DE10324888A1

DE10324888A1 - Steckadapter-Spannungswandler zum Anschluss der Beleuchtung eines 12V-Anhängers an ein 24V Zugfahrzeug

Info

Publication number: DE10324888A1
Application number: DE2003124888
Authority: DE
Inventors: Hermann Briechle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

Beim Anschluss einer 12 V-Anhängerbeleuchtung an 12 V-Zugfahrzeuge treten bei einfachen Niederfrequenz-Impuls-Wandlern Probleme mit der Sensorelektronik von Blinkgebern und Lampenkontrollgeräten auf. Außerdem sind Lösungen mit nur einem gemeinsamen Taktgenerator sicherheitstechnisch bedenklich, da die in den meisten Ländern geforderte Trennung der Schlussleuchten in zwei Kreise nicht erfüllt wird. Zusätzlich ist die Unterbringung des Wandlers in einem Steckadapter vorteilhaft. Diese Probleme werden durch einen Impuls-Effektiv-Leistungswandler beseitigt, der seine Energie aus den Schaltpausen des Schalters bezieht. Somit fließt bei nicht vorhandenem Anhänger über keinen Pfad Strom. Die genannte Anordnung verträgt sich deshalb mit allen auf dem Markt befindlichen Blinkgebern und Anhänger-Erkennungssensoren für Antiblockiersysteme. Durch die vollständige Trennung der Zweige wird ein hoher Schutz vor Totalausfall der Beleuchtung erreicht. Durch den Versatz der Frequenzen um etwa 50 Hz ergibt sich zusätzlich eine wesentlich geringere Impulsbelastung des Bordnetzes als bei Wandlern mit nur einem Taktgenerator.

Description

Stand der Technik
Bisher bekannte Wandlersysteme zur Versorgung der Beleuchtung von 12V-Anhängern an 24V-Zugfahrzeugen haben mit Niederfrequenz getaktete Impulsschalter, die mit ungefähr 100 Hertz die 24V Gleichspannung in eine 12V-Leistungsäquivalent-Effektivspannung umwandeln und aus einem Impulsgeber gespeist werden.
Diese Lösung hat jedoch mehrere Nachteile: Häufig führt die niederfrequente Impulswandlung bei Blinkgebern zu Irritation der Stromerkennungseinrichtung für die Anhängerlampe und des weiteren geben Erkennungsschaltungen von Anhänger-Antiblockier-Systemen die Meldung "Anhänger vorhanden" aus, obwohl nur die Impulselektronik des Wandlers vorhanden ist.
Der andere Nachteil ist die unzureichende Sicherung gegen den Totalausfall der Anhängerbeleuchtung. Bei einem Fehler im Taktgenerator oder dessen Anschaltung fällt die gesamte Beleuchtung aus und es entsteht eine Gefahr, die durch die Zulassungsvorschriften nicht entstehen darf: Die linke und die rechte Schlussleuchte müssen mindestens vollständig getrennte Stromkreise haben, die an keiner anderen Stelle mehr verbunden werden dürfen. Ferner sollte das System so kompakt aufgebaut sein, dass es mit hoher Zuverlässigkeit in einem Steckadapter unterzubringen ist.
Problem
Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Steckadapter–Wandler für die Versorgung der Beleuchtung eines 12V-Anhängers an einem 24V-Zugfahrzeug zu schaffen, das mit einem minimalen Aufwand einen hohen Wirkungsgrad erreicht und sich neutral gegenüber allen Lampenkontrollgeräten und Antiblockiersystemen verhält. Es soll auch die Anforderung nach hoher Sicherheit gegen Totalausfall erfüllen.
Erfindung
Dieses Problem wird mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Mit der Erfindung wird erreicht, dass in keinem Zweig der Anhängerbeleuchtung bei offener Last ein Strom gegen Masse fließt. Die Wandler-Steuerteile beziehen ihren Leistungsbedarf grundsätzlich als einen Teil des Laststromes. In keinem Teil des Wandlers ist bei offener Last ein Strompfad nach Masse vorhanden. Somit wird eine beliebige Sensorschaltung unabhängig von ihrem Schaltpunkt immer einen lastfreien Ausgang erkennen, obwohl ein Wandler eingefügt ist.
Dieser Wandler kann als reiner Impuls-Effektivleistungs-Äquivalentwandler gestaltet werden. Die Trägheit des Glühfadens überbrückt dabei die Niederfrequenzimpulse von 70 bis 600 Hertz. Die Frequenzen der einzelnen Taktgeneratoren sind dabei um jeweils etwa 50–70 Hz versetzt.
Insgesamt kann deshalb bei diesem Wandlersystem eine hohe Verträglichkeit auch mit zukünftigen Elektronikausstattungen von 24V-Zugfahrzeugen und Anhänger-Lampenbestückungen erwartet werden. Gleichzeitig werden alle gesetzlichen Anforderungen erfüllt. Das Bordnetzes des Zugfahrzeuges wird nur mit etwa 15% der Impulse belastet wie bei Systemen mit nur einem Taktgenerator.
Weiterbildungen der Erfindung
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 kann zu einer wirtschaftlicheren Lösung bei der Verwendung von speziellen elektronischen Bauteilen führen.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 kann ebenfalls zu einer wirtschaftlicheren Lösung führen, wenn zugelassen werden kann, dass nur zwei Lastkreise voneinander unabhängig sein müssen.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 kann ausreichend sein, wenn bereits fahrzeugseitige Schutzeinrichtungen, wie elektronische Schalter oder geeignete Sicherungen die notwendige Betriebssicherheit gewährleisten.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 kann ausreichen, wenn gute Masseverbindungen zu keinen Interferenzen der Beleuchtungshelligkeit führen. Außerdem kann eine Synchronisation sinnvoll sein um die Impulsbelastung des Bordnetzes weiter zu senken.
Darstellung der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird hier erläutert.
In 1 und 2 Ausführung nach Anspruch 1 nach ihrem wesentlichen Funktionsprinzip abgebildet und nachfolgend beschrieben, wobei wegen der Übersichtlichkeit in 2. nur ein Pfad des jeweiligen Prinzips dargestellt ist.
1 zeigt den mechanischen Aufbau
Der Normstecker für die 24 Volt Anhängerbeleuchtung (1) trägt ein rohrförmiges Zwischengehäuse (2) in dem die Elektronik untergebracht ist. An diese Einheit ist dann eine 12V-Normsteckdose oder Kupplung angefügt.
2 zeigt den elektrischen Aufbau
Das Wandlersystem (1) enthält in einem Gehäusesystem nach 1 alle erforderliche elektrische und elektronische Teile. Es muss sichergestellt sein, daß die zu erwartende Verlustleistung zuverlässig an die Umgebung abgegeben wird. Deshalb ist bei der Auswahl der Leistungshalbleiter auf äußerst niedrige Schaltverluste zu achten. Der Einfachheit halber ist in 2 nur ein einzelner Wandlerzweig, nachfolgend als Impuls-Effektivleistungs-Schaltwandler bezeichnet, dargestellt.
Jeder Impuls-Effektivleistungs-Schaltwandler besteht aus folgenden Teilen: Einem Eingang (2), der die 24V-Spannung über einen Schalttransistor (3) dem Ausgang (4) zuführt und einem Steuerteil (5) das als Impulsgenerator ausgeführt ist und seine Energie aus den Schaltpausen des Schalttransistors (3) bezieht. Eine geeignete Frequenz ist 70 bis 600 Hz, da hier die Glühlampe (6) eine gute Trägheit aufweist und Hochfrequenzstörungen gut vermeidbar sind. Entfernt man nun die Glühlampe (6), dann wird kein Strom mehr nach Masse fließen. Es ist zweckmäßig für diese Impuls-Effektivleistungs-Schaltwandler unterschiedliche Taktfrequenzen zu verwenden, um bei schlechter Masseführung Interferenzerscheinungen in der Helligkeit der versorgten Glühlampen im Bereich bis 25 Hertz zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil unterschiedlicher Frequenzen ist eine reduzierte Impulsbelastung des Fahrzeugbordnetzes, da sich die Einschaltphasen statistisch so überlappen, dass nie alle Einschaltvorgänge gleichzeitig stattfinden.
Als Schutzmaßnahme gegen Überlastung eignen sich ein integriertes System im Schalttransistor (3) und, es kann aber auch ein Konzept mit Shuntwiderstand und externem Temperaturfühler verwendet werden, deren Signale dann auf das jeweils zugeordnete Steuerteil (5) wirken.

Claims

Steckadapter-Spannungswandler zum Anschluss der Beleuchtung eines 12V-Anhängers an ein 24V Zugfahrzeug, gekennzeichnet durch eine in einem Stecker- Adapter eingebaute zweckdienliche Zahl von Impuls-Eftektivleistungs-Schaltwandlern niedriger, jedoch unterschiedlicher Frequenz ohne Eigenstromverbrauch gegen Masse bei offener Last, wobei jeder Zweig einen Überlast- und Übertemperaturschutz hat.
Wandlersystem nach Anspruch 1 mit in Gruppen zusammengefassten Steuerteilen.
Wandlersystem nach Anspruch 1 bis 2 mit in Gruppen wirksamen Überlast- und Übertemperaturschutz-Einrichtungen.
Wandlersystem nach Anspruch 1 bis 3 ohne Überlast- und Übertemperatur-Schutzeinrichtungen.
Wandlersystem nach Anspruch 1 bis 4 mit identischer Taktfrequenzen der Impuls-Effektivleistungs-Schaltwandler.