EP2920030A1 - Vorrichtung zur stromversorgung in einem fahrzeug - Google Patents
Vorrichtung zur stromversorgung in einem fahrzeugInfo
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- EP2920030A1 EP2920030A1 EP13789312.9A EP13789312A EP2920030A1 EP 2920030 A1 EP2920030 A1 EP 2920030A1 EP 13789312 A EP13789312 A EP 13789312A EP 2920030 A1 EP2920030 A1 EP 2920030A1
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- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
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- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/02—Details
- H04L12/10—Current supply arrangements
Definitions
- the present invention relates to a device for the
- IEEE has developed standards for this, where two (IEEE 802-3af) or four (IEEE 802-3at) cores of a
- Ethernet cables a voltage can be transmitted to a consumer. Such a solution is called Power-over-Ethernet. In spite of the low current carrying capacity of the cable (loud
- IEEE 802.3af 350 mA
- a voltage of typically 48 V is used.
- a voltage supply by means of Ethernet cables is also known from document EP 1 769 315 B1.
- This document describes a method in which, based on the determination of whether less energy is required in a driven device, the number of pairs of conductors through which the energy is transmitted is adjusted to the energy demand required by the driven device.
- the above solutions involve the problem that either insufficient power can be transmitted to a consumer or the voltage provided by the voltage source must be high.
- the object of the present invention is therefore to provide a device for power supply, which despite low voltage, which is ⁇ provided by the voltage source, can transmit a higher power.
- the object is further to specify a corresponding method.
- the device for supplying power has a DC voltage source whose first connection to the multi-core line and whose second connection can be connected or connected to a ground potential.
- the solution according to the invention makes it possible to feed the positive supply voltage, which corresponds to the first connection, to a plurality of wires of the line, preferably to all the wires of the multi-core line.
- the negative voltage (ground) contact corresponding to the second terminal is made by a separate line.
- the ground potential is preferably designed as a vehicle ground, for example in the form of the vehicle body.
- a separate ⁇ preferably single-wire line is thus connected to the vehicle body. In this way the be ⁇ forced cable length can be reduced because the vehicle mass is usually accessible from anywhere in the vehicle over a short distance.
- the voltage source and / or the multi-wire line preferably has an interface, which is arranged in the current path between the first terminal of the voltage source and the multi-core line.
- the mass of the consumer is also at a Massepo ⁇ potential, for example, the vehicle mass, in particular the vehicle body.
- the multicore cable is designed as an Ethernet cable.
- the positive voltage (first connection of the DC voltage source) is transmitted to the individual wires of the Ethernet cable, ie at least 4 wires, preferably at least 6 wires, more preferably all wires of the Ethernet cable in parallel.
- a current limiter is in each case arranged at the feed point of a wire or a wire pair of the multi-wire line.
- the respective current limiter in the interface which is arranged in the current path between the first terminal of the voltage source and the multi-core line, is provided. This is advantageous because the total current can be distributed unevenly on the wires of the multi-core line due to different line resistances.
- the respective current limiter limits the respective core on the or the respective pair of wires transmitted electrical current to a respective preceding ⁇ given maximum value.
- a vehicle according to the present invention is, for example, a motor vehicle, such as a car, bus or Truck or even a rail vehicle, a ship, an aircraft such as a helicopter or airplane, or an electric bicycle.
- FIGURE 1 shows schematically the device according to the invention for the power supply 1 and the consumer 2 and their interconnection.
- a voltage source 10 of the power supply 1 is connected to its first terminal 11 (positive supply voltage) with an Ethernet cable 14, preferably with an 8-wire 1000BASE-T Ethernet cable (Gigabit Ethernet).
- the positive supply voltage is connected in parallel with all four pairs ver ⁇ connected in the example illustrated in Fig. 1 embodiment.
- the first output 11 of the voltage source 10 could also be connected to only one wire pair, two or three wire pairs of the four wire pairs.
- the second terminal 12 of the voltage source 10 (negative supply voltage, ground) is connected to the vehicle ground, in ⁇ example, the body 16 of the vehicle.
- the load 2 further has an interface which allows the positive supply voltage and the electrical current transmitted by each wire to be tapped from all four wire pairs. To counteract problems due to an uneven distribution of the electrical current on the wires of the Ethernet cable 14, in a preferred embodiment, at the feed point of each wire pair on the side of
- Voltage source is a current limiter (not shown) ⁇ assigns, wherein the or the current limiter is preferably arranged in an arranged between the first terminal 11 of the DC power source and the Ethernet cable 14 interface (not shown).
- first terminal 11 and the second terminal 12 of the voltage source 10 are in the present embodiment typically 12 V in a car or 24 V at a truck.
- All 8 wires or less than 8 wires can be used.
- the ground connection of the voltage source is at the
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stromversorgung (1) eines Verbrauchers (2) in einem Fahrzeug mit einer Gleichspannungsquelle (10) aufweisend einen ersten Anschluss (11) und einen zweiten Anschluss (12) und mit einer mehradrigen Leitung zur Übertragung der Spannung von der Gleichspannungsquelle zum Verbraucher (2). Um bei geringerer Spannung über die mehradrige Leitung mehr Leistung zu dem Verbraucher übertragen zu können, ist erfindungsgemäß der erste Anschluss (11) der Gleichspannungsquelle (10) mit der mehradrigen Leitung (14) und der zweite Anschluss (12) der Gleichspannungsquelle (12) mit einem Massepotential (16) verbindbar. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren.
Description
Beschreibung
Vorrichtung zur Stromversorgung in einem Fahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Stromversorgung eines Verbrauchers in einem Fahrzeug mit einer Gleichspannungsquelle aufweisend einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss und mit einer mehradrigen Leitung zur Übertragung der Spannung von der Gleichspannungsquelle zum Verbraucher sowie ein entsprechendes Verfahren.
Es ist bereits bekannt, mittels mehradriger Leitungen, bei¬ spielsweise Ethernet-Kabeln, Strom an einen Verbraucher zu übertragen. IEEE hat hierfür Standards entwickelt, bei denen über zwei (IEEE 802-3af) bzw. vier (IEEE 802-3at) Adern eines
EthernetKabels eine Spannung auf einen Verbraucher übertragen werden kann. Eine derartige Lösung wird als Power-over-Ethernet bezeichnet . Um bei einer Verschaltung nach dem Ethernet-Standard trotz der geringen Strombelastbarkeit des Kabels (laut
IEEE 802-3af : 350 mA) eine Leistung von 10 W auf den Verbraucher übertragen zu können, wird mit einer Spannung von typischerweise 48 V gearbeitet.
Auch aus der Druckschrift EP 1 769 315 Bl ist eine Spannungs- Versorgung mittels Ethernet-Kabeln bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Verfahren erläutert, bei dem auf der Grundlage der Ermittlung, ob bei einer angetriebenen Vorrichtung weniger Energie benötigt wird, die Anzahl der Leiterpaare, über welche die Energie übertragen wird, an den von der angetriebenen Vorrichtung benötigte Energiebedarf angepasst wird.
Die obigen Lösungen beinhalten das Problem, dass entweder nicht genügend Leistung an einen Verbraucher übertragen werden kann oder die von der Spannungsquelle bereitgestellte Spannung hoch sein muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung zur Stromversorgung zu schaffen, welche trotz geringer Spannung, welche durch die Spannungsquelle bereit¬ gestellt wird, eine höhere Leistung übertragen kann. Die Aufgabe besteht weiter darin, ein entsprechendes Verfahren anzugeben.
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere weist die Vorrichtung zur Stromversorgung eine Gleichspannungsquelle auf, deren erster Anschluss mit der mehradrigen Leitung und deren zweiter Anschluss mit einem Massepotential verbindbar oder verbunden ist. Hierbei ist der Verbraucher über die mehradrige Leitung mit der
Spannungsquelle verbunden. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, die positive Versorgungsspannung, welche dem ersten Anschluss entspricht , auf mehrere Adern der Leitung einzuspeisen, vorzugsweise auf alle Adern der mehradrigen Leitung. Der Kontakt zur negativen Spannung (Masse) , welche dem zweiten Anschluss entspricht, wird mittels einer separaten Leitung hergestellt. Bei einem Fahrzeug ist das Massepotential vorzugsweise als Fahrzeugmasse, beispielsweise in Form der Fahrzeug-Karosserie, ausgebildet. In diesem Aus¬ führungsbeispiel ist somit der Masseanschluss der Spannungs¬ quelle über eine separate, vorzugsweise einadrige Leitung mit der Fahrzeug-Karosserie verbunden. Auf diesem Wege kann die be¬ nötigte Kabellänge reduziert werden, da die Fahrzeug-Masse üblicherweise von jeder Stelle im Fahrzeug auf kurzem Wege erreichbar ist. Die Spannungsquelle und/oder die mehradrige Leitung weist vorzugsweise eine Schnittstelle auf, welche im Strompfad zwischen dem ersten Anschluss der Spannungsquelle und der mehradrigen Leitung angeordnet ist. Die Masse des Verbrauchers liegt ebenfalls an einem Massepo¬ tential, beispielsweise der Fahrzeugmasse, insbesondere der Fahrzeug-Karosserie .
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die mehradrige Leitung als Ethernet-Kabel ausgebildet. Die positive Spannung (erster Anschluss der Gleichspannungsquelle) wird auf die einzelnen Adern des Ethernet-Kabels , d.h. mindestens auf 4 Adern, vorzugsweise mindestens auf 6 Adern, besonders bevorzugt auf alle Adern des Ethernet-Kabels in Parallelschaltung übertragen. Nach der erfindungsgemäßen Lösung kann in einem Pkw mit einer Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss der Spannungsquelle von 12 V (oder in einem LKW mit 24 V) genauso viel Leistung bereitgestellt werden, wie mittels eines Ethernet-Kabels bei einer herkömmlichen Verschaltung gemäß IEEE802-3af und einer Spannung von 48 V. Erfindungsgemäß können daher auch leistungshungrige Verbraucher versorgt werden. Bis auf das kurze Massekabel wird dabei keine zusätzliche Verkabelung benötigt.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird an dem Speisepunkt einer Ader oder eines Aderpaares der mehradrigen Leitung jeweils ein Strombegrenzer angeordnet. Vorzugsweise ist der jeweilige Strombegrenzer in der Schnittstelle, welche in dem Strompfad zwischen dem ersten Anschluss der Spannungsquelle und der mehradrigen Leitung angeordnet ist, vorgesehen. Dies ist von Vorteil, da der Gesamtstrom aufgrund von unterschiedlichen Leitungswiderständen ungleichmäßig auf die Adern der mehradrigen Leitung verteilt werden kann. Der jeweilige Strombegrenzer begrenzt den auf die jeweilige Ader oder das jeweilige Aderpaar übertragene elektrische Stromstärke auf einen jeweils vorge¬ gebenen Maximalwert . Die obige Aufgabe wird aus analogen Gründen auch durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, wobei der erste Anschluss der Gleichspannungsquelle mit der mehradrigen Leitung und der zweite Anschluss mit einem Massepotential verbunden wird.
Bei einem Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie Auto, Bus oder
Lastkraftwagen oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder um ein Elektrofahrrad . Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der einzigen Figur. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Die einzige Figur 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Stromversorgung 1 und den Verbraucher 2 sowie deren Verschaltung .
Eine Spannungsquelle 10 der Stromversorgung 1 ist mit ihrem ersten Anschluss 11 (positive Versorgungsspannung) mit einem Ethernet-Kabel 14, vorzugsweise mit einem 8-adrigen 1000BASE-T Ethernet-Kabel (Gigabit-Ethernet ) , verbunden. Insbesondere ist die positive Versorgungsspannung in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel parallel mit allen vier Aderpaaren ver¬ bunden. Alternativ könnte der erste Ausgang 11 der Spannungsquelle 10 auch lediglich mit einem Aderpaar, zwei oder drei Aderpaaren der vier Aderpaare verbunden sein.
Der zweite Anschluss 12 der Spannungsquelle 10 (negative Versorgungsspannung, Masse) ist mit der Fahrzeugmasse, bei¬ spielsweise die Karosserie 16 des Fahrzeugs verbunden.
An dem der Spannungsquelle 10 gegenüber liegenden Ende des Ethernet-Kabels 14 ist dieses mit dem Verbraucher 2 verbunden. Die Masse des Verbrauchers liegt an der Fahrzeug-Karosserie 16. Der Verbraucher 2 weist ferner eine Schnittstelle auf, welche ermöglicht, dass die positive Versorgungsspannung und die durch jede Ader übertragene elektrische Stromstärke von allen vier Aderpaaren abgegriffen werden kann.
Um Problemen aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung der elektrischen Stromstärke auf die Adern des Ethernet-Kabels 14 entgegen zu wirken, ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel am Speisepunkt eines jeden Aderpaares auf der Seite der
Spannungsquelle ein Strombegrenzer (nicht dargestellt) ange¬ ordnet, wobei der oder die Strombegrenzer vorzugsweise in einer zwischen dem ersten Anschluss 11 der Gleichstromquelle und dem Ethernet-Kabel 14 angeordneten Schnittstelle (nicht darge- stellt) angeordnet ist.
Zwischen dem ersten Anschluss 11 und dem zweiten Anschluss 12 der Spannungsquelle 10 liegen im vorliegenden Ausführungsbeispiel typischerweise 12 V bei einem Pkw oder 24 V bei einem Lkw an.
Bei der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz zu den in den
IEEE-Standards beschriebenen Lösungen für Power-over-Ethernet nur die positive Spannung über das Ethernet-Kabel 14 übertragen.
Dabei können alle 8 Adern oder auch weniger als 8 Adern genutzt werden. Der Masseanschluss der Spannungsquelle liegt an der
Fahrzeug-Masse. Im Gegensatz zur Nutzung von zwei
(IEEE 802-3af) bzw. vier (IEEE 802-3at) Adern (einschließlich
Masseverbindung) nach dem Stand der Technik vervierfacht bzw. verdoppelt sich so die Strombelastbarkeit des gesamten Ethernet- Kabels bei Nutzung aller 8 Adern. Somit kann nach der vorliegenden
Erfindung dieselbe Leistung mit einem Viertel bzw. der Hälfte der
Spannung übertragen werden.
Claims
Vorrichtung zur Stromversorgung (1) eines Verbrauchers (2) in einem Fahrzeug mit einer Gleichspannungsquelle (10) aufweisend einen ersten Anschluss (11) und einen zweiten Anschluss (12) und mit einer mehradrigen Leitung zur Übertragung der Spannung von der Gleichspannungsquelle zum Verbraucher (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Anschluss (11) der Gleichspan¬ nungsquelle (10) mit der mehradrigen Leitung (14) und der zweite Anschluss (12) der Gleichspannungsquelle (12) mit einem Massepotential (16) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Massepotential durch die Fahrzeugmasse (16) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mehradrige Leitung (14) als Ethernet-Kabel ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die
Spannungsquelle (10) zwischen dem ersten Anschluss (11) und dem zweiten Anschluss (12) eine Spannung von 12 Volt oder 24 Volt bereitstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeweils ein Strombegrenzer an dem Speisepunkt einer Ader oder eines Aderpaares der mehradrigen Leitung (14) angeordnet ist.
Verfahren zur Stromversorgung eines Verbrauchers (2) in einem Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Anschluss (11) der Gleichspannungsquelle (10) mit der mehradrigen Leitung (14)
und der zweiten Anschluss (12) der Gleichspannungsquelle (10) mit dem Massepotential (16) verbunden wird.
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