DE102011080182A1 - Central polarity reversal protection circuit for a vehicle electrical system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zentrale Verpolschutzschaltung für ein Bordnetz eines Fahrzeugs. Hierzu ist zwischen einem Fremdstartanschlusspunkt (108) und dem Bordnetz (102) des Fahrzeugs (100) eine Diode (107) so angeordnet, dass bei Verpolung ein Stromfluss durch die Diode (107) verhindert wird.The present invention relates to a central polarity reversal protection circuit for a vehicle electrical system of a vehicle. For this purpose, a diode (107) is arranged between a foreign start connection point (108) and the electrical system (102) of the vehicle (100) so that current flow through the diode (107) is prevented in the case of reverse polarity.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zentrale Verpolschutzschaltung für ein Bordnetz eines Fahrzeugs sowie einen Fremdstartbolzen dafür.The present invention relates to a central polarity reversal protection circuit for a vehicle electrical system of a vehicle and a remote start bolt for it.
Stand der TechnikState of the art
Wenn die Batterie des Bordnetzes eines Fahrzeuges nicht mehr ausreichend Energie zum Betreiben der Verbraucher des Bordnetzes aufweist, wird unter Verwendung eines Fremdstarthilfekabels das Bordnetz des Fahrzeugs mit einer externen Energiequelle verbunden. Insbesondere ist das Fremdstarthilfekabel ein elektrisch leitendes Kabel, welches zum Beispiel zangenartige Kabelenden aufweist, die man an elektrisch leitenden Materialien, zum Beispiel an der Fahrzeugkarosserie, an den Batteriepolen oder an den Fremdstartpolen, anklemmen kann. Nach Anschluss beider Phasen wird ausreichend Energie aus der externen Quelle in das Bordnetz übertragen, sodass die Verbraucher des Bordnetzes wieder in Betrieb genommen werden können. Insbesondere wird dabei bereits teilweise die Batterie des Bordnetzes wieder aufgeladen. Bei der Verbindung der externen Energiequelle mit dem Bordnetz mittels des Fremdstarthilfekabels ist darauf zu achten, dass die elektrischen Anschlüsse der externen Energiequelle, also der Pluspol und der Minuspol mit dem entsprechenden Pluspol und dem Minuspol des Bordnetzes verbunden werden. Von einer sogenannten Verpolung spricht man, wenn der Pluspol der externen Energiequelle mit dem Minuspol des Bordnetzes und der Minuspol der externen Energiequelle mit dem Pluspol des Bordnetzes verbunden werden. Wenn die externe Energiequelle verpolt, also mit falscher Polarität, an das Bordnetz angeschlossen wird, können die einzelnen elektrischen Verbraucher am Bordnetz zerstört werden, weil sie dafür nicht ausgelegt sind. Aus diesem Grund wird zum Schutz der elektrischen Verbraucher ein Verpolschutz eingesetzt. Das ist eine Einrichtung, die einen Stromfluss aus der externen Energiequelle in das Bordnetz unterbindet, wenn die Energiequelle mit falscher Polarität angeschlossen ist. Wenn diese Einrichtung im wesentlichen für alle elektrischen Verbraucher, die an dem Bordnetz angeschlossen sind, einen Schutz darstellt spricht man von einem zentralen Verpolschutz.If the battery of the on-board network of a vehicle no longer has sufficient energy to operate the consumers of the on-board network, the on-board network of the vehicle is connected to an external energy source using a third-party emergency cable. In particular, the extraneous safety cable is an electrically conductive cable having, for example, tong-like cable ends, which can be clamped to electrically conductive materials, for example to the vehicle body, to the battery poles or to the Fremdstartpolen. After connecting both phases, sufficient energy is transferred from the external source to the vehicle electrical system so that the consumers of the vehicle electrical system can be put back into operation. In particular, the battery of the electrical system is already partially recharged. When connecting the external power source to the vehicle electrical system using the external safety cable, make sure that the electrical connections of the external energy source, ie the positive pole and the negative pole, are connected to the corresponding positive pole and the negative pole of the vehicle electrical system. A so-called reverse polarity is used when the plus pole of the external energy source is connected to the negative pole of the vehicle electrical system and the negative pole of the external energy source to the positive pole of the vehicle electrical system. If the external energy source is reversed in polarity, ie with the wrong polarity, connected to the vehicle electrical system, the individual electrical consumers on the vehicle electrical system can be destroyed because they are not designed for this purpose. For this reason, a polarity reversal protection is used to protect the electrical loads. This is a device that prevents a flow of current from the external energy source into the electrical system when the power source is connected with the wrong polarity. If this device is essentially a protection for all electrical consumers that are connected to the electrical system, it is called a central polarity reversal protection.
Eine derartige Einrichtung ist bereits aus der
Ferner sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, bei denen kein zentraler Verpolschutz eingesetzt wird, sondern im wesentlichen jeder einzelne Verbraucher einen Verpolschutz aufweist.Furthermore, solutions are known from the prior art, in which no central polarity reversal protection is used, but essentially every single consumer has a polarity reversal protection.
Offenbarung und Vorteile der ErfindungDisclosure and advantages of the invention
Vor diesem Hintergrund wird erfindungsgemäß eine verbesserte zentrale Verpolschutzschaltung für ein Bordnetz eines Fahrzeugs bereitgestellt. Hierzu ist zwischen einem Fremdstartanschlusspunkt und dem Bordnetz des Fahrzeugs eine Diode so angeordnet, dass bei Verpolung ein Stromfluss durch die Diode verhindert wird. Der Fremdstartanschlusspunkt ist ein elektrisch leitender Anschlusspunkt, an dem ein Pol der externen Energiequelle über ein Fremdstarthilfekabel elektrisch angeschlossen werden kann. Eine Diode lässt den elektrischen Strom nur in Durchlassrichtung durch, sodass die Übertragung elektrischer Energie zum Bordnetz des Fahrzeugs nur dann ermöglicht wird, wenn die Polarität richtig ist. Ferner wird erfindungsgemäß ein Fremdstartbolzen bereitgestellt, in den die Diode integriert ist. Against this background, an improved central polarity reversal protection circuit for a vehicle electrical system of a vehicle is provided according to the invention. For this purpose, a diode is arranged between a Fremdstartanschlusspunkt and the electrical system of the vehicle so that when reverse polarity, a current flow through the diode is prevented. The Fremdstartanschlusspunkt is an electrically conductive connection point to which a pole of the external energy source can be electrically connected via a tripping cable. A diode passes through the electrical current only in the forward direction, so that the transmission of electrical energy to the electrical system of the vehicle is only possible if the polarity is correct. Further, according to the invention a Fremdstartbolzen is provided, in which the diode is integrated.
Somit wird durch diese Schaltung ein zentraler Verpolschutz für ein Bordnetz zum Schutz der angeschlossenen Verbraucher bereitgestellt. Ein Schutz der einzelnen Komponenten vor Verpolung bei Anschluss einer externen Energiequelle an das Bordnetz kann somit entfallen.Thus, a central polarity reversal protection for a vehicle electrical system to protect the connected consumers is provided by this circuit. A protection of the individual components against reverse polarity when connecting an external power source to the electrical system can thus be omitted.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Diode in einen Fremdstartbolzen integriert, wobei ein Teil des Fremdstartbolzens als Fremdstartanschlusspunkt ausgeführt ist. Der Fremdstartbolzen dient somit dem Anschluss des Fremdstarthilfekabels. Der Fremdstartbolzen kann an einer gut zugänglichen Stelle des Fahrzeugs angebaut sein. Der Fremdstartbolzen kann beispielsweise auch an der Batterie des Bordnetzes angebaut sein. Von dem Fremdstartbolzen führt eine elektrische Leitung direkt zum Bordnetz des Fahrzeugs. Die Diode ist so in den Fremdstartbolzen integriert, dass der eine Anschlusspunkt der Diode den Fremdstartanschlusspunkt kontaktiert und der andere Anschlusspunkt der Diode elektrisch mit dem Bordnetz verbunden wird. Die beiden Anschlusspunkte der Diode sind galvanisch voneinander getrennt. In one embodiment of the invention, the diode is integrated in a Fremdstartbolzen, wherein a part of the Fremdstartbolzens is designed as Fremdstartanschlusspunkt. The remote start pin thus serves to connect the external safety cable. The remote start bolt can be mounted in an easily accessible location of the vehicle. The remote start bolt can for example also be attached to the battery of the electrical system. From the remote start pin leads an electrical line directly to the electrical system of the vehicle. The diode is integrated in the remote start pin such that one connection point of the diode contacts the external start connection point and the other connection point of the diode is electrically connected to the vehicle electrical system. The two connection points of the diode are galvanically separated from each other.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird dieser Fremdstartbolzen für den zentralen Verpolschutz eines Fahrzeugs bereitgestellt.In one embodiment of the invention, this Fremdstartbolzen is provided for the central polarity reversal protection of a vehicle.
Durch die Integration der Diode kann diese platzsparend im Fahrzeug angeordnet werden und ist vor widrigen Einflüssen im Fahrzeug, zum Beispiel vor Schmutz, Feuchtigkeit, oder Vibrationen, geschützt.Through the integration of the diode, this can be arranged to save space in the vehicle and is protected from adverse influences in the vehicle, for example, from dirt, moisture, or vibration.
In einer Ausgestaltung ist die integrierte Diode eine Einpressdiode. So wird eine platzsparende Integration bereitgestellt. In one embodiment, the integrated diode is a press-in diode. This provides a space-saving integration.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Verpolschutz in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt. Elektrisch angetriebene Fahrzeuge weisen meist neben dem Bordnetz ein Traktionsnetz auf. Insbesondere dient das Bordnetz der Versorgung von Verbrauchern und Steuergeräten, die mit einer niedrigeren Spannung, zum Beispiel 12 Volt oder eine berührsichere Spannung kleiner 60 Volt, betrieben werden. Insbesondere dient das Traktionsnetz der Versorgung des elektrischen Antriebs des Fahrzeugs. Dieses Traktionsnetz überträgt somit große Energiemengen zwischen einer Hochspannungsbatterie und der elektrischen Maschine für den Antrieb des elektrischen Fahrzeugs. Hierzu wird das Traktionsnetz meist mit einer elektrischen Spannung die deutlich größer als 60 Volt ist betrieben, zum Beispiel mit 270 Volt. Zwischen dem Traktionsnetz und dem Bordnetz ist meist ein DC/DC-Wandler vorgesehen, der das Bordnetz bei Betrieb des Fahrzeugs mit Energie versorgt. In one embodiment of the invention, the polarity reversal protection is used in an electrically driven vehicle. Electrically powered vehicles usually have a traction network in addition to the electrical system. In particular, the electrical system is used by consumers and control devices that are operated with a lower voltage, for example, 12 volts or a contact safe voltage less than 60 volts. In particular, the traction network is used to supply the electric drive of the vehicle. This traction network thus transmits large amounts of energy between a high voltage battery and the electric machine for driving the electric vehicle. For this purpose, the traction network is usually operated with an electrical voltage which is significantly greater than 60 volts, for example with 270 volts. Between the traction network and the electrical system usually a DC / DC converter is provided, which supplies the electrical system during operation of the vehicle with energy.
Wenn bei diesen elektrischen Fahrzeugen die Batterie des Bordnetzes nicht mehr ausreichend Energie zum Starten der Verbraucher des Bordnetzes aufweist, kann das Fahrzeug nicht mehr in Betrieb genommen werden, selbst wenn das Traktionsnetz noch mit ausreichend Energie versorgt wird, da die Steuerung des DC/DC-Wandlers am Bordnetz angeschlossen ist. In diesem Fall muss an das Bordnetz dieses Fahrzeugs eine externe Energiequelle mittels eines Fremdstarthilfekabels angeschlossen werden, um den DC/DC Wandler in Betrieb zu nehmen. Der Leistungsbedarf für diesen Fremdstart ist jedoch viel geringer, als wenn unter Zuhilfenahme der externen Energiequelle beispielsweise ein Starter zum Start eines Verbrennungsmotors betrieben wird.If in these electric vehicles, the battery of the electrical system is no longer sufficient energy to start the consumers of the electrical system, the vehicle can not be put into operation, even if the traction network is still supplied with sufficient energy, since the control of the DC / DC Converter is connected to the electrical system. In this case, an external power source must be connected to the on-board power supply of this vehicle by means of a fault-relay cable in order to put the DC / DC converter into operation. The power requirement for this jump start, however, is much lower than when using the external power source, for example, a starter is operated to start an internal combustion engine.
Durch die Benutzung der Erfindung in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug wird ein einfacher robuster zentraler Verpolschutz bereitgestellt. Insbesondere ist er für diese geringere benötigte Leistung geeignet.By using the invention in an electrically driven vehicle, a simple robust central polarity reversal protection is provided. In particular, it is suitable for this lower required power.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Verpolschutz in einem Hybridfahrzeug eingesetzt. Wie elektrisch angetriebene Fahrzeuge weisen auch Hybridfahrzeuge meist neben dem Bordnetz ein Traktionsnetz mit den oben genannten Eigenschaften auf. Darüberhinaus weist ein Hybridfahrzeug meist auch einen Verbrennungsmotor auf. Der Starter für diesen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ist elektrisch am Traktionsnetz angeschlossen. In one embodiment of the invention, the polarity reversal protection is used in a hybrid vehicle. Like electrically powered vehicles, hybrid vehicles usually have, in addition to the on-board network, a traction network with the above-mentioned properties. In addition, a hybrid vehicle usually also has an internal combustion engine. The starter for this internal combustion engine of the vehicle is electrically connected to the traction network.
Wenn bei diesen Hybridfahrzeugen die Batterie des Bordnetzes nicht mehr ausreichend Energie zum Starten der Verbraucher des Bordnetzes aufweist, kann das Fahrzeug nicht mehr in Betrieb genommen werden, selbst wenn das Traktionsnetz noch mit ausreichend Energie versorgt wird, da die Steuerung des DC/DC-Wandlers am Bordnetz angeschlossen ist. In diesem Fall muss an das Bordnetz dieses Fahrzeugs eine externe Energiequelle mittels eines Fremdstarthilfekabels angeschlossen werden, um den DC/DC Wandler in Betrieb zu nehmen. Daraufhin versorgt das Traktionsnetz das Bordnetz mit elektrischer Energie. Die Steuergeräte steuern dann den Starter an, der die benötigte elektrische Energie dem Traktionsnetz entnimmt. Darauf läuft der Verbrennungsmotor und kann mittels eines Generators elektrische Energie erzeugen, die über den DC/DC Wandler zum Laden der Bordnetzbatterie verwendet wird. Auch bei diesem Fremdstart ist der Leistungsbedarf viel geringer als bei einem konventionellen Fahrzeug ohne elektrischen Antrieb, da auch beim Hybridfahrzeug die externe Energiequelle nicht zur Versorgung des Starters zum Start des Verbrennungsmotors dient.If in these hybrid vehicles, the battery of the electrical system is no longer sufficient energy to start the consumers of the electrical system, the vehicle can not be put into operation, even if the traction network is still supplied with sufficient energy, since the control of the DC / DC converter connected to the electrical system. In this case, an external power source must be connected to the on-board network of this vehicle by means of a tripping cable to put the DC / DC converter into operation. Then the traction network supplies the electrical system with electrical energy. The control units then control the starter, which takes the required electrical energy from the traction network. Then runs the internal combustion engine and can generate electrical energy by means of a generator, which is used via the DC / DC converter for charging the electrical system battery. Even with this jump start the power requirement is much lower than in a conventional vehicle without electric drive, since even in the hybrid vehicle, the external power source is not used to power the starter to start the engine.
Durch die Benutzung der Erfindung in einem Hybridfahrzeug wird ein einfacher robuster zentraler Verpolschutz bereitgestellt. Insbesondere ist er für diese geringere benötigte Leistung geeignet.By using the invention in a hybrid vehicle, a simple robust central reverse polarity protection is provided. In particular, it is suitable for this lower required power.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
In
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20150303 |