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Schaltungsanordnung fuer Hochleistungsverbraucher in einem Bordnetz mit mindestens zwei Spannungsebenen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000011954D
Original Publication Date: 2003-Apr-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Apr-25
Document File: 2 page(s) / 73K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In modernen KFZ gibt es immer mehr Hochleistungsverbraucher, wie z.B. Scheiben- oder Sitzheizung, die aber nur kurzzeitig die volle Leistung benoetigen, um schnell ihre volle Wirkung zu entfalten. Im Dauerbetrieb ist oft nur eine wesentlich geringere Leistungsaufnahme noetig. Bisher erreicht man die Leistungsreduktion durch Vorschalten von Widerstaenden, Pulsweitenmodulation, Vorschalten eines DC/DC-Wandlers oder aehnlicher Schaltverfahren. Dabei haben Vorwiderstaende den Nachteil der Leistungsvernichtung und Schaltregler stellen hohe Anforderungen an die elektromagnetische Vertraeglichkeit (EMV). Zudem wird an der Einfuehrung eines zweiten, hoeheren Spannungsniveaus in Fahrzeugen gearbeitet, welches mit dem niedrigeren Niveau haeufig ueber einen DC/DC-Wandler verbunden ist. Dabei bietet das hoehere Niveau ideale Voraussetzungen fuer die Versorgung von Spitzenlasten mit moderaten Stroemen, aber der Betrieb auf dem niedrigeren Spannungsniveau ist unvorteilhaft, da der DC/DC-Wandler um die Leistung der Komponente ueberdimensioniert werden muss. Vorgeschlagen wird daher eine Schaltungsanordnung in einem Bordnetz mit mehreren (mindestens zwei) Spannungsebenen. Je nach Leistungsbedarf wird der entsprechende Verbraucher entweder zwischen hohem Spannungsniveau und Masse, zwischen hohem und niedrigem Spannungsniveau oder zwischen niedrigem Spannungsniveau und Masse betrieben. Ersteres bietet die Moeglichkeit, Leistungsspitzen aufzufangen, waehrend das Geraet fuer den Dauerbetrieb zwischen niedrigem Niveau und Masse betrieben wird. Voraussetzung ist dabei, dass der DC/DC-Wandler auf dem niedrigen Niveau ausreichend Leistung zur Verfuegung stellen kann. Sollte das nicht der Fall sein, dann kann das Geraet zwischen hohem und niedrigem Niveau betrieben werden, was die Anforderungen an den Wandler begrenzt. Vorteilhaft ist dabei, dass ausser einigen Schaltern keine zusaetzlichen Komponenten notwendig sind und der DC/DC-Wandler unter Umstaenden sogar entlastet werden kann. Die nachfolgend beschriebenen Ausfuehrungsbeispiele zeigen ein Bordnetz mit den zwei Spannungsniveaus 42 V und 12 V. Denkbar sind auch andere bzw. mehrere Niveaus, wie z.B. 12 V, 24 V und 42 V. Im ersten Beispiel ist der Widerstand des Geraetes bei jeder Schalterstellung identisch. Daher entsprechen die drei Schalterstellungen Leistungen von 100 %, 44 % und 11 %. Diese Anordnung empfiehlt sich fuer Geraete, die unsensibel gegenueber verschiedenen Spannungen und Stroemen sind. Im zweiten Beispiel ist die Stromhoehe in jeder Schalterstellung konstant, so dass die man Leistungen von 100 %, 67 % und 33 % erhaelt. Dieser Aufbau eignet sich vor allem fuer Geraete, deren Spannung und Strom nur in Grenzen variiert werden koennen.

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Schaltungsanordnung fuer Hochleistungsverbraucher in einem Bordnetz mit mindestens zwei Spannungsebenen

Idea: Dr. H. Michael Graf, DE-Regensburg

In modernen KFZ gibt es immer mehr Hochleistungsverbraucher, wie z.B. Scheiben- oder Sitzheizung, die aber nur kurzzeitig die volle Leistung benoetigen, um schnell ihre volle Wirkung zu entfalten. Im Dauerbetrieb ist oft nur eine wesentlich geringere Leistungsaufnahme noetig. Bisher erreicht man die Leistungsreduktion durch Vorschalten von Widerstaenden, Pulsweitenmodulation, Vorschalten eines DC/DC-Wandlers oder aehnlicher Schaltverfahren. Dabei haben Vorwiderstaende den Nachteil der Leistungsvernichtung und Schaltregler stellen hohe Anforderungen an die elektromagnetische Vertraeglichkeit (EMV). Zudem wird an der Einfuehrung eines zweiten, hoeheren Spannungsniveaus in Fahrzeugen gearbeitet, welches mit dem niedrigeren Niveau haeufig ueber einen DC/DC-Wandler verbunden ist. Dabei bietet das hoehere Niveau ideale Voraussetzungen fuer die Versorgung von Spitzenlasten mit moderaten Stroemen, aber der Betrieb auf dem niedrigeren Spannungsniveau ist unvorteilhaft, da der DC/DC-Wandler um die Leistung der Komponente ueberdimensioniert werden muss.

Vorgeschlagen wird daher eine Schaltungsanordnung in einem Bordnetz mit mehreren (mindestens zwei) Spannungsebenen. Je nach Leistungsbedarf wird der entsprechende Verbraucher entweder zwischen hohem Spannungsniveau und Masse, zwischen hohem und niedrigem Spannungsniveau oder zwischen niedrigem Spannu...