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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz.
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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 eine 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.
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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.
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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 Eingangssignals 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.
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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 bekannt, 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.
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Nachteilig an allen bekannten Vorrichtungen ist der relativ hohe Ruhestrom, so dass bei extrem langen Standzeiten, wie beispielsweise einem Überseetransport die Batterie dennoch zu stark belastet wird und die Startfähigkeit des Kraftfahrzeuges nicht mehr gewährleistet ist bzw. die Batterie sogar irreparabel beschädigt ist.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 199 22 330 C1 ist es bekannt, einen Schutz der Batterie gegen Tiefentladung beim Überseetransport derzeit dadurch zu gewährleisten, dass die Batterie mit Hilfe eines Trennschalters nach Verladung des Fahrzeugs auf dem Schiff manuell vom Bordnetz getrennt wird. Beim Entladen, um also das Fahrzeug von Bord fahren zu können, wird der Trennschalter wieder geschlossen und vor der endgültigen Inbetriebnahme beim jeweiligen Händler schließlich entfernt.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 100 61 023 A1 ist ein Schalter in Fahrzeugen zum Auftrennen der elektrischen Verbindung zwischen einem Bordnetzpol und dem zugeordneten Anschlusskontakt bekannt, wobei der Schalter ein Zeitschalter ist, der nach einer vorgegebenen Zeitdauer die elektrische Verbindung unterbricht und auf ein definiertes Schaltsignal hin diese wiederherstellt. Vorzugsweise wird das Schaltsignal durch eine Impedanzänderung vorgegebener Größe auf einer zugeordneten Steuerleitung ausgelöst.
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Aus der
DE 37 43 962 A1 ist eine Stromversorgung einer elektronischen Schaltung in einem Fahrzeug bekannt, wobei zwischen einer Batterie des Fahrzeugs und der elektronischen Schaltung ein Trennschalter eingefügt ist. Weiter ist ein die Stromlieferung ein- und abschaltender Schalter vorgesehen, der eine Verzögerungsschaltung steuert, die nach dem Abschalten der Stromlieferung verzögert den Trennschalter in seinen sperrenden Zustand steuert.
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Aus der
DE 39 14 848 C2 ist eine Anordnung zur Einschaltverzögerung eines in einem Kraftfahrzeug betriebenen Gerätes, insbesondere eines Autoradios, bekannt, bestehend aus einer mit dem Zündschloss des Kraftfahrzeuges betätigbaren Schalteinrichtung sowie einer im Gerät selbst angeordneten Schalteinrichtung, wobei die über die Schaltlogik und die Zeitschaltung gesteuerte Schalteinrichtung erst nach einer begrenzten Zeit eingeschaltet wird, sofern das Einschalten des Gerätes ausschließlich über die Schalteinrichtung im Zündschloss erfolgt.
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Aus der
DE 691 00 664 T2 ist eine Vorrichtung zum elektrischen Speisen von mehreren lokalen elektrischen Geräten von einer einzigen Gleichstromquelle aus bekannt, wobei die Vorrichtung im Falle keines Betriebes der lokalen elektrischen Geräte in stand-by-Stellung ist und durch mindestens in einem lokalen elektrischen Gerät angeordneten Steuerungsschalter aktiviert wird. Dabei erfolgt eine Impedanzmessung, um eine Betätigung des Steuerungsschalters zu erfassen, woraufhin ein Zentralschalter geschlossen wird.
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Aus der
DE 299 07 587 U1 ist eine Vorrichtung zur Vermeidung einer Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie bekannt. Dabei wird eine Schaltung vorgeschlagen, um eine Tiefentladung durch ein vergessenes eingeschaltetes Radio zu verhindern, wobei gleichzeitig auch eine Benutzung des Radios bei abgeschalteter Zündung möglich sein soll. Dabei wird bei Öffnung eines Schalters ein Kontakt geschlossen, sodass beim Schließen des Schalters das Radio für eine Haltezeit mit Spannung versorgt wird.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz zu schaffen, die bei hoher Zuverlässigkeit eine einfache Wiederinbetriebnahme des Kraftfahrzeugs ermöglicht oder eine Vermeidung der Tiefentladung optimiert, eine Nachlauffunktion jedoch gewährleistet.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu umfasst die Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz ein Trennelement, das zwischen der Batterie und elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeordnet ist, wobei über das Trennelement bei Abschaltung der Zündung alle elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeug-Bordnetzes von der Batterie automatisch abtrennbar sind und bei Betätigung eines elektrischen Schalters Verbraucher des Kraftfahrzeug-Bordnetzes mit der Batterie verbindbar sind.
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Erfindungsgemäß ist dem Trennelement eine Einrichtung zur Erfassung der Schaltzustände der elektrischen Verbraucher zugeordnet, über die eine Betätigung eines elektrischen Verbrauchers erfassbar ist, wobei die Einrichtung als Impedanz-Messeinrichtung ausgebildet ist, wobei ein Prozessor derart vorgesehen ist, dass eine Einschaltung des Trennelementes nur erfolgt, wenn ein Wechsel von hochohmig zu niederohmig erfasst wird, wobei die Einrichtung eine Konstant-Stromquelle umfasst, mittels derer ein Messstrom auf das Bordnetz aufbringbar ist, wobei die Konstant-Stromquelle und der Prozessor direkt mit der Batterie verbunden sind und von dieser versorgt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Einrichtung ein Zeitglied zugeordnet, mittels dessen das Trennelement zeitlich verzögerbar ansteuerbar ist. Beispielsweise kann das Trennelement nach einer vorgebbaren Zeit nach Betätigung eines elektrischen Verbrauchers wieder automatisch geöffnet werden, wenn die Zündung nicht eingeschaltet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass nach Abschaltung der Zündung die Verbindung noch einige Zeit aufrechterhalten bleibt, um beispielsweise das Kraftfahrzeug noch ordnungsgemäß verlassen zu können bzw. um das Kraftfahrzeug noch für einige Nachlauffunktionen wie Lüfter in Betrieb zu halten.
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Das Trennelement ist vorzugsweise als selbsthaltendes Relais ausgebildet, so dass der benötigte Ruhestrom gering bleibt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Trennelement als Transistor ausgebildet.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz ein Trennelement, das zwischen der Batterie und den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeordnet ist, wobei über das Trennelement bei Abschaltung der Zündung alle elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeug-Bordnetzes von der Batterie automatisch abtrennbar sind, wobei zum Starten des Kraftfahrzeuges zunächst ein separater Schalter betätigt werden muss, um bei einem geschlossenen Zündschlossschalter die elektrischen Verbraucher wieder mit der Batterie zu verbinden, wobei bei eingeschalteter Zündung die elektrischen Vebraucher des Kraftfahrzeug-Bordnetzes solange mit der Batterie verbunden bleiben, bis die Zündung abgeschaltet wird, wobei die Trennung der Verbindung zwischen der Batterie und den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeug-Bordnetzes durch das Trennelement zeitlich verzögert erfolgt, um Nachlauffunktionen des Kraftfahrzeuges zu gewährleisten.
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Vorzugsweise ist der separate Schalter als Taster ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist das Trennelement als Relais ausgebildet, wobei der Taster zwischen der Batterie und der Relaisspule angeordnet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Relaiskontakt und der Relaisspule ein Schaltelement eines Lüfters angeordnet, das dann als Zeitglied wirkt.
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Die Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung ist vorzugsweise lösbar, als wiederverwendbares Bauteil zwischen der Batterie und dem Bordnetz angeordnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz,
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2 eine Vorrichtung gemäß 1 mit zusätzlicher Nachlaufsteuerung und
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3 eine Vorrichtung zur automatischen Zu- und Abschaltung einer Batterie.
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In der 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Vermeidung der Tiefentladung einer Batterie 2 in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz 3 dargestellt, umfassend einen Taster 4, ein Relais und eine Diode 5. Das Relais umfasst einen Relaiskontakt 6 und eine Relaisspule 7, wobei der Relaiskontakt 6 in Reihe mit einem Zündanlassschalter 8 zwischen der Batterie 2 und dem Bordnetz 3 liegt. Der Taster 4 ist zwischen der Batterie 2 und der Relaisspule 7 angeordnet. In dem Bordnetz 3 sind verschiedene elektrische Verbraucher 9 angeordnet, die sowohl zündungsabhängig als auch zündungsunabhängig sein können. Aus Übersichtsgründen sind hier nur zündungsabhängige Verbraucher dargestellt. Die zündungsunabhängigen Verbraucher sind dann direkt über den Relaiskontakt 6 mit der Batterie 2 verbunden.
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Mit Abschaltung der Zündung wird der Zündanlassschalter 8 geöffnet. Dadurch wird der Stromfluss durch die Relaisspule 7 von der Batterie 2 unterbrochen, wobei die Diode 5 Rückwirkungen von Relaisspule 7 auf das Bordnetz 3 verhindert. Dadurch fällt der Relaiskontakt 6 ab und alle elektrischen Verbraucher werden von der Batterie 2 abgetrennt. Soll nun das Kraftfahrzeug wieder gestartet werden, so wird der Taster 4 betätigt. Hierdurch wird die Relaisspule 7 bestromt und der Relaiskontakt 6 zieht an, so daß bei geschlossenem Zündanlassschalter 8 die elektrischen Verbraucher 9 wieder mit der Batterie 2 verbunden sind. Der Taster 4 geht wieder in seinen offenen Zustand über und die Versorgung der Relaisspule 7 erfolgt über die Diode 5.
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In der 2 ist eine Vorrichtung 1 gemäß 1 dargestellt, wobei zusätzlich zwischen Relaiskontakt 6 und der Relaisspule 7 ein Lüfterschalter 10 und eine Diode 11 angeordnet sind. Der Lüfterschalter 10 umfaßt eine erste Schaltstufe a und eine zweite Schaltstufe b, wobei die erste Schaltstufe a zum Nachlauf des Lüfters nach Abschaltung der Zündung dient. Die Wirkungsweise der Vorrichtung 1 ist dabei wie folgt. Zu Schließen des Relaiskontaktes 6 wird wieder der Taster 4 betätigt, so daß Relaisspule 7 bestromt wird. Mit Schließen des Zündanlaßschalters 8 fließt dann der Haltestrom der Relaisspule 7 über die Diode 5, wobei der Taster 4 wieder offen ist. Zum Trennen der elektrischen Verbraucher 9 von der Batterie 2 wird wieder wie zuvor in der Ausführungsform gemäß 1 der Zündanlaßschalter 8 geöffnet, wobei jedoch gleichzeitig der Lüfterschalter 10 in die erste Schaltstufe a bewegt wird. Dadurch wird der Haltestrom für die Relaisspule 7 durch die Diode 5 unterbrochen. Jedoch fließt jetzt der Haltestrom über den Lüfterschalter 10 und die Diode 11 solange, wie der Lüfterschalter 10 in der ersten Schaltstufe a bleibt. Öffnet dieser nach einer einstellbaren Nachlaufzeit, so wird auch dieser Haltestrom unterbrochen und der Relaiskontakt 6 fällt ab, wodurch alle elektrischen Verbraucher 9 von der Batterie 2 getrennt sind.
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In der 3 ist eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Vermeidung der Tiefentladung der Batterie 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfaßt einen Prozessor 11 und eine Konstant-Stromquelle 12. Entsprechend den vorangegangenen Ausführungsformen ist wieder zwischen der Batterie 2 und dem Bordnetz 3 der Relaiskontak 6 angeordnet, wobei die zugehörige Relaisspule 7 durch den Prozessor 11 angesteuert wird. Der Prozessor 11 und die Konstant-Stromquelle 12 sind direkt mit der Batterie 2 verbunden und werden von dieser versorgt. Der Prozessor 11 steuert die Konstant-Stromquelle 12 und mißt deren Spannung. Des weiteren ist der Prozessor 11 mit der Klemme 15 und der Klemme 31 verbunden. Über die Klemme 15 erhält der Prozessor 11 die Information, ob die Zündung eingeschaltet ist und über Klemme 31 ist der Prozessor 11 mit Masse verbunden. Die Konstant-Stromquelle 12 ist direkt mit dem Bordnetz 3 verbunden und prägt ein konstanten Meßstrom I auf das Bordnetz 3 auf. Im abgeschalteten Zustand, d. h. der Zündanlaßschalter 8 und die Schalter 13 von zündungsunabhängigen Verbrauchern sind alle offen, ist das Bordnetz 3 extrem hochohmig, so daß die gesamte Spannung über dem Bordnetz 3 abfällt. Wird nun hingegen der Zündanlaßschalter 8 oder ein Schalter 13 eines zündungsunabhängigen Verbrauchers betätigt, so erniedrigt sich die Impedanz des Bordnetzes 3 erheblich und ein signifikanter Anteil der Spannung fällt an der Konstant-Stromquelle 12 ab. Diese Spannungs- bzw. Impedanzänderung wird von dem Prozessor 11 erfaßt. Der Prozessor 11 steuert daraufhin die Relaisspule 7 an, so daß der Relaiskontakt 6 schließt. Dadurch ist das Bordnetz 3 mit der Batterie 2 verbunden. Über die Klemme 15 erhält dann der Prozessor 11 die Information, ob der Zündanlaßschalter 8 geschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, kann der Prozessor 11 nach einer vorgebbaren Zeit beispielsweise 1 Minute den Relaiskontakt 6 wieder öffnen. Ist der Zündanlaßschalter 8 hingegen geschlossen, bleibt der Relaiskontakt 6 geschlossen. Gleichzeitig mit Schließen des Relaiskontaktes 6 kann der Prozessor 11 die Konstant-Stromquelle 12 ausschalten. Erfaßt der Prozessor 11 über die Klemme 15, daß der Zündanlaßschalter 8 geöffnet wurde, so öffnet der Prozessor 11 den Relaiskontakt 6 und trennt die Batterie 2 vom Bordnetz 3. Um gewisse Nachlauffunktionen zu gewährleisten, kann dabei das Öffnen mit einem Zeitverzug von beispielsweise 10 Minuten erfolgen. Bei offenem Relaiskontakt 6 wird die Batterie 2 ausschließlich durch den Ruhestrom für den Prozessor 11 und die Konstant-Stromquelle 12 belastet, so daß Ruheströme unterhalb von 4 mA erreichbar sind.
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Prinzipiell ist es auch möglich den Meßstrom I hinter den Zündanlaßschalter 8 aufzuprägen, so daß auch die Betätigung eines beliebigen zündungsabhängigen Verbrauchers erfaßt wird. Da der Zündanlaßschalter 8 in der Realität räumlich weiter entfernt von der Vorrichtung 1 angeordnet ist, kann das Signal Klemme 15 beispielsweise über den Pull-up-Widerstand eines Schalters für die Bremsflüssigkeitsüberwachung zur Vorrichtung 1 bzw. zum Sensor 11 zurückgeführt werden, was den Verdrahtungsaufwand reduziert. Um zu verhindern, daß vergessene eingeschaltete Verbraucher trotz Abschaltung der Zündung zu einem Schließen des Relaiskontaktes 6 führen, ist es vorgesehen, daß der Prozessor 11 den Relaiskontakt 6 nur schließt, wenn dieser einen Wechsel vom hochohmig zu niederohmig erfaßt. Ist also beim Abschalten der Zündung der Schalter 13 noch geschlossen, so muß dieser zunächst geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden, damit der Prozessor 11 den Impedanzwechsel erfaßt und den Relaiskontakt 6 schließt.
