DE10144158A1 - Kraftfahrzeugzusatzheizgerät - Google Patents
KraftfahrzeugzusatzheizgerätInfo
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Abstract
Das Kraftfahrzeugzusatzheizgerät ist mit einem Steuergerät versehen, das über einen Anschluss für eine Spannungs-Versorgungsleitung verfügt, die von einem Akkumulator des Kraftfahrzeugs zum Steuergerät führt. Um insbesondere bei dem Kraftfahrzeugzusatzheizgerät eine Information über den Betriebszustand des Motors einfacher zu ermitteln, ist das Steuergerät dazu eingerichtet, den Spannungsverlauf an dem Anschluss zu erfassen und die Information "Start eines Motors des Kraftfahrzeugs ist erfolgt" in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf zu ermitteln.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugzusatzheizgerät mit einem Steuergerät, das über einen Anschluss für eine Spannungs-Versorgungsleitung verfügt, die von einem Akkumulator des Kraftfahrzeugs zum Steuergerät führt. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein derartiges Kraftfahrzeugzusatzheizgerät, ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Kraftfahrzeugzusatzheizgerät, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugzusatzheizgerätes.
- Als Kraftfahrzeug soll in diesem Zusammenhang ein Fahrzeug verstanden werden, dass mit einem Motor, insbesondere einem Verbrennungsmotor, versehen und mittels diesem antreibbar ist. Der Motor wird in der Regel mit Hilfe eines Anlassers gestartet, der mit einer Batterie bzw. einem Akkumulator verbunden ist. Der Akkumulator wird im Betrieb des Motors von einem Generator geladen, der auch als Lichtmaschine bezeichnet wird. Solche Kraftfahrzeuge weisen meist einen Fahrgastraum für einen Fahrer und gegebenenfalls für Fahrgäste auf.
- Kraftfahrzeugzusatzheizgeräte werden als sogenannte Zusatz-Luftheizgeräte oder Zusatz-Wasserheizgeräte bei Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenkraftwagen, eingesetzt. Sie dienen in der Regel zum Beheizen des Fahrgastraums oder zum Vorwärmen des Kühlwassers des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs.
- Beim Betrieb eines Kraftfahrzeugzusatzheizgerätes ist es oftmals von Vorteil, wenn in dessen Steuergerät eine Information über den Betriebszustand des Motors des Kraftfahrzeugs bereitsteht. Bei bekannten Kraftfahrzeugzusatzheizgeräten ist dazu am Steuergerät eine sogenannte Klemme 15 mit einer Zündungs-Signalleitung verbunden, über welche das Steuergerät die Information "Zündung des Motors ist eingeschaltet" erhält. Die Zündungs-Signalleitung ist im Kraftfahrzeug von einem Zündschloss im Fahrgastraum zum Steuergerät des Kraftfahrzeugzusatzheizgerätes zu verlegen und an dessen Steuergerät ein Anschluss als Klemme 15 vorzusehen. Bei Steuergeräten ohne eine Klemme 15 kann die erforderliche Information bisher nicht ermittelt werden.
- Aus DE 196 01 772 C2 ist ein Verfahren zum Starten eines Fahrzeugzusatzheizgerätes bekannt, bei dem ausgehend von der Einleitung des Startvorgangs durch Betätigen eines Zündschlosses des Fahrzeugs (vgl. oben genannte Klemme 15) zumindest eine Temperatur geprüft wird. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Solltemperaturschwelle unterbleibt ein Starten des Fahrzeugzusatzheizgerätes. Sonst werden während eines Betriebs eines Anlassers des Motors des Fahrzeugs verbrauchsintensive Aggregate, wie beispielsweise eine Zündeinrichtung des Fahrzeugzusatzheizgerätes, abgeschaltet. Eine derartige Unterbrechung des Betriebs verbrauchsintensiver Aggregate ist bei Fahrzeugen üblich. Sie wird als "Unterspannungsschaltung" bezeichnet. Es wird damit sichergestellt, dass ein Starten des Motors mittels des Anlassers nicht gefährdet ist. Das Unterbrechen der Aggregate erfolgt, wie in DE 196 01 772 C2 erläutert wird, mit Hilfe einer Spannungs-Signalleitung, die den aktuellen Spannungswert eines Akkumulators des Fahrzeugs angibt. Sinkt der Spannungswert unter einen Schwellenwert, wird der Betrieb des Aggregats unterbrochen. Es wird also genau dann unterbrochen, wenn wegen des Betriebs des Anlassers die Akkumulatorspannung zu weit abfällt. Sollte die Akkumulatorspannung auch bei Betrieb des Anlassers oberhalb des Schwellenwertes sein, so erfolgt keine Unterbrechung des Startvorgangs des Fahrzeugzusatzheizgerätes. Schließlich wird der Startvorgang des Fahrzeugzusatzheizgerätes wieder aufgenommen, wenn der Generator des Fahrzeugs vom Motor betrieben wird. Dazu ist am Steuergerät eine Generator- Signalleitung über eine Klemme 61 angeschlossen, an der in diesem Fall ein positives Signal anliegt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeugzusatzheizgerät zur Verfügung zu stellen, das kostengünstiger herzustellen ist, als bekannte Systeme der eingangs genannten Art. Insbesondere soll am Steuergerät des Kraftfahrzeugzusatzheizgerätes eine Information über den Betriebszustand des Motors einfacher bereitgestellt werden.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Kraftfahrzeugzusatzheizgerät gelöst, bei dem das Steuergerät den Spannungsverlauf an dem Anschluss für die Spannungs-Versorgungsleitung erfassen und die Information "Start eines Motors des Kraftfahrzeugs ist erfolgt" in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf ermitteln kann. Ferner ist die Aufgabe mit einem derartigen Steuergerät für ein Kraftfahrzeugzusatzheizgerät gelöst, sowie mit einem Kraftfahrzeug, das mit einem derartigen Kraftfahrzeugzusatzheizgerät versehen ist, und schließlich auch mit einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugzusatzheizgerätes mit einem Steuergerät, mit den Schritten: Erfassen des Spannungsverlaufs an einem Anschluss des Steuergeräts für eine Spannungs-Versorgungsleitung, die von einem Akkumulator des Kraftfahrzeugs zum Steuergerät führt, und Ermitteln der Information "Start eines Motors des Kraftfahrzeugs ist erfolgt", in Abhängigkeit von diesem Spannungsverlauf.
- Die Erfindung verzichtet bei dem Steuergerät des Kraftfahrzeugzusatzheizgerätes auf die oben genannten Anschlüsse für eine Spannungs-Signalleitung, eine Generator-Signalleitung über die Klemme 61 und auch auf eine Zündungs- Signalleitung über die Klemme 15. Die erforderliche Information "Start des Motors des Kraftfahrzeugs ist erfolgt" wird erfindungsgemäß in erheblich einfacherer Weise durch Auswertung des Spannungsverlaufs an einer ohnehin am Steuergerät vorhandenen Spannungs-Versorgungsleitung bereitgestellt.
- Die Auswertung des Spannungsverlaufs kann bei heutigen Steuergeräten in deren Elektronik mit entsprechender Programmierung und/oder mit einer angepassten Schaltungsanordnung integriert werden. Der hierfür erforderliche Aufwand ist gering im Verhältnis zu den genannten Anschlüssen bzw. Klemmen am Steuergerät und deren Verkabelung im Steuergerät und mit Signalleitungen im Kraftfahrzeug.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ermittelt das Steuergerät die Information "Start des Motors ist erfolgt", wenn der Spannungsverlauf ausgehend von einem ersten Spannungswert ein Absinken und ein nachfolgendes Ansteigen über diesen ersten Spannungswert hinaus aufweist. Im Gegensatz zu bisherigen Verfahren der Überwachung der Akkumulatorspannung wird erfindungsgemäß nicht das Unterschreiten eines Spannungsschwellenwertes geprüft, sondern es wird ermittelt, ob nach einem Absinken der Spannung diese auf einen höheren Wert ansteigt, als er vor dem Absinken bestand. Dieser höhere Wert lässt einen Rückschluss zu, dass nachdem der Anlasser des Motors betätigt worden ist, der Motor läuft und den Generator antreibt, der seinerseits den Akkumulator lädt und die höhere Spannung erzeugt. So liegt die Spannung des Akkumulators bei einem Fahrzeug mit einer mittleren Bordspannung von 12 V bei Stillstand des Motors etwa bei 12 V, sinkt beim Betrieb des Anlassers stark ab und steigt nachfolgend beim Betrieb des Generators bzw. der Lichtmaschine auf einen Wert über 12 V, maxiamal etwa auf 14 V an. Bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung wird der Spannungsverlauf also nicht nur hinsichtlich des Absinkens der Spannung untersucht, sondern auch hinsichtlich der Spannungsanstiege. Die zeitliche Relation und die relative Änderung der Spannung beim Absinken und Ansteigen ergibt die erforderliche Information "Start des Motors ist erfolgt". Das alleinige Auswerten eines Spannungsabfalls unter einen Schwellenwert, wie es DE 196 01 772 C2 beschreibt, würde zum Bereitstellen dieser Information nicht ausreichen.
- Bei einer alternativ oder zusätzlich sinnvollen Weiterbildung der Erfindung ermittelt das Steuergerät die Information "Start des Motors ist erfolgt", wenn der Spannungsverlauf Schwankungen aufweist, die auf ein Laden des Akkumulators mit Hilfe eines Generators des Kraftfahrzeugs schießen lassen. In diesem Zusammenhang wird die Schwankung der Akkumulatorspannung auch als Restwelligkeit der Akkumulatorspannung oder als Brummspannung bezeichnet. Dies erfolgt in Analogie zu der Restwechselspannung, die einer Ausgangsgieichspannung eines Netzgerätes trotz Siebung überlagert ist - auch dort wird von Restwelligkeit oder Brummspannung gesprochen. Die durch das Laden des Akkumulators erzeugte Restwelligkeit ist im allgemeinen regelmäßig alternierend und wird gemessen, indem der Abstand von Höchst- und Tiefstwert der Schwankungen bestimmt wird. Die Schwankungen ergeben sich aufgrund des magnetischen Drehfeldes im Generator. Sie weisen eine relative Schwankungsbreite von unter 1 V bis zu 2 V auf.
- Das erfindungsgemäße Steuergerät kann neben der Verwendung in einem Kraftfahrzeugzusatzheizgerät auch bei anderen Aggregaten eines Kraftfahrzeugs Anwendung finden, bei denen die Information "Start des Motors des Kraftfahrzeuges ist erfolgt" bzw. "Motor wird betrieben" von Interesse ist. So können vorteilhaft beispielsweise auch Steuergeräte mit der erfindungsgemäßen Überwachung des Spannungsverlaufes an einem Anschluss für eine Spannungs- Versorgungsleitung ausgerüstet sein, wie sie bei automatischen Getrieben, bei Schiebedach- oder Fensterhebersteuerungen, bei Bremssystemen oder bei Sicherheitssystemen, wie Gurtstraffer und Airbag, vorgesehen sind.
- Ein Zusatzheizgerät ist zum Einbau in ein Kraftfahrzeug, wie z. B. einen Personenkraftwagen mit Verbrennungsmotor, vorgesehen. Es weist einen Brenner auf, dem mit Hilfe einer Brennstoffpumpe flüssiger Brennstoff und mit Hilfe eines Brennluftgebläses Brennluft zugeführt werden kann. Am Brenner ist ein Wärmeübertrager angeordnet, durch den im eingebauten Zustand des Zusatzheizgerätes von einer Umwälzpumpe ein flüssiger Wärmeträger gepumpt wird.
- Die Komponenten Brenner, Brennstoffpumpe, Brennluftgebläse und Umwälzpumpe sind mit einem Steuergerät gekoppelt, dass sich an einem Gehäuse des Zusatzheizgerätes befindet. Mit dem Steuergerät sind ferner Sensoren, wie beispielsweise ein Innentemperatursensor in einem Fahrgastraum und ein Außentemperatursensor verbunden.
- Das Steuergerät ist zur eigenen Spannungsversorgung über einen Anschluss und eine Spannungs-Versorgungsleitung mit einem Akkumulator verbunden. Der Akkumulator wird bei Betrieb des Verbrennungsmotors von einem Generator des Kraftfahrzeuges geladen.
- Um im Steuergerät auf einfache Weise die Information "Start des Motors bzw. Verbrennungsmotors ist erfolgt" zu erhalten, ist das Steuergerät durch entsprechende Anpassung seiner Schaltungsanordnung und der in Datenspeichern abgelegten Steuerprogramme dazu eingerichtet, den Verlauf der Spannung am Anschluss der Spannungs-Versorgungsleitung zu erfassen und anhand dieses Verlaufes die erforderliche Information zu ermitteln.
- Dabei erfasst das Steuergerät den Verlauf der Spannung zunächst hinsichtlich eines aktuell anliegenden ersten Spannungswerts. Dieser liegt bei Stillstand des Verbrennungsmotor bei einem Fahrzeug mit einer mittleren Bordspannung von 12 V in der Regel bei etwa 12 V.
- Das Steuergerät prüft im weiteren Verlauf, ob dieser erste Spannungswert gemäß einem zuvor festgelegten Verlaufsfester mit einem bestimmten Gefälle abfällt, d. h. dass sich der Spannungswert innerhalb einer bestimmten ersten Zeitspanne um einen vorbestimmten ersten Relativwert verringert. Die erste Zeitspanne ist verhältnismäßig kurz und beträgt nur wenige Zehntel- oder Millisekunden.
- Ist die Spannung schnell abgefallen, wird die Prüfung dahingehend fortgesetzt, ob der Spannungswert innerhalb einer vorbestimmten zweiten Zeitspanne über den vorhergehenden ersten Spannungswert hinaus ansteigt. Die zweite Zeitspanne ist in der Regel bis zu einigen Sekunden lang - eben so lange wie die Zeit, die typischerweise zum Starten eines Verbrennungsmotors erforderlich ist. Der Anstieg sollte verhältnismäßig schnell erfolgen. Als weiteres Kriterium für die Prüfung ist daher auch ein Verlaufsfenster für den Anstieg vorgesehen, mit dem eine Spannungswertzunahme um einen vorbestimmten sogenannten dritten Relativwert innerhalb einer bestimmten dritten Zeitspanne geprüft wird.
- Ermittelt das Steuergerät, dass der Verlauf der Spannung am Anschluss der Spannungs-Versorgungsleitung dem vorgegebenen Verlauf zumindest im wesentlichen entspricht, leitet es daraus die Information ab, dass der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges gestartet worden ist und betrieben wird.
- Im Betrieb des Verbrennungsmotors schwankt der Spannungswert am genannten Anschluss bedingt durch die geringfügig alternierende Ladespannung bzw. Restwelligkeit des vom Verbrennungsmotors angetriebenen Generators. Diese Schwankung wird im Zusatzheizgerät des Ausführungsbeispiels dazu verwendet, um zum einen die erkannte Information "Start des Verbrennungsmotors ist erfolgt" abzusichern und zum anderen ein mögliches Abschalten des Verbrennungsmotors zu erkennen.
- Sobald die Information "Start des Verbrennungsmotors ist erfolgt" vom Steuergerät erkannt worden ist, überprüft dieses den weiteren Verlauf der Spannung hinsichtlich der üblichen Schwankungen indem der Höchst- und der Tiefswert der Spannung in einem Speicher hinterlegt und sowohl hinsichtlich ihrer absoluten als auch ihrer relativen Änderung geprüft werden. Es wird so die Schwankungsbreite ermittelt, und es wird geprüft, ob die Werte insgesamt in einem bestimmten Spannungsfester über dem ursprünglichen ersten Spannungswert liegen. Ist dies der Fall erkennt das Steuergerät die Information "Verbrennungsmotor wird betrieben".
- Sinkt der Spannungswert jedoch ab und/oder hört die Spannung am Anschluss der Spannungs-Versorgungsleitung auf zu schwanken, so erkennt das Steuergerät das Anhalten des Verbrennungsmotors. Nachfolgend wird als Absicherung wieder geprüft, ob die Spannung nun zumindest im wesentlichen schwankungsfrei bleibt. Ferner kann alternativ oder zusätzlich geprüft werden, ob der absolute Wert der Spannung innerhalb eines Spannungsfensters um den ersten Spannungswert liegt, ob also am Anschluss wieder die allein vom Akkumulator ohne den Generator erzeugte Spannung anliegt.
- Die Information "Start des Verbrennungsmotors ist erfolgt" und auch die Information "Verbrennungsmotor ist angehalten worden" werden bei dem Kraftfahrzeug des Ausführungsbeispiels dazu verwendet, um das Heizgerät entsprechend weiterer Parameter wie etwa der Temperatur von Kühlwasser im Verbrennungsmotor automatisch zu betreiben.
- Alternativ oder zusätzlich kann die im Ausführungsbeispiel erläuterte Art der Informationsbereitstellung im Steuergerät auch verwendet werden, um beispielsweise das Steuergerät einer Schiebedachsteuerung am Kraftfahrzeug zu optimieren.
Claims (10)
1. Kraftfahrzeugzusatzheizgerät mit einem Steuergerät, das über einen
Anschluss für eine Spannungs-Versorgungsleitung verfügt, die von einem
Akkumulator des Kraftfahrzeugs zum Steuergerät führt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, den Spannungsverlauf an dem
Anschluss zu erfassen und die Information "Start eines Motors des
Kraftfahrzeugs ist erfolgt" in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf zu ermittelt.
2. Kraftfahrzeugzusatzheizgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Information "Start des
Motors ist erfolgt" ermittelt, wenn der Spannungsverlauf ausgehend von
einem ersten Spannungswert ein Absinken und ein nachfolgendes
Ansteigen über diesen ersten Spannungswert hinaus aufweist.
3. Kraftfahrzeugzusatzheizgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Information "Start des
Motors ist erfolgt" ermittelt, wenn der Spannungsverlauf Schwankungen
aufweist, die auf ein Laden des Akkumulators mit Hilfe eines Generators
des Kraftfahrzeugs schießen lassen (Restwelligkeit der
Akkumulatorspannung).
4. Steuergerät für ein Kraftfahrzeugzusatzheizgerät, das über einen
Anschluss für eine Spannungs-Versorgungsleitung verfügt, die von einem
Akkumulator des Kraftfahrzeugs zum Steuergerät führt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, den
Spannungsverlauf an dem Anschluss zu erfassen und die Information
"Start eines Motors des Kraftfahrzeugs ist erfolgt" in Abhängigkeit vom
Spannungsverlauf zu ermittelt.
5. Steuergerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Information "Start des
Motors ist erfolgt" ermittelt, wenn der Spannungsverlauf ausgehend von
einem ersten Spannungswert ein Absinken und ein nachfolgendes
Ansteigen über diesen ersten Spannungswert hinaus aufweist.
6. Steuergerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Information "Start des
Motors ist erfolgt" ermittelt, wenn der Spannungsverlauf Schwankungen
aufweist, die auf ein Laden des Akkumulators mit Hilfe eines Generators
des Kraftfahrzeugs schießen lassen (Restwelligkeit der
Akkumulatorspannung).
7. Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugzusatzheizgerät nach einem der
Ansprüche 1 bis 3.
8. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugzusatzheizgerätes mit einem
Steuergerät, mit den Schritten:
- Erfassen des Spannungsverlaufs an einem Anschluss des Steuergeräts
für eine Spannungs-Versorgungsleitung, die von einem Akkumulator des
Kraftfahrzeugs zum Steuergerät führt, und
- Ermitteln der Information "Start eines Motors des Kraftfahrzeugs ist
erfolgt" in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Information "Start des Motors ist erfolgt"
ermittelt wird, wenn der Spannungsverlauf ausgehend von einem ersten
Spannungswert ein Absinken und ein nachfolgendes Ansteigen über
diesen ersten Spannungswert hinaus aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Information "Start des Motors ist erfolgt"
ermittelt wird, wenn der Spannungsverlauf Schwankungen aufweist, die auf
ein Laden des Akkumulators mit Hilfe eines Generators des Kraftfahrzeugs
schießen lassen (Restwelligkeit der Akkumulatorspannung).
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