DE10235479A1

DE10235479A1 - Energieverteileinrichtung und Zwischenverbinder darin

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Publication number: DE10235479A1
Application number: DE10235479A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Tamai; Tetsuya Hasegawa
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2003-03-06
Also published as: US20030030328A1; JP2003048496A; GB0217167D0; GB2381139A; GB2381139B

Abstract

Ein Energieverteilsystem ist bereitgestellt mit verbesserter Effizienz beim Umsetzen einer Spannung einer Energiequelle und auch reduzierter Wärmegenerierung. Die Energieverteileinrichtung (1) schließt einen Energiequellenteil (4) ein, der eine Energie einer hohen Spannung generiert und eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten (7), zu denen der Energiequellenteil (4) die Energie der hohen Spannung über jeweilige Energieleitungen (5, 8) zuführt. Die Energieleitungen (8) von dem Energiequellenteil (4) sind mit den elektronischen Steuereinheiten (7) über den mittleren einer Vielzahl von Zwischenverbindern (9) verbunden. Jeder Zwischenverbinder (9) hat einen eingebauten Umsetzer (13) zum Umsetzen einer Hochspannung von 42 V in eine Zwischenspannung von 12 V. In jeder elektronischen Steuereinheit (7) ist ein Serienregler (14) angeordnet zum Umsetzen der Zwischenspannung von 12 V in eine Lastspannung von 5 V.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieverteileinrichtung, die in einem Fahrzeug oder Ähnlichem montiert ist zum Verteilen elektrischer Energie an eine Vielzahl von Lasten des Fahrzeugs und betrifft auch Zwischenverbinder, die in der Energieverteileinrichtung verwendet werden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In konventionellen Fahrzeugen, die eine Energiequelle von 14 V (Spannung) verwenden, schließt die Energieverteileinrichtung eine elektrische Verbindung ein, zu der Hochspannungsenergie zugeführt wird von der Energiequelle und eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten, die mit der elektrischen Verbindungsbox über Energieleitungen verbunden sind, wobei die elektronischen Steuereinheiten jeweils einen eingebauten Serienregler haben, an den die Hochspannungsenergie verteilt wird. Im Betrieb wird die Hochspannungsenergie von der elektrischen Verbindungsbox umgesetzt in Niederspannungsenergie durch die Serienregler in den elektronischen Steuereinheiten. Dann wird die sogenannte Niederspannung einer Vielzahl von Lasten zugeführt, die mit jeweiligen elektronischen Steuereinheiten verbunden sind.
Inzwischen wurde in jüngster Zeit ein "Hochspannungs"- Fahrzeug entwickelt, das eine Spannung von 42 V verwendet, die mit einem Motorgenerator geladen wird, wirksam zum Reduzieren des Treibstoffverbrauchs. Wenn jedoch die oben erwähnte Energieverteileinrichtung in einem solchen "Hochspannungs"- Fahrzeug angeordnet wird, zeigt die Energieverteileinrichtung eine spürbar verschwendende Umsetzungseffizienz und eine große Wärmegenerierung. Das heißt, wenn das Fahrzeug eine Energiequelle von 14 V und weiter eine Spannung für jede Last gleich 5 V verwendet, dann hat jeder der Serienregler eine Effizienz von 35,7% [= (14-5)/14]. Wenn das Fahrzeug demgegenüber eine Energiequelle von 42 V und außerdem eine Spannung für jede Last von 5 V verwendet, wird der Serienregler eine Effizienz von 11,9% [= (42-5)/42] haben.
In diesem Zusammenhang offenbart die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-84626 eine andere konventionelle Energieverteileinrichtung, bei der die elektrische Verbindungsbox mit einer Hochspannungsenergie von der Energiequelle versorgt wird und auch versehen ist mit einem Spannungsumsetzer, der eine Hochspannung in eine Niederspannung (5 V) umsetzt, so dass die resultierende Niederspannungsenergie zu jeweiligen Steuereinheiten zugeführt wird.
In dieser Energieverteileinrichtung tritt jedoch ein Problem des Spannungsabfalls im Falle der Energieversorgung gegen eine elektrische Last fern von dem Spannungsumsetzer auf, was es erforderlich macht, die jeweiligen Energieleitungen für die elektrische Last zu schirmen. Zusätzlich muss der Spannungsumsetzer die Erfordernisse für die schwierigste elektrische Last in bezug auf die umgesetzte Spannung und die Temperaturcharakteristik erfüllen, was ein Anheben der Produktionskosten der Einrichtung bewirkt. Da der Umsetzer zu einer Ausgangsgröße mit Energieschwankungen bedingt durch Verstärkung und Dämpfung im Laststrom neigt, ist es schwierig, die Vielzahl von Lasten mit genauer Energie zu versorgen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Unter den Umständen ist es daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Energieverteilsystem bereitzustellen, das eine verbesserte Effizienz zum Umsetzen einer Spannungsquelle hat und das nicht mit einer großen Wärmeentwicklung verbunden ist.

Das oben beschriebene Ziel der vorliegenden Erfindung kann gelöst werden durch ein Energiequellenteil, das eine Energie einer hohen Spannung generiert;
eine Vielzahl von Energieverteilteilen, denen das Energiequellenteil durch jeweilige Energieleitungen die Leistung der hohen Spannung zuführt, wobei jedes Energieverteilteil angepasst ist zum Versorgen einer Lastspannung;
eine Vielzahl von Zwischenverbinder, über die Energieleitungen von dem Energiequellenteil jeweils mit den Energieverteilteilen verbunden sind;
eine Vielzahl von Umsetzern, die in den Zwischenverbindern angeordnet sind um dadurch jeweils die Hochspannung in eine Zwischenspannung niedriger als die Hochspannung umzusetzen.

Da jeder der Umsetzer, die jeweils eine verbesserte Umsetzeffizienz verglichen mit einem Regler haben, die Hochspannung in die Zwischenspannung umsetzt, kann die Energieverteileinrichtung mit verbesserter Umsetzeffizienz bereitgestellt werden für eine Spannung der Energie und ohne große Wärmeentwicklung. Da die Hochspannung des Energiequellenteils durch die Zwischenverbinder umgesetzt wird in die Zwischenspannung, gibt es keinen Bedarf, einen Spannungsabfall von dem Energiequellenteil zu den Energieverteilteilen zu berücksichtigen, so dass es nicht erforderlich ist, die Energieleitungen durch geschirmte Leitungen auszubilden.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist in der obigen Energieverteileinrichtung die Zwischenspannung höher als die Lastspannung und die Energieverteilteile sind jeweils mit Serienreglern versehen, von denen jeder die Zwischenspannung in die Lastspannung umwandelt.

Bedingt durch das Vorsehen von Serienreglern mit der Fähigkeit, eine Lastspannung mit hoher Genauigkeit bereitzustellen, brauchen die Umsetzer keine Ausgangsgrößen mit höchster Genauigkeit bereitzustellen. Außerdem, hat jeder der Serienregler nur eine Temperaturcharakteristik zu besitzen und ein Genauigkeitserfordernis für eine Last in Zuständigkeit mit dem entsprechenden Energieverteilteil.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist in der Energieverteileinrichtung des zweiten Aspekts die Zwischenspannung, die höher ist als die Lastspannung, gleich einer Spannung, die ein Mehrzweckniederspannungsfahrzeug durch einen Spannungsquellenteil davon zur Verfügung stellt.

Dann wird es möglich, elektronische Steuereinheiten für das Mehrzweckniederspannungsfahrzeug einzuteilen in der Energieverteileinrichtung.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist in der Energieverteileinrichtung des zweiten Aspekts die Zwischenspannung höher als die Lastspannung und gleich einer Spannung zum Antreiben einer Mehrzweckelektroniksteuereinheit.

Dann besteht kein Bedarf, irgendeine Energieleitung zum Antreiben der elektronischen Steuereinheit zwischen den Energiequellenteilen und den elektronischen Steuereinheiten bereitzustellen.

Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist die Zwischenspannung gleich der Lastspannung.

In diesem Fall gibt es keinen Bedarf, einen Serienregler in jedem der Energieverteilungsteile vorzusehen.

Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung umfasst die obige Energieverteileinrichtung außerdem eine Vielzahl von energieleitungsseitigen Verbindern, die verbunden sind mit dem Energiequellenteil durch die Energieleitungen und einer Vielzahl von energieverteilungsseitigen Verbindern, die jeweils in den Energieverteilungsteilen angeordnet sind. Verbunden ist ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen jedes der energieleitungsseitigen Verbinder und auch zwischen benachbarten Anschlüssen auf einer Eingangsseite jedes der Zwischenverbinder größer als ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen jedes der energieverteilungsseitigen Verbinder und auch zwischen benachbarten Anschlüssen auf einer Ausgangsseite jedes der Zwischenverbinder.

Durch das Einrichten des obigen Zusammenhangs bezüglich des Abstandes ist es möglich, ein Auftreten von Lichtbögen zu vermeiden.

Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung ist in der Energieverteileinrichtung des sechsten Aspektes jeder der Zwischenverbinder mit einem Mechanismus versehen, der es unmöglich machen würde, den entsprechenden Zwischenverbinder mit dem entsprechenden energieverteilungsseitigen Verbinder zu verbinden ohne dass der entsprechende Zwischenverbinder mit dem entsprechenden energieleitungsseitigen Verbinder verbunden ist.

Wegen des Vorsehens des obigen Mechanismus ist es möglich, das Auftreten von durch Kurzschluss bedingten Lichtbögen etc. zu verhindern, selbst bei Einsatz von allgemeinen und nicht isolierenden Umsetzern als Umsetzer, wodurch die Sicherheit im Betriebsfall sichergestellt werden kann.

Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung schließt in der Energieverteileinrichtung gemäß dem siebten Aspekt der Mechanismus einen Verbinderübertragungsteil ein, der bewegbar vorgesehen ist in dem Zwischenverbinder, um in Eingriff sowohl mit dem energieleitungsseitigen Verbinder als auch dem energieverteilungsseitigen Verbinder bringbar zu sein und der vorgesehen ist, mit Eingriffsteilen, die es ermöglichen, den Zwischenverbinder in Eingriff zu bringen mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder auf ein Ineingriffbringen des Verbinderübertragungsteils mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch ein Zwischenverbinder vorgesehen für eine Energieverteileinrichtung, angeordnet zwischen einem Energiequellenteil davon, wobei der Energiequellenteil eine Hochspannung generiert und einem Energieverteilteil der Energieverteileinrichtung, wobei der Energieverteilteil angepasst ist zum Versorgen einer Last mit einer Lastspannung. Der Zwischenverbinder schließt einen eingebauten Umsetzer ein zum Umsetzen der Hochspannung des Energiequellenteils in eine Zwischenspannung niedriger als die Hochspannung.

Da eine Hochspannung in dem obigen Zwischenverbinder durch den Umsetzer mit verbesserter Umsetzeffizienz verglichen mit einem Regler in eine Zwischenspannung umgesetzt wird, ist es möglich, eine Energieverteileinrichtung mit verbesserter Umsetzeffizienz für eine Spannung der Energie bereitzustellen und ohne große Wärmegenerierung. Da die Hochspannung des Energiequellenteils durch den Zwischenverbinder umgesetzt wird in die Zwischenspannung gibt es außerdem keinen Bedarf, einen Spannungsabfall von dem Energiequellenteil zu dem Energieverteilteil zu beachten, so dass es unnötig ist, eine Energieleitung dazwischen mit einer geschirmten Leitung auszubilden.

Gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung schließt die Energieverteileinrichtung des neunten Aspektes außerdem einen energieleitungsseitigen Verbinder ein, der verbunden ist mit dem Energiequellenteil und einen energieverteilungsseitigen Verbinder, er angeordnet ist in dem Energieverteilteil. Außerdem ist ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen des Zwischenverbinders zum Verbinden mit dem energieleitungsseitigen Verbinder größer eingerichtet als ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen des Zwischenverbinders für das Verbinden mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder.

Mit dem Einrichten des obigen Abstandszusammenhangs ist es möglich, ein Auftreten eines Lichtbogens auf der "Eingangs"- Seite des Zwischenverbinders zu verhindern, wodurch die Sicherheit im Betrieb sichergestellt werden kann. Zusätzlich ist es möglich, die Ausgangsseite des Zwischenverbinders kompakt zu machen und es gibt keinen Bedarf, ein Problem einer hohen Spannung in Bezug auf Materialien für die Anschlüsse etc. zu beachten.

Gemäß dem elften Aspekt der Erfindung umfasst der Zwischenverbinder des zehnten Aspektes außerdem einen Mechanismus, der es unmöglich machen würde, mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder verbunden zu werden, wenn nicht der Zwischenverbinder verbunden ist mit dem energieleitungsseitigen Verbinder.

Wegen des Vorsehens des obigen Mechanismus ist es möglich, das Auftreten von durch Kurzschluss auftretenden Lichtbögen etc. zu verhindern, selbst bei Einsatz eines allgemeinen und nicht isolierenden Umsetzers als Umsetzer, wodurch die Sicherheit im Betriebsfall sichergestellt werden kann.

Gemäß dem zwölften Aspekt der Erfindung schließt im Zwischenverbinder des ersten Aspektes der Mechanismus einen Verbinderübertragungsteil ein, der beweglich angeordnet ist im Zwischenverbinder, um in Eingriff bringbar zu sein sowohl mit dem energieleitungsseitigen Verbinder als auch dem energieverteilungsseitigen Verbinder und der mit Eingriffsteilen versehen ist, die es dem Zwischenverbinder ermöglichen, in Eingriff zu kommen mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder auf das Ineingriffkommen des Verbinderübergangsteils mit dem energieleitungsseitigen Verbinder.

Dieses und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden vollständiger offenbar aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen, betrachtet im Zusammenhang mit den zugehörenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Energieverteileinrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine perspektifische Darstellung eines Zwischenverbinders, eines energieleitungsseitigen Verbinders und eines energieverteilungsseitigen Verbinders, die die erste Ausgestaltungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 3 ist ein Schaltungsblockdiagramm der Energieverteileinrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Schaltungsblockdiagramm der Energieverteileinrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt die konkrete Ausführungsform des Zwischenverbinders, des energieleitungsseitigen Verbinders und des energieverteilungsseitigen Verbinders, beide eingebaut in den Zwischenverbinder der vorliegenden Erfindung und ist ein Schaltungsdiagramm des Zwischenverbinders etc.;
Fig. 6 zeigt die Ausführungsform des Zwischenverbinders etc. und eine Konstruktionsansicht des Zwischenverbinders, des energieleitungsseitigen Verbinders und des energieverteilungsseitigen Verbinders vor ihrer Vereinigung;
Fig. 7 zeigt die Ausführungsform des Zwischenverbinders etc. und eine Konstruktionsansicht einer Bedingung in der Mitte zwischen dem Ineingriffsein des energieleitungsseitigen Verbinders mit dem Zwischenverbinder;
Fig. 8 zeigt die Ausführungsform des Zwischenverbinders etc. und eine Konstruktionsansicht eine Bedingung zeigend, dass das in Eingriffsein zwischen dem energieleitungsseitigen Verbinder und dem Zwischenverbinder abgeschlossen ist und das Ineingriffkommen zwischen dem energieverteilungsseitigen Verbinder und dem Zwischenverbinder noch nicht abgeschlossen ist; und
Fig. 9 zeigt die Ausführungsform des Zwischenverbinders etc. und eine Konstruktionsansicht, eine Bedingung zeigend, dass das Ineingriffsein zwischen dem energieleitungsseitigen Verbinder, dem energieverteilungsseitigen Verbinder und dem Zwischenverbinder abgeschlossen ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 und 2 zeigen die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesen Figuren ist Fig. 1 ein Schaltungsblockdiagramm einer Energieverteileinrichtung gemäß der Erfindung, während Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Zwischenverbinder, einen energieleitungsseitigen Verbinder und einen energieverteilungsseitigen Verbinder als Bestandteile der Einrichtung darstellen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, schließt die Energieverteileinrichtung 1 einen Energiequellenteil 4 ein, gebündelt aus einer ladbaren/entladbaren Batterie 2 und einem Motorgenerator 3, der Energie generieren kann infolge der Umdrehungen einer Verbrennungsmaschine. Durch jeweilige Energieleitungen 5 versorgt der Energiequellenteil 4 drei elektrische Anschlussboxen 6 (J/B vom englischsprachigen Ausdruck Junction Box) jeweils mit Hochspannungsenergie von 42 V. Diese elektrischen Anschlussboxen 6 sind beispielsweise in einem Motorraum, einem Fahrgastraum oder einem Kofferraum angeordnet. Von den jeweiligen elektrischen Anschlussboxen 6 sind Energieleitungen 8 zu elektronischen Steuereinheiten (ECU vom englischsprachigen Ausdruck electronic control units) 7 geleitet, eine Vielzahl jeweiliger Energieverteilungsteile bildend. Jeweilige Enden der Energieleitung 8 sind mit den elektronischen Steuereinheiten 7 durch den mittleren der Zwischenverbinder 9 verbunden. Im Detail sind die Enden der Energieleitungen 8 mit den "energieleitungsseitigen" Verbindern 11 verbunden. Demgegenüber sind die elektronischen Steuereinheiten 7 jeweils mit "energieverteilungsseitigen" Verbindern 6 versehen. Jeder der energieleitungsseitigen Verbinder 11 ist mit einem Eingangsverbinderteil 9a jedes Zwischenverbinders 9 verbunden, während jeder der energieverteilungsseitigen Verbinder 12 mit einem Ausgangsverbinderteil 9b jedes Zwischenverbinders 9 verbunden ist.
Jeder der Zwischenverbinder 9 hat einen eingebauten Umsetzer 13. Der Umsetzer 13 ist aus einem DC/DC-Umsetzer bzw. Gleichspannungs/Gleichspannungswandler (DC steht für den englischsprachigen Ausdruck direct current bzw. Gleichspannung/Gleichstrom) mit hoher Umsetzeffizienz ausgebildet und setzt die Hochspannungsenergie von 42 V in Zwischenspannungsenergie von 12 V um, die niedriger ist als die obige Hochspannungsenergie und höher als eine Lastspannung (5 V). Wie in Fig. 2 gezeigt, sind sowohl der energieleitungsseitige Verbinder 11 als auch der eingangsseitige Teil 9a des Zwischenverbinders 9 vorgesehen als Verbinder für 42 V und ein Abstand D1 zwischen benachbarten Anschlüssen 11a, 11a (und auch 9c, 9c) ist relativ groß festgelegt. Andererseits sind sowohl der energieverteilungsseitige Verbinder 12 als auch der Ausgangsverbinderteil 9b des Zwischenverbinders 9 als Verbinder für 12 V vorgesehen und ein Abstand D2 zwischen benachbarten Anschlüssen 12a, 12a (und auch 9d, 9d) ist relativ klein festgelegt.
In Fig. 1 sind die jeweiligen elektronischen Steuereinheiten 7 mit einer Vielzahl von Lasten (nicht gezeigt) verbunden, hierdurch deren Betrieb steuernd. Jede elektronische Steuereinheit 7 ist mit einem darin enthaltenen Serienregler 14 versehen, in welchen eine Zwischenspannung von 12 V aus dem Umsetzer 13 geführt wird. Der Serienregler 14 ist mit einem bekannten Aufbau gebildet, der eine Ausgangsspannung durch Rückkopplung der Änderung der Lastspannung mit Hilfe von zum Beispiel einem Operationsverstärker stabilisiert und die Lastspannung von 5 V aus der Zwischenspannung von 12 V liefert. Die Ausgangsgröße jedes Serienreglers 14 wird einer Vielzahl von Lasten (nicht dargestellt) zugeführt in Zuständigkeit mit der entsprechenden elektronischen Steuereinheit 7.
Die oben erwähnte Energieverteileinrichtung arbeitet folgendermaßen.
Eine Hochspannung von 42 V des Energiequellenteils 4 wird in jeweiligen elektrischen Anschlussboxen 6 durch den Energieleitungen 5 zugeführt und dann von den jeweiligen Boxen 6 zu den Zwischenverbindern 9 durch die Energieleitungen 8. Die Hochspannung von 42 V, die den jeweiligen Zwischenverbindern 9 zugeführt wird, wird umgesetzt in die Zwischenspannung von 12 V durch die Umsetzer 13 und dann wird die resultierende Zwischenspannung von 12 V den jeweiligen elektronischen Steuereinheiten 7 zugeführt. Darauf folgend wandeln die Serienregler 14 in den Einheiten 7 die Zwischenspannung von 12 V in eine Lastspannung von 5 V um für die jeweiligen Lasten (nicht dargestellt).
Da wie oben erwähnt, die Energieverteileinrichtung 1 eine Hochspannung (42 V) in eine Zwischenspannung (12 V) umwandelt infolge des Umsetzers 13, der eine hohe Umsetzeffizienz im Vergleich mit Reglern zeigt, ist es möglich, ein System bereitzustellen mit verbesserter Umsetzeffizienz für Energiespannung und auch einer reduzierten Wärmegenerierung. Da die Hochspannung des Energiequellenteiles 4 durch die Zwischenverbinder 9 in die Zwischenspannung umgesetzt wird, von denen jeder mit der elektronischen Steuereinheit 7 verbunden ist, gibt es außerdem keinen Bedarf, einen Spannungsabfall von dem Energiequellenteil 4 zu der Einheit 7 zu beachten und außerdem ist es nicht erforderlich, eine Energieleitung 5, 8 durch geschirmte Drähte aufzubauen. Noch einmal, aufgrund fehlenden starken Spannungsabfalls zwischen den Umsetzern 13 des Zwischenverbinders 9 und der elektronischen Steuereinheiten 7 ist es möglich, den Einheiten 7 effizient eine elektrische Energie zuzuführen.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung kann, da die Zwischenspannung höher ist als die Lastspannung (5 V) und jede der elektronischen Steuereinheiten 7 mit dem Serienregler 14 versehen ist, der die Zwischenspannung in die Lastspannung umsetzt, jede der elektronischen Lasten versorgt werden mit einer präzisen Lastspannung, die von dem Regler 14 produziert wird. Daher ist es nicht notwendig, dass jeder der Umsetzer 13 eine hohe Genauigkeit zeigen muss zum Bereitstellen seiner Ausgangsgröße, sodass Welligkeitsunterdrückungskondensatoren usw. klein aufgebaut werden können. Außerdem muss jeder der Serienregler 14 nur mit einer Temperaturcharakteristik versehen sein und einer Genauigkeit, die für die Last gefordert wird im Zuständigkeitsbereich der entsprechenden elektronischen Steuereinheit 7. Aus dieser Sicht sind, da die Umsetzer 13 und die Serienregler 14 keine strengen Erfordernisse für ihre Ausgangsgrößen erfüllen müssen, möglich, die Einrichtung zu einem niedrigen Preis herzustellen.
Da die Zwischenspannung höher ist als die Lastspannung gleich einer Spannung (12), die die Energiequelleneinheit eines populären Niederspannungsfahrzeuges zur Verfügung stellt, ist es gemäß der ersten Ausführungsform möglich, die elektronischen Steuereinheiten für das populäre Niederspannungsfahrzeug aufzuteilen in die der Einrichtung 1 der Erfindung und es ist möglich, Entwicklungskosten für die Einrichtung 1 unter der Annahme der Energiequelle für das populäre Niederspannungsfahrzeug beim Entwerfen der elektronischen Steuereinheit 7 zu reduzieren.
Außerdem ist es bedingt durch das obige Einrichten eines breiteren Abstandes D1 zwischen benachbarten Anschlüssen 11a, 11a (und auch 9c, 9c) und eines engeren Abstandes D2 zwischen benachbarten Anschlüssen 12a, 12a (und auch 9d, 9d) möglich, das Auftreten von Lichtbögen auf der Eingangsseite des Zwischenverbinders zu verhindern, was zur Betriebssicherheit beiträgt. Zusätzlich ist es möglich, die Ausgangsseite des Zwischenverbinders 9 zu verkleinern und es gibt keinen Bedarf, ein Problem einer Hochspannung in bezug auf die Materialien für die Anschlüsse 12a, 9d zu berücksichtigen.
Fig. 3 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Energieverteileinrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, unterscheidet sich die Energieverteileinrichtung 20 dieser Ausführungsform von der selben Einrichtung 1 der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein eingebauter Umsetzer 21 jedes Zwischenverstärkers 9 eine Hochspannung von 42 V eines Energiequellenteils 4 in eine Zwischenspannung von 7 V umsetzt und dann ein eingebauter Serienregler 22 jeder Einheit 7 die Zwischenspannung von 7 V in eine Lastspannung von 5 V umsetzt. Da der andere Aufbau dieser Ausführungsform ähnlich dem der ersten Ausführungsform ist, sind ihre überlappenden Beschreibungen weggelassen. Auch sind in Fig. 3 Elemente, die identisch sind mit denen der ersten Ausführungsform, zu ihrer Klarheit jeweils durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Sowohl Wirkungen als auch Betriebsabläufe der Einrichtung dieser Ausführungsform sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform hat die Zwischenspannung einen Wert von 7 V etwas größer als die Lastspannung (5 V) als ein Ergebnis davon, dass eine Hochspannung durch den Umsetzer 21 umgesetzt wird in eine Spannung nahe der Lastspannung. Demnach ist es möglich, den Verlust der Spannungsumsetzeffizienz der Einrichtung als Ganzes und der Wärmegenerierung weiter zu reduzieren, hierdurch den Kraftstoffverbrauch verbessernd. Da der Spannungsabfall über den Serienregler 22 gering ist (2 V = 7-5), wird darüber hinaus die Wärmegenerierung spürbar reduziert, um es dem Serienregler 22 zu ermöglichen, eine geringe Größe zu haben. In der Modifizierung kann die Zwischenspannung entweder 6 V sein oder alternativ irgendeinen anderen Wert haben von 8 V bis 11 V.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist, aufgrund des Anpassens der Zwischenspannung von 7 V gleich einer Spannung zum Betreiben der elektronischen Mehrzwecksteuereinheit 7 nicht nötig, spezielle Energieleitungen zwischen Energiequellenteil 4 und den elektronischen Steuereinheiten 7 anzuordnen.
Fig. 4 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Energieverteileinrichtung in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der Erfindung. Wie aus Fig. 4 offenbar wird, unterscheidet sich die Energieverteileinrichtung 30 dieser Ausführungsform von derselben Einrichtung 1 der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein eingebauter Umsetzer 41 jedes Zwischenverbinders 9 eine Hochspannung von 42 V des Energiequellenteils 4 in eine Zwischenspannung von 5 V gleich der Lastspannung umsetzt und die elektronischen Steuereinheiten 7 jeweils vorgesehen sind ohne Serienregler. Da der übrige Aufbau dieser Ausführungsform ähnlich dem der ersten Ausführungsform ist, sind deren überlappende Beschreibungen weggelassen. Auch in Fig. 4 sind Elemente identisch denen der ersten Ausführungsform für deren Klarheit jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Sowohl die Wirkung als auch die Betriebsabläufe der Einrichtung dieser Ausführungsform sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
Noch einmal, aufgrund des Einrichtens der Zwischenspannung gleich der Lastspannung (5 V) gibt es keinen Bedarf, einen Serienregler in jeder der elektronischen Steuereinheiten 7 anzuordnen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform gibt es bedingt durch das Anpassen der Zwischenspannung von 7 V gleich einer Spannung zum Antreiben der Mehrzweck-Elektroniksteuereinheit 7 keinen Bedarf, spezielle Energieleitungen zwischen dem Energiequellenteil 4 und den Elektroniksteuereinheiten 7 anzuordnen.
Fig. 5 bis 9 zeigen eine konkrete Ausführungsform des Zwischenverbinders 9, des energieleitungsseitigen Verbinders 11 und des energieverteilungsseitigen Verbinders 12, beide eingebaut in den Zwischenverbinder 9. In diesen Figuren ist Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm des Zwischenverbinders etc. Fig. 6 ist eine Konstruktionsansicht des Zwischenverbinders, des energieleitungsseitigen Verbinders und des energieverteilungsseitigen Verbinders vor deren Vereinigung. Fig. 7 ist eine Konstruktionsansicht zum Zeigen einer Bedingung zwischen dem Ineingriffsein des energieleitungsseitigen Verbinders und des Zwischenverbinders. Fig. 8 ist eine Konstruktionsansicht zum Zeigen einer Bedingung, dass das Ineingriffkommen zwischen dem energieleitungsseitigen Verbinder und dem Zwischenverbinder abgeschlossen ist und das Ineingriffkommen zwischen dem energieverteilungsseitigen Verbinder und dem Zwischenverbinder noch nicht abgeschlossen ist. Fig. 9 ist eine Konstruktionsansicht einer Bedingung, dass das Ineingriffsein unter dem energieleitungsseitigen Verbinder, dem energieverteilungsseitigen Verbinder und dem Zwischenverbinder abgeschlossen worden ist.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist ein eingebauter Umsetzer 33 des Zwischenverbinders 9 ein Nichtisolations-Typ-DC/DC-Umsetzer (DC steht für Gleichstrom bzw. Gleichspannung vom englischsprachigen Ausdruck direct current). Im Falle des Verwendens dieses Umsetzertyps muss der energieverteilungsseitige Verbinder 12 (Ausgangsseite) mit dem Umsetzer zusammengebaut sein, nachdem der energieleitungsseitige Verbinder 11 (Eingangsseite) mit dem Umsetzer zusammengebaut ist. Wenn im Gegensatz hierzu der ausgangsseitige Verbinder (Niederspannungsseite: 12 V, 7 V oder 5 V) mit dem Umsetzer verbunden wird vor dessen Verbinden mit dem eingangsseitigen Verbinder, ist der Kontakt zwischen dem eingangsseitigen Anschluss 9c und Metallen gefährdet, da eine Spannung an der Ausgangsseite auch angelegt ist an die Anschlüsse 9c (Hochspannungsseite: 42 V). Außerdem, wenn der Umsetzer mit dem eingangsseitigen Verbinder verbunden wird nach dem Verbinden mit dem ausgangsseitigen Verbinder und wenn die Batterie 2 von 42 V verbunden worden ist mit den Anschlüssen 9c (Hochspannungsseite) wird ein Kurzschluss bewirkt, bedingt durch das Vorhandensein von Niederspannung und 42 V, hierdurch gefährlich Lichtbögen produzierend. Wenn demgegenüber die Verbindung mit dem eingangseitigen Verbinder (Hochspannungsseite) dem Verbinden mit dem ausgangsseitigen Verbinder (Niederspannungsseite) vorangeht, kann die Sicherheit bei dem Zusammmenbauvorgang sichergestellt werden, da keine Spannung angelegt ist an die Anschlüsse 9d bedingt durch das Vorsehen einer Diode 34 im Umsetzer 33.
Als nächstes beschreiben wir den Aufbau der Verbinder 9, 11, 12 unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist der energieleitungsseitige Verbinder 11 auf der Seite seiner Verbindungsfläche mit weiblichen Anschlüssen 11a versehen. Außerdem hat der energieleitungsseitige Verbinder 11 ein Paar erster Eingriffsklauen 36 ausgebildet an beiden Seiten der Verbindungsfläche. Andererseits ist der energieverteilungsseitige Verbinder 12 an der Seite seiner Verbindungsfläche mit männlichen Anschlüssen 12a versehen. Außerdem hat der energieverteilungsseitige Verbinder 12 ein Paar zweiter Eingriffsnuten 38 ausgebildet an beiden Seiten der Verbindungsfläche.
Der Zwischenverbinder 9 hat einen Verbinderübergangsteil 40 angeordnet in einem äußeren Gehäuse 39. Der Verbinderübergangsteil 40 ist in der Lage, bewegt zu werden zwischen einer Position, in der der Verbinder nicht eingebaut ist (die Fig. 6 und 7) und einer anderen Position mit eingebautem Verbinder (siehe Fig. 8 und 9) in einer Verbindereinfüge-/Herauszieh-Richtung N. Linke und rechte Federn 41 sind paarweise zwischen dem Verbinderübergangsteil 40 und dem äußeren Gehäuse 39 eingelegt. Durch die Kraft der Federn 41 wird der Verbinderübergangsteil 40 in die Verbinder-nicht-Einbauposition mit nicht eingebautem Verbinder gedrückt. Außerdem ist der Verbinderübergangsteil 40 an den gegenüberliegenden Seiten mit einem eingangsseitigen Verbindungsteil 9b zum Verbinden mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder 12 versehen. Männliche Anschlüsse 9c sind an der Seite der Verbindungsfläche des eingangsseitigen Verbinderteils 9a angeordnet. Außerdem hat der eingangsseitige Verbinderteil 9a ein Paar erster Eingriffsnuten 43 an beiden Seiten der Verbindungsfläche ausgebildet. In ähnlicher Weise sind weibliche Anschlüsse 9d an der Seite der Verbindungsfläche des ausgangsseitigen Verbinderteils 9b angeordnet. Außerdem hat der ausgangsseitige Verbinderteil 9b ein Paar zweiter Eingriffsklauen 45 an beiden Seiten der Verbindungsfläche ausgebildet. Das äußere Gehäuse 39 ist mit gehäuseseitigen Verbindungsnuten 46 zum Ineingriffkommen mit den zweiten Eingriffsklauen 45 in der Position mit eingebautem Verbinder versehen.
Wie zuvor erwähnt, sind sowohl die energieleitungsseitigen Verbinder 11 als auch der Eingangsverbinderteil 9a des Zwischenverbinders 9 vorgesehen als Verbinder für 42 V und der Abstand D1 zwischen benachbarten Anschlüssen 11a, 11a (und auch 9c, 9c) ist relativ breit festgelegt. Andererseits sind sowohl der energieverteilungsseitigen Verbinder 12 als auch der Ausgangsverbinderteil 9b des Zwischenverbinders 9 als Verbinder für 12 V vorgesehen und der Abstand D2 zwischen benachbarten Anschlüssen 12a, 12a (und auch 9d, 9d) ist relativ eng festgelegt.
Als nächstes beschreiben wir den Einbauvorgang unter den Verbindern. Wie mit einem Pfeil von Fig. 6 gezeigt, werden, wenn die "Verbindungsflächenseite" der energieleitungsseitigen Verbinder 11 eingeführt wird in den Eingangsverbinderteil 9a des Zwischenverbinders 9 die Anschlüsse 11a des Verbinders 11 verbunden mit den Anschlüssen 9c des Verbinders 9 und gleichzeitig sind die ersten Eingriffsklauen 36 jeweils in Eingriff mit den ersten Eingriffsnuten 43.
Wenn ausgehend von dieser Situation die Verbindungsflächenseite des energieleitungsseitigen Verbinders 11 außerdem eingeführt wird in den Eingangsverbinderteil 9a des Zwischenverbinders 9, wie durch den Pfeil von Fig. 7 gezeigt, bewegt sich der Verbinderübergangsteil 40 in Richtung der Verbindereinbauposition gegen die Federkraft der Federn 41. Wenn dann der Verbinderübergangsteil 40 schließlich die Verbindereinbauposition erreicht, sind die zweiten Eingriffsklauen 45 in Eingriff mit den gehäuseseitigen Eingriffsnuten 46, wie in Fig. 8 gezeigt, so dass der Verbinderübergangsteil 40 verriegelt ist in der Verbindereinbauposition.
Als nächstes werden, wie mit dem Pfeil der Fig. 9 gezeigt, wenn die Verbindungsflächenseite des energieverteilungsseitigen Verbinders 12 eingeführt wird in den Ausgangsverbinderteil 9b des Zwischenverbinders 9 die Anschlüsse 12a des Verbinders 12 verbunden mit den Anschlüssen 9d des Verbinders 9 und gleichzeitig sind die zweiten Eingriffsklauen 45 jeweils in Eingriff mit den zweiten Eingriffsnuten 38. Auf diese Weise wird der energieverteilungsseitige Verbinder 12 eingebaut in den Zwischenverbinder 9.
Wenn es, wie durch den imaginären Pfeil in Fig. 6 gezeigt, erforderlich ist, den energieverteilungsseitigen Verbinder 12 zuerst in den Zwischenverbinder 9 einzubauen, ist es demgegenüber nicht möglich, den energieverteilungsseitigen Verbinder 12 in den Zwischenverbinder 9 einzubauen, weil der Verbinderübergangsteil 40 in der Nicht-Einbau-Position ist. Sofern, wie oben erwähnt, der Zwischenverbinder 9 nicht mit dem energieleitungsseitigen Verbinder 11 verbunden ist, ist der Verbinder 9 in seine Nicht-Verbindungsbedingung gebracht und nicht in der Lage, mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder 12 verbunden zu werden. Demgegenüber ist der Verbinder 9 unter der Bedingung, dass der Zwischenverbinder 9 mit dem energieleitungsseitigen Verbinder 11 verbunden ist, in seine verbindbare Bedingung gebracht und in der Lage, mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder 12 verbunden zu werden. Das heißt, da der energieverteilungsseitige Verbinder 12 nicht eingebaut werden kann in den Zwischenverbinder 9, solange das Ineingriffkommen zwischen den energieleitungsseitigen Verbinder 11 und dem Zwischenverbinder 9 nicht abgeschlossen ist, ist es möglich, das Auftreten von Lichtbögen etc., bedingt durch Kurzschlüsse zu verhindern, selbst wenn Umsetzer vom allgemeinen und nicht isolierenden Typ als Umsetzer 33 eingesetzt werden, wodurch die Betriebssicherheit sichergestellt werden kann.
Obwohl der Energiequellenteil 4 in den drei oben erwähnten Ausführungsformen gemeinsam eine Hochspannung von 42 V hat, kann der Energiequellenteil 4 aufgebaut sein zum Generieren einer unterschiedlichen Hochspannung von beispielsweise 288 V, 144 V. Wenn nur die Umsetzer 13, 21, 31 in den Zwischenverbinder 9 solche Hochspannungen (288 V, 144 V) in die Zwischenspannungen (z. B. 12 V, 7 V, 5 V) umwandeln, wie in der ersten bis dritten Ausführungsform, ist es dann möglich, dieselben elektronischen Steuereinheiten 7 zu verwenden, wie die dieser Ausführungsformen. In diesem Fall ist zu bemerken, dass es erforderlich ist, die "Anschlusszwischenabstände" D1 des energieleitungsseitigen Verbinders 11 und des eingangsseitigen Verbinderteils 9a des Zwischenverbinders 9 in Übereinstimmung mit den obigen Hochspannungen zu ändern.
Es sollte bemerkt werden, dass unter den vorliegenden Umständen der Hauptteil der Fahrzeuge noch bei einem Fahrzeug liegt mit einem Energiequellenteil von 12 V mit der Richtung zum Übergang zu Fahrzeugen mit 42 V. Weiter wenden ein Elektroauto, ein Hybridauto etc. jeweils einen Hochspannungsenergiequellenteil von 288 V an. Demnach war von der existierenden Energieverteileinrichtung gefordert, dass die elektronischen Steuereinheiten 7 mit einer Vielzahl von oben erwähnten Energiequellenteilen fertig werden. Wenn nur die jeweiligen Entwürfe des energieleitungsseitigen Verbinders 11 und des Zwischenverbinders 9 geändert werden, um mit verschiedenen Hochspannungen fertig zu werden, ist es abgesehen von einer solchen Situation möglich, die Energieverteileinrichtung leicht und ohne Änderung des Entwurfs der elektronischen Steuereinheit einzurichten.
Auch wird darauf hingewiesen, dass in den ersten und zweiten Ausführungsformen die Serienregler 14 aufgebaut sind, um eine Zwischenspannung von 12 V oder 7 V in eine Lastspannung von 5 V umzusetzen. In der Modifikation werden im Falle der Lastspannung von 2,4 V oder 3,3 V die Serienregler 14 aufgebaut sein, um die Zwischenspannung in eine solche Lastspannung umzusetzen.
Noch einmal, es wird von Fachleuten verstanden werden, dass die vorangegangenen Beschreibungen nichts als eine Ausführungsform der offenbarten Energieverteileinrichtung und der Modifikationen davon sind. Zusätzlich zu den obigen Modifikationen sind verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vornehmbar, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Energieverteileinrichtung, umfassend:
einen Energiequellenteil (4), der eine Energie einer hohen Spannung generiert;
eine Vielzahl von Energieverteilteilen, zu denen der Energiequellenteil die Energie der hohen Spannung zuführt über jeweilige Energieleitungen, wobei jeder der Energieverteilteile angepasst ist zum Versorgen einer Last mit einer Lastspannung;
eine Vielzahl von Zwischenverbindern, über die die Energieleitungen von dem Energiequellenteil jeweils mit den Energieverteilteilen verbunden sind; und
eine Vielzahl von Verbindern, die in den Zwischenverbindern jeweils angeordnet sind, um dadurch die jeder zugeführte Hochspannung in eine Zwischenspannung niedriger als die Hochspannung umzusetzen.

2. Energieverteileinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zwischenspannung höher ist als die Lastspannung und die Energieverteilteile jeweils mit Serienreglern versehen sind, von denen jeder die Zwischenspannung in die Lastspannung umsetzt.

3. Energieverteileinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zwischenspannung höher als die Lastspannung gleich einer Spannung ist, die ein Mehrzweck-Niederspannungsfahrzeug über einen Energiequellenteil davon zur Verfügung stellt.

4. Energieverteileinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zwischenspannung höher als die Lastspannung gleich einer Spannung zum Antreiben einer Mehrzweck- Elektroniksteuereinheit ist.

5. Energieverteileinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zwischenspannung gleich der Lastspannung ist.

6. Energieverteileinrichtung nach Anspruch 1, außerdem eine Vielzahl von energieleitungsseitigen Verbindern umfassend, die mit dem Energiequellenteil über die Energieleitungen verbunden sind und eine Vielzahl von energieverteilungsseitigen Verbindern, die jeweils in den energieverteilungsseitigen Teilen angeordnet sind, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen jedes der energieleitungsseitigen Verbinder und auch zwischen benachbarten Anschlüssen auf einer Eingangsseite jedes der Zwischenverbinder größer ist als ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen jedes der energieverteilungsseitigen Verbinder und auch zwischen benachbarten Anschlüssen an einer Ausgangsseite jedes der Zwischenverbinder.

7. Energieverteileinrichtung nach Anspruch 6, wobei jeder der Zwischenverbinder mit einem Mechanismus versehen ist, der es unmöglich machen würde, den entsprechenden Zwischenverbinder mit dem entsprechenden energieverteilungsseitigen Verbinder zu verbinden, ohne dass der entsprechende Zwischenverbinder mit dem entsprechenden energieleitungsseitigen Verbinder verbunden ist.

8. Energieverteileinrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Mechanismus einen Verbinderübergangsteil einschließt, der beweglich angeordnet ist in dem Zwischenverbinder, um in Eingriff bringbar zu sein sowohl mit dem energieleitungsseitigen Verbinder als auch dem energieverteilungsseitigen Verbinder und der mit Eingriffsteilen versehen ist, die es dem Zwischenverbinder ermöglichen, in Eingriff zu kommen mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder auf das in Eingriffbringen des Verbinderübergangsteils mit dem energieleitungsseitigen Verbinder.

9. Zwischenverbinder, angeordnet zwischen einem eine Energie einer hohen Spannung generierenden Energiequellenteil einer Energieverteileinrichtung, und einem zum Versorgen einer Last mit einer Lastspannung ausgestalteten Energieverteilungsteil der Energieverteileinrichtung, wobei der Zwischenverbinder umfasst:
einen eingebauten Umsetzer zum Umsetzen der Hochspannung des Energiequellenteils in eine Zwischenspannung niedriger als die Hochspannung.

10. Zwischenverbindern nach Anspruch 9,
wobei die Energieverteileinrichtung außerdem einen energieleitungsseitigen Verbinder einschließt, der mit dem Energiequellenteil verbunden ist und einen energieverteilungsseitigen Verbinder, der in dem Energieverteilungsteil angeordnet ist; und
wobei ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen des Zwischenverbinders zum Verbinden mit dem energieleitungsseitigen Verbinder größer festgelegt ist als ein Abstand zwischen benachbarten Anschlüssen des Zwischenverbinders zum Verbinden mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder.

11. Zwischenverbinder nach Anspruch 10, außerdem einen Mechanismus umfassend, der es unmöglich machen würde, mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder verbunden zu werden, ohne dass der Zwischenverbinder mit dem energieleitungsseitigen Verbinder verbunden ist.

12. Zwischenverbinder nach Anspruch 11, wobei der Mechanismus einen Verbinderübergangsteil einschließt, der beweglich angeordnet ist in dem Zwischenverbinder, um ein Eingriff bringbar zu sein sowohl mit dem energieleitungsseitigen Verbinder als auch dem energieverteilungsseitigen Verbinder und der mit Eingriffsteilen versehen ist, die es dem Zwischenverbinder ermöglichen, in Eingriff zu kommen mit dem energieverteilungsseitigen Verbinder auf das in Eingriffkommen des Verbinderübergangsteils mit dem energieleitungsseitigen Verbinder.