DE10031243A1 - Elektrische Verbindungsanordnung - Google Patents
Elektrische VerbindungsanordnungInfo
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Abstract
Die Figur zeigt zwei Ausführungsformen einer elektrischen Verbindungsanordnung, die durch eine Bruchlinie voneinander getrennt dargestellt sind. DOLLAR A Ein Batteriegehäuseausschnitt (10, 10') zeigt einen Batteriepol (11, 11'). Die elektrische Kontaktierung des Batteriepols (11, 11') erfolgt mittels einer Polklemme (12, 12'). Zwischen dem Klemmkontakt (12, 12') und dem Batteriepol (11, 11') ist eine Widerstandsmateriallage (13, 13'), die als Messwiderstand dient und über Zuleitungen (21, 22) an Kontaktpunkten (23, 24) abgegriffen wird. Bei einem durch den Klemmkontakt hindurchfließenden elektrischen Strom fällt über der Materiallage (13, 13') eine elektrische Spannung ab. In der linken Ausführungsform ist der Klemmkontakt (12) über eine Pressverbindung formschlüssig (17) mit der Materiallage (13) verbunden, d. h. der Klemmkontakt (12) und die Materiallage (13) sind in Baueinheit ausgeführt. In der rechten Ausführungsform ist die Materiallage (13') formschlüssig über eine Pressverbindung mit dem Batteriepol (11') verbunden, d. h. die Materiallage (13') ist hier fester Bestandteil des Batteriepols (11'). DOLLAR A Durch Erfassen von Höhe und Richtung des durch die Materiallage (13, 13') fließenden Stromes und Vergleichen dieses Stromes mit einem etwa von einem Stromgenerator erzeugten Strom lässt sich eine eindeutige Feststellung treffen, ob ein Fremdstart des Fahrzeugmotors vorliegt.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung
zur lösbaren Verbindung mindestens eines Anschlusspols einer
elektrischen Batterie, insbesondere einer
Kraftfahrzeugbatterie, mit einem elektrischen Leiter mittels
wenigstens eines elektrisch leitenden Klemmglieds oder
dergleichen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum Betrieb einer solchen Verbindungsanordnung, insbesondere
zur Überwachung der Kraftfahrzeugbatterie und/oder zur
Erkennung eines Fremdstarts eines einen Generator aufweisenden
Kraftfahrzeuges.
In Fahrzeugen werden zunehmend sicherheitsrelevante Funktionen
ausschließlich elektrisch betrieben. Als Beispiel sei nur die
jüngst entwickelte elektrische Bremse genannt. Um
sicherzustellen, dass die Funktionsfähigkeit solcher
Komponenten ständig gewährleistet ist, müssen diese
ununterbrochen mit elektrischer Energie versorgt werden. Es
ist bekannt, hierzu in einem Fahrzeug zwei Energiequellen,
nämlich eine Batterie und einen Strom- bzw.
Spannungsgenerator, vorzusehen.
Da die Lebensdauer einer konventionellen Blei-Säure-Batterie
im Regelfall geringer ist als die Lebensdauer eines
Kraftfahrzeuges, kommt es regelmäßig vor, dass nur noch eine
der beiden genannten Energiequellen funktionstüchtig ist. In
den meisten Fällen wird dabei der Generator langlebiger sein
als die Batterie.
Ein Verfahren zur Überwachung des Funktionszustandes einer
Batterie mittels deren Batteriespannung ist aus DE 195 17 709
bekannt. Abhängig vom Ergebnis der Überwachung bzw. den dabei
ermittelten Daten wird dort insbesondere entschieden, ob eine
an die Batterie angeschlossene Maschine für einen weiteren
Arbeitsgang freigegeben wird oder nicht.
Kommt es nun bei einer leeren oder defekten Batterie auch zu
einem Schaden oder zu einer Überlastung des Generators, so ist
die Versorgung der Verbraucher nicht mehr sichergestellt und
das Fahrzeug kann in einen sicherheitskritischen Zustand
gelangen. Eine Überlastung des Generators kann dann auftreten,
wenn mehr Verbraucher zugeschaltet sind als der Generator
nominell versorgen kann. Aus diesem Grund sind Notmaßnahmen zu
treffen, die auf der einen Seite den Fahrer warnen, auf der
anderen Seite aber auch das Bordnetz möglichst lange in einem
betriebssicheren Zustand zu halten. Letzteres kann dadurch
erreicht werden, dass nur noch wenige wichtige Verbraucher
ein- bzw. zugeschaltet bleiben.
Bei einer leeren oder defekten Batterie ist das Fahrzeug
überdies nicht mehr startfähig, so dass die Startfähigkeit an
sich als Kriterium für den Zustand der Energiequelle Batterie
angesehen werden kann. Häufig wird in diesen Fällen jedoch mit
einem zweiten Fahrzeug Starthilfe geleistet und eine intakte
Batterie sozusagen simuliert. Dabei werden die vorerwähnten
Sicherheitsmaßnahmen nicht durchgeführt und die Warnung bzw.
die Stabilisierungsmaßnahmen greifen nicht. Aus diesem Grund
muss eine Erkennung eines Fremdstarts erfolgen.
Auch eine Einführung von Fremstartstützpunkten oder ähnlichen
Maßnahmen hat den Nachteil, dass auf der einen Seite der
Benutzer aufwendig auf den Stützpunkt aufmerksam gemacht
werden muss; auf der anderen Seite muss dabei der positive
Batteriepol dauerhaft unzugänglich gemacht werden, um ein
unbemerktes Anklemmen zu vermeiden. Dies muss konstruktiv so
gelöst werden, dass auf der einen Seite ein Batterieaustausch
möglich ist, auf der anderen Seite aber die genannten
Schutzmaßnahmen nach einem erfolgten Batterieaustausch
weiterhin gewährleistet sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
elektrische Verbindungsanordnung sowie ein Verfahren der
eingangs beschriebenen Art anzugeben, die eine möglichst
einfache Überwachung des Batteriezustandes und/oder eine
möglichst sichere Erkennung einer Fremdenergieversorgung bzw.
eines Fremdstarts erlauben. Die Verbindungsanordnung soll
zugleich einfach und kostengünstig herstellbar und das
Verfahren entsprechend einfach und kostengünstig
implementierbar sein.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen
sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung sieht
in einer ersten Variante insbesondere eine auf der dem
Klemmglied zugewandten Seite des Anschlusspols und/oder auf
der dem Anschlusspol zugewandten Seite des Klemmglieds
angeordnete und mit dem Anschlusspol bzw. mit dem Klemmglied
elektrisch leitend verbundene Materiallage aus einem
elektrischen Widerstandsmaterial vor. Zudem sind Mittel zum
Erfassen der über der Materiallage abfallenden elektrischen
Spannung und/oder zum Erfassen des durch die
Widerstandsmateriallage fließenden elektrischen Stromes
vorgesehen.
Wird die genannte Materiallage nun von einem elektrischen
Strom durchflossen, dann fällt über der Materiallage, und zwar
in Richtung des Klemmglieds bzw. des Anschlusspols, die
ursprünglich den Stromfluss bedingende Spannung um einen
Betrag ΔU ab. Die Materiallage eignet sich daher als
Messwiderstand, mittels dessen sowohl die Stromhöhe als auch
die Stromrichtung ermittelt werden können. Aus diesen beiden
Stromgrößen lässt sich, wie nachfolgend noch eingehend
erläutert wird, eindeutig eine Feststellung treffen, ob eine
Fremdenergieversorgung der Batterie bzw. ein Fremdstart des
Fahrzeugmotors vorliegt.
Zudem lassen sich mittels dieses Messwiderstandes Kenngrößen
der Batterie, wie z. B. Restladung und maximale Leistung, mit
der genannten Vorgehensweise einfach ermitteln. Die
vorgeschlagene Verbindungsanordnung lässt sich einfach und
kostengünstig implementieren, wobei die Materiallage entweder
als Teil des Klemmglieds oder als Teil eines oder mehrerer
Batteriepole angeordnet sein kann. Ein weiterer Vorteil,
insbesondere gegenüber der nachfolgend genannten zweiten
Variante, besteht darin, dass der Strom, unabhängig von der
Anklemmposition eines Starterkabels oder dergleichen,
ermittelbar ist. Nachteil dieser Variante ist, dass die
Strommessung durch einen Generatorstrom verfälscht werden
kann.
Entsprechend einer zweiten Variante weist eine
erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung daher eine
auf der dem Anschlusspol abgewandten Seite des Klemmglieds
angeordnete und mit dem Klemmglied elektrisch leitend
verbundene Materiallage aus einem elektrischen
Widerstandsmaterial sowie Mittel zum Erfassen der über die
Materiallage abfallenden elektrischen Spannung und/oder zum
Erfassen des durch die Materiallage fließenden elektrischen
Stromes auf. Die zweite Variante erlaubt zwar nicht die
Ermittlung von Batteriekenngrößen, hat gegenüber der ersten
Variante den Vorteil, dass es zur Erkennung eines Fremdstarts
ausreicht, die Stromhöhe und die Stromrichtung durch die
Materiallage zu ermitteln, da hier eine Überlagerung eines
Generatorstromes mit einem Fremdstrom wegen des generell hohen
Innenwiderstandes von Batterien nahezu ausgeschlossen ist.
Vorteilhaft tritt bei dieser Variante zudem kein
Zusatzwiderstand in einem elektrischen Starterkreis des
Kraftfahrzeugmotors auf. Ein weiterer Nachteil der zweiten
Variante ist, dass eine Fremdstarterkennung nur dann möglich
ist, wenn an das Klemmglied von außen ein Starterkabel
angeklemmt wird.
Bevorzugt sind bei einer erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung Mittel zum Erfassen des Vorzeichens der
über die Materiallage abfallenden elektrischen Spannung bzw.
des durch die Materiallage fließenden elektrischen Stromes
vorgesehen. Ob auf einen Fremdstartfall geschlossen werden
kann oder nicht, hängt nämlich entscheidend von der erfassten
Stromrichtung ab. Nur im Falle eines in die Batterie
hineinfließenden Stromes kann eine Fremdernergieversorgung
überhaupt nur vorliegen.
In einer Ausführungsform ist die Materiallage mit dem
Anschlusspol bzw. mit dem Klemmglied formschlüssig und/oder
kraftschlüssig verbunden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung
liegt darin, dass der Messwiderstand die in ihm entstehende
Wärme gut an den Anschluss- bzw. Batteriepol bzw. and das
Klemmglied abgeben kann. Hierdurch ist gewährleistet, dass
sich die Temperatur des Messwiderstandes nur geringfügig
ändern kann und somit die erfassten Daten des Spannungsabfalls
bzw. des Stromes nicht durch eine etwa geänderte Temperatur
und damit ebenfalls geänderten ohmschen Widerstand verfälscht
werden. Diese Ausgestaltung erhöht demnach die Güte der
erfassten Messergebnisse und damit die Genauigkeit bei der
Erkennung eines Fremdstarts oder eines etwa sich verändernden
Batteriezustandes.
Vorteilhaft kann die Materiallage einen elektrischen
Widerstand im Bereich von 10 bis 1000 µΩ aufweisen. Dadurch
lässt sich der zusätzliche Widerstand im Starterkreis des
Kraftfahrzeugmotors minimal halten.
Die Erfindung schlägt ferner eine elektrische Anschlussklemme,
insbesondere eine Polklemme, zur lösbaren Verbindung eines
Anschlusspols einer elektrischen Batterie, insbesondere einer
Kraftfahrzeugbatterie, mit einem elektrischen Leiter mittels
wenigstens eines elektrisch leitenden Klemmglieds oder
dergleichen, vor. Erfindungsgemäß weist die Anschlussklemme
eine auf der dem Anschlusspol zugewandten Seite des
Klemmglieds und/oder eine auf der dem Anschlusspol abgewandten
Seite des Klemmglieds angeordnete und mit dem Klemmglied
elektrisch leitend verbundene Materiallage aus einem
elektrischen Widerstandsmaterial auf. Die Anschlussklemme ist
leicht herstellbar und kann bereits sämtliche, für das
nachfolgend noch eingehender beschriebene Verfahren
notwendigen Komponenten enthalten. Beispielsweise kann die
Anschlussklemme selbst bereits Mittel zum Erfassen der über
die Materiallage abfallenden elektrischen Spannung und/oder
zum Erfassen des durch die Materiallage fließenden
elektrischen Stromes aufweisen.
Bei einer erfindungsgemäß weiter vorgeschlagenen elektrischen
Batterie zur elektrischen Versorgung insbesondere eines
Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Anschlusspol zur lösbaren
Verbindung mit wenigstens einem Klemmglied, ist
erfindungsgemäß insbesondere eine auf der dem Klemmglied
zugewandten Seite des Anschlusspols und mit dem Anschlusspol
formschlüssig verbundene, den Anschlusspol wenigstens partiell
überdeckende Materiallage aus einem elektrischen
Widerstandsmaterial vorgesehen. Hier lassen sich bereits alle
erforderlichen Komponenten in eine Kraftfahrzeugbatterie
integrieren. Beispielsweise können an der batterie bereits
Mittel zum Erfassen der über die Materiallage abfallenden
elektrischen Spannung und/oder des durch die Materiallage
fließenden elektrischen Stromes vorsehen sein.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der oben
genannten Vorrichtungen wird das Vorzeichens der über die
Materiallage abfallenden elektrischen Spannung und/oder die
Richtung des durch die Materiallage fließenden elektrischen
Stromes erfasst. Die Vorteile hierbei wurden bereits genannt.
Im Falle eines erfassten positiven Spannungsabfalls bzw. eines
aus der Batterie herausfließenden Stromes kann dabei
geschlossen werden, dass kein Fremdstart vorliegt. Im Falle
eines erfassten negativen Spannungsabfalls bzw. eines in die
Batterie hineinfließenden Stromes kann festgestellt werden, ob
der Generator einen Strom bereitstellt. Im Falle, dass ein
solcher Strom bereitgestellt wird, kann der vom Generator
bereitgestellte Strom mit dem in die Batterie hineinfließenden
Strom verglichen werden und im Falle, dass der in die Batterie
hineinfließende Strom größer ist als der vom Generator
bereitgestellte Strom, kann schließlich geschlossen werden,
dass eine Batteriefremdladung vorliegt. Ferner kann
festgestellt werden, ob innerhalb eines vorgegebenen
Zeitfensters ein Start des Kraftfahrzeugmotors erfolgt. Ist
dies der Fall, kann dann geschlossen werden, dass ein
Fremstart vorliegt.
Bei der Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem
Kraftfahrzeug mit einem Stromsensor zur Erfassung des in ein
elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeuges hineinfließenden
Stromes kann nun vorgesehen sein, dass während einer
Motorstartphase der von dem Stromsensor erfasste Strom mit dem
durch die Materiallage fließenden Strom verglichen wird, und
im Fall, dass der durch den Stromsensor erfasste Strom größer
ist als der durch die Materiallage fließende Strom,
geschlossen wird, dass ein Fremstart vorliegt. xxx
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei
sich gleiche Referenzzeichen auf funktional gleiche oder
ähnliche Merkmale beziehen. In Zusammenschau mit den
Ansprüchen ergeben sich daraus weitere Eigenschaften, Merkmale
und Vorteile der Erfindung.
Im Einzelnen zeigen
Fig. 1a eine seitliche Schnittansicht einer ersten Variante
einer Verbindungsanordnung gemäß der Erfindung, wobei
die Zeichnung mittig gebrochen ist und zu
beiden Seiten des Bruchlinie unterschiedliche
Ausführungsbeispiele dieser Variante gezeigt sind;
Fig. 1b eine der Fig. 1a entsprechende, allerdings nicht
gebrochene Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles
gemäß einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung;
Fig. 2a einen Schnitt durch eine in Fig. 1a gezeigte
Verbindungsanordnung entlang der Linie A-A in
Draufsicht;
Fig. 2b eine der Fig. 2a entsprechende Draufsicht eines
Schnittes durch eine in Fig. 1b gezeigte
Verbindungsanordnung entlang der Linie B-B; und
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Illustration des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung eines
Fremdstarts eines Kraftfahrzeugmotors unter Verwendung
einer in den vorherigen Figuren gezeigten elektrischen
Verbindungsanordnung.
Fig. 1a zeigt eine seitliche Schnittansicht einer ersten
Variante einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung. Die
Zeichnung weist in der Mitte eine Bruchlinie auf, zu deren
beiden Seiten zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele gemäß
dieser Variante dargestellt sind. Die beiden
Ausführungsbeispiele sind vorliegend mit identischen
Bezugszahlen referenziert, wobei die Bezugszahlen des rechten
Ausführungsbeispiels zusätzlich mit 'Strichen' versehen sind.
Aus einem hier nur ausschnittweise gezeigten Batteriegehäuse
10, 10' eines hier nicht gezeigten Kraftfahrzeuges ragt ein
Batteriepol 11, 11' nach oben hin heraus. Der Batteriepol 11,
11' stellt hier einen Minuspol dar, wobei das Batteriegehäuse
10, 10' noch einen (nicht gezeigten) Pluspol aufweist. Die
gezeigte Verbindungsanordnung wird in der Regel jedoch nur an
dem Minuspol vorgesehen sein, da bei herkömmlichen
Kraftfahrzeugen der Pluspol der Batterie auf Masse gelegt ist.
Die elektrische Kontaktierung des Batteriepols 11, 11' erfolgt
in der bei Kraftfahrzeugen üblichen Weise mittels eines
Klemmkontakts 12, 12'(Polklemme), der mit einem elektrischen
Leiter 14 über eine Pressverbindung kraftschlüssig verbunden
ist, was durch die Striche 15 angedeutet sein soll. Alternativ
kann der Leiter 14 auch mit dem Klemmkontakt 12, 12' über eine
Lötverbindung, eine Klebeverbindung, eine Schweissverbindung,
oder dergleichen elektrisch leitend verbunden sein. Der Leiter
14 weist an seiner Aussenseite eine elekrische Isolierung 16
auf und dient somit als übliche Kabelverbindung zwischen der
Batterie und einer hier nicht gezeigten Fahrzeugelektronik
bzw. Bordnetzelektronik.
In der hier gezeigten ersten Variante steht der Klemmkontakt
12, 12' elektrisch nicht unmittelbar in Kontakt mit dem
Batteriepol 11, 11'. Erfindungsgemäß ist zwischen dem
Klemmkontakt 12, 12' eine Materiallage 13, 13' aus einem
Widerstandsmaterial mit einem ohmschen Widerstand im Bereich
von etwa 10 bis 1000 µΩ auf. Diese Materiallage dient als
Messwiderstand und wird über entsprechende Zuleitungen 21, 22
an Kontaktpunkten 23, 24 abgegriffen. Im Falle eines durch den
Klemmkontakt hindurchfließenden elektrischen Stromes, d. h.
eines Stromes zwischen dem Batteriepol 11, 11' und dem Leiter
14, fällt über der Materiallage 13, 13' die jeweils
vorliegende Spannung nach dem ohmschen Gesetz gemäß ΔU = ΔR .
I ab, wobei der Spannungsabfall ΔU über die Zuleitungen 21, 22
abgegriffen wird und einer (hier nicht gezeigten)
Auswerteeinheit zugeführt wird. Insbesondere ist das
Vorzeichen des Spannungsabfalls ΔU von der Stromrichtung
abhängig. Fließt Strom in die Batterie, so wird die Spannung,
und entsprechend der Spannungsabfall, per Konvention als
negativ gewertet; fließt dagegen Strom aus der Batterie, wird
die Spannung entsprechend positiv gewertet.
In der links gezeigten Ausführungsform ist der Klemmkontakt 12
über eine Pressverbindung form- und kraftschlüssig mit der
Materiallage 13 verbunden, was durch Striche 17 angedeutet
ist. Der Klemmkontakt 12 und die Materiallage 13 sind hier
demnach in Baueinheit ausgeführt und können mit dem
Batteriepol 11 losbar verbunden werden, was durch die zwischen
diesen 11, 13 entstehende Berührungsfläche 18 angedeutet ist.
Alternativ können der Klemmkontakt 12 und die Materiallage 13
über eine Lötverbindung, eine Klebeverbindung, eine
Schweissverbindung, oder dergleichen, elktrisch leitend
verbunden sein.
In der rechts gezeigten Ausführungsform hingegen ist die
Materialage 13' aus einem entsprechenden Widerstandsmaterial
form- und kraftschlüssig mittels einer Pressverbindung mit dem
Batteriepol 11' verbunden, was wiederum durch Linien 19
verdeutlicht ist. Auch hier können der Klemmkontakt 12 und die
Materiallage 13 alternativ über eine Lötverbindung, eine
Klebeverbindung, eine Schweissverbindung, oder dergleichen,
elktrisch leitend verbunden sein. Die Materiallage 13' ist in
diesem Beispiel damit fester Bestandteil des Batteriepols 11'.
Der Klemmkontakt 12' ist hier mit dem die Materiallage 13'
aufweisenden Batteriepol 11' lösbar verbunden, was durch die
Berührungsfläche 19 angedeutet ist.
In dieser Variante kann die Materiallage 25 vorteilhaft auch
als Messwiderstand für eine Strommessung zur Überwachung des
elektrischen Batteriezustandes, beispielsweise des
Ladungszustandes oder der zur Verfügung stehenden
Batterieleistung, eingesetzt werden. Weiterhin hat diese
Anordnung den Vorteil, dass der Strom in die Batterie,
unabhängig von der jeweiligen Anklemmposition einer etwaigen
Starthilfe, gemessen werden kann und somit die Erkennungsgüte
eines Fremdstarts nicht durch die Anklemmposition
beeinträchtigt wird. Der Nachteil des zusätzlichen
elektrischen Widerstandes in einem (hier nicht gezeigten)
Starterkreis des Kraftfahrzeuges lässt sich durch Wahl eines
möglichst geringen Widerstandes in dem bereits genannten
Bereich von etwa 10 bis 1000 µΩ minimieren.
Es ist anzumerken, dass der Klemmkontakt 12, 12' üblicherweise
mittels (nicht gezeigter) mechanischer Einspanner an dem
Batteriepol 11, 11' befestigbar ist. Der Erfindungsgedanke ist
allerdings grundsätzlich auch bei einem mit einem Leiter
verbundenen Kontaktelement entsprechend anwendbar, bei dem die
Befestigung über andere lösbare Befestigungsmittel wie
Schraubverbindungen, Schnappverbindungen, oder dergleichen,
oder sogar über nicht lösbare Befestigungen wie
Verschweißungen, Verlötungen, oder dergleichen, erfolgt.
In Fig. 1b ist nun eine der Fig. 1a entsprechende seitliche
Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles (ohne Bruchlinie)
gemäß der zweiten Variante der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung dargestellt, wobei funktional gleiche
oder ähnliche Merkmale identisch referenziert sind. Im
Unterschied zu den in Fig. 1a gezeigten beiden
Ausführungsformen nach der ersten erfindungsgemäßen Variante,
ist hier eine ebenfalls als Messwiderstand dienende
Materiallage 25 an einer bezüglich Batteriepols 11
angeordneten Außenseite eines Klemmkontakts 26 angeordnet und
mit dem Klemmkontakt 26 form- und kraftschlüssig verbunden,
was wiederum durch Linien 27 angedeutet sein soll. Der
Klemmkontakt 26 und die Materiallage 25 bilden demnach eine
Baueinheit 25, 26, wobei der so gebildete Klemmkontaktverbund
25, 26 mit dem Batteriepol 11 lösbar verbunden ist, was durch
Berührungsflächen 28 angedeutet ist. Die zweite Variante der
Verbindungsanordnung hat gegenüber der ersten Variante den
Vorteil, dass im Starterkreis des Kraftfahrzeuges überhaupt
kein zusätzlicher elektrischer Widerstand auftritt. Eine
Erkennung eines Fremdstarts erlaubt diese Anordnung allerdings
nur dann, wenn ein Starterkabel an den Batteriepol 11
angeklemmt wird, da nur in diesem Fall ein durch die
Fremdenergieversorgung bedingter Strom durch die Materiallage
(Messwiderstand) 25 fließen kann und über den Messwiderstand
25 eine entsprechende Spannung abfallen kann.
Die Fig. 2a und 2b zeigen Draufsichten auf die in den
Fig. 1a und 1b gezeigten Verbindungsanordnungen, und zwar
entlang der jeweilgen Schnittlinien 'A-A' bzw. 'B-B'. Die
Querschnittflächen des Batteriepols 11, 11', des
Klemmkontaktes 12, 12', und der Materiallage 13, 13' sind in
diesem Beispiel kreisförmig ausgebildet, können allerdings
jede in dem vorliegenden Zusammenhang grundsätzlich denkbare
geometrische Form, beispielsweise eine ovale, quadratische
oder rechteckige Form, annehmen, da die geometrische Form
dieser Kompenenten für die vorliegende Erfindung völlig
unerheblich sind. Im Übrigen gelten hier die zu den Fig. 1a
und 1b gemachten Erläuterungen.
Schließlich zeigt Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Illustration
einer erfindungsgemäßen Routine zur Erkennung eines
Fremsstarts eines Kraftfahrzeugmotors unter Verwendung einer
in den vorherigen Figuren gezeigten elektrischen
Verbindungsanordnung. Diese Routine kann in eine elektrische
Steuereinheit des Fahrzeuges integriert sein, und zwar
entweder in Form eines in einen EPROM oder EEPROM fest
'eingebrannten' Programmcodes oder in Form eines in einen
Bordcomputer geladenen Steuerprogramms.
Nach dem Starten 30 der Routine wird in einer Programmschleife
geprüft 31, ob über dem Messwiderstand 13, 13', 25 eine
Spannung abfällt, d. h. ob durch den Messwiderstand 13, 13', 25
überhaupt ein Strom fließt. Das Vorliegen eines solchen
Stromes triggert erst den weiteren Schritt des Erfassens 32
der Stromrichtung des Stromflusses. Ist die festgestellte
Stromrichtung 'positiv' 33, d. h. es fließt lediglich ein Strom
aus der Batterie heraus, z. B. in das Bordnetz hinein, wird
angenommen 34, dass KEIN FREMDSTARTFALL vorliegt. Danach wird
wieder zurückgesprungen zur Programmschleife 31, in der das
Vorliegen überhaupt eines Spannungsabfalls geprüft wird.
Ist die erfasste Stromrichtung allerdings 'negativ', d. h. es
fließt ein Strom in die Batterie hinein, wird weiter geprüft
35, ob der Stromgenerator des Fahrzeuges einen Strom
generiert, der möglicherweise dem gemesenen 'negativen' Strom
entspricht. Daher wird der in die Batterie hineinfließende
Strom IBatt mit dem Generatorstrom IGen verglichen 36, und im
Falle, dass der Generatorstrom größer oder gleich dem in die
Batterie hineinfließenden Strom ist, wie bereits oben
geschlossen 34, dass kein Fremdstart vorliegt. Ergibt der
Vergleich 36 allerdings, dass der Batteriestrom IBatt größer ist
als der Generatorstrom IGen, so wird zumindest ein
Fremdladefall angenommen 37. In Abhängigkeit von der jeweils
vorliegenden Messgenauigkeit bei der Ermittlung von IBatt und
IGen kann zudem ein (hier nicht gezeigter) Schwellenstrom
vorgegeben werden, ab dessen Überschreiten erst ein Erfüllen
der Bedingung IBatt < IGen angenommen wird.
Im Anschluss daran wird weiter geprüft 38, ob innerhalb eines
vorgegebenen Zeitfensters Δt0, welches beispielsweise durch
eine Programmschleife realisiert sein kann, ein Motorstart
erfolgt. Ist dies nicht der Fall, wird zurückgesprungen in die
Programmschleife 31. Wird allerdings innerhalb des
Zeitfensters Δt0 ein Motorstart erfasst, wird daraus
geschlossen 39, dass ein Fremstart bzw. eine Starthilfe
vorliegt.
Es wird hervorgehoben, dass es bei der zweiten Variante der
Verbindungsanordnung nicht erforderlich ist, den Vergleich 36
durchzuführen, da bei dieser Variante überhaupt nur dann ein
Strom durch die Materiallage 25 fließen kann, wenn an den
Klemmkontakt 26 ein Starterkabel angeklemmt wurde. Daher ist
in der zweiten Variante bereits das Erfassen einer Spannung
bzw. eines Stromes durch die Materiallage 25 ein eindeutiger
Hinweis darauf, dass ein Fremdstartfall vorliegt.
Auch in der Ausnahmesituation, dass der Ladezustand der
fremdstartenden Batterie nicht höher ist als der Ladezustand
der Batterie des Starthilfe nehmenden Kraftfahrzeugs, besteht
die Möglichkeit, dass kein Ausgleichstrom zwischen den beiden
Batterien fließt. Mit Hilfe der vorgeschlagenen
Verbindungsanordnung lässt sich jedoch auch in einem solchen
Fall eine sichere Erkennung einer Fremdenergiequelle
durchführen. Denn bei modernen Kraftfahrzeugen ist meist ein
besonderer, den Strom in das elektrische Bordnetz erfassender
Stromsensor vorgesehen. Im Motorstartfall und bei gleichzeitig
vorliegender Fremdenergieversorgung wird dieser Stromsensor
einen gegenüber dem aus der Batterie herausfließenden Strom
deutlich höheren Strom erfassen. Vergleicht man nun den vom
Stromsensor erfassten Strom mit dem über den Messwiderstand
erfassten Strom (Fig. 1 und 2), so lässt sich auch in
diesem Fall eindeutig ermitteln, ob Starthilfe gegeben wurde
oder nicht.
Claims (14)
1. Elektrische Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung
mindestens eines Anschlusspols (11, 11') einer elektrischen
Batterie (10, 10'), insbesondere einer
Kraftfahrzeugbatterie, mit einem elektrischen Leiter (14)
mittels wenigstens eines elektrisch leitenden Klemmglieds
(12, 12') oder dergleichen,
gekennzeichnet durch
eine auf der dem Klemmglied (12, 12') zugewandten Seite des
Anschlusspols (11, 11') und/oder auf der dem Anschlusspol
(11, 11') zugewandten Seite des Klemmglieds (12, 12')
angeordnete und mit dem Anschlusspol (11, 11') bzw. mit dem
Klemmglied (12, 12') elektrisch leitend verbundene
Materiallage (13, 13') aus einem elektrischen
Widerstandsmaterial sowie Mittel (21-24) zum
Erfassen der über die Materiallage (13, 13') abfallenden
elektrischen Spannung und/oder zum Erfassen des '
durch die Materiallage (13, 13') fließenden elektrischen
Stromes.
2. Elektrische Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung
mindestens eines Anschlusspols (11) einer elektrischen
Batterie (10), insbesondere einer Kraftfahrzeugbatterie,
mit einem elektrischen Leiter (14) mittels wenigstens eines
elektrisch leitenden Klemmglieds (26) oder dergleichen,
gekennzeichnet durch
eine auf der dem Anschlusspol (11) abgewandten Seite des
Klemmglieds (26) angeordnete und mit dem Klemmglied (26)
elektrisch leitend verbundene Materiallage (25) aus einem
elektrischen Widerstandsmaterial sowie Mittel (21-24) zum
Erfassen der über die Materiallage (25) abfallenden
elektrischen Spannung und/oder zum Erfassen des durch die
Materiallage (25) fließenden elektrischen Stromes.
3. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch Mittel (21-24) zum Erfassen des
Vorzeichens der über die Materiallage (13, 13', 25)
abfallenden elektrischen Spannung bzw. des durch die
Materiallage (13, 13', 25) fließenden elektrischen Stromes.
4. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Materiallage (13, 13', 25) mit dem Anschlusspol (11, 11')
bzw. mit dem Klemmglied (12, 12', 26) formschlüssig
und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
5. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem oder mehreren
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Materiallage (13, 13', 25) einen elektrischen
Widerstand im Bereich von 10 bis 1000 µΩ aufweist.
6. Elektrische Anschlussklemme, insbesondere Polklemme, zur
lösbaren Verbindung eines Anschlusspols (11, 11') einer
elektrischen Batterie (10, 10'), insbesondere einer
Kraftfahrzeugbatterie, mit einem elektrischen Leiter (14)
mittels wenigstens eines elektrisch leitenden Klemmglieds
(12, 12', 26) oder dergleichen,
gekennzeichnet durch
eine auf der dem Anschlusspol (11, 11') zugewandten Seite
des Klemmglieds (12, 12', 26) und/oder eine auf der dem
Anschlusspol (11, 11') abgewandten Seite des Klemmglieds
(12, 12', 26) angeordnete und mit dem Klemmglied (12, 12',
26) elektrisch leitend verbundene Materiallage (13, 13',
25) aus einem elektrischen Widerstandsmaterial.
7. Elektrische Anschlussklemme nach Anspruch 6, gekennzeichnet
durch Mittel (21-24) zum Erfassen der über die
Materiallage (13, 13', 25) abfallenden elektrischen
Spannung und/oder zum Erfassen des durch die Materiallage
(13, 13', 25) fließenden elektrischen Stromes.
8. Elektrische Batterie zur elektrischen Versorgung
insbesondere eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem
Anschlusspol (11, 11') zur lösbaren Verbindung mit
wenigstens einem Klemmglied (12, 12', 26),
gekennzeichnet durch
eine auf der dem Klemmglied (12, 12', 26) zugewandten Seite
des Anschlusspols (11, 11') und mit dem Anschlusspol (11,
11') formschlüssig verbundene, den Anschlusspol (11, 11')
wenigstens partiell überdeckende Materiallage (13, 13', 25)
aus einem elektrischen Widerstandsmaterial.
9. Elektrische Batterie nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
Mittel (21-24) zum Erfassen der über die Materiallage
(13, 13', 25) abfallenden elektrischen Spannung und/oder
des durch die Materiallage (13, 13', 25) fließenden
elektrischen Stromes.
10. Verfahren zum Betrieb einer elektrischen
Verbindungsanordnung nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Überwachung
einer Kraftfahrzeugbatterie (10, 10') und/oder zur
Erkennung eines Fremdstarts eines einen Generator
aufweisenden Kraftfahrzeuges,
gekennzeichnet durch
Erfassen (32) des Vorzeichens der über die Materiallage
(13, 13', 25) abfallenden elektrischen Spannung und/oder
der Richtung des durch die Materiallage (13, 13', 25)
fließenden elektrischen Stromes.
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den
weiteren Schritt, dass im Falle eines erfassten positiven
Spannungsabfalls bzw. eines aus der Batterie (10, 10')
herausfließenden Stromes geschlossen wird (34), dass kein
Fremdstart vorliegt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch
die weiteren Schritte, dass im Falle eines erfassten
negativen Spannungsabfalls bzw. eines in die Batterie
hineinfließenden Stromes festgestellt wird (35), ob der
Generator einen Strom bereitstellt, und im Falle, dass ein
solcher Strom bereitgestellt wird, der vom Generator
bereitgestellte Strom mit dem in die Batterie
hineinfließenden Strom verglichen wird (36), und dass im
Falle, dass der in die Batterie hineinfließende Strom
größer ist als der vom Generator bereitgestellte Strom,
geschlossen wird (37), dass eine Batteriefremdladung
vorliegt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den
weiteren Schritt, dass festgestellt wird (38), ob innerhalb
eines vorgegebenen Zeitfensters ein Start des
Kraftfahrzeugmotors erfolgt, und in diesem Falle
geschlossen wird (39), dass ein Fremstart vorliegt.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13
zur Anwendung bei einem Kraftfahrzeug mit einem Stromsensor
zur Erfassung des in ein elektrisches Bordnetz des
Kraftfahrzeuges hineinfließenden Stromes, dadurch
gekennzeichnet, dass während einer Motorstartphase der von
dem Stromsensor erfasste Strom mit dem durch die
Materiallage fließenden Strom verglichen wird, und im Fall,
dass der durch den Stromsensor erfasste Strom größer ist
als der durch die Materiallage fließende Strom, geschlossen
wird, dass ein Fremstart vorliegt.
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