DE4101614C2 - Batterieschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Batterieschutzeinrichtung für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Batterieschutzeinrichtung für ein
Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, eine Autostereoanlage in einem Kraftfahrzeug
mit Strom aus einer im Kraftfahrzeug befindlichen Batterie zu
speisen, und zwar, wenn beim Abstellen einer Brennkraftmaschine
der Zündschlüssel in eine Zusatzeinrichtungs-Stellung
(ACC-Stellung) oder beim Gebrauch der Maschine dieser
in eine ON-Stellung gedreht wird. Die Fahrzeugbatterie
wird durch den Fahrbetrieb aufgeladen.
Wenn der Zündschlüssel in der ACC-Stellung steht und die
Autostereoanlage über einen langen Zeitraum benutzt wird,
verringert sich die Batteriespannung, was zu Schwierigkeiten
beim Anlassen der Maschine führt und die Batterielebensdauer
verkürzt.
Wenn bei einem konventionellen Kraftfahrzeug der Zündschlüs
sel in die OFF-Stellung (einschließlich einer LOCK-Stellung
zum Herausziehen des Schlüssels) gedreht wird, wird der Strom
von der Batterie zur Autostereoanlage abgestellt. Wenn der
Fahrer den Wagen verläßt und den Schlüssel mitnimmt, kann da
her die Autostereoanlage nicht betrieben werden, so daß ein
Mitfahrer sie nicht benutzen kann.
Aus der gattungsgemäßen DE 37 42 312 A1 ist ein Tiefentladungsschutz für Kfz-Starterbatterien
bekannt, bei der nach dem Abziehen des Zündschlüssels
die Batteriespannung von einer Schaltung laufend
überwacht wird. Unterschreitet die Batteriespannung einen
einstellbaren Grenzwert, wird das gesamte Bordnetz über ein
bistabiles Kipprelais abgetrennt.
Fällt die Batteriespannung jedoch im Fahrbetrieb unter einen
vorbestimmten Grenzwert, so kann diese Vorrichtung dies nicht
erkennen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Batterieschutzeinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die abhängig vom Betriebszustand
des Kraftfahrzeugs eine übermäßige Entladung
der Batterie verhindert und sicherstellt, daß Zusatzgeräte
störungsfrei betreibbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Dadurch, daß bei abgeschaltetem Motor und Unterschreiten der
ersten Grenzspannung die Autostereoanlage in an sich bekannter
Weise abgeschaltet wird, kann eine Tiefentladung sicher
verhindert werden. Andererseits führt aber das Unterschreiten
einer zweiten, niedrigeren Grenzspannung bei laufendem Motor
zum Abschalten von evtl. in Betrieb befindlichen Zusatzgeräten,
insbesondere einer Autostereoanlage. Dies führt zu einem
sicheren Betrieb auch dann, wenn bei sehr kalter Witterung
das Fahrzeug kurz nach dem Start mit hohem Verbrauch des
Bordnetzes im Leerlauf betrieben wird. In solchen Fällen
fällt die Batteriespannung auch unter die Anlaß-Grenzspannung
ab, was allerdings an sich unschädlich ist, da der Motor ja
läuft und der Zustand nur für kurze Zeit besteht. In diesem
Fall wird also das entsprechende Zusatzgerät nicht abgeschaltet,
und der Fahrer muß auch im Stop-and-go-Verkehr nicht
unter einer sich ständig an- und ausschaltenden Vorrichtung
leiden. Für den Fall aber, daß die Batteriespannung soweit
absinkt, daß das Zusatzgerät nicht mehr funktionssicher betrieben
werden kann, wird sie abgeschaltet.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Batterieschutzeinrichtung
nach der Erfindung in einer Autostereoanlage;
Fig. 2 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Einrichtung
zeigt;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungs
beispiels der Erfindung;
Fig. 4a
und 4b Flußdiagramme, die den Betrieb der Einrichtung von
Fig. 3 zeigen; und
Fig. 5a
und 5b Flußdiagramme, die den Betrieb einer Modifikation
der Einrichtung von Fig. 3 zeigen.
Gemäß Fig. 1, die die Batterieschutzeinrichtung zeigt, umfaßt
die Einrichtung eine Spannungsdetektierschaltung 1, einen
Warnkreis 2, eine Warneinheit 3 und eine Betriebssteuerung 4.
Die Spannungsdetektierschaltung 1 umfaßt einen Sensorkreis 1a
und einen Spannungsdetektor 1b. Eine in einem Kraftfahrzeug
angeordnete Batterie 5 ist mit einem Kontakt eines Zündschal
ters 6 über eine Zündleitung Ar verbunden. Der andere Kontakt
des Zündschalters 6 ist mit einer Diode D1 des Sensorkreises
1a über eine Leitung Ar1 verbunden. Wenn der Zündschalter 6
während des Betriebs der Maschine geschlossen ist, befindet
sich die Batterie 5 in einem Aufladezustand. Der Durchbruch
der Diode D1 erfolgt bei einer über 10 V liegenden Vorspan
nung in Sperrichtung. Die Diode D1 ist mit der Basis eines
Transistors Tr1 über einen Widerstand R2 und mit Masse über
einen Widerstand R1 verbunden. Der Kollektor des Transistors
Tr1 ist mit einem Pegeldetektieranschluß A1 des Spannungsde
tektors 1b verbunden.
Wenn der Transistor Tr1 eingeschaltet ist, fließt ein Strom
von einer Normalspannungsquelle +Vcc zu seinem Emitter, so daß
sich der Pegel des Anschlusses A1 vom Hoch- auf den Niedrig
pegel ändert. Somit detektiert der Spannungsdetektor 1b den
Ladezustand der Batterie 5.
Die Zündleitung Ar ist ferner mit einer Reserveleitung Br
verbunden, die sich zu einer Zweigleitung Br1 und einer
Zweigleitung Br2 des Sensorkreises 1a verzweigt. Die Zweig
leitung Br1 ist mit einer Diode D2 verbunden, die bei einer
über 8 V liegenden Vorspannung in Sperrichtung rückwärtslei
tend wird. Die Diode D2 ist mit der Basis eines Transistors
Tr2 über einen Widerstand R4 und mit Masse über einen Wider
stand R3 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr2 ist mit
einem Pegeldetektieranschluß B1 des Spannungsdetektors 1b
verbunden.
Die Spannung von 8 V ist hier eine zweite untere Grenzspan
nung, die eine untere Grenzspannung zum Betrieb der Auto
stereoanlage ist.
Die Zweigleitung Br2 ist mit einer Diode D3 verbunden, die
bei einer über 10 V liegenden Vorspannung in Sperr-Rich
tung leitend wird. Die Diode D3 ist mit der Basis eines Tran
sistors Tr3 über einen Widerstand R5 und mit Masse über einen
Widerstand R6 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr3
ist mit einem Pegeldetektieranschluß B2 des Spannungsdetek
tors 1b verbunden.
Die Spannung von 10 V bezeichnet dabei eine erste untere
Grenzspannung, die eine untere Grenzspannung zum Anlassen
einer Brennkraftmaschine ist. Wenn beide Transistoren Tr2 und
Tr3 eingeschaltet sind, fließt Strom von der Normalspan
nungsquelle +Vcc zum Emitter der jeweiligen Transistoren, so
daß sich der Pegel des Anschlusses B1 (B2) vom Hoch- zum
Niedrigpegel ändert. Daher detektiert der Spannungsdetektor
1b die erste und die zweite untere Grenzspannung.
Wenn der Spannungsdetektor 1b detektiert, daß die Batterie
spannung höher als die zweite untere Grenzspannung im Ladezu
stand der Batterie 5 und höher als die erste untere Grenz
spannung im Entladezustand der Batterie 5 ist, erzeugt der
Spannungsdetektor 1b auf der Basis der Pegel der Anschlüsse
A1, B1 und B2 ein Betriebssignal, das der Betriebssteuerung 4
zum Betrieb einer Autostereoanlage 7 zugeführt wird. Das De
tektierergebnis des Detektors 1b wird dem Warnkreis 2 zuge
führt, der die Warneinheit 3 ansteuert. Die Warneinheit 3 ar
beitet mit einem Summton, einem Licht oder Zeichen. Die Be
triebssteuerung 4 liefert elektrischen Strom von der Batterie
5 an die Autostereoanlage 7 bzw. schaltet den Strom ab.
Der Betrieb der Einrichtung wird nun unter Bezugnahme auf das
Flußdiagramm von Fig. 2 erläutert.
Wenn der Hauptschalter der Autostereoanlage 7 eingeschaltet
wird (Schritt 201), wird abgefragt, ob der Zündschalter 6
geöffnet ist (Schritt 202). Wenn der Zündschalter 6 geschlos
sen ist, wird der Transistor Tr1 eingeschaltet. Strom von der
Normalspannungsquelle +Vcc fließt zum Emitter, so daß der
Anschluß A1 vom Hochpegel zum Niedrigpegel übergeht. Somit
wird die Schließstellung des Zündschalters 6 detektiert.
Wenn die Offenstellung des Zündschalters 6 festgestellt wird,
wird abgefragt, ob die Spannung der Batterie 5 höher als 10 V
ist (Schritt 203). Wenn der Zündschalter 6 geöffnet ist, wird
die Batterie 5 nicht geladen. Somit wird über den Anschluß B2
die erste untere Grenzspannung von 10 V detektiert.
Wenn die Spannung nicht höher als 10 V ist, wird die Warnein
heit 3 aktiviert und zeigt die Abnahme der Spannung durch
einen Summton, Licht oder Zeichen an (Schritt 204). Der Strom
von der Batterie 5 zur Autostereoanlage 7 wird abgeschaltet
(Schritt 205).
Wenn in Schritt 203 festgestellt wird, daß die Spannung höher
als 10 V ist, wird der Autostereoanlage Strom zugeführt
(Schritt 207).
Wenn dagegen in Schritt 202 festgestellt wird, daß der Zünd
schalter 6 geschlosen ist, wird abgefragt, ob die Spannung
der Batterie 5 höher als 8 V ist (Schritt 206). Wenn die
Spannung nicht höher als 8 V ist, wird der Strom von der Bat
terie 5 zur Autostereoanlage abgeschaltet (Schritt 205). Wenn
die Spannung höher als 8 V ist, wird der Autostereoanlage
Strom zugeführt (Schritt 207).
Bei dem Ausführungsbeispiel werden die erste und die zweite
untere Grenzspannung auf der Basis der Betätigung des Zünd
schalters detektiert, um der Autostereoanlage Strom von der
Batterie zuzuführen. Damit kann eine Entladung der Batterie
durch Verringerung des Batteriepotentials unter den vorbe
stimmten Wert verhindert werden.
Auch wenn der Zündschalter geöffnet ist und die Batteriespan
nung nicht unter dem vorbestimmten Wert liegt, kann die Auto
stereoanlage ohne Zündschlüssel betrieben werden.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Diese Einrich
tung hat einen ACC-Schalter-Sensorkreis 11, einen Zündschal
ter-Sensorkreis 12 und einen Reserve-Sensorkreis 13. Der ACC-
Schalter-Sensorkreis 11 umfaßt einen ACC-Schalter 14 und
einen Transistor 15. Wenn der ACC-Schalter 14 geschlossen
wird, wird der Transistor 15 leitend. Infolgedessen nimmt die
Ausgangsspannung des Transistors 15 den Niedrigpegel an. Der
Zündschalter-Sensorkreis 12 umfaßt einen Zündschalter 16 und
einen Transistor 17. Der Betrieb dieses Schaltkreises gleicht
dem des ACC-Schalter-Sensorkreises 11. Der Reserve-Sensor
kreis 13 hat einen Transistor 18 zur Detektierung einer Re
servespannung.
Ein Spannungsdetektor 20 detektiert den Pegel der Ausgangs
spannung jedes Transistors und erzeugt ein Ausgangssignal in
Abhängigkeit von der Kombination der Pegel, wie nachstehend
beschrieben wird. Das Ausgangssignal wird einer Steuereinheit
21 zugeführt, die einem ersten und einem zweiten Zeitgeber T1
und T2, einer Warneinheit 3 und einer Betriebssteuerung 4 Si
gnale entsprechend dem Ausgangssignal zuführt. Der Zeitgeber
T1 erzeugt ein Warnsignal als Information bezüglich der zwei
ten unteren Grenzspannung der Batterie. Der Zeitgeber T2
erzeugt ein Signal zu einem Zeitpunkt, zu dem die Batterie
spannung auf die erste untere Batteriegrenzspannung fällt,
und in diesem Fall wird die Spannungsversorgung der Auto
stereoanlage unterbrochen.
Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme
auf die Flußdiagramme von Fig. 4a und 4b erläutert. In den Schritten
301 und 301 wird abgefragt, ob die Reservespannung anliegt
und der ACC-Schalter 14 geschlossen ist. Wenn die Reserve
spannung anliegt und der ACC-Schalter geschlossen ist, wird
festgestellt, daß sich die Batterie in einem Ladezustand be
findet, ohne daß der Betrieb des Zündschalters 16 detektiert
wird. In Schritt 303 werden die Zeitgeber T1 und T2 rückge
setzt, und die Autostereoanlage 7 wird betrieben (Schritt
304).
Wenn der ACC-Schalter 14 geöffnet ist, wird festgestellt, daß
sich die Batterie in einem Entladezustand befindet. Wenn ein
Hauptschalter der Autostereoanlage 7 in Schritt 305 geschlos
sen ist, wird in Schritt 306 abgefragt, ob eine Vorgabezeit
t1 des Zeitgebers T1 abgelaufen ist. Bei NEIN wird die Auto
stereoanlage 7 betrieben (Schritt 307). Wenn die Vorgabezeit
t1 abgelaufen ist, wird von der Warneinheit 3 in Schritt 309
eine Warnung erzeugt, die eine niedrige Batteriespannung an
zeigt. Dann wird abgefragt, ob eine Vorgabezeit t2 des Zeit
gebers T2 abgelaufen ist. Wenn die Vorgabezeit abgelaufen
ist, wird die Stromzufuhr zur Autostereoanlage 7 unterbrochen
(Schritt 310).
Die Flußdiagramme von Fig. 5a und 5b erläutern die Detektierung des
Betriebs des Zündschalters 16. Wenn der ACC-Schalter 14 ge
schlossen ist, wird in Schritt 401 abgefragt, ob der Zünd
schalter 16 geöffnet ist. Der Ablauf von Fig. 5 macht keinen
Gebrauch von dem Zeitgeber T1. Wenn der Zündschalter ge
schlossen ist, braucht der Zeitgeber T2 nicht gesetzt zu
werden, weil sich die Batterie im Ladezustand befindet, und
infolgedessen wird der Zeitgeber T2 in Schritt 402 rückge
setzt. Wenn in Schritt 403 der Hauptschalter der Autostereo
anlage geschlossen ist, wird der Zeitgeber T2 aktiviert
(Schritt 404), und die Autostereoanlage 7 wird betrieben
(Schritt 405). Wenn die Vorgabezeit t2 abgelaufen ist
(Schritt 406), wird der Strom für die Autostereoanlage un
terbrochen (Schritt 407). Wenn der Zündschalter 16 geschlos
sen ist, läuft die Autostereoanlage unter Steuerung durch das
Programm zwischen den Schritten 401 und 406 weiter.
Es ist möglich, die Einrichtung von Fig. 1 mit derjenigen von
Fig. 3 zu kombinieren und vorzusehen, daß der Strom zur Auto
stereoanlage unterbrochen wird, wenn die Batteriespannung un
ter einen vorbestimmten Wert fällt, und zwar auch dann, wenn
die Vorgabezeit t2 noch nicht abgelaufen ist. Selbstverständlich
ist das oben beschriebene Schutzsystem auch für andere Radioanlagen oder
Zusatzgeräte in einem Auto geeignet.
Claims (1)
- Batterieschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Zündschalter, der in einer ersten Stellung (ACC) bei abgeschaltetem Motor und in einer zweiten Stellung (ON) bei laufendem Motor Strom an elektrische Zusatzgeräte, insbesondere eine Autostereoanlage (7) liefert, die mit der Batterie (5) und dem Zündschalter (6; 14, 16) verbunden sind, wobei die Batterieschutzeinrichtung die Stellung des Zündschalters feststellt und derart ausgebildet ist, daß bei Unterschreiten einer Grenzspannung in einer Stellung des Zündschalters (6; 14, 16) die Zusatzgeräte von der Batterie (5) abgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten einer weiteren, niedrigeren Grenzspannung (6; 14, 16) in der zweiten Stellung (ON) des Zündschalters die Zusatzgeräte abgeschaltet werden.
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