DE4211578C1 - Vehicle battery isolating circuit - has switch to isolate battery from generator, operable from engine compartment, and second switch near driver seat to remotely actuate first - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, ist es aus Brandschutzgründen wünschenswert und in einigen europäischen Staaten bereits gesetzlich vorgeschrieben über die Zündschloß­ abschaltung des Fahrzeugs hinaus, eine Sicherheitsabschaltung vorzusehen, welche die Batterie vom gesamten Bordnetz abtrennt. Mit dieser Abtrennung werden auch solche elektrischen Geräte wie Generator, Radio, Uhr, usw. abgeschaltet, die nicht im zündschloßgeschalteten Stromkreis (Klemme 15) angeordnet sind und welche bisher auch nach Zündschloßabschaltung von der Bat­ terie (Klemme 30) mit Strom versorgt wurden. Eine gattungsge­ mäße Batterietrennvorrichtung stellt einen Beitrag zur Sicher­ heit dar, indem bei einem Fahrzeug, welches in einen Unfall verwickelt ist oder auch nur für längere Zeit abgestellt werden soll, die Brandgefahr aufgrund von beispielsweise elektrischer Überhitzung, Funken oder Kabelbrand reduziert wird.

Eine Batterietrennvorrichtung ist bereits bekannt, welche mit­ tels eines manuell zu betätigenden Trennschalters am Batterie­ kasten die Batterie vom Bordnetz abtrennt. Darüberhinaus ist eine elektrische Fernauslösung des Batterietrennschalters mittels eines Sicherheitshauptschalters bekannt, welcher im Notfall vom Fahrersitz aus betätigt werden kann. Die Sicher­ heitsabschaltung bei laufendem Motor verlangt besondere Vor­ kehrungen, damit das Abtrennen der Batterie und der damit verbundene plötzliche Wegfall einer niederohmigen Last keine Spannungsspitzen (load-dump-Impulse) verursacht, welche die angeschlossenen Verbraucher im Bordnetz trotz Überspannungs­ schutz schädigen können. Insbesondere wenn der Motor nach Ab­ trennung der Batterie (Klemme 30) noch nachläuft und der Gene­ rator Spannung in das Bordnetz einspeist, können gefährliche Spannungsspitzen entstehen, weil die dämpfende Last der Batte­ rie nicht mehr bereitsteht. Daher ist es beispielsweise bei Gefahrenguttransportern Stand der Technik, daß zugleich mit der Abtrennung der Batterie die Erregerwicklung des Generators (Klemme D+) mittels eines Relais auf Masse gelegt wird, so daß die Selbsterregung des Generators unterdrückt wird. Allerdings wird wegen eines Restmagnetismus im Eisenkern der Erregerwick­ lung weiterhin eine Spannung in der Läuferwicklung induziert, solange der Motor noch nachläuft. Ein weiterer Nachteil ist, daß bei leistungsstarken Generatoren, wie sie in Nutzfahrzeugen verwendet werden, vergleichsweise teure Leistungsschaltrelais eingesetzt werden müssen, um die Erregerwicklung auf Masse zu legen.

Weiterhin ist aus der DE 38 41 769 C1 und der DE 40 28 242 A1 in einem anderen Zusammenhang - Schutz der Startbatterie vor Tiefentladung - eine Überwachungsschaltung bekannt, welche im Bedarfsfall die Startbatterie mittels eines Schalters (Strom­ stoßrelais) vom Bordnetz abtrennt. Die Auslösung geschieht, sobald die Spannung der Startbatterie unter einen zulässigen Wert sinkt, wobei auch der Generator zum Stillstand gekommen sein muß.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine gattungsgemäße Batterie­ trennvorrichtung, so auszubilden, daß die weiter oben genannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden. Es soll eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Lösung angeboten werden, die eine Sicherheitsabschaltung auch bei laufendem Motor ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Batterietrennvorrichtung ist, daß eine problemlose Anpassung an die unterschiedlichen Sicherheitsbe­ stimmungen der verschiedenen europäischen Ländern erfolgen kann.

Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche geben vorteil­ hafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der einzigen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Die Zeichnung zeigt die vereinfachte elektrische Schaltung ei­ nes Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug. Der negative Pol der Batterie 2 liegt auf Masse während der positive Pol 30′ in der dargestellten Weise alle elektrischen Geräte und Anlagen mit Spannung versorgt, wobei die Masseanschlüsse in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Unter den elektrischen Geräten und An­ lagen gibt es solche mit einer direkten Verbindung zur Klemme 30, wie der Generator 3 und die Ruhebetrieb-Verbraucher 4, und solche, als Fahrbetrieb-Verbraucher 7 bezeichnete, die über den zündschloßgeschalteten Stromkreis (Klemme 15) versorgt werden und mit Betätigung des Zündstartschalters 6 über den Batterie­ hauptschalter 5 an- bzw. abgeschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Batterietrennvorrichtung 1 enthält einen Batterietrennschalter 1.1, welcher in der Nähe der Batterie angeordnet ist und bei Betätigung die Verbindung vom positiven Pol 30′ der Batterie 2 zur Klemme 30 unterbricht. Dabei kann vorgesehen sein, daß Not-Verbraucher 4′, wie Warnblinkanlage, Fahrtenschreiber und wenige bestromte Relais, von der Batte­ rieabtrennung ausgenommen sind. Der Batterietrennschalter 1.1 ist ähnlich wie eine Haussicherung als Leistungskippschalter zur manuellen Betätigung ausgeführt, welcher aber auch elek­ trisch mittels eines integrierten Stromstoßrelais ausgelöst und damit geöffnet werden kann. Da ein kurzzeitiger Stromstoß ge­ nügt, um den Batterietrennschalter 1.1 auszulösen, ist es sinnvoll das Schaltsignal für das Stromstoßrelais über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Öffner im Batterietrenn­ schalter 1.1 zu führen, so daß der Strompfad des Schaltsignals mit dem Öffnen des Batterietrennschalters 1.1 unterbrochen wird.

Die elektrische Auslösung des Batterietrennschalters 1.1 ge­ schieht über einen Sicherheitshauptschalter 1.4, der als Zug­ schalter ohne selbsttätigen Rückgang ausgeführt ist. Bei seiner Betätigung wird eine Spannung (von Klemme 30 oder 30′) bereit­ gestellt, die von einem MOTOR-STOP-Relais 1.2 zur Auslösung des Batterietrennschalters 1.1 durchgeschaltet wird, sobald der Motor zum Stillstand gekommen ist. Das MOTOR-STOP-Relais 1.2 ist als Öffner ausgebildet, weshalb erst bei Motorstillstand, wenn die Spannung an der Klemme D+ verschwindet, der Batterie­ trennschalter 1.1 ausgelöst werden kann. Bei laufendem Motor und Selbsterregung des Generators 3 liegt an der Klemme D+ eine Spannung von der Höhe der induzierten Generatorspannung B+ an, so daß das MOTOR-STOP-Relais 1.2 bestromt und der Strompfad zur Auslösung des Batterietrennschalters unterbrochen ist. Damit ist sichergestellt, daß die Batterie erst abgetrennt wird, wenn vom Generator keine Spannung in das Bordnetz eingespeist wird. Die Klemme D+ am Generator 3 dient normalerweise dazu, über eine Generator-Kontrollampe, die mit der Klemme 15 verbunden ist und in der Zeichnung nicht dargestellt ist, einen Vorerre­ gerstrom der Erregerwicklung im Generator 3 zuzuführen, sobald der Batteriehauptschalter 5 über den Zündstartschalter 6 ge­ schlossen und das Kraftfahrzeug gestartet wird. Zur Erkennung eines Motorstillstands ist auch das Generatorsignal der Klemme W, eine pulsierende Gleichspannung zur Ansteuerung des Dreh­ zahlmessers, geeignet, indem eine verschwindende Drehzahl Mo­ torstillstand anzeigt.

Die Möglichkeit Meß- oder Steuersignale einer Motorabstellvor­ richtung, beispielsweise eines Motorstopzylinders, zur Erken­ nung einer Motorabschaltung oder eines Motorstillstands auszuwerten ist durch die MOTOR-STOP-Erkennung 1.3 angedeutet, welche bei Motorabschaltung oder -Stillstand in einen span­ nungslosen Zustand schaltet. Zur Entkopplung der unterschied­ lichen Signale sind Dioden in den Signalweg eingefügt. Die Art der Zusammenführung der Signale entspricht einer UND-Verknüp­ fung, derart daß das MOTOR-STOP-Relais 1.2 dann und nur dann das Auslösen des Batterietrennschalters 1.1 zuläßt, wenn alle Signale Motorstillstand anzeigen.

Zur Funktionsweise der erfindungsgemäßen Batterietrennvorrich­ tung 1: Bei Betätigung des Sicherheitshauptschalters 1.4 bei laufendem Motor wird einerseits am bestromten und damit geöff­ neten MOTOR-STOP-Relais 1.2 die Spannung zur Schaltung des Stromstoßrelais im Batterietrennschalter 1.1 bereitgestellt, andererseits die Relaisabschaltung 1.5 bestromt, so daß der Strom unterbrochen wird, welcher im Fahrbetrieb über den Zünd­ startschalter 6 das Relais im Batteriehauptschalter 5 ansteuert und diesen schließt; damit wird eine Abstellung des Motors eingeleitet, die einer Abstellung über den Zündstartschalter 6 gleichkommt. Nach erfolgter Motorabstellung und nachdem der Motor zum Stillstand gekommen ist, wird das MOTOR-STOP-Relais 1.2 nicht mehr bestromt und schließt den Stromkreis, der den Batterietrennschalter 1.1 auslöst und damit die Klemme 30 von dem positiven Pol 30′ der Batterie 2 abtrennt.

Die Auslösung des Batterietrennschalters 1.1 über den Sicher­ heitshauptschalter 1.4 ist nur für den Notfall gedacht. Zur Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs muß der Fahrer zunächst vom Fahrersitz aus den Sicherheitshauptschalter 1.4 öffnen und an­ schließend im Batterieraum den Batterietrennschalter 1.1 wieder umlegen.

Claims (4)

1. Batterietrennvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Batterietrennschalter, mit welchem die Batterie des Kraftfahr­ zeugs vom Bordnetz abgetrennt werden kann, wobei der Batterie­ trennschalter vom Batterieraum aus manuell und vom Fahrersitz aus mit einem Sicherheitshauptschalter ferngesteuert betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei ferngesteuerter Sicher­ heitsabschaltung mit dem Sicherheitshauptschalter (1.4) zu­ nächst der Zündschloßstromkreis durch eine Relaisabschaltung (1.5) unterbrochen wird, so daß ein Batteriehauptschalter (5) öffnet, worauf alle zündschloßgeschalteten Verbraucher (7) ab­ geschaltet und eine Motorabschaltung eingeleitet werden und erst, wenn eine MOTOR-STOP-Erkennung (1.3) und eine verschwin­ dende Generatorspannung Motorstillstand signalisieren, ein MOTOR-STOP-Relais (1.2) eine durch die Betätigung des Sicher­ heitshauptschalters (1.4) bereitgestellte Spannung an ein Relais im Batterietrennschalter (1.1) durchschaltet, worauf dieser öffnet und die Batterie vom Bordnetz abtrennt.

2. Batterietrennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Batterietrennschalter (1.1) als Leistungs­ kippschalter mit über ein integriertes Stromstoßrelais elektrisch auslösbarer Unterbrechung ausgeführt ist.

3. Batterietrennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Erkennung des Motorstillstands die Spannung an einer Klemme (D+) des Generators (3) ausgewertet wird, welche bei Selbsterregung des Generators (3) der induzierten Spannung entspricht.

4. Batterietrennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Erkennung des Motorstillstands die pulsie­ rende Spannung an einer Klemme (W) des Generators (3) ausge­ wertet wird, deren Frequenz der Motordrehzahl entspricht und die zur Ansteuerung eines Drehzahlmessers im Kraftfahrzeug verwendet werden kann.