DE19547403A1

DE19547403A1 - Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Anlage

Info

Publication number: DE19547403A1
Application number: DE19547403A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Gebhardt
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2014-10-07
Also published as: DE4435726C2; DE19547403B4; DE4435726A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit ei ner elektrischen Anlage und den im Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen, insbesondere nach Patent . . . (Patentanmeldung P 44 35 726.5).

Kraftfahrzeuge dieser Art sind besonders bei Unfallsitua tionen sehr sicher, gestatten eine variable Reaktion auf gut diagnostizierbare Fehler innerhalb der elektrischen Anlage und weisen eine gute elektromagnetische Verträg lichkeit auf. Eine ausführliche Beschreibung des gat tungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist dem Hauptpatent zu ent nehmen.

Im Kraftfahrzeugbau besteht seit langem eine anhaltende Tendenz, Kraftfahrzeuge in Module zu untergliedern und diese Module in ihren wesentlichen Bestandteilen vor der eigentlichen Fahrzeugmontage fertigzustellen. Bekannt sind hier Front-, Heck-, Dach-, Cockpit-, Tür-, Fahr werks- und viele weitere Module.

In der Praxis ist es üblich, die Verkabelung der elektri schen Anlage des Kraftfahrzeugs in einer Phase der Fahr zeugmontage mittels eines sehr komplizierten Kabelbaumes vorzunehmen. Es ist jedoch auch beispielsweise aus der DE 31 49 142 A1 bekannt, keinen Kabelbaum vorzusehen, son dern separate Unterverteilungen mittels separater Verbin dungsleitungen zu verbinden und so eine sternförmige elektrische Anlage zu bilden. Auch Ringleitungssysteme sind bekannt. Die Verkabelung wird so wesentlich unkom plizierter, und es ist ein geringerer Aufwand zur Anpas sung an veränderte Bedingungen erforderlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Vorteile der Modulbau weise auf ein Kraftfahrzeug nach dem Hauptpatent (Patent anmeldung P 44 35 726.5) zu übertragen und die elektri sche Anlage dieses gattungsgemäßen Kraftfahrzeuges modul fähig zu gestalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich das erfindungsge mäße Kraftfahrzeug durch die im Patentanspruch 1 angege benen Merkmale aus. Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Das aus Modulen aufgebaute Kraftfahrzeug wird mit einer elektrischen Anlage ausgestattet, die ebenfalls modular tig aufgebaut ist. Den einzelnen Modulen des Kraftfahr zeugs werden Unterverteilungen der elektrischen Anlage zugeordnet, von denen aus alle dem jeweiligen Modul zuge hörigen Bauelemente der elektrischen Anlage mit Strom versorgt werden und von wo aus auch die Ansteuerung die ser Bauelemente erfolgt. Jedes Modul der elektrischen An lage ist separat mit den notwendigen Bauelementen zu be stücken und zu verkabeln, wobei Haupt- und Nebenstrom kreise in den Modulen gebildet werden. Hin- und Rücklei ter sind dabei nach Art des Hauptpatentes gegenüber der Karosserie isoliert verlegt, und es sind Differenzstrom messer vorgesehen. Diese vergleichen den Strom im jewei ligen Hinleiter mit dem Strom im zugehörigen Rückleiter des Haupt- oder Nebenstromkreises, womit eine hohe Si cherheit und gute Diagnostizierbarkeit gewährleistet ist.

Kabelsätze der Module sind klein und einfach aufgebaut, wodurch es möglich ist, mit geringem Aufwand auf Änderun gen (Modulmaße oder -ausstattung) zu reagieren. Die Un terverteilungen der Module dienen als zentraler Verbin dungspunkt. Gleichzeitig sind hier elektronische Steuer einheiten vorzusehen, die die Funktion der dem Modul zu geordneten Bauelemente steuern und überwachen. Über Steckverbinder und jeweils separate Verbindungsleitungen sind die Unterverteilungen miteinander bzw. mit der Bat terie zu verbinden. Vorteilhaft kann eine zentrale Ver teilung vorgesehen werden, von wo aus die Unterverteilun gen sternförmig und/oder kettenförmig versorgt werden. Diese zentrale Verteilung ist dann mit der Batterie des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Die Verbindung der Unterver teilungen miteinander und/oder mit der Batterie erfolgt ebenfalls durch Hin- und Rückleiter, die gegenüber der Karosserie isoliert verlegt und mit Hilfe von Differenz strommessern überwachbar sind. Diese separaten Kabelver bindungen weisen jeweils zwei mit Steckern versehene En den auf und können Lastleitungen und Steuerleitungen ent halten. Die Verbindung der Module der elektrischen Anlage ist also auf einfachste Weise nach der Montage der mecha nischen Module vorzunehmen. Die Vorteile des Hauptpaten tes bleiben erhalten, wobei der Aufbau der elektrischen Anlage wesentlich vereinfacht und verbilligt ist. Die Steckverbinder der Unterverteilungen können für eine Ma ximalausstattung des Fahrzeugs ausgelegt werden, so daß bei Nachrüstung von Bauelementen der elektrischen Anlage nur Verbindungsleitungen zu der jeweiligen Untervertei lung auszutauschen sind und eine Änderung in dem Modul vorzunehmen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand zweier Figuren erläutert, wobei die

Fig. 1 eine elektrische Anlage eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges schematisch im Aufbau zeigt und

Fig. 2 eine Unterverteilung der elektrischen Anlage nach Fig. 1 detaillierter, jedoch auch schema tisch verdeutlicht.

Eine in den Umrissen gezeigte Karosserie 1 eines Kraft fahrzeugs bildet einen Motorraum 2 und eine Fahrgastzelle 3, wobei eine Trennwand 4 beide Räume voneinander trennt. Die elektrische Anlage dieses Fahrzeugs ist modulartig aufgebaut und die Karosserie 1 wird nicht als Rückleiter (Masse) genutzt. Im einzelnen sind die Module:

- Front, mit der Unterverteilung 5 (Scheinwerfer, Blinker, Parklichter, Abstandssensoren, Sichthilfen . . .),
- Motor, mit der Unterverteilung 6 (alle mit dem Motor in Zusammenhang stehenden Funktionen; auch Genera torsteuerung),
- Türen, mit den Unterverteilungen 7, 8, 9, 10 (Zen tralverriegelung, Fensterheber, Spiegelverstellung und -heizung, Türbeleuchtung, Türöffnungsschalter, Lautsprecher . . .),
- Heck, mit der Unterverteilung 11 (Bremslicht, Rück leuchten, Blinklicht, Rückfahrscheinwerfer, Parkhil fen, Kofferraumbeleuchtung, CD-Wechsler, Heckschei benheizung, Tank . . .),
- Dach, mit der Unterverteilung 12 (Schiebe-/Hebedach, Innenbeleuchtung, Diebstahlwarnanlage, Innenraum überwachung, Antenne . . .) sowie
- Cockpit, mit der Unterverteilung 13 (diverse Anzei ge- und Schaltfunktionen, Klimaanlage, Heizung, Lüf tung, Audioanlage . . .), die gleichzeitig die Funkti on eines zentralen Verteilers ausübt, gezeigt.

Weitere Module mit Unterverteilungen können vorgesehen werden, wobei hier insbesondere die Fahrwerks-, Brems- und Getriebesteuerung zu beachten sind.

Die Unterverteilung 6 (Motor) steht in elektrischer Ver bindung mit einer Batterie 14 im Motorraum 2. Sie ist im Bereich der Trennwand 4 angeordnet und über eine separate Verbindungsleitung 15 mit der Unterverteilung 13 (Zentra le) gekoppelt. Weitere Verbindungsleitungen 16 bis 22 verbinden die Unterverteilungen 5 bis 13 stern- bzw. ket tenförmig miteinander. Alle Verbindungsleitungen 15 bis 22 beinhalten mehrere Hin- und Rückleiter (so viele wie nötig), weisen jeweils nur zwei mit Steckverbindern ver sehene Enden auf und verbinden jeweils nur zwei der Un terverteilungen (6 - 13; 6 - 5; 13 - 7; 7 - 9; 9 - 11; 13 - 8; 8 - 10; 10 - 12) miteinander.

Von den Unterverteilungen 5 bis 13 aus werden die Bauele mente der elektrischen Anlage des jeweils zugehörigen Mo duls mit elektrischer Spannung versorgt und gesteuert. Es sind Haupt- und Nebenstromkreise nach Art des Hauptpaten tes angeschlossen. Die jeweiligen Hin- und Rückleiter können zu einem kleinen Kabelbaum zusammengefaßt sein, der in der jeweiligen Unterverteilung 5 bis 13 endet. Die Unterverteilungen 5 bis 13 können Teil dieser Kabelbäume sein oder über Stecker angeschlossen werden. Da alle Un terverteilungen 5 bis 13 direkt oder indirekt miteinander verbunden sind, sind auch Sensorwerte soweit erforderlich überall verfügbar. Zentrale Steuerungs- und Verteilungs funktionen werden im Ausführungsbeispiel von der Unter verteilung 13 aus vorgenommen, können jedoch auch von ei nem separaten zentralen Steuer- und Verteilgerät ausge führt werden.

Die Unterverteilung 7 (Tür - Fahrer) ist etwas detail lierter in Fig. 2 gezeigt. Ein Gehäuse 23 umfaßt zwei Steckverbinderanschlüsse 24, 25, an die einerseits die Verbindungsleitung 17 von der Unterverteilung 13 und an dererseits die Verbindungsleitung 18 zur Unterverteilung 9 anschließbar ist. Wie andeutungsweise gezeigt ist, ent halten die Verbindungsleitungen 17, 18 diverse elektri sche Leiter, die jeweils paarweise als Hin- und Rücklei ter zusammengefaßt sind. Jeder Leiter ist über Steckver binder mit der Unterverteilung 7 kontaktiert. Die Unter verteilung 7 kann nun als einfache Brücke dienen, indem durch elektrische Leiter eine direkte Verbindung zwischen Leitern der Verbindungsleitung 17 und der Verbindungslei tung 18 hergestellt wird. So kann beispielsweise die elektrische Spannung für die Unterverteilung 11 (Heck) weitergeleitet werden.

Die Unterverteilung 7 beinhaltet jedoch auch eine elek tronische Steuereinrichtung 26 und gegebenenfalls weitere elektrische Bauelemente, die der Fahrertür zuzuordnen sind. Durch die Steuereinrichtung werden Funktionen wie Zentralverriegelung, Einklemmschutz-Fensterheber . . . ge steuert. Alle der Fahrertür zuzuordnenden Haupt- und Ne benstromkreise werden durch ein Sammelkabel 27 in die Tür geführt.

Im Ausführungsbeispiel werden Hin- und Rückleiter im Be reich des Steckverbinderanschlusses 25 durch Differenz strommesser 28, 29 überwacht. Der Differenzstrommesser 28 erfaßt ausschließlich den Differenzstrom (falls vorhan den) zwischen einem Hinleiter 30 und einem Rückleiter 31. Die Messung erfolgt mittels Ringkern und Hallelement. Ein Meßsignal wird über eine Leitung 32 der Steuereinrichtung 26 zugeleitet. Dort können Fehler diagnostiziert werden.

Bei zwei anderen Leitern (Hinleiter 33 und Rückleiter 34) wird wie im Hauptpatent erläutert, der Strom jeweils se parat erfaßt und zur Auswertung der Steuereinrichtung 26 zugeführt. Hier sind detaillierte Aussagen zur exakten Analyse der diesen Leitern 33, 34 zugeordneten Stromkrei se möglich. Auf unterschiedliche Fehler (Kurzschluß, Ne benkontakte, Bauelementeausfall, Funktionsfehler) kann angemessen reagiert werden.

Von besonderem Vorteil ist die universelle Einsetzbarkeit der Unterverteilungen 5 bis 13. Die Steckverbinderan schlüsse 24, 25 und die Steuereinrichtung 26 können für eine maximale Modulausstattung ausgelegt werden. Die Ver bindungsleitungen 15 bis 22 enthalten nur die notwendigen Leiter, sind jedoch einfach austauschbar. Sie können auch ohne großen Aufwand an sich verändernde Bedingungen (Mo delländerungen) oder an verschiedene Fahrzeuge angepaßt werden. Beispielsweise benötigt ein Caravan keinen kom plett anderen Kabelbaum als eine Limousine, sondern nur eine andere Verbindungsleitung 19.

Die modular aufgebaute elektrische Anlage nach Art des Hauptpatentes gestattet jetzt auch eine modulare und da mit sehr detaillierte Diagnose, was besonders sicher heitsrelevant und wartungsfreundlich ist.

Claims

1. Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Anlage, die aus zumindest einer Batterie (14), einem Generator sowie aus einer Vielzahl elektrischer Verbraucher besteht, wobei Komponenten der elektrischen Anlage über Hin leiter (30, 33) und Rückleiter (31, 34) mit der Bat terie (14) in elektrisch leitender Verbindung ste hen, sowohl die Hinleiter (30, 33) als auch die Rückleiter (31, 34) gegenüber der Karosserie (1) des Kraftfahrzeugs isoliert im Kraftfahrzeug verlegt sind und in zumindest einem Stromkreis ein Diffe renzstrommesser (28, 29) zum Vergleich des Stromes im Hinleiter (30, 33) mit dem Strom im Rückleiter (31, 34) angeordnet ist, nach Patent . . . (Patentan meldung P 44 35 726.5), dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Anlage in mehrere Module unterglie dert ist und die Module über Hinleiter (30, 33) und Rückleiter (31, 34) miteinander und/oder mit der Batterie (14) verbunden sind.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Module der elektrischen Anlage festge legten Bereichen des Kraftfahrzeugs, wie Front, Mo torraum, Cockpit, Türen, Dach oder Heck, zugeordnet und die Hinleiter (30, 33) und Rückleiter (31, 34) über Steckverbinder an die Module angeschlossen sind.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß jedem Modul eine an sich bekannte se parate Unterverteilung (5 bis 13) mit zumindest ei nem Steckverbinderanschluß (24, 25) zugeordnet ist und die Unterverteilungen (5 bis 13) der Module mit einander und/oder mit der Batterie (14) durch je weils nur eine separate Verbindungsleitung (15 - 22), die Hinleiter (30, 33) und Rückleiter (31, 34) beinhaltet, verbunden sind.

4. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Module selbst aus Haupt- und Nebenstromkreisen bestehen und zumindest einzelne dieser Stromkreise, die Hin- und Rückleiter beinhal ten, mittels Differenzstrommessern überwacht werden.

5. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterverteilungen (5 bis 13) jeweils zumindest eine Steuereinrichtung (26) bein halten, wobei diese Steuereinrichtung (26) einer seits die Bauelemente der elektrischen Anlage, die zu dem jeweiligen Modul gehören, im Betrieb steuert und andererseits den Betrieb der Bauelemente anhand der von den Differenzstrommessern (28, 29) geliefer ten Werte überwacht.