WO2001045224A2

WO2001045224A2 - Steuergeräteschutz für ein zweispannungsbordnetz

Info

Publication number: WO2001045224A2
Application number: PCT/EP2000/012453
Authority: WO
Inventors: Edgar Bothe; Torsten Zawade
Original assignee: Volkswagen
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2001-06-21
Also published as: EP1190474B1; EP1190474A2; DE19961622A1; ATE450073T1; WO2001045224A3; DE50015804D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergeräteschutz für ein Zweispannungsbordnetz (1), umfassend zwei galvanisch miteinander verbundene Bordnetze unterschiedlichen Spannungsniveaus, in denen elektrische Verbraucher R1, R2 angeordnet sind, wobei parallel zu den elektrischen Verbrauchern R1 in dem Bordnetz mit der niedrigeren Spannung eine Schutzdiode (3) in Sperrichtung geschaltet ist.

Description

Steuergeräteschutz für ein Zweispannungsbordnetz

Die Erfindung betrifft einen Steuergeräteschutz für ein Zweispannungsbordnetz, umfassend zwei galvanisch miteinander verbundene Bordnetze unterschiedlichen Spanπungsπiveaus.

Derartige Zweispanπungsbordπetze sind beispielsweise aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Aufgrund der zunehmenden Anzahl von elektrischen Verbrauchern reicht oftmals eine einzige Spannuπgsversorgung nicht mehr aus. Des weiteren kommen elektrische Verbraucher zur Anwendung, die entweder eine höhere Betriebsspannung benötigen, so daß Zweispaπnungsbordnetze entwickelt wurden, die ein unterschiedliches Spanπuπgsniveau von beispielsweise 14V und 42V aufweisen. Weiter ist es bekannt, diese Bordnetze über einen DC/DC- Wandler zu verbinden, damit diese beispielsweise über einen gemeinsamen Generator versσrgbar sind. Ein Problem ist die Sicherung der elektrischen Verbraucher im Bordnetz der niedrigen Spannung, wenn die gemeinsame Masseleituπg gestört ist, da es dann zu einer Verpolung der elektrischen Verbraucher im ersten Bordnetz kommen kann.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Steuergeräteschutz für ein Zweispannungsbordnetz zu schaffen, mittels dessen bei Massefehlern die elektrischen Verbraucher im Bordnetz mit der niedrigeren Spannung zuverlässig abgesichert werden.

Die Lösung des Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Anordnung einer Schutzdiode parallel zu den elektrischen Verbrauchern in dem Bordπetz mit der niedrigeren Spannung, wobei diese in Sperrπchtung gepolt ist, wird bei einem Massefehler die Verpolungsspanπuπg der elektrischen Verbraucher auf die Durchlaßspannuπg der Diode begreπzi. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in dem Bordnetz mit der niedrigeren Spannung eine Sicherung angeordnet, die auf die maximale Stromstärke der Diode abgestimmt ist. Dadurch ist sichergestellt, daß vor der Zerstörung der Diode die Sicherung auslöst und somit auch eine Zerstörung der elektrischen Verbraucher verhindert wird.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfinderischen Zweispannungsbordnetzes ist ein Kraftfahrzeugbordnetz

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:

Fig. 1 ein Zweispannungsbordnetz mit Schutzdiode,

Fig. 2 ein Zweispannungsbordnetz ohne Schutzdiode (Stand der Technik) und Fig. 3 ein Zweispannungsbordnetz ohne Schutz mit Massefehler (Stand der

Technik).

In der Fig. 2 ist ein Zweispannungsbordnetz 1 dargestellt. Das Zweispannungsbordnetz umfaßt ein erstes Bordnetz, das durch eine erste Spannungsquelle Ui und erste elektrische Verbraucher Ri gebildet wird, die in verschiedenen Zweigen angeordnet sind, wobei aus Übersichtsgründen nur ein Zweig dargestellt ist. Des weiteren umfaßt das Zweispannungsbordnetz ein zweites Bordnetz mit einer zweiten Spannungsquelle U₂ und zweiten elektrischen Verbrauchern R₂. Das erste und zweite Bordnetz weisen eine gemeinsame Masseleitung 2 auf. Des weiteren weisen die beiden Bordnetze jeweils eine Sicherung Si, S₂ auf, mittels derer die Bordnetze gegen Kurzschiüße abgesichert sind. Des weiteren gilt Uι< U₂-

In der Fig. 3 ist die Schaltung gemäß Fig. 2 mit einem Massefehler dargestellt. Gemäß der Kirchhoffschen Regel stellt sich dann am ersten Verbraucher R1 die Spannung

Um = (U, - U₂) em. Mit der Voraussetzung U₂ > Ui ist die resultierende Spannung U < 0, also der elektrische Verbraucher R, gegenüber dem normalen Betriebszustand gemäß Fig. 2 verpolt. Entsprechend der Differenz der Spannungsquellen Ui und U₂ sowie dem Verhältnis der elektrischen Verbraucher R, und R₂ stellt sich eine entsprechend hohe Spannung ein. Insbesondere bei Fällen, wo Ri » R₂ ist, fällt somit nahezu die gesamte Spannung verpolt an Ri ab und zerstört den elektrischen Verbraucher. Selbst bei Ri = R₂ ist in der Praxis die Größe der Verpolungsspannung erheblich. Ein häufiger Wert für die Spannungsquellen Uι,U₂ ist beispielsweise U . =14V und U₂ =42V. Somit ist die Verpolungsspannung genauso groß wie die normale Betriebsspannung von 14V. Mit zunehmender Größe von i zu R2 vergrößert sich die Verpolungsspannung bis zu 28V, also dem doppelten der normalen Betriebsspannung von

In der Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Zweispannungsbordnetz 1 dargestellt, bei dem zusätzlich parallel zu den elektrischen Verbrauchern Ri eine Schutzdiode 3 in

Sperrrichtung gepolt angeordnet ist. Im normalen Betriebszustand, also bei intakter Masseleitung 2 fällt die Spannung Ui als Sperrspannung über der Schutzdiode 3 ab, so daß bei Vernachlässigung des Sperrstroms der gesamte Strom des ersten Bordnetzes den elektrischen Verbrauchern Ri zur Verfügung steht. Tritt nun ein Massefehier auf, so gilt wieder

Um = Uι - U₂ + U_R2 .

Allerdings teilt sich die Spannung nicht nach der Spannungsteilerregelung im Verhältnis der Widerstände Ri und R₂ auf, da die Durchiaßspanπung der Schutzdiode die Spannung an Ri begrenzt, so daß eine Zerstörung von Ri verhindert wird. Zur Verhinderung einer Zerstörung der Schutzdiode 3 durch einen unzulässig hohen Durchlaßstrom wird die Sicherung S₁ derart dimensioniert, daß diese vor Erreichen dieser Stromsrärke auslöst, da ansonsten die Zerstörung der Schutzdiode unmittelbar die Zerstöruno des Verbrauchers Ri zw Folge hätte.

Claims

P AT E N TA N S P R Ü C H E

1. Steuergeräteschutz für ein Zweispannungsbordnetz, umfassend zwei galvanisch miteinander verbundene Bordnetze unterschiedlichen Spannungsniveaus, in denen elektrische Verbraucher R,, R₂ angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den elektrischen Verbrauchern Rt in dem Bordnetz mit der niedrigeren Spannung eine Schutzdiode (3) in Sperrrichtung geschaltet ist.

2. Steuergeräteschutz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Bordnetz eine Sicherung Si angeordnet ist, die auf die maximale Stromstärke der Diode (3) abgestimmt ist.

3. Steuergeräteschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweispannungsbordnetz (1 ) in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.