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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Notabschaltung
elektrischer Stromversorgungskreise in einem Kraftfahrzeug, insbesondere
Nutzfahrzeug.
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Aus
der
EP 1 102 381 A1 ist
eine Schaltungsanordnung zur Speisung elektrischer Stromversorgungskreise
in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bekannt, welche
einen Generator, dessen Ausgangsspannung B+ von einem Multifunktionsregler
(MFR) eingestellt wird, sowie einen Akkumulator aufweist. Bei der
bekannten Schaltungsanordnung wird vom zentralen Bordrechner dem
Multifunktionsregler eine Spannungsvorgabe zugeleitet, um die Regelung
der Generatorspannung abhängig vom
Fahrzeugtyp und Betriebseinsatz flexibel zu gestalten. Hierdurch
lässt sich
die Akkumulatorlebensdauer verlängern
und der Energiebedarf für
die Stromversorgung des Fahrzeugs minimieren.
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Gemäß ECE R36
muss zur Verringerung der Brandgefahr eine Notabschaltung vorgesehen
sein. Mit Ausnahme von Notstromkreisen, die für die ununterbrochene Funktion
solcher Einrichtungen vorgesehen sind, deren plötzliches Abschalten eine größere Gefahr
als die abzuwendende darstellen würde, werden die Stromkreise
des Fahrzeugs, insbesondere die Leistungs- und Aufbaustromkreise
abgeschaltet. Zu den Notstromkreisen gehören solche, die zum Betrieb
der Notinnenbeleuchtung, des Nachlaufs zur Kühlung bei Zusatzheizgeräten, der
zentralen elektronischen Türverriegelung,
der Warnblinkanlage des Fahrzeugs und dergleichen erforderlich sind.
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Da
die bekannte Notabschaltung auch zum Abstellen des Motorbetriebs
führt,
können
Sicherheitsrisiken weiterhin bestehen, insbesondere, wenn das Fahrzeug
an einer unübersichtlichen
Stelle oder im Tunnel stehen bleibt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Sicherheitsstandard bei
der Notabschaltung der elektrischen Stromversorgungskreise verbessert
wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie
dem Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die Figur zu entnehmen.
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Bei
der Erfindung ist die Notabschaltung der elektrischen Stromversorgungskreise
zweistufig ausgebildet. In der ersten Stufe werden die Leistungs- und
Aufbaustromkreise des Fahrzeugs abgeschaltet, der Generator entregt
und eine Notstromversorgung der dem Triebstrangbetrieb zugeordneten
Stromkreise sicherstellt. Hierdurch wird erreicht, dass der Energiebedarf
erheblich reduziert wird, so dass nur noch verhältnismäßig kleine elektrische Ströme fließen, wobei
das Fahrzeug trotzdem aus einer eventuellen Gefahrensituation, beispielsweise
aus unübersichtlicher
Straßenstelle,
Tunnel oder dergleichen, bis in eine sichere Position gefahren werden
kann. Vorzugsweise kann auch das Fahrlicht in der ersten Stufe noch
mit elektrischer Energie versorgt werden, so dass auch bei Dunkelheit
das Fahrzeug mit Sicht an eine sichere Stelle gefahren werden kann.
Die noch versorgten Stromkreise verfügen über eine dem verringerten Energieeintrag
angepasste Feinabsicherung.
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In
der zweiten Stufe wird die Notstromversorgung für den Triebstrangbetrieb abgeschaltet.
Es verbleibt dann nur noch die Versorgung der Notstromkreise für beispielsweise
die Notinnenbeleuchtung, Nachlauf zur Kühlung von Zusatzheizgeräten, zentrale
elektronische Türverriegelung,
Betrieb der Warnblinkanlage, die Standlichtbeleuchtung und dergleichen,
wie gemäß ECE R36.
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Die
Auslösung
der Notabschaltung kann manuell vom Fahrer, insbesondere durch Schalterbetätigung erfolgen.
Die Notabschaltung kann jedoch auch automatisch, insbesondere durch
ein Rauchmeldersignal ausgelöst
werden. Dabei kann eine Warnleuchte zum Aufleuchten gebracht werden,
die das automatische Ingangsetzen der Notabschaltung signalisiert
oder dem Fahrer anzeigt, dass die manuelle Auslösung der Notabschaltung durchgeführt werden
sollte. Der Rauchmelder wird vorzugsweise im Motorraum angeordnet.
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Bei
einer weiteren besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung ist
ein Crashsensor vorgesehen, durch den die automatische Auslösung der
Notabschaltung realisierbar ist. Während eines Unfalls generiert
der Sensor ein Signal, das an eine Auswerteeinheit über mittelt
wird, in der aufgrund der Auswertung entschieden wird, ob eine Notabschaltung
bzw. ob eine Notabschaltung in der ersten oder zweiten Stufe durchgeführt wird.
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Die
Erfindung kommt vorzugsweise bei Omnibussen zur Erhöhung des
Sicherheitsstandards, insbesondere bei Brandgefahr zum Einsatz.
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Nachfolgend
wird die Erfindung ohne Beschränkung
des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Figur näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 Schaltschema einer elektrischen Stromversorgung
mit Notabschaltung für
ein Kraftfahrzeug
- A im Normalbetrieb
- B in der ersten Abschaltstufe
- C in der zweiten Abschaltstufe
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Bei
dem in der
1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zur Stromversorgung in bekannter Weise mehrere Generatoren
1,
die jeweils, wie beispielsweise aus der
EP 1 102 381 A1 bekannt,
zur Regelung der Betriebsspannung einen als Multifunktionsregler
(MFR) ausgeführten
Regler aufweisen, sowie ein Akkumulator
5, der aus einer
oder mehreren Fahrzeugbatterien bestehen kann, vorgesehen. Die verschiedenen
Betriebszustände
der Schaltung (Normalbetrieb, 1. Abschaltstufe, 2. Abschaltstufe) sind
den Schaltbildern A, B sowie C der
1 zu
entnehmen.
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Die
Generatoren 1 und der Akkumulator 5 dienen zur
Versorgung verschiedener Stromkreise mit elektrischer Energie, so
dass auf diese Weise unterschiedliche Verbraucher betreibbar sind.
Ein Verbraucherstromkreis 2 ist stellvertretend für alle Leistungs-
und Aufbaustromkreise des Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt.
Mit diesen Stromkreisen werden beispielsweise die Innenbeleuchtung
des Fahrzeugs, verschiedene Elektromotore zur Belüftung, Kühlung, Heizung
und dergleichen betrieben.
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Ferner
ist an die Generatoren 1 und den Akkumulator 5 ein
ZBR-Stromkreis 8 angeschlossen, welcher den zentralen Bordrechner
(ZBR) des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt. Ferner versorgen
die Notstromkreise 10 Verbraucher, die auch beim Eintritt
einer Gefahrensituation, beispielsweise bei Brandgefahr, ihre Funktion
beibehalten sollen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass aufgrund
der teilweise erheblichen Längen
der elektrischen Leitungen, die insbesondere in Bussen 9 bis 17
m betragen können,
die Gefahr einer besonderen Erwärmung der
Leitungen besteht. Trotzdem ist es nicht möglich bei Auftreten einer Gefahrensituation
alle elektrischen Verbraucher sofort von der Stromversorgung abzukoppeln,
da ein plötzliches
Abschalten der Verbraucher für
die Insassen des Fahrzeugs, insbesondere eines Omnibusses eine größere Gefahr
darstellen würde
als die abzuwendende Gefahr. Zu diesen Verbrauchern gehören beispielsweise
die Notinnenbeleuchtung, Warnblinkanlage, Nachlaufeinrichtungen
zur Kühlung
von Zusatzheizgeräten,
zentrale Türverriegelung
und dergleichen. Es handelt sich hier um Verbraucher, die nur wenig
elektrische Energie benötigen
bzw. eine geringe maximale Anschlussleistung aufweisen.
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Von
den Generatoren 1 und/oder dem Akkumulator 5 werden
im normalen Fahrbetrieb, der in der 1A dargestellt
ist, ferner Stromkreise 3 für den Betrieb elektrischer
und elektronischer Einrichtungen von Komponenten des Triebstrangs
des Fahrzeugs mit Strom versorgt.
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Sobald
von einem Fahrzeugführer
die Zündung
betätigt
und somit der Zündschalter 13 geschlossen
wird, wird auch das Schaltrelais 19 mit Strom beaufschlagt,
so dass die Stromkreise 3 für den Betrieb elektrischer
und elektronischer Einrichtungen von Komponenten des Triebstrangs
mit elektrischer Energie versorgt werden. Weiterhin wird der Schalter 17 geschlossen,
so dass auch der stellvertretend für alle Leistungs- und Aufbaustromkreise des
Kraftfahrzeugs schematisch in der Figur dargestellte Verbraucherstromkreis 2 mit
elektrischer Energie versorgt wird. Über die Verbraucherstromkreise 2 werden
beispielsweise die Innenbeleuchtung des Fahrzeugs, verschiedene
Elektromotore zur Belüftung,
Kühlung,
Heizung und dergleichen betrieben.
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Zur
Erregung beim Anlassen des Motors im Triebstrang des Fahrzeugs,
wobei es sich bei der Erregung sowohl um eine Fremd- als auch um
eine Selbsterregung handeln kann, sind Kontakte von Schalter 15, 16 einer
Erregungs-/Entregungsschaltung 14 in den in der Figur gezeigten
Schaltpositionen a angeordnet. Hierbei wird der Starter während des
Startvorgangs so lange aus der Batterie des Fahrzeugs mit Energie
versorgt, bis die Drehzahl des Motors einen Wert erreicht hat, der
Gewähr
leistet, dass die an den Motor gekoppelten Generatoren die Energieversorgung
des Fahrzeugs übernehmen
können
und die für
den Normalbetrieb der im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Verbraucher
erforderliche elektrische Leistung bereitstellen. Bei einer Fremderregung
der Generatoren 1 werden beim Starten des Motors sowohl
die Regleranschlussklemmen der Generatoren bei geschlossenem Zündschalter 13,
und somit strombeaufschlagtem Schaltrelais 19, als auch die
geschlossenen Schalter 9 und 17 im Batteriehauptschaltkreis
mit Hilfe des Starters 20 mit einem entsprechenden elektrischen
Strom beaufschlagt. Bei dem Schalter 9 handelt es sich
um einen manuell betätigbaren
Trennschalter am oder zumindest in der Nähe des Batteriekastens, durch
dessen Betätigung die
Batterie vom Batteriehauptschaltkreis abkoppelbar ist.
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Der
Kontakt des Schalters 18 befindet sich während des
Betriebs des Fahrzeugs in der Schaltposition „a". Auf diese Weise werden die Stromkreise 3 für den Triebstrangbetrieb,
die Leistungs- und Aufbaustromkreise 2 sowie der ZBR-Stromkreis 8 im Normalbetrieb
mit elektrischer Energie versorgt.
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Beim
Eintreten einer Gefahrensituation für das Fahrzeug und insbesondere
für die
Fahrzeuginsassen wird durch eine Sensoreinrichtung ein Warnsignal
erzeugt. So ist etwa im Motorraum ein Rauchmelder 12 vorgesehen,
der bei einer Rauchentwicklung diese detektiert und ein entsprechendes
Signal generiert. Gleichzeitig wird eine Warnlampe 6 im Sichtfeld
des Fahrzeugführers
zum Aufleuchten gebracht und die in der 1B dargestellte
erste Stufe der Notabschaltung eingeleitet.
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Bei
dieser ersten Stufe der Notabschaltung wird automatisch oder manuell
vom Fahrer ein Notschalter 7 aus der in der 1A dargestellten
offenen Stellung, in der sich der Schalter bei Normalbetrieb befindet,
in die in 1B abgebildete geschlossene
Stellung gebracht. Durch diesen Schaltvorgang wird die Abstellvorrichtung 21 mit
Strom beaufschlagt und dadurch der Schalter 18 aus der
Schaltstellung „a", in der die Stromkreise
für den
Triebstrangbetrieb vom bzw. von den Generatoren 1 mit elektrischer
Energie versorgt werden, in eine Schaltstellung „b" überführt, so
dass die für
den Triebstrangbetrieb vorgesehenen Stromkreise in den Batteriehauptschaltkreis
eingebunden sind. Darüber
hinaus wird das Schaltelement ebenfalls mit einem Strom beaufschlagt,
so dass der Schalter 22 geöffnet und somit die Verbraucherkreise 2 vom
elektrischen Netz des Fahrzeug getrennt werden. Ferner wird der
Schalter 16 der Erregungs-/Entregungsschaltung 14 aus
der Schaltposition „a" in die Schaltposition „b" gebracht, wodurch
das Relais des Schalters 15 geschaltet wird und der Schaltkontakt
des Schalters 15 aus der Schaltposition „a" in die Schaltposition „b" bewegt wird. Hierdurch
werden die Regleranschlussklemmen der jeweiligen Generatorregler
auf Massepotential gebracht und die Generatoren 1 entregt.
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Auf
diese Weise ist eine erste Stufe der Notabschaltung hergestellt.
Das Fahrzeug ist in dieser Abschaltstufe nach wie vor unter sicherheitstechnischem
Gesichtspunkt voll fahrfähig.
Insbesondere können
in der ersten Abschaltstufe auch die gemäß ECE R36-Vorschrift vorgeschriebenen
Notstromkreise 10, welche für Einrichtungen vorgesehen
sind, deren plötzliches
Abschalten eine größere Gefahr
als die abgewendete Gefahr darstellen würde, eingeschaltet werden.
Hierbei handelt es sich um sicherheitsrelevante Fahrzeugkomponenten,
wie beispielsweise die Notinnenbeleuchtung, den Nachlauf zur Kühlung von
Zusatzheizgeräten,
die zentrale elektronische Türverriegelung
und gegebenenfalls eine Warnblinkanlage 23 und dergleichen.
Ferner kann die Versorgung von Stromkreisen 11 mit elektrischer Energie
für das
Fahrlicht, das Standlicht und die Notbeleuchtung realisiert werden.
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Die
Versorgung der Stromkreise 10 und 11 mit elektrischer
Energie erfolgt bei eingeschaltetem Zündschalter 13 über einen
Haltekreis 22. Ferner reicht die den Stromkreisen 3 für den Triebstrangfahrbetrieb
vom Akkumulator 5 in der ersten Stufe der Notabschaltung
zugeführte
Energie aus, um das Fahrzeug aus einer gefährlichen Position, beispielsweise
von einer unübersichtlichen
Straßenstelle
zu einer sicheren Position, zu bewegen.
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Bei
einer Fahrzeuggeschwindigkeit von v < 3 km/h oder bei Fahrzeugstillstand
wird bei der in der 1C dargestellten zweiten Stufe
der Notabschaltung durch die Ab schalteinrichtung 21 der
Schalter 18 aus der Position „b" in die Position „a" geschaltet, so dass die Stromkreise 3 für den Triebstrangbetrieb stromlos
werden und auf diese Weise der Motor automatisch abgestellt wird.
Alternativ oder in Kombination ist es möglich, die zweite Notabschaltung
derart auszuführen,
dass der Trennschalter 9 automatisch geöffnet wird, so dass die gesamte
Stromversorgung unterbrochen wird. In diesem Fall bleibt lediglich
die Warn blinkanlage 23 eingeschaltet oder wird eingeschaltet.
Die Abschalteinrichtung stellt den Stillstand des Fahrzeugs fest
und veranlasst nach einem bestimmten Zeitablauf, währenddessen
die Fahrzeuginsassen das Fahrzeug verlassen können, das Öffnen des Trennschalters 9,
so dass zu diesem Zeitpunkt die zweite Stufe der Notabschaltung
abgeschlossen ist.
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- 1
- Generatoren
mit einstellbarer Ausgangsspannung
- 2
- Leistungs-
und Aufbaustromkreise
- 3
- Stromkreise
für Triebstrangbetrieb
- 4
- Notstromkreis
- 5
- Akkumulator
- 6
- Warnlampe
- 7
- Notschalter
- 8
- ZBR-Stromkreis
- 9
- Trennschalter
- 10
- Notstromkreis
(ECE R36)
- 11
- Fahrlicht
- 12
- Rauchmelder
- 13
- Zündschalter
- 14
- Erregungs-/Entregelungsschaltung
- 15 – 19
- Schalter
- 20
- Starter
- 21
- Abschalteinrichtung
- 22
- Haltekreis
- 23
- Warnblinkanlage