DE4211578C1

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

Info

Publication number: DE4211578C1
Application number: DE19924211578
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl.-Ing. Ballas (Fh), 7440 Nuertingen, De; Manfred Dipl.-Ing. Brossette (Fh), 7044 Ehningen, De
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2012-04-08

Abstract

The isolating circuit separates the vehicle battery (2) from the generator (3) using an isolator switch (1.1). The switch may be actuated manually at the battery or remotely from the driver seat via a second switch (1.4). Essential warning devices such as indicator lights and tachograph (4') remain coupled, whilst other loads (4) are isolated. The release of the isolator switch is controlled electrically by an engine stop relay (1.2) that opens as soon as the engine comes to rest. The generator output (D+) is used to identify this condition. ADVANTAGE - Reliable system for isolating vehicle battery, avoids voltage spikes damaging system after battery isolation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit den Merk malen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device with the Merk paint the preamble of claim 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.In the case of motor vehicles, in particular commercial vehicles, it is desirable for fire protection reasons and, in some European countries, it is already required by law to switch off the ignition of the vehicle to provide a safety shutdown which separates the battery from the entire vehicle electrical system. With this separation, such electrical devices as generator, radio, clock, etc. are switched off, which are not arranged in the ignition-switched circuit (terminal 15 ) and which have been supplied with power even after the ignition switch has been switched off from the battery (terminal 30 ). A generic battery disconnect device makes a contribution to safety by reducing the risk of fire due to, for example, electrical overheating, sparks or cable fire in a vehicle that is involved in an accident or is only to be parked for a longer period of time.

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.A battery disconnection device is already known, which separates the battery from the vehicle electrical system by means of a manually operated disconnect switch on the battery. In addition, electrical remote triggering of the battery isolating switch by means of a main safety switch is known, which can be actuated from the driver's seat in an emergency. The safety shutdown with the engine running requires special precautions so that the disconnection of the battery and the sudden loss of a low-impedance load does not cause voltage peaks (load-dump impulses) that can damage the connected consumers in the vehicle electrical system despite overvoltage protection. Especially if the engine continues to run after disconnection of the battery (terminal 30 ) and the generator feeds voltage into the vehicle electrical system, dangerous voltage peaks can occur because the damping load of the battery is no longer available. Therefore, it is state of the art in hazardous goods transporters, for example, that when the battery is disconnected, the excitation winding of the generator (terminal D +) is connected to ground by means of a relay, so that the self-excitation of the generator is suppressed. However, due to residual magnetism in the iron core of the excitation winding, a voltage is still induced in the rotor winding while the motor is still running. Another disadvantage is that in the case of powerful generators, such as those used in commercial vehicles, comparatively expensive power switching relays have to be used in order to ground the excitation winding.

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.Furthermore, DE 38 41 769 C1 and DE 40 28 242 A1 in another context - protection of the starter battery from Deep discharge - a monitoring circuit known in the If necessary, the starter battery using a switch (electricity shock relay) from the vehicle electrical system. The trigger happens as soon as the voltage of the starter battery is below an allowable Value drops, whereby the generator also comes to a standstill have to be.

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.The invention has the task of a generic battery separating device so that the above mentioned Disadvantages of the known devices can be avoided. It should offered a simple, inexpensive and reliable solution be a safety shutdown even while running Engine allows.

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. This object is achieved with the characterizing features of the patent claim 1 solved according to the invention. Another advantage the battery disconnection device according to the invention is that a easy adaptation to the different security requirements moods of the different European countries can.

Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche geben vorteil hafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an.The characteristic features of the subclaims give advantage adhesive developments and refinements of the invention Device.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der einzigen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.An embodiment of a device according to the invention is shown in the single drawing and is shown below described.

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.The drawing shows the simplified electrical circuit egg nes network in a motor vehicle. The negative pole of the battery 2 is at ground while the positive pole 30 'in the manner shown supplies all electrical devices and systems with voltage, the ground connections not being shown in the drawing. Among the electrical devices and there were those with a direct connection to terminal 30 , such as generator 3 and the idle mode consumer 4 , and those designated as driving mode consumer 7 , which are supplied via the ignition-switched circuit (terminal 15 ) and can be switched on or off by actuating the ignition start switch 6 via the battery main switch 5 .

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.The battery disconnection device 1 according to the invention contains a battery disconnect switch 1.1 , which is arranged in the vicinity of the battery and interrupts the connection from the positive pole 30 'of the battery 2 to the terminal 30 when actuated. It can be provided that emergency consumers 4 ', such as hazard warning lights, tachograph and few energized relays, are excluded from battery separation. The battery disconnect switch 1.1 is designed similar to a house fuse as a power toggle switch for manual operation, which can also be triggered and opened electrically by means of an integrated impulse relay. Since a short-term surge ge Defrost so to trigger the battery circuit breaker 1.1, it is useful to the switching signal for the pulse relay with a not shown in the drawing opener in the battery disconnect switch 1.1 to run so that the current path of the switching signal is interrupted by opening the battery disconnect switch 1.1 .

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.The electrical triggering of the battery isolating switch 1.1 takes place via a main safety switch 1.4 , which is designed as a train switch without an automatic decrease. When it is actuated, a voltage (from terminal 30 or 30 ') is provided, which is switched on by a MOTOR-STOP relay 1.2 to trigger the battery isolating switch 1.1 as soon as the motor has come to a standstill. The MOTOR-STOP relay 1.2 is designed as a break contact, which is why the battery isolating switch 1.1 can only be triggered when the engine is at a standstill, when the voltage at terminal D + disappears. With the engine running and the generator 3 self-energizing, a voltage of the level of the induced generator voltage B + is present at the terminal D +, so that the MOTOR-STOP relay 1.2 is energized and the current path for triggering the battery isolating switch is interrupted. This ensures that the battery is only disconnected when no voltage is fed into the vehicle electrical system by the generator. The terminal D + on the generator 3 is normally used to supply a Vorerre gerstrom the excitation winding in the generator 3 via a generator control lamp which is connected to the terminal 15 and is not shown in the drawing, as soon as the battery main switch 5 via the ignition start switch 6 ge closed and the motor vehicle is started. The generator signal of terminal W, a pulsating DC voltage for controlling the tachometer, is also suitable for the detection of a motor standstill, in that a disappearing speed indicates motor standstill.

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.The possibility of measuring or controlling signals from an engine shutdown device, for example an engine stop cylinder, for detecting engine shutdown or engine shutdown is indicated by the engine stop detection 1.3 , which switches to a de-energized state when the engine is shutdown or shutdown. Diodes are inserted into the signal path to decouple the different signals. The type of merging of the signals corresponds to an AND operation, such that the MOTOR-STOP relay 1.2 then and only then allows the battery disconnector 1.1 to be triggered when all signals indicate that the motor has stopped.

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.The safety main switch On actuation of 1.4 with the engine running on the one hand provided on the energized and geöff Neten ENGINE STOP relay 1.2 tension to the circuit of the latching relay in the battery disconnector 1.1 on the other hand, the relay switch-off energized of 1.5 so that the: the functioning of the Batterietrennvorrich invention tung 1 Current is interrupted, which drives the relay in the main battery switch 5 and closes the latter when the vehicle is started via the ignition switch 6 ; this initiates a shutdown of the engine, which is equivalent to a shutdown via the ignition switch 6 . After engine shutdown and after the engine has come to a standstill, the MOTOR STOP relay 1.2 is no longer energized and closes the circuit that triggers the battery disconnect switch 1.1 and thus disconnects the terminal 30 from the positive pole 30 'of the battery 2 .

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.The triggering of the battery isolating switch 1.1 via the main safety switch 1.4 is only intended for emergencies. To restart the vehicle, the driver must first open the main safety switch 1.4 from the driver's seat and then flip the battery isolator switch 1.1 again in the battery compartment.

Claims

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.1. Battery disconnect device for a motor vehicle with a battery disconnect switch, with which the battery of the motor vehicle can be disconnected from the vehicle electrical system, the battery disconnect switch being operable from the battery compartment manually and remotely operated from the driver's seat using a main safety switch, characterized in that when the safety switch is remotely controlled with the main safety switch ( 1.4 ) next the ignition lock circuit is interrupted by a relay switch-off ( 1.5 ), so that a battery main switch ( 5 ) opens, whereupon all ignition-switched consumers ( 7 ) are switched off and an engine switch-off is initiated and only when an ENGINE STOP -Detection ( 1.3 ) and a vanishing generator voltage signal that the motor is at a standstill, a MOTOR-STOP relay ( 1.2 ) switches through a voltage provided by the actuation of the main safety switch ( 1.4 ) to a relay in the battery isolating switch ( 1.1 ), whereupon this opens and disconnects the battery from the vehicle electrical system.

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.2. Battery disconnection device according to claim 1, characterized in that the battery disconnect switch ( 1.1 ) is designed as a power toggle switch with an integrated current impulse relay that can be triggered interruption.

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. 3. Battery disconnection device according to claim 1, characterized in that the voltage at a terminal (D +) of the generator ( 3 ) is evaluated to detect the engine standstill, which corresponds to the induced voltage when the generator ( 3 ) is self-excited.

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.4. Battery disconnection device according to claim 1, characterized in that the detection of the engine standstill, the pulsie-generating voltage at a terminal (W) of the generator ( 3 ) is evaluated, the frequency of which corresponds to the engine speed and which are used to control a tachometer in the motor vehicle can.