DE4239500A1 - Sekundäre Stromversorgungsvorrichtung für audio- oder andere nachrichtentechnische Anlagen in Kraftfahrzeugen - Google Patents
Sekundäre Stromversorgungsvorrichtung für audio- oder andere nachrichtentechnische Anlagen in KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine sekundäre Stromversorgungsvorrich
tung für audio- oder andere nachrichtentechnische Anlagen in
Kraftfahrzeugen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
beschrieben ist.
Die in Kraftfahrzeugen verwendeten Säure-Blei-Akkumulatoren
oder -Batterien sind als Energielieferanten für die Energiever
sorgung von Anlagen, die kurzfristig sehr hohe Spitzenströme
benötigen, wie z. B. Hifi-Audioanlagen, aufgrund ihrer Elektro
lytträgheit nur bedingt verwendbar. Außerdem ist der direkte
Anschluß einer derartigen Hifi-Audioanlage an die Kraftfahr
zeugbatterie aus entstörtechnischen Gründen meistens nicht
möglich.
Insbesondere bei hochwertigen Kraftfahrzeug-Hifi-Audioanlagen
werden daher die einzelnen mit Strom zu versorgenden Geräte der
Audioanlage im Kraftfahrzeug an einen zentralen Pluspunkt und
an einen zentralen Massepunkt angeschlossen, wobei zwischen
diesen beiden Anschlußpunkten ein Pufferkondensator geschaltet
ist, der bei Lastspitzen als Hilfsstromquelle dient.
Der zentrale Pluspunkt ist dabei über einen vom Zündschloß
beaufschlagten Schalter, ein Entstörfilter und eine Audio-
Hauptsicherung an den Pluspol der Kraftfahrzeugbatterie ange
schlossen. Für den zentralen Massepunkt ist ein geeigneter
Punkt am Motorblock oder an der Karosserie auszuwählen, da der
direkte Anschluß am Minuspol der Batterie aus störtechnischen
Gründen häufig nachteilig ist. Die Auswahl des zentralen Masse
punktes erfolgt dabei durch Testen der Anlage oder durch ent
sprechende Strom- oder Widerstandsmessungen bei laufendem Fahr
zeugmotor und eingeschalteten Verbrauchern.
Je nach Einbauort der einzelnen Geräte der Anlage, also der
Verstärker, Aktivweichen und Lautsprecher sowie der ermittel
ten Lage des zentralen Massepunktes, kann es zu unerwünscht
langen Kabelwegen kommen, die infolge ihres Widerstandes bei
den hohen Wiedergabelautstärken insbesondere im Tieftonbereich
erforderlichen großen Strömen zu Spannungsabfällen führen,
welche ein vorzeitiges Verzerren oder "Clippen" der Verstärker
bewirken.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere
gattungsgemäße sekundäre Stromversorgungsvorrichtung bereit
zustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden also die als zentraler Plus- bzw. als
zentraler Massepunkt dienenden Anschlußklemmenanordnungen in
unmittelbarer räumlicher Nähe der Kondansatoranordnung ange
ordnet und auch der zweite Kondensatoranschluß unmittelbar mit
der Kraftfahrzeugbatterie und zusätzlich mit der Karosserie
verbunden, wodurch die Kondensatoranordnung zusammen mit den
Anschlußklemmenanordnungen an beliebiger Stelle im Kraftfahr
zeug angeordnet werden kann, ohne daß es zu störtechnischen
Problemen kommt. Damit lassen sich die zentralen Punkte für den
Stromversorgungsanschluß der Audioanlage in der Nähe der hohe
Ströme benötigenden Verbraucher, also in der Nähe der Verstär
ker und Lautsprecher anordnen, wodurch in vorteilhafter Weise
kurze Kabellängen ermöglicht werden.
Besonders vorteilhaft ist es bei der erfindungsgemäßen Vor
richtung, daß negative Parameter aus Installation und Ver
kabelung ausgeglichen werden. Insbesondere lassen sich große
Kabellängen und unzureichende Kabelquerschnitte sowie die In
duktivität zwischen Batterie und Kondensatoranordnung kompen
sieren.
Erste praktische Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Ansprüche 2 bis 4 erläutert. Hierdurch lassen sich insbesondere
Strom- und Spannungsverluste durch Kabel- und Übergangswider
stände an den Kontaktstellen weitgehend vermeiden.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht also darin,
daß die beiden zentralen Anschlußpunkte - zentraler Plus-
und zentraler Massepunkt - mit der Kondensatoranordnung so
zusammengefaßt sind, daß die durch die große Kapazität der
Kondensatoranordnung zum Stromreservoir erweiterten Bezugspunk
te in unmittelbarer räumlicher Nähe der Hauptverbraucher, also
der Verstärker, Lautsprecher u. dgl., angeordnet werden können,
ohne daß es hierdurch zu störtechnischen Problemen kommt.
Eine integrierte Zusatzkapazität in der in Anspruch 5 angege
benen Größenordnung stellt eine Zusatzbatterie dar, die durch
ihren sehr kleinen dynamischen Innenwiderstand eine schnelle
Stromübertragung zum Verstärker einer Audioanlage sicherstellt.
Um einen Aufladeschutz der Kondensatoranordnung und einen Ent
ladeschutz der Kraftfahrzeugbatterie zu gewährleisten, ist die
Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 gedacht.
Aus sicherheitstechnischen Gründen ist die Ausgestaltung der
Erfindung nach Anspruch 7 zweckmäßig, um den Entladestrom des
Kondensators auf einen unkritischen Wert zu begrenzen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein von der zu versorgenden
Anlage erzeugtes Steuersignal zum Schalten der erfindungsgemäßen
Stromversorgungseinrichtung verwendet wird, wie dies im
Anspruch 8 beschrieben ist.
Um eine Rückkoppelung der Verbraucher der Anlage untereinander
über die entsprechenden Steuersignalleitungen zu vermeiden,
sind die Ausgestaltungen der Erfindung nach Anspruch 9 und 10
vorgesehen, wodurch störende positive und negative Strom
schleifen vermieden und sonst auftretende Verkoppelungen durch
entsprechende Entkopplungs- und Befilterungsmaßnahmen elimi
niert werden.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der
Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Verbrauchers,
der über eine erfindungsgemäße Stromversorgungs
vorrichtung mit einer Batterie verbunden ist;
Fig. 2 eine stark schematisierte Darstellung einer er
findungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung mit
einer Vielzahl daran angeschlossener Verbraucher;
Fig. 3 einen Steuersignalverteiler für die Vorrichtung
nach Fig. 2.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent
sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt den Anschluß eines Verbrauchers 10 über eine
sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 11 an eine Fahrzeugbat
terie 12, die ein üblicher Säure-Blei-Akkumulator sein kann.
Die Fahrzeugbatterie 12 besitzt dabei beispielsweise eine Ka
pazität 13 von etwa 3.600 F und einen Innenwiderstand 14, des
sen Widerstandswert größer als 100 m Ω ist.
Der Pluspol 15 der Fahrzeugbatterie 12 ist über eine erste
Leitungsstrecke 16, die als elektrisches Kabel mit einem Quer
schnitt von 16 bis 25 mm2 ausgebildet ist, mit einer positi
ven Eingangsklemme 17 der sekundären Stromversorgungsvorrich
tung verbunden. Der Minuspol 18 der Fahrzeugbatterie 12 ist
über eine zweite Leitungsstrecke 19, die als entsprechendes
elektrisches Kabel ausgelegt ist, an die negative Eingangs
klemme 20 der Stromversorgungsvorrichtung 11 angeschlossen.
Zwischen den Eingangsklemmen 17, 20, die mit entsprechenden
Ausgangsklemmen 21, 22 verbunden sind, ist eine Kondensator
anordnung 23 geschaltet, deren Kapazität im Bereich zwischen
0,6 und 1,2 Farad und insbesondere bei 0,9 F liegt, während
ihr Innenwiderstand 23′ kleiner als 1 m Ω ist.
Die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung mit der Kondensator
anordnung 23 bildet aufgrund der relativ großen Kapazität und
des kleinen Innenwiderstands der Kondensatoranordnung 23 einen
schnellen Stromzwischenspeicher, der einen oder mehrere ange
schlossene Verbraucher 10 mit den angeforderten Strömen in der
gewünschten Höhe und Schnelligkeit versorgen kann.
Sind als Verbraucher Lautsprecherverstärker vorgesehen, so be
nötigen diese bei impulsreicher Tiefbaßwiedergabe hohe Ströme
in schneller Folge.
Die Stromversorgungsvorrichtung 11, deren Ausgangsklemmen 21,
22 beim Anschluß mehrerer Verbraucher den zentralen Plus
bzw. den zentralen Massepunkt bilden, läßt sich in unmittel
barer räumlicher Nähe des Verstärkers 10 anordnen, wodurch
eine verlustfreie, sehr schnelle Stromzufuhr bei gleichzeiti
ger Glättung der Restwelligkeit erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist dabei, daß durch Verwendung der
sekundären Stromversorgungsvorrichtung, die über entsprechende
elektrische Kabel 16, 19 mit der Fahrzeugbatterie 12 verbunden
sind, nicht nur die relativ langsame Stromversorgung infolge
der Elektrolytträgheit der Batterie ausgeglichen werden kann,
sondern daß gleichzeitig Leitungsstörungen vermieden oder
zumindest herausgefiltert werden können. Hierzu ist der posi
tiven Ausgangsklemme 21 eine Filter- und Steuerelektronik 25
zugeordnet.
Um zu verhindern, daß beim Anschluß der entladenen Konden
satoranordnung 23 an die Fahrzeugbatterie 12 diese kurzfristig
so stark entladen wird, daß sie ihre Ausgangsspannung nicht
aufrechterhalten kann und damit ihre Versorgungsfunktion für
andere im Fahrzeug befindliche Verbraucher nicht mehr erfüllen
kann, ist eine Lade-Anfahrschaltung 26 vorgesehen, die einen
Vorwiderstand 27, einen Wechselschalter 28 sowie einen steuer
baren Kurzschlußschalter 29 umfaßt, der von der Filter- und
Steuerelektronik 25 beaufschlagt wird. Beim Einschalten der
Stromversorgungsvorrichtung 11, das vorzugsweise gleichzeitig
oder kurz vor dem Einschalten der Verbraucher 10 erfolgt, wird
zunächst der Wechselschalter 28 aus seiner normalen Ruhestel
lung, in der er den positiven Kondensatoranschluß über den
Vorwiderstand 27 mit Masse verbindet, in seiner "Ein"-Stellung
geschaltet, in der er mit der positiven Eingangsklemme 17 ver
bunden ist. Die Kondensatoranordnung 23 wird nun über den
Vorwiderstand 27 relativ langsam aufgeladen. Der Aufladevor
gang wird dabei von einer nicht näher dargestellten Verglei
cherschaltung in der Filter- und Steuerelektronik 25 über
wacht, die bei Erreichen der Endspannung an der Kondensator
anordnung 23 den Kurzschlußschalter 29 schließt, der damit
den Vorwiderstand 27 überbrückt, so daß im folgenden für ein
schnelles Nachladen der Kondensatoranordnung gesorgt ist.
Beim Ausschalten des Verbrauchers 10 bzw. der Stromversor
gungsvorrichtung 11 wird einerseits der Kurzschlußschalter 29
geöffnet, und andererseits kehrt der Wechselschalter 28 in
seine Normalstellung zurück, so daß die Kondensatoranordnung
23 über den dann als Entladewiderstand dienenden Vorwiderstand
27 entladen wird, wobei der Vorwiderstand 27 so gewählt ist,
daß der Entladestrom auf einen unkritischen Wert begrenzt
ist. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die negative
Eingangsklemme 20 der Stromversorgungsvorrichtung 11 und damit
auch der mit der negativen Ausgangsklemme 22 verbundene Kondensatoranschluß
über die Fahrzeugkarosserie an Masse 30
gelegt ist.
Fig. 2 zeigt eine Audioanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer
die Audioanlage steuernden Haupteinheit 31, die beispielsweise
ein Rundfunkempfänger, ein CD-Plattenspieler oder ein Kasset
tenwiedergabegerät sein kann. Die Haupteinheit 31 ist zur
Stromversorgung über Leitungen 32, 33 mit der positiven und
der negativen Ausgangsklemmenanordnung 21, 22 der Stromversor
gungsvorrichtung 11 verbunden. Neben der Haupteinheit 31 umfaßt
die dargestellte Audioanlage beispielsweise eine Aktiv
weiche 34 und drei Verstärker 35, 36, 37. Die Aktivweiche 34
und die Verstärker 35, 36, 37 sind dabei über entsprechende
Leitungen 38 mit der als zentraler Pluspunkt dienenden Aus
gangsklemmenanordnung 21 verbunden. Diese umfaßt eine massive
Blockklemme 39, an die über jeweils eine Sicherung 40 vier
Anschlußblöcke 41 angeschlossen sind. In entsprechender Weise
sind die Aktivweiche 34 und die Verstärker 35, 36, 37 über
Leitungen 42 mit der als Blockklemme ausgebildeten negativen
Ausgangsklemme 22 der Stromversorgungsvorrichtung 11 verbun
den.
Das Steuersignal der Haupteinheit 31 für die Aktivweiche 34
und die Verstärker 35, 36, 37 wird über eine Signalleitung 43
über eine entsprechende Eingangsklemme 44 der Stromversor
gungsvorrichtung 11 an die darin vorgesehene Filter- und
Steuerelektronik 25 angelegt, die, wie in Fig. 2 angedeutet,
eine Spannungsbegrenzungsschaltung, eine Strombegrenzungs
schaltung sowie ein Hochpaßfilter umfaßt. Der Steuersignal
ausgang A der Filter- und Steuerelektronik 25 ist an eine als
Verteiler dienende Blockklemme 45 angelegt, die, wie Fig. 3
zeigt, ein Entstör- und Entkoppelungsnetzwerk 46 umfaßt, das
aus gegensinnig gewickelten Induktivitäten L1, L2, L3, L4,
sowie Leitungskapazitäten C1, C2 und Filterkondensatoren C3
bis C6 gebildet ist. Zum Anschluß von zu der Aktivweiche 34
und den Verstärkern 35, 36, 37 führenden Steuersignalleitungen
47 sind entsprechende Klemmen 48 vorgesehen.
Die als Blockklemme ausgebildete negative Ausgangsklemme 22
ist ebenso wie die ebenfalls als Blockklemme ausgebildete ne
gative Eingangsklemme 20 an eine massive Strom- oder Kontakt
schiene 48 angeschlossen, die ihrerseits mit der Kondensator
anordnung 23 verbunden ist. Der Klemmenblock 39 der positiven
Ausgangsklemmenanordnung 21 ist an eine entsprechende, in Fig.
2 nicht dargestellte Strom- oder Kontaktschiene angeschlossen,
die mit dem positiven Anschluß der Kondensatoranordnung 23
verbunden ist und über die Ladeanfahrschaltung 26 an die posi
tive Eingangsklemme 17 angeschlossen ist.
Zur Erzielung der relativ großen Kapazität weist die Konden
satoranordnung 23 beispielsweise drei parallel zueinander ge
schaltete Elektrolytkondensatoren 23′′ auf.
Durch die Verwendung von massiven Strom- und Kontaktschienen
48 zum Anschluß der Kondensatoranordnung 23 sowohl an die
Eingangsklemmen 17, 20 als auch an die als Verteiler dienenden
Blockklemmen 39 bzw. 22, die beim Ausführungsbeispiel für
einen Ausgangsstrom von viermal 60 A ausgelegt sind, wird er
reicht, daß die zentralen Bezugspunkte, also der zentrale
Plus- und der zentrale Massepunkt, durch die Kondensatoranord
nung 23 zu einer Stromquelle erweitert werden, die jedem
Strombedarf an Audioanlagen selbst bei der dynamischen Tief
baßwiedergabe gerecht wird. Durch die Minimierung der Über
gangs- und Leitungswiderstände auf der Ausgangsseite der
Stromversorgungsvorrichtung 11 und die große Speicherkapazi
tät der Kondensatoranordnung 23 von etwa 0,9 F lassen sich
impulsartige Spitzenströme von 1,2 kA sowie ein "Dauerstrom"
von 200 A über eine Periodendauer bei 22 Hz voll erreichen.
Claims (10)
1. Sekundäre Stromversorgungsvorrichtung für audio- oder ande
re nachrichtentechnische Anlagen in Kraftfahrzeugen, mit
einer Kondensatoranordnung (23), die zwischen einer ersten
und einer zweiten, als zentraler Plus- bzw. als zentraler
Massepunkt dienende Anschlußklemmenanordnung (21 bzw. 22)
geschaltet ist, wobei die entsprechenden Kondensatoran
schlüsse über ein Kabel (16) mit dem Pluspol (15) einer
Kraftfahrzeugbatterie (12) bzw. mit der Fahrzeugmasse (30)
verbindbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußklemmenanordnungen (21, 22) in unmittelba
rer räumlicher Nähe der Kondensatoranordnung (23) angeord
net sind und daß der mit der zweiten Anschlußklemmenanordnung
(22) verbundene Kondensatoranschluß mit dem Minus
pol (18) der Kraftfahrzeugbatterie (12) und mit der Kraft
fahrzeugkarosserie (30) über Kabel (19) verbindbar ist.
2. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung (23) und die
Anschlußklemmenanordnungen (21, 22) modulartig zu einer
Baueinheit zusammengefaßt sind.
3. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmenanordnungen
(21, 22) als massive Blockklemmen ausgebildet sind, die vor
zugsweise unmittelbar mit entsprechenden, die Kondensator
anschlüsse bildenden massiven Stromschienen (48) verbunden
sind.
4. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die den zentralen Pluspunkt bildende
Blockklemme (39) über je eine Sicherung (40) mit je einer
aus einer Vielzahl von Verbraucherausgangsklemmen (41) ver
bunden ist.
5. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der
Kondensatoranordnung (23) 0,6 bis 1,2 Farad, vorzugsweise
0,8 bis 1 F, insbesondere 0,9 F beträgt.
6. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensator
anordnung (23) an den Pluspol (15) der Kraftfahrzeugbatte
rie (12) über einen Vorwiderstand (27) anschließbar ist,
zu dem ein Kurzschlußschalter (29) parallel geschaltet ist,
der in Abhängigkeit vom Ladezustand der Kondensatoranord
nung (23) betätigbar ist.
7. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pluspol der
Kondensatoranordnung (23) über einen Entladewiderstand
(27) und einen Schalter (28) mit Masse verbindbar ist.
8. Stromversorgungsvorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbinden der Konden
satoranordnung (23) mit der Kraftfahrzeugbatterie (12) ein
Schalter (28) vorgesehen ist, der mittels eines von einer
Steuereinheit einer zu versorgenden Anlage erzeugten,
deren Verbraucher beaufschlagenden Steuersignals schaltbar
ist.
9. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuersignal zusätzlich über ein
Entstör- und Entkoppelungsnetzwerk (46) an Ausgangsklemmen
(48) einer Verteilerklemme (45) angelegt ist, an die die zu
steuernden Verbraucher (11; 34, 35, 36, 37) der Anlage an
schließbar sind.
10. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuersignal über ein Zeitverzöge
rungsglied an die zu steuernden Verbraucher (34, 35, 36, 37)
weitergeleitet wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4239500A DE4239500A1 (de) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Sekundäre Stromversorgungsvorrichtung für audio- oder andere nachrichtentechnische Anlagen in Kraftfahrzeugen |
DE9218110U DE9218110U1 (de) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Sekundäre Stromversorgungsvorrichtung für audio- oder andere nachrichtentechnische Anlagen in Kraftfahrzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4239500A DE4239500A1 (de) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Sekundäre Stromversorgungsvorrichtung für audio- oder andere nachrichtentechnische Anlagen in Kraftfahrzeugen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4239500A1 true DE4239500A1 (de) | 1994-05-26 |
Family
ID=6473541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4239500A Ceased DE4239500A1 (de) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | Sekundäre Stromversorgungsvorrichtung für audio- oder andere nachrichtentechnische Anlagen in Kraftfahrzeugen |
Country Status (1)
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