hochfrequente Wechselspannung von über 1 kHz, vorzugs
weise von über 50 kHz, erzeugt wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Betreiben
eines Laststromkreises, der von einem Spannungswandler mit Gleichspannung
versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Moment einer durch das
Einschalten des Laststromkreises verursachten Frequenz- und/oder Amplituden
änderung der hochfrequenten Wechselspannung automatisch der den Last
stromkreis versorgende Spannungswandler (1) eingeschaltet wird.
5. Verfahren zum Betreiben eines Laststromkreises, der von einem Spannungs
wandler mit Gleichspannung versorgt und über einen oder mehrere Lastschalter
eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Moment des Schließens
mindestens eines Lastschalters (9) gleichzeitig mittels einer Wirkverbindung
zwischen Lastschalter (9) und Betriebsschalter (5) des Spannungswandlers (1) der
Spannungswandler (1) eingeschaltet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5 für Laststromkreise mit mehr als
einem Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten eines oder
mehrerer vorgegebener Verbraucher (7) im Laststromkreis automatisch die
Lastschalter (9) bestimmter Verbraucher (7) geöffnet werden.
7. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Laststromkreis an eine Wechselspannungsquelle (3)
angeschlossen ist und im Laststromkreis ein Spannungsamplituden- oder Frequenz
meßgerät angeordnet ist.
8. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Laststromkreis an eine Wechselspannungsquelle (3)
angeschlossen ist und im Laststromkreis ein Filter (4), insbesondere ein Hochpaß,
angeordnet ist.
9. Schaltung zum Betreiben eines Laststromkreises, der von einem Spannungswandler
mit Gleichspannung versorgt wird, mit einer Schaltung nach Ansprüchen 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem im Laststromkreis angeordneten
Spannungsamplituden- oder Frequenzmeßgerät bzw. Filter (4) angesteuertes
Schaltglied mit dem Betriebsschalter (5) des Spannungswandlers (1) in Wirk
verbindung steht.
10. Schaltung zum Betreiben eines Laststromkreises nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Lastschalter (9) mit dem Betriebsschalter (5) des
Spannungswandlers (1) in Wirkverbindung steht.
11. Schaltung zum Betreiben eines Laststromkreises nach den Ansprüchen 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Lastschalter (9) mit mindestens einem
logischen Verknüpfungsglied (10) in Wirkverbindung stehen, welches wiederum mit
einem oder mehreren Lastschaltern (9) in Wirkverbindung steht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934331379 DE4331379A1 (de) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Betreiben eines Laststromkreises mit Lasterkennung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934331379 DE4331379A1 (de) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Betreiben eines Laststromkreises mit Lasterkennung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4331379A1 true DE4331379A1 (de) | 1995-03-16 |
Family
ID=6497805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934331379 Withdrawn DE4331379A1 (de) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Betreiben eines Laststromkreises mit Lasterkennung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4331379A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017210197A1 (de) * | 2017-06-19 | 2018-12-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug-Verschaltungsvorrichtung zum Verschalten eines Steuergeräts mit Fahrzeugkomponenten sowie Fahrzeugleuchte, Kraftfahrzeug und Betriebsverfahren für die Verschaltungsvorrichtung |
-
1993
- 1993-09-15 DE DE19934331379 patent/DE4331379A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017210197A1 (de) * | 2017-06-19 | 2018-12-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug-Verschaltungsvorrichtung zum Verschalten eines Steuergeräts mit Fahrzeugkomponenten sowie Fahrzeugleuchte, Kraftfahrzeug und Betriebsverfahren für die Verschaltungsvorrichtung |
DE102017210197B4 (de) | 2017-06-19 | 2023-03-30 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug-Verschaltungsvorrichtung zum Verschalten eines Steuergeräts mit Fahrzeugkomponenten sowie Fahrzeugleuchte, Kraftfahrzeug und Betriebsverfahren für die Verschaltungsvorrichtung |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |