DE10127053A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Steuerung der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit zumindest einer Signalverarbeitung (21, 26, 28, 29, 30, 41), der zumindest ein erstes Signal (18) und ein zweites Signal (20) zugeführt sind, wobei über eines der Signale (20) der Startvorgang des Kraftfahrzeugs einleitbar ist, über das zweite Signal (18) die Energieversorgung zumindest eines im Kraftfahrzeug angeordneten Verbrauchers beeinflussbar ist, wobei die Signalverarbeitung (21, 26, 28, 29, 30, 41) die Signale (18, 20) verknüpft zur Erzeugung eines Ansteuersignals für zumindest ein Schaltmittel (26, 43), über welches zumindest ein Verbraucher geschaltet ist, der während des Startvorgangs des Kraftfahrzeugs deaktiviert ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der nachveröffentlichten DE-A 100 11 410 ist bereits eine Vorrichtung zur sicheren Signalerzeugung bekannt, bei der sicherheitskritische Signa­ le einerseits über einen Mikrocontroller, andererseits im Fehlerfall des Mikrocontrollers über einen Notlaufpfad unab­ hängig vom Mikrocontroller erzeugt werden können. Dadurch erhöht sich die Sicherheit bei der Erzeugung eines sicher­ heitsrelevanten Signals, wenn hierbei ein Mikrocontroller eingeschaltet ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die Merkma­ le des unabhängigen Anspruchs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Energie­ versorgung eines Kraftfahrzeugs umfasst zumindest eine Si­ gnalverarbeitung, der zumindest ein erstes Signal und ein zweites Signal zugeführt sind, wobei über eines der Signale der Startvorgang des Kraftfahrzeugs einleitbar ist, über das zweite Signal die Energieversorgung zumindest eines im Kraftfahrzeug angeordneten Verbrauchers beeinflussbar ist, wobei die Signalverarbeitung die Signale verknüpft zur Er­ zeugung eines Ansteuersignals für zumindest ein Schaltmit­ tel, über welches zumindest ein Verbraucher geschaltet ist, der während des Startvorgangs des Kraftfahrzeugs deaktiviert ist. Durch eine geschickte Verschaltung der vorhandenen bei­ den Signale kann ein spezieller dritter Positionskontakt (Startentlastungsposition) beispielsweise in einem die bei­ den Signale bereitstellendem Zündschloss eingespart werden. Dadurch vereinfacht sich der Aufwand für den Aufbau des Zündschlosses.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als Signalverarbeitung ein Steuergerät eingesetzt ist. Dieses wertet die beiden Signale aus und erzeugt das Ansteuersignal für das Schaltmittel. In der Regel ist ohnehin ein Steuerge­ rät vorgesehen, um gegebenenfalls den Startvorgang mit wei­ teren Zusatzbedingungen zu verknüpfen. Somit kann einerseits ein separater dritter Positionskontakt vermieden werden, an­ dererseits erhöht sich die Rechenleistung in dem Steuergerät nur unwesentlich.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass über die Signale zumindest ein Schaltmittel gesteuert wird. Es ist ein weiteres Schaltmittel vorgesehen, welches über das zweite Signal angesteuert wird. Eine Aktivierung des zweiten Schaltmittels wirkt auf das Ansteuersignal für das erste Schaltmittel in der Weise, dass bei einem Startvorgang das erste Schaltmittel inaktiv geschaltet wird zur Startent­ lastung der Anordnung. Wiederum kann auf einen dritten Posi­ tionskontakt verzichtet werden. Andererseits sind die beiden Schaltmittel und die beiden Signale ohnehin vorhanden, so dass allein durch deren geschickte Verschaltung die Ansteue­ rung des Startentlastungsschaltmittels möglich wird. Somit kann auf eine separate, zusätzliche Verknüpfung mit den zu­ gehörigen Bauelementen verzichtet werden.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weite­ ren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.

Zeichnung

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen die Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zum Starten eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines Steuergeräts als Signalverarbeitung, die Fig. 2 ein Ausfüh­ rungsbeispiel unter Verwendung einer geeigneten Verschaltung der Ansteuerung der Schaltmittel sowie die Fig. 3 ein Aus­ führungsbeispiel unter Verwendung eines Halbleiterschaltmit­ tels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Pluspol einer Batterie 10 wird über eine Batterie-Plus- Klemme 16 einem Zündschloss 12 zugeführt. Das Zündschloss 12 umfasst einen Zündstartschalter 14, der in der Aus-Position gezeigt ist. Zur Einleitung eines Startvorgangs eines Kraft­ fahrzeugs bewegt der Benutzer den Zündstartschalter 14 über eine mit Klemme S bezeichnete Position in die Position "Zün­ dung Ein". Befindert sich der Zündstartschalter 14 in der Position "Zündung Ein", so liegt an dem Zündungskontakt 24 und damit an der Zündungsklemme 18 das Pluspotential der Batterie 10 an. Das Potential der Zündungsklemme 18 erfasst ein Steuergerät 21. Betätigt der Benutzer den Zündstart­ schalter 14 in die Startposition, so liegt nun auch an einer Startklemme 20 das Pluspotential der Batterie 10 an, welches der Zündstartschalter 14 über den Startkontakt 22 weiterlei­ tet. Auch das Ausgangspotential von der Zündungsklemme 18 bleibt auf dem Pluspotential der Batterie 10. Das Steuerge­ rät 21 wertet die an der Zündungsklemme 18 und an der Start­ klemme 20 anstehenden Signale aus und generiert ein Ansteu­ ersignal für einen Magnetschalter 30. Befindet sich der Zündstartschalter 14 in der Startposition (der Startkontakt 22 ist elektrisch leitend mit dem Potential der Batterie- Plus-Klemme 16 verbunden), so wird der Magnetschalter 30 mit Energie versorgt in der Weise, dass ein Starter 32 Einspuren und den zu startenden Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs drehen kann. Zugleich deaktiviert das Steuergerät 21 das An­ steuersignal für ein erstes Schaltmittel 26, über welches eine Startentlastungsklemme 34 von dem Pluspotential der Batterie 10 getrennt werden kann. Über die Startentlastungs­ klemme 34 werden solche Verbraucher mit Energie versorgt, die bei dem Startvorgang des Kraftfahrzeugs kurzzeitig de­ aktiviert werden. Das Pluspotential der Batterie 10 ist so­ wohl dem Steuergerät 21, dem Starter 32 und bei geschlosse­ nem ersten Schaltmittel 26 auch der Startentlastungsklemme 34 zugeführt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann auf ein Steu­ ergerät 21 verzichtet werden. Das Ausgangssignal der Zün­ dungsklemme 18 dient dem ersten Schaltmittel 26 als Ansteu­ ersignal (erster Ansteuerpfad). Bei dem Schaltmittel 26 kann es sich beispielsweise um ein Relais handeln. Genausogut könnte jedoch auch ein Halbleiterschalter verwendet sein. Weiterhin ist ein zweites Schaltmittel 28 vorgesehen, wel­ ches im geschlossenen Zustand einen Verzweigungspunkt 29 auf das Pluspotential der Batterie 10 legt. Der Verzweigungs­ punkt 29 ist einerseits mit dem Magnetschalter 30, anderer­ seits mit dem zweiten Ansteuerpfad der Steuerspule des er­ sten Schaltmittels 26 elektrisch leitend verbunden. Dem er­ sten Ansteuerpfad der Steuerspule des zweiten Schaltmittels 28 wird das an der Startklemme 20 anliegende Ausgangssignal­ zugeführt. Der andere Ansteuerpfad der Steuerspule des zwei­ ten Schaltmittels 28 liegt auf Masse. Der Aufbau des Zünd­ schlosses 12 unterscheidet sich nicht von demjenigen gemäß Fig. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird einem in dem Steuergerät 21 angeordneten Mikrocontroller 41 sowohl das Ausgangssignal der Zündungsklemme 18 als auch das der Start­ klemme 20 zugeführt. Der Mikrocontroller 41 erzeugt daraus ein Ansteuersignal für einen Highside-Schalter 43 als Bei­ spiel für einen Leistungs-Halbleiter-Schalter. Je nach An­ steuersignal des Mikrocontrollers 41 wird die Startentla­ stungsklemme 34 mit dem Pluspotential 45 der in Fig. 3 nicht dargestellten Batterie 10 verbunden. Der Leistungs- Halbleiter-Schalter 43 ist in dem Steuergerät 21 intergriert und mit Masse verbunden.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 näher erläutert. Im dargestellten Zustand be­ findet sich das Zündschloss 12 im Aus-Zustand. Um den Start des Kraftfahrzeugs einzuleiten, bringt der Fahrer den Zünd­ startschalter 14 in eine erste Position (Klemme S), in der beispielsweise das Autoradio versorgt wird. Anschliessend wird der Zündstartschalter 14 in die Position "Zündung Ein" gebracht. Der Zündstartschalter 14 stellt eine elektrisch leitende Verbindung her zwischen dem Potential der Batterie- Plus-Klemme 16 und dem Zündungskontakt 24. Damit liegt die Zündungsklemme 18 auf Pluspotential. Das Steuergerät 21 wer­ tet den zugehörigen Flankenwechsel des an dem Zündungskon­ takt 18 anstehenden Signals von "Aus" auf "Ein" aus. Das Steuergerät 21 erkennt zugleich, dass - da sich der Zünd­ startschalter 14 noch nicht in der Startposition befindet - die Startklemme 20 noch nicht auf Pluspotential der Batterie 10 liegt. Solange noch nicht die Startposition erreicht ist, wird das erste Schaltmittel 26 im Sinne eines Schliessens angesteuert. Somit liegt die Startentlastungsklemme 34 (Klemme 75) auf dem Pluspotential der Batterie 10. An dieser Startentlastungsklemme 34 sind solche elektrischen Verbrau­ cher angeschlossen, die mit "Zündung Ein" aktiviert werden sollen wie beispielsweise Klimaanlage, Zusatzscheinwerfer etc. Um das Bordnetz des Kraftfahrzeuges jedoch nicht wäh­ rend des Startvorgangs zusätzlich zu belasten, werden diese Verbraucher während des Startvorgangs abgeschaltet. Einen entsprechenden Ansteuerbefehl für das erste Schaltmittel 26 im Sinne eines Öffnens gibt das Steuergerät 21 dann, wenn der Benutzer den Zündstartschalter 14 in die Startposition bewegt hat. Dann liegt auch der Startkontakt 22 auf positi­ vem Pluspotential, was über die Startklemme 20 abgegriffen und dem Steuergerät 21 zur Auswertung zugeführt wird. Auch das Ausgangspotential der Zündungsklemme 18 weist noch das Pluspotential der Batterie 10 auf. Damit erkennt das Steuer­ gerät 21, dass der Benutzer nun das Kraftfahrzeug starten möchte. Das Steuergerät 21 deaktiviert den Ansteuerbefehl für das erste Schaltmittel 26. Somit werden die an der Star­ tentlastungsklemme 34 angeschlossenen Verbraucher nunmehr für die Zeit des Startvorgangs nicht mehr mit Energie ver­ sorgt. Nach bzw. während dem Öffnen des ersten Schaltmittels 26 versorgt nun das Steuergerät 21 den Magnetschalter 30 mit Energie, so dass der Starter 32 einspuren und der Antriebs­ motor des Kraftfahrzeugs drehen kann. Das Kraftfahrzeug wird gestartet. Nach erfolgtem Startvorgang (der Zündstartschal­ ter 14 befindet sich nun nicht mehr in der Startposition 22) wird das erste Schaltmittel 26 wieder geschlossen, so dass die angeschlossenen Verbraucher wieder mit Energie versorgt werden. Der Aufbau des Zündschlosses 12 kann sich vereinfa­ chen, indem nun nicht mehr eine zusätzliche Zwischenposition zwischen "Zündung Ein" und "Start" (die sogenannte Startent­ lastungsposition) mit entsprechendem, auszuwertendem Kontakt vorzusehen ist. Das Steuergerät 21 übernimmt die logische Verknüpfung der beiden (Positions)signale des Zündstart­ schalters 14, indem das Potential der Zündungsklemme 18 und der Startklemme 20 ausgewertet werden. Bei dem ersten Schaltmittel 26 könnte es sich beispielsweise um ein Relais handeln. Ebenso könnte jedoch auch ein Halbleiterschalter Verwendung finden, der über das Steuergerät 21 angesteuert würde und auch in dem Steuergerät 21 integriert sein könnte wie in Fig. 3 beispielhaft für einen High-Side-Schalter ge­ zeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird im wesentli­ chen die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Funktiona­ lität auch ohne Verwendung eines Steuergeräts 21 erreicht. Wiederum bringt der Benutzer zum Starten des Kraftfahrzeugs den Zündstartschalter 14 über die erste Position (Klemme S) in die Zündung-Ein-Position. In diesem Zustand wird der er­ ste Ansteuerpfad der Steuerspule des ersten Schaltmittels 26 über die Batterie-Plus-Klemme 16 und die Zündungsklemme 18 mit dem Pluspotential der Batterie 10 versorgt. Der Magnet­ schalter 30 stellt, solange das zweite Schaltmittel 28 noch nicht aktiviert wurde, dem zweiten Ansteuerpfad der Steuer­ spule des ersten Schaltmittels 26 die Masseversorgung si­ cher. Die Magnetschalterspule des Magnetschalters 30 ist sehr niederohmig im Vergleich zu der Relaisspule (Imagn = ca. 50 A; Irelais = ca. 120 mA. Somit zieht das Relais an, das erste Schaltmittel 26 wird in diesem Zustand geschlossen und versorgt die Startentlastungsklemme 34 mit dem Pluspo­ tential der Batterie 10. Sobald nun die Startklemme 20 akti­ viert wurde, indem der Benutzer den Zündstartschalter 14 in die Startposition bringt und somit das Pluspotential an dem Startkontakt 22 bzw. an der Startklemme 20 anliegt, so wird der Steuerspule des ersten Schaltmittels 26 an beiden An­ steuerpfaden die Batteriespannung zugeführt. Somit fliesst kein Strom mehr durch die Steuerspule des ersten Schaltmit­ tels 26. Dadurch fällt das Relais wieder ab, das Schaltmit­ tel 26 ist wieder geöffnet und damit die Stromversorgung der an der Startentlastungsklemme 34 angeschlossenen Verbraucher unterbunden. Wenn der Startvorgang des Kraftfahrzeugs abge­ schlossen ist und der Zündstartschalter 14 somit nicht mehr die Startposition 22 (Klemme 50) einnimmt, so wird das zwei­ te Schaltmittel 28 wieder im Sinne eines Öffnens angesteu­ ert. Denn der erste Ansteuerpfad des Steuerrelais des zwei­ ten Schaltmittels 28 wird nicht mehr mit der Batteriespan­ nung versorgt, das zweite Relais fällt wieder ab. Somit liegt auch der Magnetschalter 30 wieder auf Masse. Der erste Ansteuerpfad des Steuerrelais des ersten Schaltmittels 26 wird über die Zündungsklemme 18 mit positiver Versorgunggs­ pannung, der zweite Ansteuerpfad über den Verzweigungspunkt 29 mit Masse versorgt. Dies bewirkt ein Schliessen des er­ sten Schaltmittels 26. Die elektrischen Verbraucher werden wieder über die Startentlastungsklemme 34 mit Energie ver­ sorgt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zeigt die Verwendung eines Leistungshalbleiters als die Startentlastungsklemme 34 ansteuerndes Schaltmittel 26. Der High-Side-Schalter 43 ist in dem Steuergerät 21 angeordnet. Der Mikroprozessor 41 des Steuergeräts 21 wertet in übereinstimmender Weise wie be­ reits in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben die von der Zündungsklemme 18 und der Startklemme 20 gelieferten Ein­ gangssignale aus. In Abhängigkeit von dieser Auswertung lie­ fert der Mikroprozessor 41 ein Ansteuersignal für den High- Side-Schalter. Während des Startvorgangs des Kraftfahrzeugs ist die Energieversorgung der an der Startentlastungsklemme 34 angeschlossenen elektrischen Verbrauchern unterbunden; befindet sich der Zündstartschalter 14 in der Position "Zün­ dung Ein", wird die Startentlastungsklemme 34 wieder mit elektrischer Energie versorgt.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer Signalverarbeitung (21, 26, 28, 29, 30, 41), der zumindest ein erstes Signal (18) und ein zweites Signal (20) zugeführt sind, wobei über eines der Signale (20) der Startvorgang des Kraftfahrzeugs ein­ leitbar ist, über das zweite Signal (18) die Energieversor­ gung zumindest eines im Kraftfahrzeug angeordneten Verbrau­ chers beeinflussbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitung (21, 26, 28, 29, 30, 41) die Signale (18, 20) verknüpft zur Erzeugung eines Ansteuersignals für zumin­ dest ein Schaltmittel (26, 43), über welches zumindest ein Verbraucher geschaltet ist, der während des Startvorgangs des Kraftfahrzeugs deaktiviert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Signalverarbeitung ein Steuergerät (21) verwendet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Signale (18) als Ansteuersignal für das Schaltmittel (26) verwendet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass ein zweites Schaltmittel (26) vorgesehen ist, über welches ein Starter (22) unmittelbar oder mittelbar, vorzugsweise über über einen weiteren Schal­ ter (30) wie beispielsweise ein Magnetschalter, aktivierbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Signale (20) als Ansteuersignal für das zweite Schaltmittel (28) verwen­ det ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass über das zweite Schaltmittel (28) das erste Schaltmittel (26) aktivierbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass über das zweite Schaltmittel (28) ein den Starter (32) aktivierender Magnetschalter (30) ange­ steuert ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Magnetschalter (30) elek­ trisch leitend mit einem Ansteuermittel des ersten Schalt­ mittels (26) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das Ansteuermittel des ersten Schaltmittels (26) bei nicht versorgtem Magnetschalter (30) sein Massepotential über den Versorgungsanschluss (29) des Magnetschalters (30) erhält.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass bei versorgtem Magnetschalter (30) das Ansteuermittel des ersten Schaltmittels (26) ein Pluspotential über den Versorgungsanschluss (29) des Magnet­ schalters (30) erhält.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass ein Zündschloss (12) vorgesehen ist, dessen Zündstartschalter (14) in einer ersten Position das positive Versorgungspotential (16) als erstes Signal (18) weiterleitet.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Zündstartschalter (14) in ei­ ner zweiten Position das positive Versorgungspotential (16) als erstes Signal (18) und als zweites Signal (20) weiter­ leitet.