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Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für Kraftfahrzeuge.
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Üblicherweise umfasst ein Kraftfahrzeug einen Starter bzw. Anlasser, dem ein Starterschalter zugeordnet ist, wobei die Starterleitung zwischen Starter und der oder den Starterbatterien permanent spannungsführend ist. Beim Startvorgang wird dann der Starterschalter und damit der Stromkreis geschlossen, so daß der Starter in einem Motoreinspurt und diesen anwirft. Sind der Starter und die Batterie räumlich voneinander getrennt, so stellt sich das Problem, daß ein Kurzschluss auf der spannungsführenden Starterleitung einen Fahrzeugbrand hervorrufen könnte. Aufgrund der extrem hohen Stromstärken auf der Starterleitung im Startfall kann dieses auch nicht wie andere Versorgungsleitungen durch Sicherungen abgesichert werden. Daher ist es bekannt, der Batterie eine pyrotechnische Polklemme zuzuordnen, die im Crashfall abgesprengt wird. Nachteilig an den bekannten pyrotechnischen Polklemmen ist, dass deren Auslösung irreversibel ist. Nach einem Unfall oder einer Fehlauslösung kann daher das Kraftfahrzeug nicht mehr gestartet werden. Um daher die Anzahl der unnötigen Auslösungen zu reduzieren, wird daher ein erblicher sensorischer Aufwand investiert, um auch nur im wirklichen Kurzschlussfall die pyrotechnischen Klemmen abzusprengen.
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Aus der
DE 198 42 656 A1 ist ein Zwei-Batteriensystem bekannt, umfassend einen Generator, einen Starter, eine Starterbatterie, einen Starterbatterieschalter, eine Bordnetzbatterie und ein Steuergerät, bei dem die Starterbatterie mit dem in Reihe geschalteten Starterbatterieschalter parallel zum Generator, Starter und Bordnetzbatterie geschaltet ist und der Starterbatterieschalter von dem Steuergerät ansteuerbar ist, wobei der Starterbatterieschalter als Power-MOSFET ausgebildet ist, dessen Gate mit dem Steuergerät verbunden ist. Weiter kann dem Steuergerät ein Precrash- und/oder ein Crashsensor zugeordnet sein, so dass bei Erfassen einer Kollision der MOSFET gesperrt wird. Dazu kann auch der Bordnetzbatterie ein MOSFET zugeordnet sein, der im Normalbetrieb stets durchgeschaltet und nur im Kollisionsfall gesperrt ist.
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Aus der
DE 198 37 782 A1 ist eine Vorrichtung zum Anlassen einer Brennkraftmaschine bekannt, umfassend eine Batterie, ein Zündanlassschloss, eine elektrische Steuereinheit, einen Magnetschalter und einen Startermotor, wobei der Pluspol der Batterie über das Zündanschlussschloss mit der elektronischen Steuereinheit und über eine von dem Magnetschalter schaltbare Kontaktbrücke mit dem Startermotor verbunden ist, wobei zwischen der Batterie und der Kontaktbrücke ein elektronischer Leistungsschalter angeordnet ist, der über eine Steuerleitung und mindestens eine Messleitung mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist, wobei der elektronische Leistungshalbleiter vorzugsweise als MOSFET ausgebildet ist.
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Aus der
DE 199 57 478 A1 ist ein Zwei-Batteriensystem bekannt, umfassend einen Starter, einen Generator, eine Bordnetzbatterie und bordnetzspezifische Verbraucher, die fest mit der Bordnetzbatterie verbunden sind. Zwischen dem Pluspol der Starterbatterie und dem Starter ist eine elektronische Polklemme angeordnet. Ebenso ist zwischen dem Pluspol der Bordnetzbatterie und dem Starter eine elektronische Polklemme angeordnet. Zwischen dem Generator bzw. dem Pluspol der Bordnetzbatterie und dem Pluspol der Starterbatterie ist ein Leistungsschalter angeordnet, der über einen Abgriff mit der Starterbatterie verbunden ist. Die elektronischen Polklemmen sind jeweils mit einem Steuereingang ausgebildet, wobei die zugeführten Signale eine logische Verknüpfung eines Startsignals von einem mechanischen Zündanlassschloss bzw. einem Startfreigabesteuergerät und dem Ladezustand der beiden Batterien sind. Zwischen Starter und den elektronischen Polklemmen liegt die Starterleitung, die durch die beiden Polklemmen mit Ausnahme der Starterphase spannungslos geschaltet wird.
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Aus der
DE 41 10 240 C1 ist ein Kraftfahrzeugbordnetz bekannt, bei dem eine Batterie im Heck eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, wobei der Hauptstrompfad durch das Fahrzeug geführt wird. Über diesen Hauptstrompfad sind sowohl relativ hohe Betriebsströme als auch Anlasserströme fließbar, wobei die Absicherung gegen unzulässig hohe Betriebsströme bzw. Kurzschlussströme mittels ein- und desselben Unterbrechungselements geschieht. Dabei ist ein Batteriepol mit einer über eine Auslöseleitung ansteuerbaren Abschalteinrichtung verbunden, welche ein Auslöseelement und eine Kontaktbrücke umfasst, wobei das Auslöseelement die Kontaktbrücke in eine stromflussunterbrechende Abschaltposition bewegen kann.
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Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Bordnetz für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem die Starterleitung einfach und zuverlässig gegen Kurzschlüsse abgesichert ist und das Bordnetz ein verbessertes Packing aufweist.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu umfasst das Bordnetz für Kraftfahrzeuge einen Generator, einen dem Generator zugeordneten Starter mit Starterschalter und eine mit dem Starter über eine Starterleitung verbundene oder verbindbare Batterie, die räumlich getrennt von dem Starter angeordnet ist, wobei der Starterschalter räumlich der im Heck des Kraftfahrzeuges angeordneten Batterie zugeordnet ist, so dass die Starterleitung bei offenem Starterschalter spannungslos ist. Dadurch wird durch Öffnen des Starterschalters nach einem Startvorgang die Starterleitung spannungslos geschaltet, so daß die Verlegung der Starterleitung durch crashgefährdete Zonen im Kraftfahrzeug unkritisch ist.
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Prinzipiell kann der Starterschalter, wie aus dem Stand der Technik bekannt, als ein galvanisch trennender Leistungsschalter ausgebildet sein, d. h. die Modifikation liegt lediglich im Einbauort an der Batterie.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Starterschalter als Leistungshalbleiter, insbesondere als Leistungs-MOSFETS ausgebildet. Dadurch sind zwar Batterie und Starter nicht galvanisch getrennt, jedoch kann nach dem Startvorgang der Leistungshalbleiter hochohmig geschaltet werden, so daß die Starterleitung nahezu spannungslos geschaltet ist. Tritt dann ein Kurzschluss auf, so kann dies durch Auswertung eines unkritisch geringen Prüfstroms oder durch eine interne Kurzschlussstromerkennung beim Startvorgang durch den Halbleiter detektiert werden. Bei Kraftfahrzeugen, wo die Batterie im Heck des Kraftfahrzeuges und der Anlasser im Motorbereich angeordnet sind, wo also die Starterleitung durch das ganze Kraftfahrzeug geschleift werden muss, ergibt sich eine einfache, kostengünstige und sichere Absicherung der Starterleitung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 einen schematischen Teil eines Bordnetzes und
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2 einen schematischen Teil eines Bordnetzes mit pyrotechnischen Polklemmen (Stand der Technik).
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In der 2 ist schematisch ein Teil eines Bordnetzes 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Das Bordnetz 1 umfaßt eine Batterie 2, eine pyrotechnische Polklemme 3, einen Starter 4 und einen Starterschalter 5. Der Starter 4 ist über eine nicht abgesicherte Starterleitung 6 über die pyrotechnische Polklemme 3 mit der Batterie 2 verbunden. Beim Startvorgang wird der Startschalter 5 geschlossen, so daß der Starterstrom von der Batterie 2 über die Starterleitung 6 zum Starter 4 fließen kann. Nach dem Startvorgang wird der Starterschalter 5 wieder geöffnet, wobei jedoch die Starterleitung 6 spannungsführend bleibt. Im Falle eines Unfalls wird die pyrotechnische Polklemme 3 ausgelöst und trennt die Batterie 2 irreversibel von der Starterleitung 6.
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In der 1 ist ein Teil des erfindungsgemäßen Bordnetzes 1 dargestellt. Dabei ist der Starterschalter 5 räumlich der Batterie 2 zugeordnet, wobei die pyrotechnische Polklemme 3 oder eine ähnliche Batterieabtrennung entfällt. Durch die Anordnung des Starterschalters 5 an der Batterie 2 ist die Starterleitung 6 nur im Startvorgang spannungsführend.
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Nach Beendigung des Startvorgangs und Öffnen des Startschalters 5 liegt die Starterleitung 6 über dem Starter 4 auf Masse. Ein während des Stillstandes oder des Fahrbetriebes auftretender Kurzschluss auf der Starterleitung 6 führt daher zu keinem Stromfluß und stellt somit keine Brandgefahrenquelle dar.
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Vorzugsweise ist der Starterschalter 5 als Leistungshalbleiter ausgebildet. Dadurch ist zwar die Starterleitung 6 nicht galvanisch von der Batterie 2 getrennt, jedoch ist der Leistungshalbleiter im gesperrten Zustand extrem hochohmig, so daß die Starterleitung 6 quasi spannungslos ist. Tritt nun während des Betriebes ein Kurzschluss auf der Starterleitung 6 auf, so wird der Starter 4 kurzgeschlossen. Mittels einer internen Kurzschlussstromerkennung kann dann bei einem neuen Startvorgang der Leistungshalbleiter den Kurzschluss erfassen und selbsttätig abschalten.
