-
Die Erfindung geht aus von einem Stromverteiler für ein Fahrzeugbordnetz nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Fahrzeugbordnetz mit mindestens einem solchen Stromverteiler.
-
Aus dem Stand der Technik sind Stromverteiler zur Stromverteilung und Führung von Strömen in einem Fahrzeugbordnetz mit verschiedenen geometrischen Gestaltungen bekannt. In modernen Stromverteilern für Fahrzeugbordnetze werden herkömmliche Schmelzsicherungen und Relais durch Halbleiterschaltelemente ersetz.
-
Aus der
DE 102 03 827 A1 ist eine Leiterplattenanordnung für mindestens ein elektronisches Bauelement bekannt, welche wenigstens ein Leiterplattenelement aufweist, welches aus einem Schichtenstapel aus wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht und wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht besteht. Eine als elektrisch leitende Schicht ausgebildete Außenschicht des Schichtenstapels ist zur Aufnahme wenigstens eines elektronischen Bauelements ausgebildet. Das Leiterplattenelement ist aus wenigstens zwei Leiterplattensegmenten gebildet und jedes Leiterplattensegment weist einen Schichtenstapel aus wenigstens einem Innenleiter, wenigstens einem Außenleiter und wenigstens einer dazwischen angeordneten Isolationsschicht auf. Die Leiterplattensegmente sind miteinander verbunden und wenigstens ein Außenleiter ist zur Aufnahme mindestens eines elektronischen Bauelements ausgebildet. Hierbei sind die Außenleiter als mechanisch selbsttragende Struktur aus elektrisch leitfähigem Blech ausgebildet. Zudem wird eine Leiterplattenanordnung mit drei Leiterplattensegmenten offenbart, welche sternförmig miteinander verbunden sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Stromverteiler für ein Fahrzeugbordnetz mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. das Fahrzeugbordnetz mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 haben jeweils den Vorteil, dass die Stromschienen an den Enden nicht offen sind sondern ein geschlossenes Vieleck, vorzugsweise ein Hexagon (Sechseck) oder Oktagon (Achteck) bilden. Durch diese Symmetrie des vorgeschlagenen Stromverteilers können mehrere Leistungshalbleiter durch parallele Strompfade niederohmig an die jeweilige Stromschiene angebunden werden. Im Vergleich mit herkömmlichen Lösungen, bei welchen die Leistungshalbleiter in einer Reihe angeordnet sind, so dass sich unterschiedliche Zuleitungswiderstände für die Leistungshalbleiter ergeben, weisen die Leistungshalbleiter bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stromverteilers für ein Fahrzeugbordnetz wesentlich niedrigere Zuleitungswiderstände auf. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn die Anzahl der Verbindungsstege zwischen dem Stromanschluss und der ersten Stromschiene und/oder zwischen dem Masseanschluss und der zweiten Stromschiene der Anzahl der Ecken des Vielecks entspricht. Dadurch weisen alle Zuleitungswiderstände der Anschlussbereiche für die Leistungshalbleiter den gleichen Wert auf, da sich für jeden Anschlussbereich gleiche parallele Strompfade zum Stromanschluss ergeben. Durch die niedrigeren Zuleitungswiderstände ergeben sich bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stromverteilers für ein Fahrzeugbordnetz für die Leistungshalbleiter im Betrieb niedrigere Spannungsabfälle und Verluste an diesen Leistungshalbleitern. Zudem wir der ohmsche Widerstand der Stromschienen durch parallele Stromführung zu den Leistungshalbleitern optimiert.
-
Da die Anschlussbereiche der Leistungshalbleiter nicht entlang einer Linie aufgereiht sind, sondern in Form einer vieleckigen Symmetrie angeordnet sind, können Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stromverteilers für ein Fahrzeugbordnetz das Problem vermeiden, dass parallel an eine Stromschiene angebundene Leistungshalbleiter in Abhängigkeit vom Abstand zum Einspeisepunkt unterschiedlich mit Strom belastet werden. Zudem kann durch die gleichen parallelen Strompfade vermieden werden, dass die Lebenszeit der Leistungshalbleiter, welche näher am Stromeinspeisepunkt liegen und somit niederohmiger angebunden sind, kürzer ist.
-
Die Stromschienen für den Stromeingang, den Verteiler und die Masse liegen übereinander voneinander isoliert und haben die gleiche Geometrie. Die hohe Symmetrie des vorgeschlagenen Stromverteilers lässt je nach Einbauort ein Drehen des Stromverteilers zumindest entlang einer Achse zu, ohne dass die Verkabelung zu den Anschlüssen geändert werden muss. Dies ist in der herkömmlichen Bauweise nicht möglich. Durch die gleiche geometrische Gestaltung der Stromschienen im Stromverteiler für den Stromeingang, die Stromverteilung und die Masse können einheitliche Werkzeuge (z.B. Stanzen von Stromschienen) in der Fertigung eingesetzt werden, was die Fertigungskosten für den Stromverteiler reduziert.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Stromverteiler für ein Fahrzeugbordnetz zur Verfügung, welcher mindestens einen Stromanschluss, welcher mit einer ersten Stromschiene verbunden ist, mindestens einen Masseanschluss, welcher mit einer zweiten Stromschiene verbunden ist, und mindestens einen Lastausgang umfasst, welcher mit einer dritten Stromschiene elektrisch verbunden ist, wobei der mindestens eine Lastausgang über einen zugeordneten Leistungshalbleiter, dessen erster Anschluss mit der ersten Stromschiene und dessen zweiter Anschluss mit der dritten Stromschiene verbunden ist, elektrisch mit der ersten Stromschiene verbindbar ist, wobei der Leistungshalbleiter den korrespondierenden Lastausgang im leitenden Zustand elektrisch mit der ersten Stromschiene verbindet und im sperrenden Zustand elektrisch von der ersten Stromschiene isoliert. Hierbei sind der mindestens eine Stromanschluss und der mindestens eine Masseanschluss gegeneinander isoliert in einem länglichen Anschlussdom angeordnet und die Stromschienen sind als geschlossene Vielecke ausgeführt, welche in verschiedenen Ebenen gegeneinander isoliert symmetrisch um den Anschlussdom angeordnet sind, wobei jede Kante der ersten Stromschiene einen ersten Anschlussbereich und jede Kante der dritten Stromschiene einen zweiten Anschlussbereich aufweist, und wobei die erste Stromschiene über mindestens zwei Verbindungsstege mit einem ersten Stromanschluss verbunden ist und die zweite Stromschiene über mindestens zwei Verbindungsstege mit einem ersten Masseanschluss verbunden ist.
-
Zudem wird ein Fahrzeugbordnetz mit mindestens einer Fahrzeugbatterie und mindestens einem solchen Stromverteiler vorgeschlagen.
-
Der vorgeschlagene Stromverteiler ist so gestaltet, dass mehrere Stromverteiler durch Steckverbinder direkt miteinander verbunden werden können. Dies ist in der herkömmlichen Bauweise nicht möglich. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Skalierbarkeit des Stromverteilers. Das bedeutet, dass durch Zusammenschalten mehrerer Stromverteiler die Anzahl der möglichen Ausgänge je nach Bedarf erhöht werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Stromanschluss und der Masseanschluss zusammengeschalter Stromverteiler auf der gleichen Seite erfolgt, wie bei einem einzelnen Stromverteiler. Dies minimiert den Konstruktionsaufwand für den Stromverteiler eines neuen Fahrzeugs, da bereits vorhandenen Bauräume und Kabelkonfektion weitgehend aus Vorgängerfahrzeugen übernommen werden können.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Stromverteilers für ein Fahrzeugbordnetz und des im unabhängigen Patentanspruch 11 angegebenen Fahrzeugbordnetzes möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass die dritte Stromschiene mehrere gegeneinander isolierte Segmente aufweisen kann, welche jeweils mit einem Lastausgang verbunden werden und eine mehrkanalige Verteilebene bilden können. Zudem kann mindestens eine mehrkanalige Verteilebene zwischen einer einkanaligen Eingangsebene, in welcher die erste Stromschiene angeordnet ist, und einer einkanaligen Masseebene angeordnet werden, in welcher die zweite Stromschiene angeordnet ist. Durch die mehreren übereinander angeordneten Stromschienen für mehrere Lastausgänge, können die Stecker für diese Lastausgänge ebenfalls übereinander angeordnet werden. In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, die mindestens eine mehrkanalige Verteileben, ähnlich wie bei einem „Zauberwürfel“, drehbar um den Anschlussdom zu lagern. Dadurch können die Lastausgänge je nach der vorhandenen Lage der Kabelzuführungen am Einbauort beispielsweise auf eine Seite gedreht werden. Was den Stromverteiler sehr universell einsetzbar macht. Die Ebenen mit den Verteilerausgängen sind entsprechend voneinander elektrisch isoliert und gegen äußere Einflüsse, wie Feuchtigkeit, Wasser, Hitze usw. beispielsweise mittels Dichtlippen geschützt.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stromverteilers kann die mindestens eine Verteilebene eine Leiterplatte aufweisen, in welche die dritte Stromschiene eingebettet werden kann, wobei die Leiterplatte elektrische und/oder elektronische Bauteile mindestens einer Treiber- und/oder Logikschaltung zur Ansteuerung des mindestens einen Leistungshalbleiters tragen kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stromverteilers kann der Anschlussdom an einem ersten Ende den ersten Stromanschluss und einen zweiten Masseanschluss und an einem zweiten Ende einen zweiten Stromanschluss und den ersten Masseanschluss aufweisen, wobei der erste Stromanschluss über eine erste Kontaktverbindung mit dem zweiten Stromanschluss verbunden werden kann, und wobei der erste Masseschluss über eine zweite Kontaktverbindung mit dem zweiten Masseanschluss verbunden werden kann. Zudem können der erste Stromanschluss und der zweite Masseanschluss und der zweite Stromanschluss und der erste Masseanschluss jeweils koaxial zueinander angeordnet werden. Dadurch ergibt sich eine kompakte Bauform des Stromverteilers, die einfach über entsprechende Steckverbindungen kontaktiert werden kann. Der mindestens eine Stromanschluss und/oder der mindestens eine Masseanschluss können jeweils an einem Ende des Anschlussdoms als Stecker und am anderen Ende als Steckeraufnahme ausgeführt werden. Dies vereinfacht das Verbinden von mehreren erfindungsgemäßen Stromverteilern, um die Anzahl der Lastausgänge zu erhöhen.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stromverteilers kann der erste Stromanschluss beispielsweise als hülsenförmiger Stecker und der zweite Masseanschluss kann beispielsweise als Steckeraufnahme ausgeführt werden, wobei der als Steckeraufnahme ausgeführte zweite Masseanschluss innerhalb des als hülsenförmiger Stecker ausgeführten ersten Stromanschlusses angeordnet werden kann. Zudem kann der zweite Stromanschluss beispielsweise als buchsenförmige Steckeraufnahme und der erste Masseanschluss kann beispielsweise als Stecker ausgeführt werden, wobei der als Stecker ausgeführte erste Masseanschluss innerhalb des als buchsenförmige Steckeraufnahme ausgeführten zweiten Stromanschlusses angeordnet werden kann.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bordnetzes können beispielsweise zwei Stromverteiler elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden, wobei ein erstes Ende eines ersten Anschlussdoms in ein zweites Ende eines zweiten Anschlussdoms eingesteckt werden kann, so dass der Stromanschluss am ersten Ende des ersten Anschlussdoms mit dem korrespondierenden Stromanschluss am zweiten Ende des zweiten Anschlussdoms verbunden werden kann, und der Masseanschluss am ersten Ende des ersten Anschlussdoms kann mit dem korrespondierenden Masseanschluss am zweiten Ende des zweiten Anschlussdoms verbunden werden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stromverteilers für ein Fahrzeugbordnetz.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung der verschiedenen Ebenen des erfindungsgemäßen Stromverteilers für ein Fahrzeugbordnetz aus 1.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verteilebene für einen erfindungsgemäßen Stromverteiler für ein Fahrzeugbordnetz.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung von zwei erfindungsgemäßen Stromverteilern für ein Fahrzeugbordnetz aus 1, die über eine Steckverbindung miteinander verbindbar sind.
-
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Eingangsebene des erfindungsgemäßen Stromverteilers für ein Fahrzeugbordnetz aus 1.
-
6 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Stromschiene mit mehreren in Reihe angeordneten Leistungshalbleitern.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stromverteilers 1 für ein Fahrzeugbordnetz mindestens einen Stromanschluss 5, welcher mit einer ersten Stromschiene 12 verbunden ist, mindestens einen Masseanschluss 7, welcher mit einer zweiten Stromschiene 32 verbunden ist, und mindestens einem Lastausgang A, welcher mit einer dritten Stromschiene 22 elektrisch verbunden ist. Der mindestens eine Lastausgang A ist über einen zugeordneten Leistungshalbleiter T, dessen erster Anschluss D mit der ersten Stromschiene 12 und dessen zweiter Anschluss S mit der dritten Stromschiene 22 verbunden ist, elektrisch mit der ersten Stromschiene 12 verbindbar. Der Leistungshalbleiter T verbindet den korrespondierenden Lastausgang A im leitenden Zustand elektrisch mit der ersten Stromschiene 12 und isoliert den korrespondierenden Lastausgang A im sperrenden Zustand elektrisch von der ersten Stromschiene 12. Hierbei sind der mindestens eine Stromanschluss 5 und der mindestens eine Masseanschluss 7 gegeneinander isoliert in einem länglichen Anschlussdom 9 angeordnet und die Stromschienen 12, 22, 32 sind als geschlossene Vielecke ausgeführt, welche in verschiedenen Ebenen 10, 20, 30 gegeneinander isoliert symmetrisch um den Anschlussdom 9 angeordnet sind. Hierbei weist jede Kante der ersten Stromschiene 12 einen ersten Anschlussbereich D1, D2, D3, D4, D5, D6 und jede Kante der dritten Stromschiene 22 einen zweiten Anschlussbereich S1, S2, S3, S4, S5, S6 auf. Zudem ist die erste Stromschiene 12 über mindestens zwei Verbindungsstege 14 mit einem ersten Stromanschluss 5.1 verbunden und die zweite Stromschiene 32 ist über mindestens zwei Verbindungsstege 34 mit einem ersten Masseanschluss 7.1 verbunden.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, liegen die Stromschienen 12, 22, 32 übereinander, sind voneinander isoliert und haben die gleiche Geometrie. Die Stromschienen 12, 22, 32 sind an den Enden nicht offen sondern bilden ein geschlossenes Sechseck (Hexagon). Selbstverständlich können die Stromschienen 12, 22, 32 auch andere symmetrische Vielecke, wie beispielsweise ein Achteck (Oktagon) bilden. Des Weiteren ist in 1 ein Gehäuse 3 des Stromverteilers 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls hexagonal ausgeführt. Der innere Aufbau des Stromverteilers 1 besteht aus mehreren übereinanderliegenden Stromschienen 12, 22, 32. An diese Stromschienen 12, 22, 32 sind sowohl Leistungshalbleiter T als auch andere elektrische und/oder elektronische Bauelemente einer elektronischen Treiber- und/oder Logikschaltung T/L angebunden. Die übereinander liegenden Stromschienen 12, 22, 32 sind durch geeignete Isolierungen gegeneinander elektrisch isoliert, so dass eine Ebenenstruktur entsteht. Die Isolierung kann beispielsweise als entsprechende Schicht einer Leiterplatte 28, auf welcher die Stromschiene 22 angeordnet ist, oder als isolierende Beschichtung 16 der Stromschiene 12 ausgeführt werden. Die isolierende Beschichtung kann beispielsweise mit einem 3D-Druckverfahren aufgebracht werden.
-
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist die erste Stromschiene 12 über sechs Verbindungsstege 14 mit dem Stromanschluss 5 verbunden und bildet eine einkanalige Eingangsebene 10 aus, wobei jede Kante der als Vieleck (hier als Sechseck) ausgeführten ersten Stromschiene 12 über einen Verbindungssteg 14 mit dem Stromanschluss 5 verbunden ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Eckpunkte der als Vieleck (hier als Sechseck) ausgeführten ersten Stromschiene 12 mit dem Stromanschluss 5 verbunden werden. Die als Vieleck (hier als Sechseck) ausgeführte dritte Stromschiene 22 weist mehrere durch Isolierelemente 26 elektrisch gegeneinander isolierte Segmente 24 auf, welche jeweils einen der zweiten Anschlussbereiche S1, S2, S3, S4, S5, S6 aufweisen und mit einem Lastausgang A verbunden sind, so dass eine mehrkanalige Verteilebene 20 entsteht. Die Anzahl der Segmente 24 entspricht der Anzahl der Kanten des Vielecks, wobei die Isolierelemente 26 im dargestellten Ausführungsbeispiel an den Ecken des Vielecks angeordnet sind. Die zweite Stromschiene 32 ist über sechs Verbindungsstege 34 mit dem Masseanschluss 7 verbunden und bildet eine einkanalige Masseebene 30 aus, wobei jede Kante der als Vieleck (hier als Sechseck) ausgeführten zweiten Stromschiene 32 über einen Verbindungssteg 34 mit dem Stromanschluss 5 verbunden ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Eckpunkte der als Vieleck (hier als Sechseck) ausgeführten zweiten Stromschiene 32 mit dem Masseanschluss 7 verbunden werden.
-
Wie insbesondere aus 1 weiter ersichtlich ist, ist eine mehrkanalige Verteilebene 20 zwischen der einkanaligen Eingangsebene 10, in welcher die erste Stromschiene 12 angeordnet ist, und der einkanaligen Masseebene 30 angeordnet, in welcher die zweite Stromschiene 32 angeordnet ist.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stromverteilers 1 sind die herkömmlichen Sicherungen durch Leistungshalbleiter T ersetzt, welche als MOSFETs (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren) in einer D2PAK-Bauform ausgeführt sind. Diese Bauform eignet sich in vorteilhafter Weise zur direkten Anordnung auf einer Oberfläche der korrespondierenden Stromschiene 12. Hierbei entspricht der erste Anschluss D einem Drainanschluss des Feldeffekttransistors, der zweite Anschluss S entspricht einem Sourceanschluss des Feldeffekttransistors und ein Steueranschluss G entspricht einem Gateanschluss des Feldeffekttransistors. Die Leistungshalbleiter T sind mit ihren ersten Anschlüssen D jeweils über einen ersten Anschlussbereich D1, D2, D3, D4, D5, D6 an die erste Stromschiene 12 und den Stromanschluss 5 und mit ihren zweiten Anschlüssen S jeweils über einen zweiten Anschlussbereich S1, S2, S3, S4, S5, S6 an ein Segment 24 der dritten Stromschiene 22 und einen korrespondierenden Lastausgang A angebunden. An dem Lastausgang A sind mittels Leitungen die elektrischen Verbraucher oder Lasten L im Bordnetz angebunden. Aus Sicht der Elektronik handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen High-Side Schalter, an dem die Verbraucher bzw. Lasten L angebunden sind. Weitere Schaltungsteile wie beispielsweise die elektronischen Treiber- und/oder Logikschaltungen T/L sind mit der ersten Stromschiene 12 und der zweiten Stromschiene 32 verbunden.
-
Wie aus 3 ersichtlich ist, kann die Verteilebene 20A eine konventionelle Leiterplatte 28 aufweisen, welche beispielsweise in Dünnschichttechnik ausgeführt ist und elektronische und/oder elektrische Bauteile 29 der mindestens einen Treiber- und/oder Logikschaltung T/L zur Ansteuerung des mindestens einen Leistungshalbleiters T trägt. Die Leiterplatte 28 kann im Inneren der von den Stromschienen 12, 22, 32 aufgespannten Vielecke (hier Sechsecke) liegen. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Verteilebene 20A die dritte Stromschiene 22A mit ihren Segmenten 24A in die Leiterplatte 28 eingebettet, wobei die Segmente 24A durch entsprechende Isolierungen 26A elektrisch voneinander getrennt sind.
-
Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können mehrere Verteilebenen 20 zwischen der Eingangsebene 10 und der Masseebene 30 angeordnet werden, so dass die Lastausgänge A übereinander angeordnet sind und auch die Anschlussstecker für diese Lastausgänge A übereinander angeordnet werden können. Zudem kann die mindestens eine Verteilebene 20, ähnlich wie bei einem „Zauberwürfel“, drehbar um den Anschlussdom 9 gelagert werden. Dadurch können die Lastausgänge A je nach der vorhandenen Lage der Kabelzuführungen am Einbauort beispielsweise auf eine Seite gedreht werden. Was den Stromverteiler 1 sehr universell einsetzbar macht. Die Verteilebenen 20 mit den Lastausgängen A sind entsprechend voneinander elektrisch isoliert und gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, Wasser, Hitze usw. beispielsweise mittels Dichtlippen geschützt.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist an der Oberseite und an der Unterseite des Gehäuses 3 jeweils ein Stromanschluss 5 für den Strom, welcher mittels des Stromverteilers 1 auf die Lastausgänge A verteilt werden soll, und ein Masseanschluss 7 angeordnet. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist der aus dem Gehäuse 3 herausgeführte Anschlussdom 9 an einem ersten, hier dem oberen Ende den ersten Stromanschluss 5.1 und einen zweiten Masseanschluss 7.2 auf. An einem zweiten, hier dem unteren Ende weist der Anschlussdom 9 einen zweiten Stromanschluss 5.2 und den ersten Masseanschluss 7.1 auf. Zudem ist der erste Stromanschluss 5.1 über eine im Inneren des Anschlussdoms 9 geführte erste Kontaktverbindung 5.3 mit dem zweiten Stromanschluss 5.2 verbunden, und der erste Masseschluss 7.1 ist über eine im Inneren des Anschlussdoms 9 geführte zweite Kontaktverbindung 7.3 mit dem zweiten Masseanschluss 7.2 verbunden. Der Anschlussdom 9 umfasst einen elektrisch isolierenden Grundkörper, in welchem die erste Kontaktverbindung 5.3 und die zweite Kontaktverbindung 7.3 elektrisch gegeneinander isoliert geführt sind, wobei der Grundköper des Anschlussdoms 9 vorzugweise als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt ist.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind der erste Stromanschluss 5.1 und der zweite Masseanschluss 7.2 und der zweite Stromanschluss 5.2 und der erste Masseanschluss 7.1 jeweils koaxial zueinander angeordnet. Hierbei können der mindestens eine Stromanschluss 5 und/oder der mindestens eine Masseanschluss 7 jeweils an einem Ende des Anschlussdoms 9 als Stecker und am anderen Ende als Steckeraufnahme ausgeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Stromanschluss 5.1 als hülsenförmiger Stecker und der zweite Masseanschluss 7.2 als Steckeraufnahme ausgeführt. Hierbei ist der als Steckeraufnahme ausgeführte zweite Masseanschluss 7.2 innerhalb des als hülsenförmiger Stecker ausgeführten ersten Stromanschlusses 5.1 angeordnet. Der zweite Stromanschluss 5.2 ist als buchsenförmige Steckeraufnahme und der erste Masseanschluss 7.1 ist als Stecker ausgeführt. Hierbei ist der als Stecker ausgeführte erste Masseanschluss 7.1 innerhalb des als buchsenförmige Steckeraufnahme ausgeführten zweiten Stromanschlusses 5.2 angeordnet. Die Stromschienen 12, 22, 32 sowie die Leistungshalbleiter T und die Strom- und Masseanschlüsse 5, 7 sind beispielsweise für Ströme bzw. Belastungen im Bereich von 10A bis mehrere 100A ausgelegt.
-
Wie aus 4 ersichtlich ist, können zwei erfindungsgemäße Stromverteiler 1A, 1B im dargestellten Ausführungsbeispiel elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden. Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, kann ein erstes Ende eines ersten Anschlussdoms 9A in ein zweites Ende eines zweiten Anschlussdoms 9B eingesteckt werden, so dass der Stromanschluss 5 am ersten Ende des ersten Anschlussdoms 9A mit dem korrespondierenden Stromanschluss 5 am zweiten Ende des zweiten Anschlussdoms 9B verbunden ist, und der Masseanschluss 7 am ersten Ende des ersten Anschlussdoms 9A mit dem korrespondierenden Masseanschluss 7 am zweiten Ende des zweiten Anschlussdoms 9B verbunden ist. Durch die Ausführungen der Anschlussdome 9A, 9B ist es mögliche mehrere Stromverteiler 1A, 1B direkt elektrisch und mechanisch miteinander zu verbinden, so dass in vorteilhafter Weise eine Skalierbarkeit der Verteiler ermöglicht wird. Das bedeutet, dass durch Zusammenschalten mehrerer Stromverteiler 1A, 1B die Anzahl der möglichen Lastausgänge A je nach Bedarf erhöht werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Stromanschluss 5 und der Massebolzen 7 der zusammengeschalten Stromverteiler 1A, 1B auf der gleichen Seite angeordnet sind, wie bei einem einzelnen Stromverteiler 1A, 1B. Dies minimiert den Konstruktionsaufwand für den Stromverteiler 1 eines neuen Fahrzeugs, da bereits vorhandenen Bauräume und Kabelkonfektion weitgehend aus Vorgängerfahrzeugen übernommen werden können.
-
5 und 6 zeigen den Vergleich des Strompfads bzw. des elektrischen Widerstands R, R‘ der als Vieleck ausgeführten Stromschiene 12, die über mehrere Verbindungsstege 14 mit dem Stromanschluss 5 verbunden ist, im Vergleich zu einer konventionellen an den Enden offenen Stromschiene 12‘. In der konventionellen Stromschiene 12‘ sind die äußeren ersten Anschlussbereiche D3, D6 für die Leistungshalbleiter T hochohmiger als die inneren Anschlussbereiche D1, D2, D4, D5 angebunden. Durch den Spannungsabfall an den Zuleitungswiderständen R‘ entsteht eine charakteristische Verlustleitung abhängig von der Strombelastung. Wie aus 6 weiter ersichtlich ist, ergeben sich von einem gegebenen Einspeisepunkt des Stroms am Stromanschluss 5‘ zu den außenliegenden Anschlussbereichen D3 und D6 im dargestellten Beispiel ein Zuleitungswiderstand von 3 × R‘, welcher dem Dreifachen des Zuleitungswiderstands R‘ der innenliegenden Anschlussbereiche D1 und D4 entspricht. Für die mittleren Anschlussbereich D2 und D5 ergibt sich im dargestellten Beispiel ein Zuleitungswiderstand von 2 × R‘. Die Asymmetrie des Zuleitungswiderstands auf der Länge der Stromschiene kann dazu führen, dass die an weiter innenliegenden ersten Anschlussbereichen D1, D4 niederohmiger angebundenen Leistungshalbleiter T eine höhere Strombelastung erfahren und früher ausfallen.
-
Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, ergeben sich im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Verbindungsstege 14 mehrere parallele Strompfade zu den ersten Anschlussbereichen D1, D2, D3, D4, D5, D6 so dass die ersten Anschlussbereich D1, D2, D3, D4, D5, D6 den gleichen Leitungswiderstand R zum Stromanschluss 5 aufweisen, der sich durch eine Parallelschaltung der Leitungswiderstände der parallelen Strompfade ergibt. Der elektrische Widerstand R welcher auf den an den ersten Anschlussbereich D1, D2, D3, D4, D5, D6 angebundenen Leistungshalbleiter T wirkt, reduziert sich aufgrund der parallelen Strompfade gegenüber der linearen Stromschiene 5‘ aus 6.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Stromverteiler für ein Fahrzeugbordnetz zur Verfügung, der in vorteilhafter Weise alternative konstruktiven Lösungsmöglichkeiten bietet, um hohe Ströme von ca. 10–100A als Dauerlast an den Lastausgängen bei kleinen geometrischen Abmessungen schalten zu können. Für einen solchen Stromverteiler können bis zu zwölf Ausgänge vorgesehen werden, wobei der Stecker die Größe des Stromverteilers im Wesentlichen bestimmt. Durch Ausführungsformen der Erfindung kann die Geometrie des Stromverteilers für kleine Bauräume optimiert werden, wobei die Stecker zu den Lastausgängen in vorteilhafter Weise so angeordnet werden können, dass die Stecker die Gehäusegröße nicht bestimmen. Für die Erschließung neuer Bauräume bietet die vorgeschlagene Form des erfindungsgemäßen Stromverteilers eine Lösung, welche viele kleinere Stromverteiler im Fahrzeug einsetzt, wobei die kleineren Stromverteiler durch Steckverbindungen einfach direkt elektrisch miteinander verbunden werden können, um mehr Lastausgänge zur Verfügung stellen zu können. Durch die Verwendung von solchen kleineren verteilt im Fahrzeug angeordneten Stromverteilern, können in vorteilhafter Weise lange Leitungen mit großen Querschnitten vermieden werden, die von einem zentralen Stromverteiler ausgehen. Was die Kosten für die Verkabelung senkt. Zudem können durch kleinere Stromverteiler neue Bauräume erschlossen werden. Insbesondere in einem 48V-Bordnetz wird es zunächst nur eine begrenzte Anzahl von Verbrauchern auf dieser Spannungsebene geben, so dass hier „kleinere“ Stromverteiler unter Ausnutzung zusätzlicher Bauräume eingesetzt werden können. Bisher sind die Stromverteiler auf den Bauraum eines spezifischen Fahrzeugs zugeschnitten und nur bedingt für andere Fahrzeugbaureihen oder Derivate wieder verwendbar. Da diese mit unterschiedlichen Relais und Sicherungen zur Überwachung der Ausgänge bestückt werden müssen. Durch den Einsatz der Leistungshalbleiter ist in vorteilhafter Weise eine Wiederverwendbarkeit der Stromverteiler möglich, da mit dem Einsatz der Leistungshalbleiter, die Relaisfunktionen und Sicherungskennlinien frei programmierbar sind, und diese Funktionen den Lastausgängen individuell zugewiesen werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
