DE102004051489A1

DE102004051489A1 - Intelligente Sicherheits-Anschlussvorrichtung

Info

Publication number: DE102004051489A1
Application number: DE102004051489A
Authority: DE
Inventors: Arthur Kurz; Klaus Wagner; Radoslav Stanko
Original assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG
Current assignee: KROMBERG & SCHUBERT KG, DE
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: DE102004051489B4

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, die zur elektrischen Verbindung von einem Batteriepol mit zumindest einem von der Batterie abgehenden, elektrischen Leiter dient. Solche Anschlussvorrichtungen werden heute bereits mit einem Strommessmodul und einem Messwiderstand ausgestattet, womit der durchfließende Strom aus der Batterie erfasst werden kann. Des Weiteren werden zusätzliche Messgrößen wie zum Beispiel die Spannung der Batterie und die Temperatur in der Batterie gemessen, um somit Rückschlüsse auf die aktuelle Ladekapazität der Batterie schließen zu können. Darüber hinaus wird bei diesen Anschlussvorrichtungen ebenfalls ein elektrischer Schalter verwendet, der notfalls in der Lage ist, den entsprechenden abgehenden Leiter stromlos zu schalten, falls dieses gewünscht ist. Um eine besonders sichere und funktionale Anschlussvorrichtung zu erhalten, die selbstständig in der Lage ist, je nach Situation, einzelne von der Batterie abgehende Leiter stromlos zu schalten, sofern dieses erforderlich ist, wird vorgeschlagen, dass der Schalter durch das Strommessmodul anhand von Informationen einer externen Einheit und/oder anschlussvorrichtungsinterne Informationen, die nur innerhalbb der Anschlussvorrichtung generiert werden, angesteuert wird. Folglich bildet die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung durch die Kombination der vorhandenen Elemente (Messwiderstände, elektrische Schalter und elektrisches ...

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, die zur elektrischen Verbindung von einem Batteriepol mit zumindest einem von der Batterie abgehenden, elektrischen Leiter dient, gemäß der in Anspruch 1 angegebenen Art. Normale Anschlussvorrichtungen (auch Polklemmen genannt) sind in den verschiedensten Ausführungen vielfach bekannt. Ebenfalls ist es inzwischen bekannt, derartige Anschlussvorrichtungen mit einem Strommessmodul auszustatten, womit der durchfließende Strom aus der Batterie erfasst werden kann. Des Weiteren werden zusätzliche Messgrößen wie zum Beispiel die Spannung der Batterie und die Temperatur in der Batterie gemessen, um somit Rückschlüsse auf die aktuelle Ladekapazität der Batterie schließen zu können. Darüber hinaus wird bei diesen Anschlussvorrichtungen ebenfalls ein elektrischer Schalter verwendet, der notfalls in der Lage ist, den entsprechenden abgehenden Leiter stromlos zu schalten, falls dieses gewünscht ist. Die Ansteuerung dieses Schalters erfolgt im Stand der Technik durch eine externe Steuereinheit.

Da heute im Fahrzeugbau immer mehr Elektronik zum Einsatz kommt, kann leider nicht sichergestellt werden, dass sich diese Elektronik nicht gegenseitig beeinflusst. So treten leider Fehlfunktionen in den einzelnen Elektronikbausteinen auf, die dazu führen, dass die Batterie unverhältnismäßig belastet wird. Darüber hinaus ist es zum Beispiel bei einem Fahrzeugcrash wünschenswert, wenn ein Großteil der elektrischen Verbraucher bzw. Elektronik des Fahrzeuges stromlos geschaltet wird. Durch diese Maßnahme wird versucht einen Kurzschluss zu vermeiden, der einen Fahrzeugbrand nach sich ziehen kann.

Ebenfalls richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur elektrischen Überwachung und Regelung eines Batteriezustandes, insbesondere bei Fahrzeugen, gemäß des Anspruches 17.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, zu entwickeln, die selbstständig in der Lage ist, je nach Situation, einzelne von der Batterie abgehende Leiter stromlos zuschalten, sofern dieses erforderlich ist. Dabei soll die komplette Funktionalität in der Anschlussvorrichtung selbst realisiert werden. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angeführten Maßnahmen erreicht, die im nachfolgenden Text näher beschrieben werden.

Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrischen Überwachung und Regelung eines Batteriezustandes, insbesondere bei Fahrzeugen zu entwickeln, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Ladezustand in der Batterie auch dann ein kritisches Maß nicht unterschreitet, wenn von einzelnen elektrischen Verbrauchern oder elektronischen Modulen Fehlfunktionen ausgehen, wodurch die Batterie entladen werden würde. Diese Aufgabe des Verfahrens wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Anspruches 17 gelöst.

Erfindungsgemäß dient die Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, um eine elektrische Verbindung von einem Batteriepol mit zumindest einem von der Batterie abgehenden elektrischen Leiter herzustellen. Dabei ist zumindest ein Messwiderstand in dem abgehenden, elektrischen Leiter vorgesehen, um den durchfließenden Strom zu erfassen, wobei der Messwiderstand selbst in der Anschlussvorrichtung einteilig integriert ist. Des Weiteren ist ein elektrischer Schalter in der Anschlussvorrichtung integriert, durch den der abgehende, elektrische Leiter lösbar kontaktiert werden kann, sodass der Stromfluss in diesem Leiter ein- und ausschaltbar ist. Zusätzlich weist die Anschlussvorrichtung ein elektrisches Modul auf, welches einerseits mit wenigstens einem Messwiderstand und andererseits mit wenigstens einem Schalter elektrisch verbunden ist, wobei Informationen einer externen Einheit und/oder Anschlussvorrichtung intern Information, die nur innerhalb der Anschlussvorrichtung generiert werden, zur Ansteuerung von wenigstens einem elektrischen Schalter dient. Hierdurch ermöglicht die Anschlussvorrichtung einen abgehenden, elektrischen Leiter stromlos zu schalten, falls zum Beispiel eine Überlast bei einem Leiter vorliegen sollte oder der Leiter bei einem Fahrzeugcrash stromlos geschaltet werden soll. Dabei ist die Anschlussvorrichtung selbstständig in der Lage anhand der vorliegenden Messdaten mittels des elektrischen Moduls Überwachungsfunktionen bzw. Steuerungsfunktionen zu übernehmen. Außerdem kann sie auch auf externe Signale reagieren. Somit bildet die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung durch die Kombination der vorhandenen Elemente (Messwiderstände, elektrische Schalter und elektrisches Modul) eine eigenständige Überwachungs- und Steuereinheit, die nicht nur Fehlfunktionen der Fahrzeugelektrik erkennt, sondern auch darauf entsprechend reagiert.

Vorzugsweise Weitergestaltungen der Anschlussvorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 16 beschrieben.

Bei einer besonderen ausgestalteten Anschlussvorrichtung ist wenigstens ein Messwiderstand mittels einer Schweiß- bzw. Lötverbindung in der Anschlussvorrichtung integriert. Hierdurch ist ein besonders stabiler Aufbau der Anschlussvorrichtung möglich, um den harten Einsatzbedingungen der Anschlussvorrichtung im Fahrzeugbereich gerecht zu werden.

Ebenfalls ist es bei einer anderen Variante der Anschlussvorrichtung denkbar, dass die gesamte Anschlussvorrichtung aus einem niederohmigen Material besteht und somit selbst den Messwiderstand bildet, wobei die Größe des Messwiderstands anhand von zwei vordefinierten Kontaktstellen eindeutig bekannt ist. Bei dieser Variante kann auf die zusätzliche Schweiß- oder Lötverbindung zur Integration des Messwiderstands in der Anschlussvorrichtung verzichtet werden. Hierdurch können einerseits die Fertigungskosten reduziert werden und andererseits ist trotzdem sichergestellt, dass der Aufbau der Anschlussvorrichtung extrem stabil ausgestaltet ist.

Bei einer anderen Ausführung der Anschlussvorrichtung, sind mindestens zwei Leiter getrennt voneinander schaltbar, in denen jeweils ein Messwiderstand und ein Schalter in Reihe angeordnet sind. Aufgrund der Verwendung von zwei schaltbaren Leitern erhöht sich deutlich die Funktionalität der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung. So kann nämlich der eine Leiter mittels des vorgesehenen Schalters abgeschaltet werden, während der andere Leiter unabhängig davon eingeschaltet bleiben kann. So ist es dadurch denkbar, dass zum Beispiel nur gewisse elektrische Verbraucher abgeschaltet werden, die zur Zeit eine Fehlfunktion auslösen oder eine Überlast in dem entsprechenden Leiter verursachen.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Anschlussvorrichtung ist zumindest ein Leiter, der mit einem Messwiderstand versehen ist, mit einem Stromgenerator des Fahrzeuges elektrisch verbunden, um den daraus in die Batterie fließenden Strom messtechnisch zu erfassen. Somit ist es möglich, nicht nur den von der Batterie ausgehenden Strom zu erfassen, sondern auch den durch den Generator erzeugten einfließenden Strom zu bestimmen. Aus diesen Daten lässt sich der Batteriezustand bzw. die Ladekapazität der Batterie relativ eindeutig bestimmen, da eine Gesamtenergiebilanz um die Batterie gezogen werden kann.

Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Anschlussvorrichtung ist zumindest ein Leiter vorhanden, der permanent mit Not- und/oder Sicherheitssystemen des Fahrzeuges verbunden ist, sodass diese durchgehend mit Strom aus der Batterie versorgt sind. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass zum Beispiel die Sicherheitssysteme für den Airbag oder Gurtstraffer auch bei einem Crash mit ausreichend Strom versorgt werden. Trotzdem kann der restliche Teil der Fahrzeugelektrik stromlos geschalten werden, um einen Kurzschluss zu vermeiden und somit die Explosionsgefahr zu verringern.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Anschlussvorrichtung sind Halbleiterschaltelemente als elektrische Schalter vorgesehen. Insbesondere können als Halbleiterschaltelemente sogenannte MOS-FET-Halbleiter als elektrische Schalter verwendet werden. Diese Halbleiterschalter haben einerseits den Vorteil, dass sie auf einfache Art und Weise angesteuert bzw. betätigt werden können und andererseits einen hohen Stromfluss erlauben.

Um möglichst eine hohe Integration der Anschlussvorrichtung in die übrige Fahrzeugelektronik zu ermöglichen, ist zumindest eine Verbindungsleitung zwischen einer externen Einheit (der Fahrzeugelektronik) und dem elektrischen Modul vorgesehen, damit Signale, Daten oder sonstige Informationen elektrisch oder optisch zwischen den entsprechenden Systemen ausgetauscht werden können.

Bei der zuvor genannten Variante der Anschlussvorrichtung kann es sich bei der Verbindungsleitung um eine LIN-Bus oder CAN-Bus-Datenleitung handeln. Somit ist eine standardisierte Verbindung zu externen Einheiten der Fahrzeugelektrik bzw. Elektronik möglich. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Integration der Anschlussvorrichtung erzielt.

Bei einer besonderen Variante der Anschlussvorrichtung weist das elektrische Modul einen integrierten Schaltkreis (sogenanntes IC), insbesondere einen ASIC auf. Durch die Verwendung des integrierten Schaltkreises lassen sich die Anwendungsmöglichkeiten und die Funktionalität der Anschlussvorrichtung auf einfache Art und Weise deutlich erhöhen. Darüber hinaus können in der Regel Standardbauteile als integrierte Schaltkreise verwendet werden, die kostengünstig zur Verfügung stehen.

Bei einer weiteren Anschlussvorrichtung erfasst das elektrische Modul außer dem Stromfluss aus und zur Batterie auch die jeweilige Batteriespannung, Batterietemperatur, sowie weitere Messgrößen aus der Umgebung der Batterie. Durch diese Maßnahme lässt sich der Ladungszustand der Batterie exakt bestimmen. Außerdem kann auch die Lebensdauer der Batterie besser berechnet werden.

Zusätzlich kann so sichergestellt werden, dass auf jeden Fall die Ladekapazität der Batterie ausreicht, um das Fahrzeug beim nächsten Mal erneut starten zu können.

Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der Anschlussvorrichtung sind die von dem elektrischen Modul erfassten Messgrößen weiter verarbeitbar und in einem nicht flüchtigen Speicher erfassbar. Somit ist es möglich, dass auch externe Module auf diese erfassten Messgrößen zurückgreifen können und auch die Anschlussvorrichtung eine Alterung der Batterie anhand der gespeicherten Daten erkennt. Außerdem ist es möglich, anhand dieser Daten lernfähige Steuerungen oder Regelung einzusetzen, um auch unvorhersehbare Fälle in der Fahrzeugelektrik in Zukunft richtig behandeln zu können.

Bei einer besonderen Variante der Anschlussvorrichtung sind sämtliche schaltbaren Leiter mittels der Schalter in diesen Leitern durch das elektrische Modul stromlos schaltbar, sofern bei einem Fahrzeugcrash von einer externen Einheit ein Crashsignal erzeugt worden ist. Wie bereits erwähnt lässt sich hiermit die Kurzschlussgefahr und damit die Brandgefahr bei einem Unfall deutlich reduzieren. Ebenfalls kann verhindert werden, dass durch einen entstandenen Kurzschluss die Batterie selbst zur Explosion neigt.

Bei einer weiteren Variante der Anschlussvorrichtung ist eine Überlast in einem Leiter durch das elektrische Modul mittels des vorhandenen Messwiderstandes messtechnisch erfassbar, worauf dieser Leiter durch den entsprechenden Leiter stromlos geschaltet werden kann. Hierdurch kann auch der Ladezustand der Batterie immer über einem gewissen Minimum gehalten werden, so dass das Fahrzeug auf jeden Fall wieder gestartet werden kann. Darüber hinaus lässt sich auch die Batterie dadurch schonen, sodass sich eine lange Lebensdauer der Batterie erzielen lässt.

Ebenfalls ist es denkbar, dass bei einer besonderen Anschlussvorrichtung der Stromfluss durch einen Leiter zu einem elektrischen Verbraucher durch den zugehörigen Schalter trennbar ist, falls ein entsprechendes Signal oder eine entsprechende Information beim elektrischen Modul vorliegt. Durch diese Maßnahme können externe Module oder Steuerungen gezielt einzelne Leiter an- oder ausschalten. So kann beispielsweise eine zusätzliche Überwachungseinheit dafür sorgen, dass fehlerhafte Elektronik oder Elektrik bewusst ausgeschaltet werden.

Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur elektrischen Überwachung und Regelung eines Batteriezustands, insbesondere bei Fahrzeugen mit einer Anschlussvorrichtung gemäß der Ansprüche 1 bis 16. Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, den Stromfluss im einzelnen von der Batterie abgehenden elektrischen Leiter zu erfassen und entsprechend der erfassten Messwerte oder anhand von externen Informationen an- bzw. abzuschalten.

Darüber hinaus kann das Verfahren dazu dienen, dass das elektrische Modul in einer Parkstellung des Fahrzeuges anhand selbst generierter Informationen den Stromfluss durch einen Leiter zu einem elektrischen Verbraucher unterbricht, falls dieser nicht ordnungsgemäß abgeschaltet oder nicht in den sogenannten Stand-by Betrieb wechselt. Somit ist das Verfahren selbst dazu geeignet, Überwachungsfunktionen der Fahrzeugelektrik zu übernehmen und eventuell hilfreich einzugreifen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutern, die die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung in mehreren Ausführungsbeispielen darstellen.
Es zeigen:
1 in Schnittdarstellung, eine Anschlussvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugbatterie
2 ein Schaltbild für ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung mit modularem Aufbau
3 ein Schaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung
4 ein Schaltbild für ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung.
In der 1 ist die Anschlussvorrichtung 10 als einteiliges Element dargestellt. Diese erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 weist wie die herkömmlichen Anschlussvorrichtungen eine Öffnung 27 für den Batteriepol 12 auf. Damit die Anschlussvorrichtung 10 kraftschlüssig mit dem Batteriepol 12 verbunden werden kann, um so eine sichere elektrische Verbindung herzustellen, ist die Schraube 29 und die Mutter 28 vorgesehen, wodurch der Radius der Öffnung 27 beim Anziehen der Mutter 28 verringert werden kann. Vorteilhafterweise weist die Schraube 29 einen vierkantartigen Kopf auf, um eine selbstständige Verdrehung in der Anschlussvorrichtung 10 zu vermeiden.
Erfindungsgemäß ist in dem abgehenden Strang der Anschlussvorrichtung 10, der einen Leiter 13 darstellt, ein Schalter 15 und ein Messwiderstand 14 angeordnet. Um eine elektrische Trennung zwischen dem linken und dem rechten Teil der Anschlussvorrichtung 10 vorzunehmen, ist eine Isolation 30 unterhalb des Schalters 15 vorgesehen. Hierdurch wird sichergestellt, dass der von der Batterie ausgehende Strom auf jeden Fall über den Schalter 15 fließen muss, um zum Leiter 13 zu gelangen.
Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 unterscheidet sich von den herkömmlichen Anschlussvorrichtungen durch ihre Funktionalität. So ist die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 in der Lage, den durchfließenden Strom zu erfassen und gegebenenfalls einen Leiter 13 mittels des Schalters 15 abzuschalten. Zur Strommessung weist die Anschlussvorrichtung 10 einen Messwiderstand 14 auf, der in Reihe zum Leiter 13 geschaltet ist. Über zwei vordefinierte Kontaktstellen 18 kann somit die anliegende Spannung am Messwiderstand 14 (kurz Shunt genannt) durch ein elektrisches Modul erfasst werden. Durch dieses elektrische Modul ist es ebenfalls möglich, den Schalter 15 zu betätigen. Um die gesamte Funktionalität der Anschlussvorrichtung zu realisieren, ist eine Leiterplatte 24 vorgesehen, auf der elektrische bzw. elektronische Bauteile 25 und/oder ein integrierter Schaltkreis (IC) 26, insbesondere ein sogenannter ASIC angeordnet ist.
Die von der Anschlussvorrichtung 10 abgehenden Leiter 13 sind durch eine Crimpverbindung mit der Anschlussvorrichtung verbunden. Darüber hinaus ist es sinnvoll, den kompletten elektronischen bzw. elektrischen Teil der Anschlussvorrichtung 10 mit einer Kunststoffmasse zu umspritzen, um die Anschlussvorrichtung 10 gegen äußere Einflüsse zu schützen.
In den 2 bis 4 sind verschiedene elektrische Ausführungsformen der Anschlussvorrichtung anhand der entsprechenden Schaltbilder dargestellt. Bei diesen drei Ausführungsformen ist immer der Minuspol 12 der Batterie 11 mit der Erde bzw. Fahrzeugkarosserie verbunden. Dagegen ist der Pluspol 12 der Batterie 11 mit der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung versehen. Von dieser Anschlussvorrichtung 10 gehen die verschiedenen Leiter 13^D , 13' und 13'' ab. Bei dem Leiter 13^D handelt es sich um einen Dauerstromleiter, der permanent mit dem Pluspol 12 der Batterie 11 verbunden ist, um sicherzustellen, dass die daran angeschlossenen Notstromsysteme bzw. Sicherheitssysteme mit Energie versorgt werden. Bei diesen Sicherheitssystemen kann es sich z.B. um Airbags, Gurtstraffer oder Teile der Zentralverriegelung handeln. Ebenfalls sehen alle drei Varianten (s. 2 bis 4) der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung 10 vor, dass die Kommunikation der Anschlussvorrichtung 10 mit einer oder mehreren externen Einheiten 17 über eine Verbindungsleitung 21 stattfindet. Bei dieser Verbindungsleitung 21 kann es sich z.B. um ein LIN- oder CAN-Bus-System handeln.
Wie aus der 2 zu erkennen ist, ist die Anschlussvorrichtung 10 als modulares System aufgebaut. Bei diesem modularen System werden die einzelnen Module durch eine übergeordnete Einheit miteinander verbunden. Um beispielsweise den durchfließenden Strom im Leiter 13' bestimmen zu können, ist der Messwiderstand 14' vorgesehen. Da die Größe des Messwiderstandes 14' selbst bekannt ist, kann anhand der gemessenen Spannung am Messwiderstand 14' der durchfließende Strom I bestimmt werden. Ebenfalls kann an dieser Stelle auch die Temperatur der Batterie erfasst werden. Diese Daten werden von dem ersten Modul über ein Bus-System weitergeleitet. Ebenfalls geschieht die Ansteuerung des Schalters 15, der in der 2 als Halbleiterschalter, insbesondere MOS-FET-Halbleiterschalter dargestellt ist, über ein Bus-System. Durch diese Halbleiterschalter 15 ist es möglich, die Leiter 13' und 13'' abzuschalten, so dass keine elektrische Verbindung mehr zum Pluspol 12 der Fahrzeugbatterie 11 besteht. Durch den Leiter 13' fließt der Strom I_S bis zum Starter bzw. der Strom I_B zur EM-Box. Um auch den zur Batterie fließenden Strom I_G des Generators (auch Lichtmaschine genannt) erfassen zu können, ist der Widerstand 14'' vorgesehen. Auch die Größe dieses Widerstandes 14'' ist bekannt, so dass der Strom I_G durch die anliegende Spannung U_G ermittelt werden kann. Diese Informationen werden ebenfalls über den Datenbus weitergegeben. Dabei ist es denkbar, dass einerseits die entsprechenden Module ihre Informationen über das Bus-System an eine externe Einheit 17 weitergeben, oder an ein übergeordnetes elektrisches Modul 16, welches ebenfalls zur Anschlussvorrichtung 10 gehört.
Aus dem Ausführungsbeispiel in 3 geht ein zentraler Aufbau für die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 hervor. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel aus 2 besteht diese Anschlussvorrichtung 10 eben nicht aus einzelnen Modulen, die auf unterschiedlichste Art und Weise miteinander kommunizieren können, sondern nur aus einem einzigen Modul. Somit werden die erfassten Messgrößen an dem Widerstand 14' bzw. 14'' direkt an ein IC 22 weitergeleitet. Dabei kann es sich insbesondere um ein ASIC handeln. Um den Informationsfluss der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung 10 mit der restlichen Fahrzeugelektronik zu ermöglichen, ist zusätzlich eine Verbindungsleitung 21 vorgesehen. Diese Verbindungsleitung 21 sorgt für den Informationsaustausch zwischen der Anschlussvorrichtung 10 bzw. des ASIC 22 und einer externen Einheit 17. Darüber hinaus ist es denkbar, dass eine zusätzliche Verbindungsleitung 21^C zur Anschlussvorrichtung 10 geführt wird, wodurch eine Abschaltung der Leiter 13' und 13'' bei einem Fahrzeugcrash ermöglicht wird. Bei einem Crash kann somit das entsprechende Signal für eine Ansteuerung des Schalters 15 sorgen, wodurch die bereits erwähnten Leiter 13' und 13'' von dem Batteriepol 12 getrennt werden.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der Anschlussvorrichtung 10 in der 4 wurde die Reihenfolge der Anordnung des Schalters 15 und des Widerstands 14' vertauscht. Hierdurch ändert sich allerdings nicht die Funktionalität der Anschlussvorrichtung 10. Ebenfalls ist es denkbar, den abgehenden Leiter 13' durch zwei getrennt voneinander abgehende Leiter zu ersetzen, wobei jeweils ein Schalter 15 in dem entsprechenden Leiter vorgesehen ist. Hierdurch wird es möglich, z.B. nur den Starter abzuschalten, falls beispielsweise der zulässige Strom I_S überschritten wird. Für die praktische Realisation der Erfindung ist es empfehlenswert, dass der Widerstand 14'' 100 μΩ nicht übersteigt. Ebenfalls sollte der Widerstand 14' nicht mehr als 200 μΩ umfassen.
Abschließend sei bemerkt, dass auch andere elektrische Schaltungen für die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 denkbar sind. Ebenfalls können, wie bereits erwähnt, die unterschiedlichen Leiter 13 durch die entsprechende Anordnung der Messwiderstände 14 und Schalter 15 abschaltbar ausgestaltet sein. Ebenfalls ist eine Kombination der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich, es sei denn, dass sie sich gegenseitig ausschließen.

10: Anschlussvorrichtung (einteilig)
11: Fahrzeugbatterie
12: Batteriepol
13: Leiter
13^D: Dauerstromleiter
13': Leiter für Verbraucher
13'': Leiter für Generator
14: Messwiderstand (Shunt)
14': Batterie-Shunt
14'': Genrator-Shunt
15: Schalter (Halbleiterschalter)
16: elektrische Modul
17: externe Einheit
18: Vordefinierte Kontaktstellen
19: Stromgenerator (des Fahrzeuges)
20: Not- bzw. Sicherheitssystem
21: Verbindungsleitung (z. B. LIN- oder CAN-Bus)
21^C: Verbindungsleitung für Crashsignal
22: Integrierter Schalkreis (z. B. ASIC)
23: Elektrischer Verbraucher
24: Leiterplatte
25: Elektrische/elektronische Bauteile
26: Integrierter Schaltkreis (IC)
27: Öffnung für Batteriepol
28: Mutter
29: Schraube (mit vierkantigem Kopf)
30: Isolation

Claims

Anschlussvorrichtung (10) für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie (11), die zur elektrischen Verbindung von einem Batteriepol (12) mit zumindest einem von der Batterie abgehenden, elektrischen Leiter (13) dient, mit – zumindest einem Messwiderstand (14), der in wenigstens einem abgehenden, elektrischen Leiter (13), vorgesehen ist, um den durchfließenden Strom zu erfassen, wobei der Messwiderstand (14) selbst in der Anschlussvorrichtung (10) einteilig integriert, und – zumindest einem elektrischen Schalter (15), durch den der abgehende, elektrische Leiter (13) lösbar kontaktiert werden kann, so dass der Stromfluss in diesem Leiter (13) ein- und ausschaltbar ist, und wobei auch der elektrische Schalter (15) in der Anschlussvorrichtung (10) integriert ist, und – einem elektrischen Modul (16), welches einerseits mit wenigstens einem Messwiderstand (14) und andererseits mit wenigstens einem Schalter (15) elektrisch verbunden ist, wobei Informationen einer externen Einheit (17) und/oder anschlussvorrichtungsinterne Informationen, die nur innerhalb der Anschlussvorrichtung (10) generiert werden, zur Ansteuerung von wenigstens einem elektrischen Schalter (14) dienen.
Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Messwiderstand (14) durch eine Schweiß- bzw. Lötverbindung in der Anschlussvorrichtung (10) integriert ist.
Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Anschlussvorrichtung (10) aus einem niederohmigen Material besteht und somit selbst den Messwiderstand (14) bildet, wobei die Größe des Messwiderstand (13) anhand von zwei vordefinierten Kontaktstellen (18) eindeutig bekannt ist.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Leiter (13', 13''), in denen jeweils ein Messwiderstand (14', 14'') und ein Schalter (15', 15'') in Reihe angeordnet sind, getrennt von einander schaltbar sind.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (13), der mit einem Messwiderstand (14) versehen ist, mit einem Stromgenerator (19) des Fahrzeuges elektrisch verbunden ist, um den daraus in die Batterie (11) fließenden Strom messtechnisch zu erfassen.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (13) vorhanden ist, der permanent mit Not- und/oder Sicherheitssystemen (20) des Fahrzeuges verbunden ist, so dass diese durchgehend mit Strom aus der Batterie (11) versorgt sind.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Halbleiterschaltelemente (15) als elektrische Schalter (15) vorgesehen sind.
Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass MOS-FET Halbleiterschaltelemente (15) als elektrische Schalter (15) vorgesehen sind.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindungsleitung (21) zwischen einer externen Einheit (17) und dem elektrischen Modul (16) vorgesehen ist, um Signale, Daten oder sonstige Informationen elektrisch oder optisch zwischen den beiden Systemen auszutauschen.
Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindungsleitung (21) um eine LIN-Bus oder CAN-Bus Datenleitung handelt.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Modul (16) einen integrierten Schaltkreis (22), insbesondere einen ASIC enthält.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Modul (16) außer dem Stromfluss aus und zur Batterie auch die Batteriespannung, Batterietemperatur sowie weitere Messgrößen aus der Umgebung der Batterie (11) erfasst.
Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem elektrischen Modul (16) erfassten Messgrößen weiterverarbeitbar und in einem nicht flüchtigen Speicher speicherbar sind.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrzeugcrash von einer externen Einheit (17) ein Crash-Signal erzeugt wird, wodurch sämtliche schaltbaren Leiter (13) mittels der Schalter (15) durch das elektrische Modul (16) stromlos schaltbar sind.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlast in einem Leiter (13) durch das elektrische Modul (16) mittels des vorhandenen Messwiderstandes (14) messtechnisch erfassbar ist und dieser Leiter (13) mittels des Schalters (15) stromlos schaltbar ist.
Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfluss durch einen Leiter (13) zu einem elektrischen Verbraucher (23) durch einen Schalter (15) trennbar ist, falls ein entsprechendes Signal oder eine entsprechende Information beim elektrischen Modul (16) vorliegt.
Verfahren zur elektrischen Überwachung und Regelung eines Batteriezustands, insbesondere bei Fahrzeugen mit einer Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
Verfahren nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Modul (16) in einer Parkstellung des Fahrzeuges anhand selbst generierter Informationen den Stromfluss durch einen Leiter (13) zu einem elektrischen Verbraucher (23) unterbricht, falls dieser sich nicht ordnungsgemäß abschaltet oder nicht in den Stand-By Betrieb wechselt.