DE10026328B4

DE10026328B4 - Vorrichtung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei Steuergeräten in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10026328B4
Application number: DE2000126328
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schuetterle; Helmut Binder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: DE10026328A1

Abstract

Vorrichtung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei Steuergeräten in einem Kraftfahrzeug, mit einem im Steuergerät (SG) angeordneten Verbraucher (V), der über einen ersten Versorgungsspannungseingang (1) über ein Einschaltrelais (2) an eine Versorgungsspannungsquelle (3) angeschlossen ist, und mit einem dem Verbraucher (V) vorgeschalteten Siebkondensator (6), wobei das Steuergerät (SG) einen zweiten Versorgungsspannungseingang (9) und einen zwischen den zweiten Versorgungsspannungseingang (9) und den Siebkondensator (6) geschalteten Ladewiderstand (7) aufweist und wobei die Energieversorgung des Einschaltrelais (2) über einen Schalter (4) aus der Versorgungsspannungsquelle (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (4) ausgangsseitig mit dem zweiten Versorgungsspannungseingang (9) des Steuergeräts (SG) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei Steuergeräten in einem Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
In einem Kraftfahrzeug angeordnete Steuergeräte weisen einen Versorgungsspannungseingang auf, über welchen dem Steuergerät eine Versorgungsspannung zugeführt wird. Zwischen dem Versorgungsspannungseingang und einem im Steuergerät angeordneten Verbraucher, dem die Versorgungsspannung zugeführt wird, ist ein Schaltungspunkt vorgesehen, der über einen Siebkondensator auf Masse gelegt ist. Dieser Siebkondensator ist zur Glättung der Versorgungsspannung vorgesehen. Er kann Kapazitätswerte von bis zu 470 μF oder noch größer haben. Wird ein derartiges Gerät uber ein Relais eingeschaltet, dann entsteht ein sehr hoher Einschaltstrom, der im Bereich von 40 A bis 80 A liegen kann.
Dieser hohe Einschaltstrom kann andere Geräte stören. Beispielsweise kann es zu einem Spannungseinbruch auf dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs kommen. Weiterhin wird der Relais-Kontakt sehr stark belastet. Dies führt zu einer Reduzierung der Lebensdauer des Relais.
Aus der DE 199 54 306 A1 ist eine Vorrichtung zur elektrischen Energieerzeugung mit einer Brennstoffzelle und einem Energiezwischenspeicher in einem Fahrzeug bekannt. Dabei sind Schutzschalter vorgesehen, um den Energiezwischenspeicher von einem DC/DC-Wandler zu trennen. Ein Vorwiderstand zusammen mit einem z. B. als Relais ausgebildeten Schalter ermöglichen ein schonendes Vorladen der internen Kapazitäten des DC/DC-Wandlers.
Die DE 197 22 175 A1 offenbart ein Antriebssystem für ein elektrisches Fahrzeug mit einem Synchronmotor als Antriebsquelle. Dabei ist eine Batterie über ein Hauptrelais und ein Wechselrichterrelais mit einem Wechselrichter verbunden. Das Hauptrelais wird derart gesteuert, dass es durch einen Schlüsselschalter geöffnet und geschlossen wird. Ein Vorladerelais und ein Vorladewiderstand sind mit dem Wechselrichterrelais parallel geschaltet.
Ein Stromversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeuge zur Erregung eines Anlassers ist der DE 690 12 480 T2 zu entnehmen. Hierbei wird elektrische Energie von einer Lichtmaschine über einen Widerstand geliefert, die dann einen begrenzten Strom zum Laden eines Kondensators liefert. Daher wird verhindert, dass ein abrupt großer Strom an den Kondensator geliefert wird.
Es ergibt sich die Aufgabe, eine preisgünstige realisierbare Begrenzung des Einschaltstromes eines Steuergeräts bereitzustellen, welche die Lebensdauer der Relais erhöht, über die das Steuergerät eingeschaltet wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß der Siebkondensator dann, wenn das Einschaltrelais anzieht und die Batteriespannung an den Siebkondensator durchläßt, bereits aufgeladen ist. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Einschalten eines Steuergerätes keine Spannungseinbrüche auf dem Bordnetz auftreten und keine hohen Spitzenströme fließen. Dadurch wird die Lebensdauer der Relaiskontakte und des Siebkondensators deutlich gesteigert. Eine Begrenzung des Einschaltstromes gemäß der Erfindung ist preisgünstig realisierbar, da ausgehend von bekannten, über ein Einschaltrelais einschaltbaren Steuergeräten lediglich ein zusätzlicher Lastwiderstand notwendig ist.
Zeichnung
Ein Ausfuhrungsbeispiel für die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die 1 zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für die Erfindung. Die 2 zeigt ein nicht beanspruchtes Beispiel.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
In der 1 ist ein Steuergerät SG, beispielsweise ein Motorsteuergerät oder ein Bordnetzsteuergerät eines Fahrzeugs, mit einem internen geschalteten Verbraucher V gezeigt. Das Steuergerät SG weist einen Versorgungsspannungseingang 1 auf, welcher über ein Einschaltrelais 2 mit einer Batterie 3 verbunden ist. Weiterhin ist die Batterie über einen Schalter 4 mit dem Einschaltrelais 2 verbunden, wobei das Relais je nach dem Schaltzustand des Schalters 4 mit der Batterie 3 verbunden oder von ihr getrennt ist.
Die dem Steuergerät SG über den Versorgungsspannungseingang 1 zugeführte Versorgungsspannung wird im Steuergerät dem geschalteten Verbraucher V zugeführt. Zwischen dem Versorgungsspannungseingang 1 und dem geschalteten Verbraucher V ist ein Schaltungspunkt P vorgesehen, welcher über einen Siebkondensator 6 mit Masse verbunden ist. Der Siebkondensator 6 dient zur Glattung der von der Batteriespannungsquelle 3 abgeleiteten Versorgungsspannung.
Die von der Batterie abgeleitete Versorgungsspannung wird über das Kabel 5 auch weiteren Verbrauchern L im Bordnetz zugeführt bzw. dient auch zur Versorgung weiterer Verbraucher des Bordnetzes.
Ein Einschalten des geschalteten Verbrauches V und damit des Steuergerätes SG geschieht wie folgt:
Durch ein Einschalten des Klemme 15-Signals (Kl. 15; geschaltete Plus-Spannung) wird der Schalter 4 geschlossen und dadurch die Batterie 3 mit dem Einschaltrelais 2 verbunden. Bis das Einschaltrelais 2 den zum Schließen des Relaisschalters 2a notwendigen Anzugsstrom liefern kann, vergeht eine Verzögerungszeit t. Diese Verzögerungszeit t wird dazu ausgenutzt, den Siebkondensator 6 über einen Ladewiderstand 7 aufzuladen.
Zu diesem Zweck wird die von der Batterie 3 abgeleitete und über den Schalter 4 an das Relais geführte Versorgungsspannung auch an einen zweiten Versorgungsspannungseingang 9 des Steuergerätes SG angelegt. Dieser zweite Versorgungsspannungseingang 9 ist über den Ladewiderstand 7, der zwischen den zweiten Versorgungsspannungseingang 9 des Steuergerätes SG und den Schaltungspunkt P geschaltet ist, an den massefernen Anschluß des Siebkondensators 6 angelegt. Dadurch wird der Siebkondensator aufgeladen.
Ist die oben genannte Verzögerungszeit t abgelaufen, dann ist der Siebkondensator 6 bereits auf die Batteriespannung aufgeladen. Folglich fließt nach dem Schließen des Relaisschalters 2a kein zusätzlicher Aufladestrom, der einen Spannungseinbruch auf dem Bordnetz verursachen könnte und auch für die Relaiskontakte eine hohe Belastung bedeuten würde. Dies führt im Vergleich zum bekannten Stand der Technik zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Relais.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Begrenzung des Einschaltstromes ist preisgünstig realisierbar, da lediglich ein zusätzlicher Ladewiderstand notwendig ist, der zwischen einen zweiten Versorgungsspannungseingang 9 und den Schaltungspunkt P zu schalten ist, so daß bereits vor dem Durchschalten des Relais 2 ein Aufladen des Siebkondensators 6 über den Ladewiderstand erfolgen kann.
In der 2 ist ebenfalls ein Steuergerät SG mit einem internen geschalteten Verbraucher V gezeigt. Das Steuergerät SG weist einen Versorgungsspannungseingang 1 auf, welcher über ein Einschaltrelais 2 mit einer Batterie 3 verbunden ist. Weiterhin ist die Batterie über einen Schalter 4 mit dem Einschaltrelais 2 verbunden, wobei das Relais 2 je nach dem Schaltzustand des Schalters 4 mit der Batterie 3 verbunden oder von ihr getrennt ist.
Die dem Steuergerät SG über den Versorgungsspannungseingang 1 zugeführte Versorgungsspannung wird im Steuergerät dem geschalteten Verbraucher V über einen Ladewiderstand 7' zugeführt. Zwischen dem Ladewiderstand 7' und dem geschalteten Verbraucher V ist ein Schaltungspunkt P vorgesehen, welcher über einen Siebkondensator 6 mit Masse verbunden ist. Der Siebkondensator 6 dient zur Glättung der von der Batteriespannungsquelle 3 abgeleiteten Versorgungsspannung.
Die von der Batterie abgeleitete Versorgungsspannung wird über das Kabel 5 auch weiteren Verbrauchern L im Bordnetz zugeführt bzw. dient auch zur Versorgung weiterer Verbraucher des Bordnetzes, wobei gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beliebige Verbraucher des Bordnetzes an die Leitung 5 angeschlossen sein können, beispielsweise Kondensatoren, Hochstromlasten, usw.
Ein Einschalten des geschalteten Verbrauchers V und damit des Steuergerates SG geschieht wie folgt:
Durch ein Betätigen des Anlassers des Fahrzeugs und damit durch Aktivierung des Klemme 15-Signals wird der Schalter 4 geschlossen und dadurch die Batterie 3 mit dem Einschaltrelais verbunden. Bis das Einschaltrelais 2 den zum Schließen des Relaisschalters 2a notwendigen Anzugsstrom liefern kann, vergeht eine Verzögerungszeit t. Ist diese abgelaufen, dann wird der Relaisschalter 2a durchlässig, so daß die Batterie 3 mit dem Eingang 1 des Steuergerätes verbunden ist.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich ein parallel zum Ladewiderstand 7' angeordneter FET-Schalter 10 im gesperrten Zustand. Folglich wird der zwischen dem Schaltungspunkt P und Masse angeordnete Siebkondensator 6 über den Ladewiderstand 7' aufgeladen. Für die Dauer dieses Aufladevorganges bleibt der FET-Schalter 10 im gesperrten Zustand.
Ist der Siebkondensator 6 aufgeladen, dann wird dem Steuereingang des FET-Schalters 10 über eine Ansteuerschaltung 11 ein Schaltsignal zugeführt, welches den FET-Schalter 10 in den leitenden Zustand bringt. Dadurch wird der parallel zum FET-Schalter 10 angeordnete Ladewiderstand 7' überbrückt und der Eingang 1 des Steuergerätes ist uber eine niederohmige Verbindung mit dem massefernen Anschluß des Siebkondensators 6 und dem geschalteten Verbraucher V verbunden. Die Ansteuerschaltung 11 ihrerseits wird in Abhängigkeit vom Ladezustand des Siebkondensators 6 angesteuert. Dies kann unter Verwendung eines Zeitgliedes erfolgen, wie es bei Reset-Schaltungen üblicherweise verwendet wird.

Claims

Vorrichtung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei Steuergeräten in einem Kraftfahrzeug, mit einem im Steuergerät (SG) angeordneten Verbraucher (V), der über einen ersten Versorgungsspannungseingang (1) über ein Einschaltrelais (2) an eine Versorgungsspannungsquelle (3) angeschlossen ist, und mit einem dem Verbraucher (V) vorgeschalteten Siebkondensator (6), wobei das Steuergerät (SG) einen zweiten Versorgungsspannungseingang (9) und einen zwischen den zweiten Versorgungsspannungseingang (9) und den Siebkondensator (6) geschalteten Ladewiderstand (7) aufweist und wobei die Energieversorgung des Einschaltrelais (2) über einen Schalter (4) aus der Versorgungsspannungsquelle (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (4) ausgangsseitig mit dem zweiten Versorgungsspannungseingang (9) des Steuergeräts (SG) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuereingang des Schalters (4) mit einer Klemme 15 (Kl 15) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschaltrelais (2) ausgangsseitig über ein Kabel (5) mit mehreren Verbrauchern des Bordnetzes verbunden ist.