DE10056795A1 - Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-BordnetzInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Vermeidung von Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, umfassend ein Trennelement, das zwischen der Batterie (1) und den zündungsunabhängigen Verbrauchern (4) angeordnet ist, und mindestens eine Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie (1), wobei mittels der Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie (1) bei abgestellter Zündung der Ladezustand der Batterie (1) ermittelbar ist und das Trennelement in Abhängigkeit vom erfaßten Ladezustand durch die Einrichtung schaltbar ist, wobei die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie (1) derart ausgebildet ist, daß diese nach Öffnen des Trennelementes selbsttätig von der Batterie (1) abkoppelbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Tiefentladung einer
Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 37 42 312 A1 bekannt. Dabei wird nach
abgezogenem Zündschlüssel automatisch eine Batteriespannungsmessung aktiviert. Bei
Unterschreitung einer gewissen Spannungsgrenze wird das gesamte Bordnetz über ein
Lastrelais abgetrennt. Der Abschaltpunkt ist so gewählt, daß einerseits eine möglichst lange
Stromentnahme durch das Bordnetz gegeben ist, andererseits für den nächsten Start noch
ausreichende Energiereserven sichergestellt sind. Hierzu wird nach erfolgtem Start und
Erreichen der Nenndrehzahl durch die Lichtmaschine ein erstes Relais erregt. Über seinen
Arbeitskontakt und eine RC-Kombination erhält das bistabile Lastrelais seinen
Einschaltwischimpuls und das Bordnetz wird mit der Batterie verbunden. Nach
abgezogenem Zündschlüssel verbleibt das Lastrelais zunächst in seiner Stellung, während
das erste Relais abfällt und über einen Ruhekontakt die Batteriespannungsmessung
aktiviert. Ein als Komparator geschalteter Verstärker vergleicht nun fortlaufend die
Batteriespannung mit einer Sollspannung. Wird die Sollspannung unterschritten, so erzeugt
der Verstärker ein Signal, wodurch das Lastrelais in seine zweite stabile Lage kippt und das
Bordnetz von der Batterie trennt. Erst beim nächsten Start, wenn die Lichtmaschine die
Nenndrehzahl erreicht hat, kippt das Lastrelais wieder in seine Fahrbetriebsstellung. Das
Lastrelais ist bewußt als bistabiles Kipprelais ausgebildet, um den Haltestrom zu vermeiden.
Nachteilig an der bekannten Schaltungsanordnung ist der relativ hohe Ruhestromverbrauch
der Spannungsmesseinrichtung von ca. 25 mA, der insbesondere bei längeren Standzeiten
des Kraftfahrzeuges die Batterie vollständig entladen kann bzw. die Batterie derart weit
entlädt, daß kein Startvorgang mehr durchgeführt werden kann.
Aus der DE 43 37 273 C2 ist eine Schaltungsanordnung zur Reduzierung des Ruhestroms
bei abgestellten Kraftfahrzeugen bekannt, mit einem steuerbaren Schalter zur Trennung
eines Bordnetzverbrauchers von der Kraftfahrzeugbatterie, wobei bei angeschalteter
Zündung der steuerbare Schalter unabhängig von der Spannung zur Messung des
Ruhestromverbrauchs geöffnet wird, wenn vor dem Ausschalten der Zündung ein Fehler in
einem elektrischen Bordnetzverbraucher erkannt wurde, der bei geschlossenem steuerbaren
Schalter zu einem Ruhestrom führen würde, dessen Wert größer als ein einer vorgegebenen
Ruhestromschwelle entsprechender Schwellwert ist.
Aus der EP 0 650 867 B1 ist eine Schaltungsanordnung zur Reduzierung des
Ruhestromverbrauchs bei abgestellten Kraftfahrzeugen mit einem steuerbaren Schalter zur
zentralen Trennung im wesentlichen aller Bordnetzverbraucher von der Kraftfahrzeugbatterie
bekannt, wobei der elektrische Versorgungseingang einer elektrischen
Diebstahlschutzvorrichtung unter Umgehung des steuerbaren Schalters mit der
Kraftfahrzeugbatterie verbunden ist, die elektrische Diebstahlschutzvorrichtung ein der
Stellung des steuerbaren Schalters entsprechendes Eingangssignal erhält und die Stellung
eines manuell zu betätigenden Schalters zum Schärfen und Entschärfen der
Diebstahlschutzvorrichtung bei geöffnetem steuerbaren Schalter weniger oft abfragt, als bei
geschlossenem steuerbaren Schalter.
Aus der DE 42 07 155 C2 ist eine Schaltungsanordnung in Kraftfahrzeugen mit einem
Zentralverriegelungssystem und mit steuerbaren Trennschaltern in den
Verbindungsleitungen zwischen der Fahrzeugbatterie und Ruhestromverbrauchern, wobei
die Trennschalter unabhängig vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie in Abhängigkeit vom
Zentralverriegelungssystem schaltbar sind, wobei durch eine manuell zu erwirkende
Zusatzbedingung das Öffnen der Trennschalter verhinderbar ist.
Nachteilig an allen bekannten Schaltungsanordnungen zur Vermeidung der Tiefentladung
einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz ist, daß aufgrund eines jeweils verbleibenden
Ruhestroms die Startfähigkeit des Kraftfahrzeuges nur bedingt gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur
Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz zu schaffen,
die eine verbesserte Sicherstellung der Startfähigkeit ermöglicht, ohne die Nutzung von
zündungsunabhängigen Verbrauchern generell zu beschränken.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfaßt die Schaltungsanordnung mindestens ein Trennelement, das zwischen der
Batterie und den zündungsunabhängigen Verbrauchern angeordnet ist, und mindestens eine
Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie, wobei mittels der Einrichtung zur
Erfassung des Ladezustands der Batterie bei abgestellter Zündung der Ladezustand der
Batterie ermittelbar ist und das Trennelement in Abhängigkeit vom erfaßten Ladezustand
durch die Einrichtung schaltbar ist, wobei die Einrichtung derart ausgebildet ist, daß diese
nach Öffnen des Trennelementes selbsttätig von der Batterie abkoppelbar ist. Dadurch wird
erreicht, daß bis zum Erreichen eines Grenzwertes für den Ladezustand zunächst alle
zündungsabhängigen Verbraucher nutzbar bleiben und bei Erreichen des Grenzwertes der
Ruhestrom auf Null begrenzt wird, so daß nur noch die Selbstentladung der Batterie die
Startfähigkeit begrenzen kann. Die Selbstentladung liegt jedoch im Regelfall um
Größenordnungen unter den Ruhestromwerten aus dem Stand der Technik, so daß
erheblich längere Standzeiten ermöglicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannungsversorgung der Einrichtung zur
Erfassung des Ladezustands der Batterie zwischen dem Trennelement und den
zündungsunabhängigen Verbrauchern angeordnet, so daß beim Öffnen des Trennelementes
die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie von der Batterie abgetrennt
wird.
Die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie kann als
Spannungsüberwachungseinheit oder als Batteriesäureüberwachungseinheit ausgebildet
sein, wobei die Spannungsüberwachungseinheit sehr einfach in die vorhandenen Bordnetze
integrierbar ist. Der Vorteil einer Überwachung der Säure ist, daß früher kritische Zustände
der Batterie erfaßbar sind, die zu einem schnellen Spannungseinbruch führen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands
eine Strommesseinrichtung zugeordnet, mittels derer bei abgestellter Zündung erfaßbar ist,
ob mindestens ein zündungsunabhängiger Verbraucher aktiv ist und das Trennelement
unabhängig vom Ladezustand der Batterie schaltbar ist, wenn kein zündungsunabhängiger
Verbraucher aktiv ist. Dadurch belastet die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der
Batterie diese nur, wenn auch nach abgestellter Zündung Verbraucher aktiv sind. Ist dies
nicht der Fall, wird die Einrichtung abgeschaltet.
Vorzugsweise ist das Trennelement als Relais ausgebildet, da über eine galvanische
Trennung der Ruhestrom am besten gegen Null reduziert werden kann. Dabei kann das
Relais als Schließer oder als bistabiles Kipprelais ausgebildet sein, um den offenen Zustand
ohne Haltestrom zu halten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Die Figur zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Vermeidung einer Tiefentladung einer
Batterie in einem Ein-Batterien-Kraftfahrzeug-Bordnetz und
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz mit
Zusatzbatterie.
Das Kraftfahrzeug-Bordnetz umfaßt eine Batterie 1, einen Zündanlaßschalter 2,
zündungsabhängige Verbraucher 3, zündungsunabhängige Verbraucher 4, einen Generator
5, einen Starter 6, eine Spannungsüberwachungseinheit 7, ein Relais 8 und eine
Strommesseinrichtung 9. Die Batterie 1 ist über den Arbeitskontakt des Relais 8 mit den
zündungsunabhängigen Verbrauchern 4 verbunden. Die Spannungsüberwachungseinheit 7
erfaßt die Spannung zwischen dem Arbeitskontakt des Relais 8 und den
zündungsunabhängigen Verbrauchern 4 und die Spannung zwischen der Batterie 1 und den
zündungsabhängigen Verbrauchern 3. Des weiteren ist die Spannungsüberwachungseinheit
7 mit der Strommesseinrichtung 9 verbunden und wertet den erfaßten Strom über den
Arbeitskontakt des Relais 8 aus. Ein Steuerausgang A1 der Spannungsüberwachungseinheit
7 ist mit dem Relais 8 verbunden. Das Relais 8 ist als Schließer ausgebildet, d. h. solange ein
Steuerstrom h fließt, ist der Arbeitskontakt geschlossen.
Bei abgestellter Zündung befindet sich der Zündungsanlaßschalter 2 in der Fig. 1
dargestellten Nullstelltung N. Dadurch sind die zündungsabhängigen Verbraucher 3 von der
Batterie 1 getrennt und belasten diese nicht. Der Arbeitskontakt des Relais 8 bleibt hingegen
geschlossen und die zündungsunabhängigen Verbraucher 4 bleiben mit der Batterie
verbunden. Zur Vermeidung der Tiefentladung der Batterie 1 erfaßt die
Spannungsüberwachungseinheit 7 über ihren Eingang E2 die Spannung an dem
geschlossenen Arbeitskontakt des Relais 8. Solange die erfaßte Spannung größer als eine
vorgebbare Grenzspannung ist, erzeugt die Spannungsüberwachungseinheit 7 am Ausgang
A1 den Steuerstrom I1, so daß der Arbeitskontakt geschlossen bleibt. Gleichzeitig erfaßt die
Strommesseinrichtung 9 den Strom über den Arbeitskontakt und leitet das Ergebnis an einen
Eingang E3 der Spannungsüberwachungseinheit 7 weiter. Der Strom über den
Arbeitskontakt setzt sich vereinfacht zusammen aus dem Strom I2 für die
zündungsunabhängigen Verbraucher 4 und dem Steuerstrom I1 für das Relais S. Erfaßt nun
zu einem Zeitpunkt nach Abschaltung der Zündung die Spannungsüberwachungseinheit 7,
daß der gesamte Strom über den Arbeitskontakt nur der Steuerstrom I1 ist, so sind keine
zündungsunabhängigen Verbraucher 4 eingeschaltet. In diesem Fall sperrt die
Spannungsüberwachungseinheit 7 den Ausgang A1, so daß kein Steuerstrom I1 mehr durch
das Relais 8 fließt und der Arbeitskontakt öffnet. Dadurch wird die
Spannungsüberwachungseinheit 7 von der Batterie 1 getrennt und kein Verbraucher belastet
mehr die Batterie 1. Sind hingegen zündungsunabhängige Verbraucher 4 eingeschaltet, so
bleibt der Arbeitskontakt solange geschlossen, bis die Spannungsüberwachungseinheit 7 am
Eingang E2 das Erreichen der Grenzspannung erfaßt. In diesem Fall wird ebenfalls der
Ausgang A1 gesperrt, so daß aufgrund des fehlenden Steuerstromes I1 der Arbeitskontakt
öffnet und die Spannungsüberwachungseinheit 7 und das Relais 8 von der Batterie 1
abtrennt. Es findet also eine Selbstabschaltung statt, so daß die
Spannungsüberwachungseinheit 7 und das Relais 8 keinen Ruhestrom mehr aus der
Batterie 1 ziehen. Eine Entladung der Batterie 1 ist somit nur noch durch Selbstentladung
bzw. nicht dargestellte startrelevante Verbraucher wie beispielsweise
Startfreigabesteuergeräte möglich.
Ist der Arbeitskontakt während der abgestellten Zündung geöffnet worden, so wird dieser
nach erfolgtem Start des Kraftfahrzeuges erst wieder geschlossen, wenn die Batterie 1
ausreichend geladen ist. Beim Starten des Kraftfahrzeuges ist der Zündanlaßschalter 2
zunächst in der Stellung S, so daß der Starter 6 bestromt wird und den Generator 5 anwirft.
Anschließend bewegt sich der Zündanlaßschalter 2 zunächst in die Stellung Z, so daß die
zündungsabhängigen Verbraucher 3 mit der Batterie 1 verbunden werden. Die
Spannungsüberwachungseinheit 7 erfaßt dann über den Eingang E1 die Spannung der
Batterie 1. Ist die Spannung größer als eine zweite Grenzspannung, so wird der Ausgang A1
durchgeschaltet und das Relais 8 mit einem Steuerstrom I1 bestromt. Der Arbeitskontakt
schließt und die zündungsunabhängigen Verbraucher 4 sind wieder mit der Batterie 1
verbunden.
In der Fig. 2 ist ein Kraftfahrzeug-Bordnetz mit einer Zusatzbatterie 10 für Zusatzverbraucher
11 dargestellt, wobei die Batterie 1 und die Zusatzbatterie 10 über den Arbeitskontakt eines
zweiten Relais 12 miteinander verbunden sind. Den Steuerstrom erhält das Relais 12 über
den Zündanlaßschalter 2 in der Stellung Z direkt von der Batterie 1. In der Stellung N verhält
sich die Schaltung aus Spannungsüberwachungseinheit 7 und Relais 8 genauso wie zuvor in
Fig. 1 beschrieben, so daß eine Tiefentladung der Batterie 1 verhindert wird. Wie jedoch in
der Fig. 2 zu erkennen ist, bleiben auch in der Stellung N des Zündanlaßschalters 2 die
Zusatzverbraucher 11 mit der Zusatzbatterie 10 direkt verbunden. Somit kann es bei
abgeschalteter Zündung zu einer Tiefentladung der Zusatzbatterie 10 kommen, die dann
noch dem Startvorgang parallel zur Batterie 1 geschaltet ist. Um nun eine Tiefentladung der
Zusatzbatterie 10 zu vermeiden, kann zwischen den Zusatzverbrauchern 11 und der
Zusatzbatterie 10 ein Arbeitskontakt eines weiteren Relais angeordnet werden. Dieses
Relais wird dann wie das Relais für die Batterie 1 durch eine
Spannungsüberwachungseinheit angesteuert und schaltet sich selbst ab.
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem
Kraftfahrzeug-Bordnetz, umfassend ein Trennelement, das zwischen der Batterie und
den zündungsunabhängigen Verbrauchern angeordnet ist, und mindestens eine
Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie, wobei mittels der Einrichtung
zur Erfassung des Ladezustands der Batterie bei abgestellter Zündung der Ladezustand
der Batterie ermittelbar ist und das Trennelement in Abhängigkeit vom erfaßten
Ladezustand durch die Einrichtung schaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie (1) derart ausgebildet ist,
daß diese nach Öffnen des Trennelementes selbsttätig von der Batterie (1) abkoppelbar
ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spannungsversorgung der Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie
zwischen dem Trennelement und den zündungsunabhängigen Verbrauchern (4)
angeordnet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands der Batterie (1) als
Spannungsüberwachungseinheit (7) oder als Batteriesäureüberwachungseinheit
ausgebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Einrichtung zur Erfassung des Ladezustands eine
Strommesseinrichtung (9) zugeordnet ist, mittels derer bei abgestellter Zündung
erfaßbar ist, ob mindestens ein zündungsunabhängiger Verbraucher (4) aktiv ist und das
Trennelement unabhängig vom Ladezustand der Batterie (1) schaltbar ist, wenn kein
zündungsunabhängiger Verbraucher (4) aktiv ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trennelement als Relais (8) ausgebildet ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (8) als
Schließer ausgebildet ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (8) als
bistabiles Kipprelais ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10056795A DE10056795A1 (de) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz |
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DE10056795A DE10056795A1 (de) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz |
Publications (1)
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DE10056795A1 true DE10056795A1 (de) | 2002-05-23 |
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ID=7663512
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