DE102005003577A1

DE102005003577A1 - Batteriepolanschlussvorrichtung mit Kurzschlussdetektor

Info

Publication number: DE102005003577A1
Application number: DE200510003577
Authority: DE
Inventors: York Dlugokinski; Bernhard Dipl.-Ing. Reeh
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: DE102005003577B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriepolanschlussvorrichtung für Fahrzeuge mit einem mit mindestens einem Batteriepol (1a) mechanisch verbindbaren Gehäuse (2), welchem elektrische Anschlussmittel (3, 4) für einen ersten, ein Bordnetzaggregat (9) oder Bordnetzverbraucher enthaltenden Strompfad und mindestens einen weiteren, weitere Bordnetzverbraucher enthaltenden Strompfad jeweils zur Verbindung der Verbraucher/Aggregate mit dem einen Batteriepol (1a) zugeordnet sind, und mit von einer Steuervorrichtung (5) gesteuerten Stromunterbrechungsmitteln (6), durch welche bei einem Unfallereignis mindestens der erste Strompfad vom Batteriepol getrennt wird. Zur Erhaltung einer Mobilität des Fahrzeuges bei nicht sicherheitsrelevanten Bagatellunfällen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Steuervorrichtung (5) für die Stromunterbrechungsmittel (6) eine Kurzschlussdetektoreinrichtung (7) zur Detektierung eines Kurzschlusses und zum Vergleich mit einer vorab definierbaren Kurzschlussbedingung derart übergeordnet ist, dass nur beim Eintritt der vorab definierten Kurzschlussbedingung die Stromunterbrechung erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriepolanschlussvorrichtung für Fahrzeuge mit einem mit mindestens einem Batteriepol mechanisch verbindbaren Gehäuse, welchem elektrische Anschlussmittel für einen ersten, ein Bordnetzaggregat oder Bordnetzverbraucher enthaltenden Strompfad und mindestens einen weiteren, weitere Bordnetzverbraucher enthaltenden Strompfad jeweils zur Verbindung der Verbraucher/Aggregate mit dem einen Batteriepol zugeordnet sind, und mit von einer Steuervorrichtung gesteuerten Stromunterbrechungsmitteln, durch welche bei einem Unfallereignis mindestens der erste Strompfad vom Batteriepol getrennt wird.

Eine solche Batteriepolanschlussvorrichtung ist aus der Praxis bekannt. Aufgrund der zunehmenden Komplexität der Verbraucher, die von der Fahrzeugbatterie zu versorgen sind, bestehen zunehmend höhere Anforderungen an die Anschlusstechnik zwischen dem Batteriepol, insbesondere dem Pluspol der Fahrzeugbatterie, und den zugehörigen Verbrauchern. In der Praxis werden dazu mindestens zwei Strompfade gebildet, von denen der erste mit einem größeren Querschnitt ausgestattet ist und insbesondere den Generator enthält, und von denen der zweite Strompfad, einen niedrigeren Querschnitt aufweist und weitere, in der Regel die sicherheitsrelevanten, Bordnetzverbraucher, umfasst. Es ist, beispielsweise aus der DE 196 06 447 A1 bekannt, dass im Falle eines Unfalls der Strompfad zwischen Generator und Fahrzeugbatterie unterbrochen wird, indem ein Stromunterbrecherelement vorgesehen ist, welches eine Sprengkapsel enthält, die bei der Auslösung des Airbag-Steuergerätes gezündet wird. Hierdurch wird die Verbindung zwischen Fahrzeugbatterie und Generator dauerhaft unterbrochen, das heißt das Fahrzeug kann selbstständig vom Unfallort nicht mehr fortbewegt werden. Andererseits ist gewährleistet, dass sicherheitsrelevante Verbraucher, wie beispielsweise die Warnblinkanlage auch nach dem Auslösen des Generatorstromstranges in Funktion bleiben.

Die bekannte Vorrichtung weist allerdings den Nachteil auf, dass häufig auch dann eine Auslösung des Airbag-Steuergerätes erfolgt, wenn dies aus Sicherheitsgründen gar nicht relevant wäre. Das heißt, dass häufig, beispielsweise bei Bagatellunfällen aufgrund der Airbagauslösung das Fahrzeug stillgesetzt wird, ohne dass dies aus Sicherheitsgründen erforderlich wäre.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, dass eine Mobilität des Fahrzeuges bei nicht sicherheitsrelevanten Unfallereignissen erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Steuervorrichtung für die Stromunterbrechungsmittel eine Kurzschlussdetektoreinrichtung zur Detektierung eines Kurzschlusses und zum Vergleich mit einer vorab definierbaren Kurzschlussbedingung derart übergeordnet ist, dass nur beim Eintritt der vorab definierten Kurzschlussbedingung die Stromunterbrechung erfolgt.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kurzschlussdetektoreinrichtung die Funktion der Airbagsteuerung überrollt und dass beispielsweise dann, wenn eine Auslösung des Airbags erfolgt, jedoch eine vorgebbare Kurzschlussbedingung nicht erreicht wird, auch die Stromunterbrechung durch das Stromunterbrechungsmittel unterbleibt. Dabei kann die hinsichtlich der Sicherheit relevante Kurzschlussbedingung der Kurzschlussdetektoreinrichtung frei zudefiniert werden, so dass eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Auslösebedingungen für die Stromunterbrechung gewährleistet ist. Andererseits bleibt im Falle eines sicherheitsrelevanten Kurzschlusses die vorhandene Funktion der Batteriepolanschlussvorrichtung in vollem Umfang erhalten.

Vorzugsweise geeignet ist die erfindungsgemäße Lösung für den Fall, dass die Steuervorrichtung für die Stromunterbrechungsmittel ein Airbagsteuergerät ist.

Dabei ist bekanntermaßen das Stromunterbrechungsmittel beispielsweise ein pyroelektrisches Mittel, bei dem über ein Sprengsatz die Ablösung des Strompfades vom Batteriepol erfolgt. Die Trennung kann aber auch elektronisch oder elektromechanisch über Schalter erfolgen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Kurzschlussdetektoreinrichtung durch einen Reedkontakt gebildet wird. Die Kurzschlussdetektoreinrichtung kann auch ein Hall Sensor, ein Shunt oder eine Spule sein. Solche Reedkontakte detektieren die magnetische Feldstärke, im vorliegenden Fall bedingt durch die Stromstärke im überwachten Strompfad.

Zur Vermeidung von durch elektromagnetische Außenfelder hervorgerufenen Störungen ist in bevorzugter Weise vorgesehen, dass der Reedkontakt in einem Abschirmungsgehäuse untergebracht sein kann.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass der Kurzschlussdetektoreinrichtung ein Speichermittel zur Abspeicherung der vorab definierbaren Kurzschlussbedingung zugeordnet ist. Hierdurch kann durch externe Vorgabe die Kurzschlussbedingung festgelegt werden. In der einfachsten Version ist die Kurzschlussbedingung durch die Vorgabe eines Absolutwertes für den Kurzschlussstrom festgelegt, bei dessen Überschreiten die Steuervorrichtung die Stromunterbrechung durchführt.

Alternativ dazu, kann der Kurzschlussdetektoreinrichtung auch ein beliebiges Stromzeitprofil (Integral) vorgegeben werden, nach dessen Erreichen die Auslösung erfolgt.

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Ladezustandserhaltungsschaltung für die Batterie vorgesehen ist, die ebenfalls im Gehäuse am Batteriepol integriert angeordnet ist. Durch diese Schaltung wird, beispielsweise bei längerem Stillstand des Fahrzeugs, der Ladezustand der Batterie gleichwohl erhalten, so dass das Fahrzeug auch nach längerer Standzeit gestartet werden kann.

Eine solche Ladezustandserhaltungsschaltung kann beispielsweise in Form einer Solarzelle, die auf dem Dach des Fahrzeugs montiert sein kann, in Verbindung mit einer entsprechenden elektronischen Steuerschaltung realisiert sein. Auch andere Arten von Ladezustandserhaltungsschaltungen, die mit alternativen Hilfsgeneratoren (z.B. Windkraft) sind denkbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild für das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Batteriepolanschlussvorrichtung.
Der in der Figur dargestellte Aufbau besteht aus einer Batterie 1, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, deren Minuspol 1b mit der Masse der Fahrzeugkaroserie verbunden ist und deren Pluspol 1a mit einem Gehäuse 2 verbunden ist. Die Verbindung erfolgt zum einen über geeignete mechanische Verbindungsmittel 3, 4 und zum anderen elektrisch über im folgenden näher spezifizierte Wege: Zunächst trägt das Gehäuse 2 Anschlussmittel 3, 4, z.B. Bolzen- oder Schraubverbindungen, die jeweils intern elektrisch mit dem Pluspol 1a verbunden sind und von denen das eine Anschlußmittel 3 außerhalb des Gehäuses mit einem ersten Strompfad größeren Querschnittes (z.B. 35mm² verbunden ist, an dem der Generator 9 des Fahrzeugs angeschlossen ist. Das weitere Anschlussmittel 4 ist über eine Leitung niedrigeren Querschnitts (zum Beispiel 10mm²) mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden, welches Verbraucher geringerer Last enthält, beispielsweise sämtliche sicherheitsrelevanten Einrichtungen wie Warnblinkanlage usw. Ebenfalls im Gehäuse 2 integriert ist ein Stromunterbrechungsmittel 6, welches von einer extern angeordneten Steuervorrichtung in Form eines Airbagmoduls 5 angesteuert wird. Der Steuervorrichtung 5 ist eine Kurzschlussdetektoreinrichtung 7 zugeordnet, welche als Bestandteil ein Speichermittel 8 aufweist.
Ebenfalls im Gehäuse 2 integriert angeordnet ist eine Ladezustandserhaltungsschaltung 10 für die Batterie 1, welche mit einer Solarzelle 11 zusammenwirkt, die beispielsweise auf dem Dach des Fahrzeugs angeordnet sein kann.
Die erfindungsgemäfle Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Im Normalbetrieb des Fahrzeuges werden die über die Anschlusspunkte 3 und 4 angeschlossenen Verbraucher des Bordnetzes von der Batterie 1 in üblicher Weise versorgt, wobei der Generator 9 über den Anschlusspunkt 3 mit der Batterie 1 verbunden ist.
Bei einem Unfall, bei dem das im Fahrzeug vorgesehene Airbagmodul 5 seine Auslösebedingung für das Stromunterbrechungsmittel 6 erfüllt, wird gleichzeitig mittels der Kurzschlussstromdetektorschaltung 7 in Form des Reedkontaktes der in den angeschlossenen Verbrauchern fließende Strom erfasst und mit dem im Speichermittel 8 abgespeicherten Vorgabekriterium für die Kurzschlussbedingung verglichen. Wenn der Vergleich dazu führt, dass die vorab definierbare Kurzschlussbedingung erfüllt ist, wird das Steuersignal der Steuervorrichtung 5 (Airbagmoduls) freigegeben und die Ablösung des betroffenen Strompfades vom Batteriepol erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise mittels eines pyroelektrischen Sprengsatzes.
Wenn jedoch die vorab definierte Kurzschlussbedingung nicht erfüllt ist, wird die Auslösebedingung für das Stromunterbrechungsmittel 6 des Steuergerätes vom Airbagmodul überrollt, so dass eine Zündung des Sprengsatzes und damit eine Ablösung des Strompfades unterbleibt.
Dies hat zur Folge, dass bei solchen Unfällen, bei denen keine sicherheitsrelevante Kurzschlussbedingung bei den Verbrauchern eintritt, das Fahrzeug auch nach dem Unfall noch fahrbereit bleibt. Nur für solche Unfälle, bei denen sicherheitsrelevante Kurzschlüsse auftreten, folgt die Absprengung des zugehörigen Strompfades.
Zusätzlich zu den beschriebenen Aggregaten bewirkt die ebenfalls im Gehäuse 2 integrierte Ladezustandserhaltungsschaltung 10, dass auch beim längeren Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise beim Transport von oder nach Übersee bzw. bei einem längeren Aufenthalt im Parkhaus, der Ladezustand der Batterie auf einem Mindestniveau erhalten bleibt. Dazu wird die Ladezustandserhaltungsschaltung von einem Ladestromgenerator 11, der beispielsweise als auf dem Dach der Fahrzeuges angeordnete Solarzelle ausgebildet sein kann.

Claims

Batteriepolanschlussvorrichtung für Fahrzeuge mit einem mit mindestens einem Batteriepol (1a) mechanisch verbindbaren Gehäuse (2), welchem elektrische Anschlussmittel (3, 4) für einen ersten, ein Bordnetzaggregat (9) oder Bordnetzverbraucher enthaltenden Strompfad und mindestens einen weiteren, weitere Bordnetzverbraucher enthaltenden Strompfad jeweils zur Verbindung der Verbraucher/ Aggregate mit dem einen Batteriepol (1a) zugeordnet sind, und mit von einer Steuervorrichtung (5) gesteuerten Stromunterbrechungsmitteln (6), durch welche bei einem Unfallereignis mindestens der erste Strompfad vom Batteriepol getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuervorrichtung (5) für die Stromunterbrechungsmittel (6) eine Kurzschlussdetektoreinrichtung (7) zur Detektierung eines Kurzschlusses und zum Vergleich mit einer vorab definierbaren Kurzschlussbedingung derart übergeordnet ist, dass nur beim Eintritt der vorab definierten Kurzschlussbedingung die Stromunterbrechung erfolgt.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (5) für die Stromunterbrechungsmittel (6) ein Airbag-Steuergerät ist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromunterbrechungsmittel (6) pyroelektrische Mittel sind, bei denen über einen Sprengsatz die Ablösung des Strompfades vom Batteriepol erfolgt.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussdetektoreinrichtung (7) einen Reed Kontakt aufweist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reed Kontakt in einem Abschirmungsgehäuse untergebracht ist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussdetektoreinrichtung (7) ein Speichermittel (8) zur Abspeicherung der vorab definierbaren Kurzschlussbedingung zugeordnet ist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Ansprüchen 1, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorab definierbare Kurzschlussbedingung ein vorgebbarer Absolutwert für den Kurzschlussstrom ist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Ansprüchen 1, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorab definierbare Kurzschlussbedingung ein vorgebbares Profil (Strom-Zeitintegral) für den Kurzschlussstromverlauf ist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussdetektoreinrichtung (7) eine Vergleicherschaltung zum Vergleich der gemessenen mit der vorab definierbaren Kurzschlussbedingung zugeordnet ist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strompfad einen Generator (9) enthält.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine, ebenfalls im Gehäuse integriert angeordnete, Ladezustandserhaltungsschaltung (10) für die Batterie (1) vorgesehen ist.
Batteriepolanschlussvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezustandserhaltungsschaltung (10) eine Solarzelle (11) aufweist.