DE19507039A1 - Elektrische Verbindungsanordnung - Google Patents

Description

Die Beschreibung bezieht sich auf elektrische Verbindungsanordnungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Anordnungen mit einer Stromversorgung und daran angeschlossenen elektrischen Verbrauchern ist es oft notwendig, den Betrieb der Anordnung zu überwachen, bei­ spielsweise den Energieverbrauch, um eine Fehlfunktion feststellen zu können. Bei herkömmlichen Anordnungen kann die Stromversorgung eine Verteilereinheit aufwei­ sen, welche die Überwachungsmonitore enthält, wobei dann Stromkabel zwischen dieser Verteilereinheit und den elektrischen Verbrauchern verlaufen. Bei derarti­ gen Anordnungen werden zum Anschluß der Verbraucher an die Verteilereinheit ge­ trennte Kabel benötigt, falls die Verbraucher einzeln überwacht werden sollen. Auch wenn einzelne Verbraucher isoliert werden sollen, beispielsweise nach Feststellung ei­ nes Fehlers oder zum Abtrennen der Last muß jeder einzelne Verbraucher über ein getrenntes Kabel mit der Verteilereinheit verbunden werden. Derartige Anordnun­ gen weisen einen hohen Verdrahtungsaufwand auf, was zu komplexen Installationen und hohen Gewichten führt.

Im Gegensatz hierzu sind Energiebussysteme bekannt, bei denen sich die elektri­ schen Verbraucher einen gemeinsamen Energiebus teilen, wobei diese Anordnungen erheblich leichter zu installieren und gegenüber den beschriebenen Anordnungen auch leichter und kleiner sind. In Energiebussystemen ist jedoch die Überwachung, Steuerung und Isolierung einzelner Verbraucher bislang nicht möglich gewesen.

Es besteht daher die Aufgabe, eine elektrische Verbindungsanordnung mit einem Energiebus so weiterzubilden, daß auch auf einzelne Verbraucher zugegriffen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung; und

Fig. 2 einen Teil der Anordnung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Die elektrische Anordnung kann in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Auto, einem Flugzeug, einem Panzer oder einem Schiff installiert sein oder aber in einer Fabrik oder einem Gebäude. Sie umfaßt ein Energieversorgungssystem 1 mit einer Energiequelle 2, eine Energieversorgungsleitung 3 und einer Rückführleitung 4, wel­ che beide an die Energiequelle 2 angeschlossen sind. Die elektrischen Leitungen 3 und 4 ziehen sich durch die Anordnung und bilden einen Energiebus, parallel zu welchem ein Schnittstellenbus 5 zur Steuerung verläuft. Der Schnittstellenbus 5 ist an eine gemeinsame Steuerungseinheit 6 angeschlossen.

An den Energiebus 3, 4 und an den Schnittstellenbus 5 sind verschiedene elektrische Verbraucher angeschlossen, von denen nur drei dargestellt und mit den Bezugszahlen 10, 20 und 30 versehen sind. In einem Flugzeug ist beispielsweise der Verbraucher 10 die Kombüse, der Verbraucher 20 die Kabinenbeleuchtung und der Verbrau­ cher 30 der Flugüberwachungscomputer. Die Verbraucher 10, 20 und 30 sind über entsprechende Verbinderanordnungen 11, 21 und 31 mit dem Energie- und Schnitt­ stellenbus verbunden. Die Verbinderanordnungen 11, 21 und 31 weisen jeweils ein Kabel 40 und Verbinder 41 und 42 an gegenüberliegenden Enden des Kabels 40 auf. Das Kabel 40 hat drei Leitungen 43 bis 45, welche an die Energieleitung 3, die Rückführungsleitung 4 bzw. den Schnittstellenbus 5 für die Energiesteuerung über den Verbinder 41 angeschlossen sind, der von herkömmlicher Bauart sein kann. Der Verbinder 42 am Verbraucherende der Anordnungen 11, 21 und 31 ist eine neuartige Konstruktion. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es ein buchsenartiger Ver­ binder mit einem äußeren Metallgehäuse 46 mit drei Buchsen 47, 48 und 49 an einem Ende. Die Buchsen 47 bis 49 nehmen entsprechende Stifte 50 bis 52 in einem stecker­ artigen Verbinder 54 an den Verbrauchern 10, 20 und 30 auf. Das Gehäuse 46 des buchsenartigen Verbinders 41 weist herkömmliche (nicht dargestellte) Verriegelungs­ mittel auf, beispielsweise einen Verriegelungsring, um es fest mit dem steckerartigen Verbinder 54 zu verriegeln.

Innerhalb des Gehäuses 46 des Verbinders 42 ist die Buchse 48 unmittelbar mit dem Draht 44 verbunden, der zum Energierückführungsbus 4 verläuft. Die Buchse 47 ist mit der Energieversorgungsleitung 43 über einen Leistungsschalter 60 innerhalb des Gehäuses 46 verbunden. Der Leistungsschalter 60 kann ein elektromagnetisches Relais oder ein Halbleiterschalter sein, welcher von außen steuerbar ist, wodurch die Energiezuführung zur Buchse 47 geschaltet werden kann. Das Gehäuse 46 be­ inhaltet eine Energieversorgungseinheit 61 zwischen der Energieversorgungsleitung 43 und der Rückführungsleitung 44, welche sich auf der dem Verbraucher abge­ wandten Seite des Leistungsschalters 60 befindet. Die Energieversorgungseinheit 61 nimmt Energie für die Versorgung der Vorrichtung innerhalb der Steckverbindung ab. Das Gehäuse 46 des Verbinders 42 weist auch eine Steuerungs- und Schnitt­ stelleneinheit 62 auf, welche über eine Leitung 63 an den Leistungsschalter 60 an­ geschlossen ist. Eine Überwachungseinheit 64 innerhalb des Gehäuses 46 erhält ein Ausgangssignal von dem Leistungsschalter 60. Das Ausgangssignal indiziert sowohl den Schaltzustand des Leistungsschalters 60 (AN oder AUS) und die Größe des von dem angeschlossenen Verbraucher gezogenen Stroms, wie sie aus einem Stromsen­ sor in dem Leistungsschalter 60 ermittelt werden kann. Das Ausgangssignal zur Überwachungseinheit 64 kann auch ein die Temperatur im Bereich des Leistungs­ schalters 60 angebendes Signal enthalten, so daß die Überwachungseinheit 64 auf eine Überhitzung des Schalters ansprechen kann. Das Ausgangssignal der Überwa­ chungseinheit 64 wird über eine Leitung 65 der Schnittstelleneinheit 62 zugeführt. Die Schnittstelleneinheit 62 ist auch an die dritte Buchse 49 des Verbinders ange­ schlossen.

Obwohl die dritte Buchse 49 als Einzelbuchse dargestellt ist, kann sie mehrere Buch­ sen in einem einzigen Gehäuse aufweisen. Die dritte Buchse 49 paßt zu einem Stecker 42 in dem an die Verbraucher angeschlossenen Verbinder 54, welcher zu einem Kon­ figurationscodegeber 55 führt. Dieser Konfigurationscodegeber 55 kann verschieden ausgebildet sein, beispielsweise als elektronischer Speicher, fest verdrahtete Verbin­ dung verschiedener Pins oder als Widerstand bestimmten Werts. Der Zweck des Konfigurationscodegebers 55 besteht darin, Information über die Art des Verbrau­ chers zu liefern, beispielsweise dessen Energie und Leistungsanforderungen und seine Priorität bei der Energieversorgung. Die Konfigurationsdaten werden von der Schnittstelleneinheit 62 gelesen. Im vorliegenden Beispiel indiziert der Geber 55 im Verbraucher 10, daß dieser 2000 VA benötigt und, weil es sich um die Kombüse han­ delt, eine geringe Versorgungspriorität aufweist. Der Geber 55 im Verbraucher 20, also bei der Kabinenbeleuchtung, indiziert, daß diese 300 VA benötigt. Der Geber 55 des Verbrauchers 30, also des Flugsteuerungscomputers indiziert eine benötigte Leistung von 100 VA und eine hohe Versorgungspriorität. Der Konfigurationscode­ geber 55 kann in dem Verbinder 54 des Verbrauchers eingebaut sein oder in jedem anderen Bereich der Verbraucher 10, 20 bzw. 30.

Während des normalen Betriebs verbinden die Verbinderanordnungen 11, 21 und 31 die Verbraucher 10, 20 und 30 mit der Energiequelle 2 und der Kontrolleinheit 6. Die Kontrolleinheit 6 überwacht ständig die Verbraucher 10, 20 und 30 sowie die jedem Verbraucher zugeordneten Leistungsschalter 60 auf Fehlfunktionen. Falls eine Fehlfunktion auftritt, beispielsweise falls zuviel Strom von einem Verbraucher gezogen wird, der Leistungsschalter fehlerhaft geöffnet wird oder der Leistungsschal­ ter überhitzt ist, erzeugt die Überwachungseinheit 64 ein Signal, welches über die Schnittstelleneinheit 62 und den Schnittstellenbus 5 der Kontrolleinheit 6 zugeführt wird. Die Kontrolleinheit 6 kann darauf reagieren. Falls beispielsweise der Ver­ braucher 20 zuviel Strom zieht, kann ein Signal auf den Schnittstellenbus 5 gegeben werden, welches die Öffnung des Leistungsschalters 60 im Verbinder 42 bewirkt, der an den fehlerhaften Verbraucher angeschlossen ist. Dieses Signal empfängt die Schnittstelleneinheit 62 in allen drei Verbindern, jedoch wird nur die Einheit in der korrekten Konfiguration darauf reagieren.

Ein Fehler in der Energiequelle 2 kann zu einer Abnahme der erhältlichen Leistung auf einen Wert führen, der nicht mehr ausreichend ist, alle drei Verbraucher zu ver­ sorgen. Unter diesen Umständen identifiziert die Kontrolleinheit 6 den Verbraucher mit der geringsten Versorgungspriorität, nämlich den Verbraucher 10 und weist den ihr zugeordneten Leistungsschalter 60 an, sich zu öffnen, so daß die Energieversor­ gung zu diesem Verbraucher unterbrochen und die gesamte Leistung des elektrischen Systems reduziert ist.

Die Überwachungseinheit 64 kann den Leistungsschalter 60 auch unmittelbar öff­ nen, wenn eine Fehlfunktion erkannt wird, ohne daß die Kontrolleinheit 6 eingreift. Die Überwachungseinheit 64 und der Leistungsschalter 60 müssen keine getrennten Einheiten sein, wie es dargestellt ist, sondern können innerhalb einer gemeinsamen Baugruppe untergebracht sein.

Anstelle der Unterbringung des Leistungsschalters 60, der Überwachungseinheit 64, der Schnittstelleneinheit 62 und der Versorgungseinheit 61 innerhalb des Verbinders 42, der zu dem Verbraucher gehört, können diese Bausteine auch innerhalb des Verbinders 41 am anderen Ende der Anordnung 11, 21, 31 untergebracht sein.

Der Schnittstellenbus 5 weist Signaleinrichtungen zwischen der Kontrolleinheit 6 und dem Leistungsschalter 60 sowie der Überwachungseinheit 64 auf. Diese müssen nicht als getrennte Leitung ausgebildet sein, wie es oben beschrieben ist, sondern sie können auch auf einer der Energieversorgungsleitungen 3 oder 4 aufgekoppelt sein, und zwar als Signale, deren Frequenz sich von der Energieversorgungsfrequenz unterscheidet. Bei einer derartigen Anordnung würden die Schnittstellensignale zur Energiesteuerung der Kontrolleinheit 6 und der Schnittstelleneinheit 62 zugeführt, indem die Signale auf den Energieversorgungsleitungen geeignet gefiltert würden. Anstelle der Verwendung einer elektrischen Leitung für die Schnittstellensignale zur Energiesteuerung kann auch eine Glasfaserleitung verwendet werden. Alternativ hierzu können drahtlose Methoden eingesetzt werden, beispielsweise Infrarot- oder Funkverbindungen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine erhebliche Flexibilität im elektrischen Sy­ stem, weil die Verbraucher an jedem Punkt mit dem Bus verbunden werden können. Weil die Verbraucher nicht über besondere Kabel an die Energieversorgung ange­ schlossen werden müssen, erleichtert die Erfindung die Installation erheblich und vermindert die Anzahl der benötigten Kabel, wodurch auch weniger Raum benötigt wird und die Gesamtanordnung leichter ist.

Claims (9)

1. Elektrische Verbindungsanordnung mit einem Energieversorgungssystem, wel­ ches einen Energiebus (3, 4) aufweist, und einer Vielzahl elektrischer Verbrau­ cher (10, 20, 30), welchen Verbinder (11, 21, 31) zur Verbindung mit dem Energiebus (3, 4) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das En­ ergieversorgungssystem eine Kontrolleinheit (6) aufweist und jeder Verbinder (11, 21, 31) einen Leistungsschalter (60) aufweist, der die Energieversorgung zu dem zugeordneten Verbraucher (10, 20, 30) steuert sowie eine Überwachungs­ einheit (64), welche den Betrieb des zugeordneten Verbrauchers überwacht und eine Signalisierungsanordnung (5, 45, 62), welche die Kontrolleinheit (6) sowohl mit dem Leistungsschalter (60) als auch mit der Überwachungseinheit (64) verbindet, wodurch der Leistungsschalter (60) durch die Kontrolleinheit entsprechend der von der Überwachungseinheit (64) gegebenen Ausgangssig­ nale gesteuert werden kann.

2. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Überwachungseinheit (64) die von dem zugeordneten Verbraucher (10, 20, 30) entnommene Leistung überwacht.

3. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalisierungsanordnung einen elektrisch leitfähigen Schnittstellenbus (5) aufweist, der an die Kontrolleinheit (6) angeschlossen ist.

4. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung (62) zum Lesen der Konfigurationsdaten der zugeordneten Verbraucher (10, 20, 30) aufweist und daß die Signalisierungsanordnung (5, 54, 62) die Konfigurationsdaten der Kon­ trolleinheit (6) zuführt.

5. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Konfigurationsdaten die Energieanforderungen der zugeordneten Verbraucher (10, 20, 30) indizieren.

6. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Konfigurationsdaten durch einen festverdrahteten Kon­ figurationscodegeber (55) bereitgestellt werden.

7. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Konfigurationsdaten durch einen als Widerstand aus­ gebildeten Konfigurationscodegeber (55) bereitgestellt werden.

8. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit (64) die Tempera­ tur im Bereich des Leistungsschalters (60) überwacht.

9. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderanordnung (11, 21, 31) ein Ka­ bel (40) aufweist, welches an jedem Ende einen Verbinder (41, 42) aufweist und der Leistungsschalter (60), die Überwachungseinheit (64) und ein Teil der Sig­ nalisierungsanordnung (62) innerhalb eines dieser Verbinder (42) angeordnet sind.