DE10037958A1

DE10037958A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE10037958A1
Application number: DE10037958A
Authority: DE
Inventors: Helge Rewald
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Vermeidung der Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie (2), umfassend eine Einrichtung (3) zur Erfassung des Ladezustandes einer Fahrzeugbatterie (2) und einen Leistungsschalter, wobei der Leistungsschalter zwischen den Fahrzeugbatterie (2) und sicherheitsunkritischen, zündungsunabhängigen elektrischen Verbrauchern (5) angeordnet und über die Einrichtung (3) zur Erfassung des Ladezustandes ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung der Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie.

In modernen Kraftfahrzeugen nimmt die Anzahl der elektrischen Verbraucher kontinuierlich zu, so dass die Fahrzeugbatterie starken Belastungen unterworfen ist. Im Fahrtbetrieb mit erregtem Generator liefert der Generator im Regelfall ausreichend elektrische Energie, um alle elektrischen Verbraucher über die Fahrzeugbatterie zu versorgen. Im abgestellten Zustand hingegen muss die Fahrzeugbatterie alleine die gesamte elektrische Energieversorgung der noch aktiven Verbraucher übernehmen. Dies sind zum einen sicherheitsrelevante Steuergeräte und zum anderen sicherheitsunkritische, zündungsunabhängige elektrische Verbraucher. Ein Beispiel hierfür ist das Innenlicht oder eine Kraftfahrzeugsteckdose. Insbesondere an die Kraftfahrzeugsteckdose angeschlossene elektrische Verbraucher können im abgestellten Zustand die Fahrzeugbatterie derart entladen, dass kein Motorstart mehr möglich ist. Des weiteren sind Manipulationen von Dritten möglich, die sich unbefugt Zugang zum Kofferraum verschaffen und bewusst einen starken elektrischen Verbraucher anschalten, um das Kraftfahrzeugbordnetz zu entladen, um beispielsweise die Alarmanlage zu sabotieren.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermeidung der Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie durch zündungsunabhängige elektrische Verbraucher zu schaffen. Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierzu umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung des Ladezustandes einer Fahrzeugbatterie und einen Leistungsschalter, wobei der Leistungsschalter zwischen der Fahrzeugbatterie und den sicherheitsunkritischen, zündungsunabhängigen elektrischen Verbrauchern angeordnet und über die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustandes ansteuerbar ist. Dadurch werden die sicherheitsunkritischen zündungsunabhängigen elektrischen Verbraucher stets dann abgeschaltet, wenn deren Weiterbetrieb ansonsten die Fahrzeugbatterie zu stark entladen würde. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung permanent aktiv ist, so dass diese Verbraucher auch bei erregtem Generator abgeschaltet werden, wenn ein kritischer Bordnetzzustand durch die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustandes detektiert wurde.

Ebenso ist es möglich, die Vorrichtung mit dem Zündungssignal KL 15 zu verknüpfen, so dass die Vorrichtung nur bei ausgeschalteter Zündung aktiv ist.

Prinzipiell kann der Leistungsschalter als Halbleiter-Leistungsschalter oder als Leistungs-Relais ausgebildet sein. Vorzugsweise wird der Leistungsschalter jedoch als bistabiles Leistungs-Relais ausgebildet, so dass der Leistungsschalter keinen Ruhestrom benötigt und somit die Fahrzeugbatterie nicht belastet. Derartige bistabile Leistungs-Relais sind beispielsweise aus der VPRD/S-Serie der Firma Siemens bekannt und sind in verschiedenen Ausführungsformen erhältlich. Dabei kann entweder durch Pulse unterschiedlicher Polarität oder durch Pulse gleicher Polarität und zwei Eingänge zwischen den beiden stabilen Arbeitspunkten hin- und hergeschaltet werden. Die Leistungsaufnahme ist dabei auf die Pulszeiten von beispielsweise 50-100 ms beschränkt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind einzelnen oder gruppenweise zusammengefassten Verbrauchern separate Leistungsschalter zugeordnet. Dadurch müssen nicht abrupt alle Verbraucher abgeschaltet werden, sondern diese können nach ihrer Priorität und/oder ihrer Leistungsaufnahme abgeschaltet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur Erfassung des Ladezustandes als Batteriespannungsmesseinrichtung ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugbordnetzes.

Das Kraftfahrzeugbordnetz 1 umfasst eine Fahrzeugbatterie 2, eine Einrichtung 3 zur Erfassung des Ladezustandes der Fahrzeugbatterie 2, ein bistabiles Leistungsrelais 4 und elektrische Verbraucher 5-7. Die elektrischen Verbraucher 5 sind sicherheitsunkritische, zündungsunabhängige Verbraucher wie beispielsweise eine Fahrzeugsteckdose, die über einen Relais-Kontakt 8 des bistabilen Leistungs-Relais 4 mit der Fahrzeugbatterie 2 verbunden sind. Die elektrischen Verbraucher 6 sind sicherheitskritische zündungsunabhängige Verbraucher wie beispielsweise Airbag- oder Motorsteuergerät, die permanent mit der Fahrzeugbatterie 2 verbunden sind. Die elektrischen Verbraucher 7 sind zündungsabhängige Verbraucher, die nur bei eingeschalteter Zündung aktiv sind. Hierzu sind diese über einen Leistungsschalter 9 mit der Fahrzeugbatterie 2 verbunden. Der Leistungsschalter 9 kann dabei als Halbleiter-Leistungsschalter oder als Leistungs-Relais, insbesondere als bistabiles Leistungs-Relais ausgebildet sein. Die Einrichtung 3 ist parallel zur Fahrzeugbatterie 2 angeordnet und erfasst deren Spannung. Der Schütz 10 des bistabilen Leistungs-Relais ist mit der Einrichtung 3 verbunden und wird von dieser in Abhängigkeit von der erfassten Fahrzeugbatteriespannung bestimmt. Des weiteren wird der Einrichtung 3 und dem. Leistungsschalter 9 ein den Zustand der Zündung anzeigendes Signal zugeführt, was hier mit KI 15 bezeichnet wird. Bei eingeschalteter Zündung ist der Leistungsschalter 9 geschlossen und verbindet die elektrischen Verbraucher mit der Fahrzeugbatterie 2. Bei ausgeschalteter Zündung ist der Leistungsschalter 9 offen, und die elektrischen Verbraucher 7 sind von der Fahrzeugbatterie getrennt, so dass diese nicht belastet wird.

Der Relais-Kontakt 8 hingegen ist unabhängig vom Zustand der Zündung zunächst immer geschlossen. Ist die Zündung abgeschaltet, liegen somit die elektrischen Verbraucher 5, 6 noch an der Fahrzeugbatterie 2 und belasten diese. Erfasst nun die Einrichtung 3, dass die Fahrzeugbatteriespannung unter einen ersten Grenzwert gesunken ist, so erzeugt die Einrichtung 3 einen Strompuls, der durch den Schütz 10 fließt. Darauf kippt der Relais- Kontakt 8 in den stabilen, offenen Zustand. Die elektrischen Verbraucher 5 sind von der Batterie 2 getrennt und belasten diese nicht mehr. Der Relais- Kontakt 8 bleibt solange offen, bis die Fahrzeugbatterie 2 wieder einen ausreichenden Ladezustand aufweist, was im Regelfall erst wieder nach dem Start des Motors der Fall ist, wenn der erregte Generator die Fahrzeugbatterie 2 wieder lädt.

Durch die Einrichtung 3 und das bistabile Leistungs-Relais 4 wird somit im abgeschalteten Zustand eine Tiefentladung der Fahrzeugbatterie 2 verhindert, so dass deren Fähigkeit zur Durchführung eines Startvorganges erhalten bleibt. Durch das bistabile Leistungs-Relais 4 ist dabei die Leistungsaufnahme nur auf die unmittelbare Schaltphase begrenzt.

Claims

1. Vorrichtung (1) zur Vermeidung der Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie (2), umfassend eine Einrichtung (3) zur Erfassung des Ladezustandes einer Fahrzeugbatterie (2) und einen Leistungsschalter, wobei der Leistungsschalter zwischen der Fahrzeugbatterie (2) und sicherheitsunkritischen, zündungsunabhängigen elektrischen Verbrauchern (5) angeordnet und über die. Einrichtung (3) zur Erfassung des Ladezustandes ansteuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter als bistabiles Leistungs-Relais (4) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einzelnen oder gruppenweise zusammengefassten elektrischen Verbrauchern (5) ein separater Leistungsschalter zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) zur Erfassung des Ladezustandes einer Fahrzeugbatterie (2) als Batteriespannungsmesseinrichtung ausgebildet ist.

5. Verfahren zur Vermeidung der Tiefentladung einer Fahrzeugbatterie, mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend folgende Verfahrenssschritte:

a) Erfassen des Ladezustandes der Fahrzeugbatterie (2) und
b) Öffnen des Leistungsschalters durch die Einrichtung (3) zur Erfassung des Ladezustandes einer Fahrzeugbatterie (2), falls der Ladezustand unter einen ersten Grenzwert für den Ladezustand sinkt, solange bis der Ladezustand wieder einen zweiten Grenzwert überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung elektrischer Verbraucher (5) optisch und/oder akustisch signalisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter nur bei ausgeschalteter Zündung geöffnet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den einzelnen oder gruppenweise zusammengefassten Verbrauchern (5) separate Leistungsschalter zugeordnet sind, wobei den einzelnen Verbrauchern verschiedene Grenzwerte für den Ladezustand zugeordnet und diese in der Reihenfolge der Grenzwerte bei deren Erreichen sukzessive abgeschaltet werden.