DE102015007532B3

DE102015007532B3 - Reverse polarity protection for a starter battery of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102015007532B3
Application number: DE102015007532.2A
Authority: DE
Inventors: David Vergossen
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2035-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung (7) zum Schutz einer Starterbatterie (B1) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend: – einen Anschlusskontakt (P1) zum Anschließen eines Pols der Starterbatterie (B1); – einen ersten Starthilfekontakt (P3) zum Anschließen eines ersten Pols (5) einer fahrzeugsexternen Spannungsquelle (B2) für eine Starthilfe; – einen zweiten Starthilfekontakt (P4) zum Anschließen eines zweiten Pols (6) der Spannungsquelle (B2); – einen Schalter (S1), über welchen der Anschlusskontakt (P1) und der erste Starthilfekontakt (P3) verbunden sind; – eine Prüfschaltung (12), die dazu ausgelegt ist, einen Spannungswert einer zwischen dem ersten Starthilfekontakt (P3) und dem zweiten Starthilfekontakt (P4) anliegenden elektrischen Spannung (U) zu erfassen und in Abhängigkeit von dem erfassten Spannungswert den Schalter (S1) zu schalten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versorgungsanschluss (VCC) der Prüfschaltung (12) über eine Gleichrichterschaltung (8) mit dem ersten Starthilfekontakt (P3) und dem zweiten Starthilfekontakt (P4) verbunden ist und die Gleichrichterschaltung (8) dazu ausgelegt ist, aus der Spannung (U) eine gerichtete Spannung zu erzeugen, wobei der Versorgungsanschluss (VCC) über einen Spannungsstabilisator (11) mit der Gleichrichterschaltung (8) verbunden ist und der Spannungsstabilisator (11) dazu ausgelegt ist, aus der gerichteten Spannung für die Prüfschaltung (12) eine geregelte Versorgungsspannung (V) zu erzeugen, und wobei der Versorgungsanschluss (VCC) über eine Diode (D1) mit dem Anschlusskontakt (P1) verbunden ist und eine Durchlassrichtung der Diode (D1) von dem Anschlusskontakt (P1) zum Versorgungsanschluss (VCC) ausgerichtet ist.The invention relates to a protective device (7) for protecting a starter battery (B1) of a motor vehicle (1), comprising: - a connection contact (P1) for connecting a pole of the starter battery (B1); - A first jump start contact (P3) for connecting a first pole (5) of an external vehicle voltage source (B2) for a jump start; - A second jump start contact (P4) for connecting a second pole (6) of the voltage source (B2); - A switch (S1) through which the terminal contact (P1) and the first jump start contact (P3) are connected; A test circuit (12) which is designed to detect a voltage value of an electrical voltage (U) present between the first jump start contact (P3) and the second jump start contact (P4) and to supply the switch (S1) as a function of the detected voltage value switch, characterized in that a supply terminal (VCC) of the test circuit (12) via a rectifier circuit (8) to the first jump starting contact (P3) and the second jump starting contact (P4) is connected and the rectifier circuit (8) is adapted to, from the Voltage (U) to produce a directional voltage, the supply terminal (VCC) being connected to the rectifier circuit (8) via a voltage stabilizer (11) and the voltage stabilizer (11) being adapted to receive the directional voltage for the test circuit (12). to generate a regulated supply voltage (V), and wherein the supply terminal (VCC) via a diode (D1) to the terminal contact (P1) is connected and a forward direction of the diode (D1) from the terminal contact (P1) to the supply terminal (VCC) is aligned.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung zum Schutz einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs in dem Fall, dass eine fahrzeugexterne Spannungsquelle als Starthilfe an das Kraftfahrzeug falsch angeschlossen wird.The invention relates to a protective device for protecting a starter battery of a motor vehicle in the event that a vehicle external power source is incorrectly connected as a jump start to the motor vehicle.

Zum Starten eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs kann ein elektrischer Starter vorgesehen sein. Dieser wird mit einer Starterbatterie betrieben, bei der es sich beispielsweise um einen 12 Volt-Akkumulator handeln kann. Ist der Ladezustand dieser Starterbatterie zu gering, lässt sich der Starter nicht mehr betreiben und somit die Brennkraftmaschine nicht mehr starten. Als Starthilfe kann dann eine fahrzeugexterne Spannungsquelle, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie eines Fremdfahrzeugs, der Starterbatterie parallelgeschaltet werden. Hierbei muss sichergestellt sein, dass die fahrzeugexterne Spannungsquelle keine zu große Nominalspannung im Vergleich zur Nominalspannung der Starterbatterie erzeugt. Wird eine Starthilfe mit einer Spannungsquelle geleistet, deren Spannung zu groß ist, würde ein sehr großer Strom in die Starterbatterie mit dem geringen Ladezustand hineinfließen, was einen Überstrom bei gleichzeitiger Überspannung zur Folge hätte. Beispielsweise kann eine solche Überspannung auftreten, wenn eine Batterie eines Lastkraftwagens, die üblicherweise eine Nominalspannung von 24 Volt anstelle der für Personenkraftwagen üblichen 12 Volt aufweist, mit der Starterbatterie eines Personenkraftwagens verschaltet wird.For starting an internal combustion engine of a motor vehicle, an electric starter may be provided. This is operated with a starter battery, which may be, for example, a 12 volt accumulator. If the state of charge of this starter battery is too low, the starter can no longer be operated and thus the internal combustion engine can no longer be started. As a jump start then a vehicle external power source, such as a vehicle battery of a foreign vehicle, the starter battery can be connected in parallel. In this case, it must be ensured that the vehicle-external voltage source does not generate too high a nominal voltage in comparison to the nominal voltage of the starter battery. If a jump start with a voltage source is made, the voltage is too large, a very large current would flow into the starter battery with the low state of charge, which would have an overcurrent with simultaneous overvoltage result. For example, such a surge may occur when a battery of a truck, which usually has a nominal voltage of 24 volts instead of the usual for passenger cars 12 volts, is connected to the starter battery of a passenger car.

Des Weiteren muss sichergestellt sein, dass die Spannungsquelle polrichtig mit der Starterbatterie verschaltet ist. Ist die Spannungsquelle für die Starthilfe versehentlich mit falscher Polarität angeschlossen, so wäre die Folge ein Endladestrom der Starterbatterie mit dem geringen Ladezustand. Zudem bestünde die Gefahr, dass eine Tiefentladung oder sogar Umpolung der Starterbatterie erfolgt.Furthermore, it must be ensured that the voltage source is connected in the correct polarity to the starter battery. If the power source for starting aid is inadvertently connected with the wrong polarity, the result would be a charging current of the starter battery with the low state of charge. In addition, there is the danger that a deep discharge or even reversal of the starter battery takes place.

Aus der DE 103 34 197 A1 ist eine Schutzanordnung für eine elektrische Einrichtung bekannt, mit welcher eine Starterbatterie geschützt werden kann. Eine Auswerteschaltung betätigt einen Schalter zum elektrischen Trennen der Starterbatterie und fahrzeugexterner Spannungsquelle, falls die Auswerteschaltung einen Fehlstrom feststellt.From the DE 103 34 197 A1 a protective device for an electrical device is known with which a starter battery can be protected. An evaluation circuit actuates a switch for electrically disconnecting the starter battery and external voltage source, if the evaluation circuit detects a fault current.

Nachteilig bei dieser Schutzanordnung ist, dass stets zunächst eine elektrische Verbindung zwischen Starterbatterie und Spannungsquelle hergestellt werden muss, damit es überhaupt zu dem detektierbaren Fehlstrom kommen kann. Dieser kurze Moment eines fließenden Fehlstromes kann bereits zu einem Schaden führen.A disadvantage of this protection arrangement is that always first an electrical connection between the starter battery and power source must be made so that it can even come to the detectable fault current. This brief moment of a flowing fault current can already lead to damage.

Aus der WO 2013/017 311 A1 ist eine zentrale Verpolschutzschaltung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei dieser Verpolschutzschaltung ist ein Starthilfekontakt zum Anschließen eines Pols der fahrzeugexternen Spannungsquelle über eine Diode mit einem Anschlusskontakt der Starterbatterie verbunden. Bei Verpolung wird ein Stromfluss durch die Diode verhindert. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass sie keinen Schutz vor einer Überspannung einer fahrzeugexternen Spannungsquelle mit zu großer Nennspannung bietet.From the WO 2013/017 311 A1 is a central polarity reversal protection circuit for an electrical system of a motor vehicle known. In this polarity reversal protection circuit, a jump start contact for connecting a pole of the vehicle-external voltage source via a diode to a terminal contact of the starter battery is connected. With reverse polarity, a current flow through the diode is prevented. The disadvantage of this solution is that it offers no protection against overvoltage of a vehicle external voltage source with too high rated voltage.

Aus der US 2011/0148190 A1 ist eine Verpolschutzschaltung bekannt, die Zener-Dioden aufweist.From the US 2011/0148190 A1 a reverse polarity protection circuit is known which has zener diodes.

Aus der DE 10 2005 006 100 A1 ist eine Sicherheitsschaltung zum Absichern einer Schaltungsanordnung vor Beschädigung bei Verpolung einer angeschlossenen Energieversorgungseinheit bekannt. Bei Verpolung wird ein Spannungsimpuls in einer Spule erzeugt, welcher über einen Transformator verstärkt wird und hierdurch ein pyrotechnisches Element auslöst, welches eine elektrische Verbindung zwischen einer Starterbatterie und einer fahrzeugexternen Spannungsquelle trennen kann. Der Spannungsimpuls kann auch bei einer Überspannung erzeugt werden, indem eine Zener-Diode verwendet wird.From the DE 10 2005 006 100 A1 is a safety circuit for securing a circuit arrangement from damage in reverse polarity of a connected power supply unit known. In reverse polarity, a voltage pulse is generated in a coil, which is amplified by a transformer and thereby triggers a pyrotechnic element, which can separate an electrical connection between a starter battery and a vehicle-external voltage source. The voltage pulse can also be generated in the event of an overvoltage by using a Zener diode.

Aus der US 4 740 740 A ist ein Starterkabel für eine Starthilfe eines Kraftfahrzeugs bekannt. In das Starterkabel ist eine Schutzschaltung integriert, welche mittels eines Schalters den Stromfluss bei einer Starthilfe unterbricht, falls Fehlerbedingungen erfüllt sind. Bei einer Verpolung ist die Schutzschaltung in der Lage, diese durch kreuzweises Schalten zu kompensieren. Die Schutzschaltung wird mittels einer Gleichspannungsversorgung versorgt, die einen Gleichrichter und einen Spannungsregler umfasst.From the US 4,740,740 A a starter cable for a jump-start of a motor vehicle is known. In the starter cable, a protection circuit is integrated, which interrupts the flow of current during a jump start by means of a switch, if fault conditions are met. In the event of reverse polarity, the protective circuit is able to compensate for this by crosswise switching. The protection circuit is powered by a DC power supply comprising a rectifier and a voltage regulator.

In der US 2004/0066168 A1 ist eine Schutzschaltung für eine Starthilfe eines Kraftfahrzeugs beschrieben, die bei einer Überspannung einen Schalter öffnet, sodass der Startvorgang abgebrochen wird. Ein Mikrocontroller der Schutzschaltung wird mittels eines Spannungsreglers versorgt.In the US 2004/0066168 A1 is described a protection circuit for a jump-start of a motor vehicle, which opens a switch at an overvoltage, so that the startup process is aborted. A microcontroller of the protection circuit is powered by a voltage regulator.

Aus der US 2013/0154543 A1 ist bekannt, bei einer Starthilfe für ein Kraftfahrzeug zu erkennen, falls ein Überstrom fließt. Auch eine Überhitzung einer Batterie des Kraftfahrzeugs kann detektiert werden.From the US 2013/0154543 A1 It is known to recognize in a jump start for a motor vehicle, if an overcurrent flows. Overheating of a battery of the motor vehicle can also be detected.

Die Erkennung einer Verpolung ist aus der WO 2010/129723 A2 bekannt.The detection of a reverse polarity is from the WO 2010/129723 A2 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftfahrzeug einen Schutz bei Fehlbedienung während einer Starthilfe bereitzustellen.The invention has for its object to provide in a motor vehicle protection against incorrect operation during a jump start.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben. The object is solved by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous developments of the invention are given by the features of the dependent claims.

Die Erfindung umfasst eine Schutzvorrichtung zum Schutz einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs. Eine andere Bezeichnung für Starterbatterie ist auch Fahrzeugbatterie. Die Schutzvorrichtung weist einen Anschlusskontakt zum Anschließen eines Pols der Starterbatterie auf. Bei dem Pol handelt es sich um einen elektrischen Pol, beispielsweise einen Pluspol der Starterbatterie. Zum Anschließen einer fahrzeugexternen Spannungsquelle weist die Schutzvorrichtung einen ersten Starthilfekontakt zum Anschließen eines ersten Pols und einen zweiten Starthilfekontakt zum Anschließen eines zweiten Pols der Spannungsquelle auf. Hierüber kann die Spannungsquelle für eine Starthilfe an das Kraftfahrzeug angeschlossen werden. Jeder der Starthilfekontakte kann als sogenannten Fremdstartbolzen oder Metallstift ausgestaltet oder mit einem solchen verbunden sein. An den ersten Starthilfekontakt kann beispielsweise der Pluspol und an den zweiten Starthilfekontakt der Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen werden. Bei der fahrzeugexternen Spannungsquelle kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugbatterie eines Fremdfahrzeugs handeln.The invention comprises a protective device for protecting a starter battery of a motor vehicle. Another name for starter battery is also vehicle battery. The protection device has a connection contact for connecting a pole of the starter battery. The pole is an electrical pole, for example a positive pole of the starter battery. For connecting an external voltage source, the protection device has a first jump start contact for connecting a first pole and a second jump start contact for connecting a second pole of the voltage source. This can be used to connect the voltage source for a jump start to the motor vehicle. Each of the jumper contacts can be designed as a so-called Fremdstartbolzen or metal pin or connected to such. For example, the positive pole can be connected to the first jump start contact, and the negative pole of the voltage source can be connected to the second jump start contact. The vehicle-external voltage source may be, for example, a vehicle battery of a foreign vehicle.

Die Schutzvorrichtung weist des Weiteren einen Schalter auf, über welchen der Anschlusskontakt für die Starterbatterie und der erste Starthilfekontakt miteinander verbunden sind. Durch Öffnen des Schalters ist eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschlusskontakt und dem ersten Starthilfekontakt unterbrochen. Durch Schließen des Schalters sind der Anschlusskontakt und der erste Starthilfekontakt galvanisch miteinander verbunden. Der Schalter kann beispielsweise ein Relais oder einen Halbleiterschalter, zum Beispiel einen Transistor, aufweisen.The protection device furthermore has a switch via which the connection contact for the starter battery and the first jumper contact are connected to one another. By opening the switch, an electrical connection between the terminal contact and the first jumper contact is interrupted. By closing the switch, the connection contact and the first jump start contact are galvanically connected to each other. The switch may for example comprise a relay or a semiconductor switch, for example a transistor.

Zum Steuern des Schalters ist eine Prüfschaltung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, einen Spannungswert einer elektrischen Spannung zu erfassen, die zwischen dem ersten Starthilfekontakt und dem zweiten Starthilfekontakt anliegt. Die Prüfschaltung ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von dem erfassten Spannungswert den Schalter zu schalten.For controlling the switch, a test circuit is provided, which is designed to detect a voltage value of an electrical voltage which is present between the first jump start contact and the second jump start contact. The test circuit is designed to switch the switch in dependence on the detected voltage value.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass auch bei geöffnetem Schalter, wenn die fahrzeugexterne Spannungsquelle und die Starterbatterie noch elektrisch voneinander getrennt sind und/oder ein Stromfluss zwischen ihnen blockiert ist, bereits durch die Prüfschaltung anhand des Spannungswerts festgestellt werden kann, ob die Spannungsquelle verpolt ist und/oder eine zu große elektrische Spannung erzeugt. Hierfür können entsprechende Prüfbedingungen für den erfassten Spannungswert in der Prüfschaltung realisiert sein. Die Prüfschaltung kann dann den Schalter geöffnet lassen, das heißt das Schließen des Schalters blockieren, so dass es zu keinem Zeitpunkt zu einem schädlichen Stromfluss kommt.By the invention there is the advantage that even with the switch open, when the vehicle external voltage source and the starter battery are still electrically isolated and / or a current flow between them is blocked, can already be determined by the test circuit based on the voltage value, whether the voltage source is reversed and / or generates too high an electrical voltage. For this purpose, appropriate test conditions for the detected voltage value can be realized in the test circuit. The test circuit can then leave the switch open, that is, block the closing of the switch so that there is no time to a harmful current flow.

Gemäß der Erfindung ist ein Versorgungsanschluss, VCC, der Prüfschaltung über eine Gleichrichterschaltung mit dem ersten und dem zweiten Starthilfekontakt verbunden. Die Gleichrichterschaltung ist dazu ausgelegt, aus der Spannung, welche durch die fahrzeugexterne Spannungsquelle erzeugt wird, eine gerichtete Spannung zu erzeugen. Mit anderen Worten wird durch die Gleichrichterschaltung sowohl bei korrekter Polung als auch bei Verpolung der Spannungsquelle eine gerichtete Spannung erzeugt, die zum Betrieb der Prüfschaltung an deren Versorgungsanschluss bereitgestellt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Schutzvorrichtung als Vierpol bereitgestellt werden kann, der keine separate elektrische Versorgungsleitung für eine Spannungsversorgung benötigt. Die Schutzvorrichtung versorgt sich selbst mittels der von der fahrzeugexternen Spannungsquelle erzeugten elektrischen Spannung.According to the invention, a supply terminal, VCC, of the test circuit is connected via a rectifier circuit to the first and the second starting aid contact. The rectifier circuit is configured to generate a directed voltage from the voltage generated by the vehicle external voltage source. In other words, a rectified voltage is generated by the rectifier circuit, both in the correct polarity and in reverse polarity of the voltage source, which is provided for operating the test circuit to the supply terminal. This results in the advantage that the protection device can be provided as a quadrupole, which does not require a separate electrical supply line for a power supply. The protection device supplies itself by means of the voltage generated by the vehicle external voltage source.

Gemäß der Erfindung ist die Gleichrichterschaltung über einen Spannungsstabilisator mit dem besagten Versorgungsanschluss verbunden. Der Spannungsstabilisator ist dazu ausgelegt, aus der gerichteten Spannung eine geregelte Versorgungsspannung für die Prüfschaltung zu erzeugen. Mit anderen Worten wird am Versorgungsanschluss durch den Spannungsstabilisator eine Versorgungsspannung bereitgestellt, die einen vorbestimmten Spannungsnennwert aufweist. Insbesondere wird durch den Spannungsstabilisator eine geregelte Gleichspannung erzeugt. Insbesondere wird durch den Spannungsstabilisator ein Spannungsnennwert kleiner als 20 Volt aus einer gleichgerichteten Spannung erzeugt, die einen Maximalwert größer als 20 Volt aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Betrieb der Prüfschaltung auch bei Anlegen einer Überspannung zwischen dem ersten und dem zweiten Starthilfekontakt möglich ist.According to the invention, the rectifier circuit is connected via a voltage stabilizer to said supply terminal. The voltage stabilizer is designed to generate a regulated supply voltage for the test circuit from the directional voltage. In other words, a supply voltage having a predetermined voltage rating is provided at the supply terminal by the voltage stabilizer. In particular, a regulated DC voltage is generated by the voltage stabilizer. In particular, the voltage stabilizer generates a voltage rating smaller than 20 volts from a rectified voltage having a maximum value greater than 20 volts. This results in the advantage that an operation of the test circuit is possible even when applying an overvoltage between the first and the second jumper contact.

Gemäß der Erfindung ist der Versorgungsanschluss zusätzlich über eine Diode D1 mit dem Anschlusskontakt für die Starterbatterie verbunden. Eine Durchlassrichtung der Diode D1 ist dabei von dem Anschlusskontakt hin zum Versorgungsanschluss ausgerichtet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Betrieb der Prüfschaltung auch nach dem Abklemmen der fahrzeugsexternen Spannungsquelle und nach dem Öffnen des Schalters auf der Grundlage der Starterbatterie und/oder der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs möglich ist. Zum Schutz des Spannungsstabilisators kann hierbei zusätzlich eine Diode D2 vorgesehen sein, welche einen Stromfluss vom Versorgungsanschluss hin zum Spannungsstabilisator blockiert.According to the invention, the supply terminal is additionally connected via a diode D1 to the terminal for the starter battery. A forward direction of the diode D1 is aligned from the terminal contact to the supply terminal. This results in the advantage that an operation of the test circuit is possible even after disconnecting the vehicle-external voltage source and after opening the switch on the basis of the starter battery and / or the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle. In order to protect the voltage stabilizer, a diode D2 may additionally be provided which has a current flow blocked from the supply connection to the voltage stabilizer.

Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes optional developments, by the characteristics of which additional benefits.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Prüfschaltung dazu ausgelegt, den Schalter nur zu schließen, falls der erfasste Spannungswert kleiner als ein vorbestimmter Überspannungswert ist. Hierdurch ist ein Stromfluss bei Überspannung verhindert. Der Überspannungswert kann beispielsweise festgelegt sein als ein Wert, welcher sich aus dem Nennspannungswert der Starterbatterie multipliziert mit einem Faktor ergibt, wobei der Faktor in einem Bereich zwischen 1,1 und 1,5 liegen kann. Insbesondere ist vorgesehen, den Überspannungswert größer als 14 Volt und kleiner als 24 Volt festzulegen, damit z. B. bei einem Anschluss einer Fahrzeugbatterie für einen Lastkraftwagen (Nennspannung: 24 Volt) verhindert ist, dass der Schalter geschlossen wird.According to one embodiment of the invention, the test circuit is designed to close the switch only if the detected voltage value is less than a predetermined overvoltage value. This prevents current flow in the event of overvoltage. For example, the overvoltage value may be set as a value resulting from the nominal voltage value of the starter battery multiplied by a factor, which factor may range between 1.1 and 1.5. In particular, it is provided to set the overvoltage value greater than 14 volts and less than 24 volts, so z. B. in a connection of a vehicle battery for a truck (rated voltage: 24 volts) is prevented that the switch is closed.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Prüfschaltung dazu ausgelegt, den Schalter nur zu schließen, falls der erfasste Spannungswert eine vorbestimmte Polung der Spannung aufweist oder indiziert. Mit anderen Worten erfolgt kein Stromfluss bei Verpolung der Spannungsquelle. Der Schalter wird nur bei einer vorbestimmten Polung der Spannungsquelle an den beiden Starthilfekontakten geschlossen.According to one embodiment of the invention, the test circuit is designed to close the switch only if the detected voltage value has a predetermined polarity of the voltage or indexed. In other words, there is no current flow when the voltage source is reversed. The switch is closed only at a predetermined polarity of the voltage source at the two jumper contacts.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist bei der Schutzvorrichtung eine Ausgabeeinrichtung bereitgestellt. Die Ausgabeeinrichtung kann beispielsweise eine Leuchtdiode für Lichtzeiten aufweisen und/oder eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise ein LCD (Liquid Crystal Display). Die Prüfschaltung ist hierbei dazu ausgelegt, über die Anzeigeeinrichtung eine Überspannung und/oder eine Verpolung zu signalisieren. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der innere Betriebszustand der Anordnung aus Kraftfahrzeug und fahrzeugexterner Spannungsquelle von einem Benutzer ausgelesen werden kann. Hierdurch sind systematische Korrekturen beim Anschließen der Spannungsquelle möglich.According to one embodiment of the invention, an output device is provided in the protection device. The output device may, for example, have a light-emitting diode for light times and / or a display device, for example an LCD (Liquid Crystal Display). The test circuit is designed to signal over the display device an overvoltage and / or a reverse polarity. This results in the advantage that the internal operating state of the arrangement of the motor vehicle and vehicle-external voltage source can be read out by a user. As a result, systematic corrections when connecting the voltage source are possible.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Prüfschaltung dazu ausgelegt, ein Temperatursignal zu empfangen und den Schalter in Abhängigkeit von dem Temperatursignal zu steuern. Insbesondere wird der Schalter geöffnet oder in einem geöffneten Zustand belassen, falls das Temperatursignal signalisiert, dass die Temperatur größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Durch diese Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass auch eine Überlastung der Starterbatterie durch einen zu großen Ladestrom detektiert und verhindert werden kann. Der Schwellenwert kann auch in Abhängigkeit von einem Batterietyp durch die Prüfschaltung eingestellt werden, um beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie davor zu schützen, bei einer Betriebstemperatur außerhalb eines vorbestimmten Temperaturintervalls aufgeladen zu werden. Das Temperatursignal kann beispielsweise mittels eines Temperatursensors erzeugt werden, der in der Schutzvorrichtung bereitgestellt sein kann.According to one embodiment of the invention, the test circuit is adapted to receive a temperature signal and to control the switch in response to the temperature signal. In particular, the switch is opened or left in an open state if the temperature signal indicates that the temperature is greater than a predetermined threshold. By this development, there is the advantage that even an overload of the starter battery can be detected and prevented by a too large charging current. The threshold may also be adjusted by the test circuit depending on a type of battery, for example, to protect a lithium-ion battery from being charged at an operating temperature outside of a predetermined temperature interval. The temperature signal may be generated, for example, by means of a temperature sensor, which may be provided in the protection device.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Prüfschaltung einen Busanschluss zum Anschließen eines Kommunikationsbusses auf. Beispielsweise kann der Busanschluss zum Anschließen an einen CAN-Bus (CAN – Controller Area Network) oder einen LIN-Bus (LIN – Local Interconnect Network) ausgestaltet sein. Die Prüfschaltung ist dazu ausgelegt, über dem Busanschluss Busdaten zu empfangen und den Schalter in Abhängigkeit von den Busdaten zu steuern. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Sensor oder mehrere Sensoren des Kraftfahrzeugs dazu genutzt werden können, den Schalter zu steuern.According to one embodiment of the invention, the test circuit has a bus connection for connecting a communication bus. By way of example, the bus connection can be configured for connection to a CAN (Controller Area Network) bus or a LIN (Local-Interconnect Network) bus. The test circuit is designed to receive bus data via the bus connection and to control the switch in dependence on the bus data. This results in the advantage that one or more sensors of the motor vehicle can be used to control the switch.

Beispielsweise kann ein Temperatursensor der Starterbatterie das besagte Temperatursignal erzeugen, das dann mittels der Busdaten an die Prüfschaltung übertragen werden kann. Dann ist kein eigener Temperatursensor der Schutzvorrichtung nötig. Auch eine Stromstärkemessung und/oder eine Spannungsmessung können außerhalb der Schutzvorrichtung mittels eines jeweiligen Sensors des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden und das jeweilige Messergebnis kann als Busdaten an die Prüfschaltung übertragen werden.For example, a temperature sensor of the starter battery can generate the said temperature signal, which can then be transmitted to the test circuit by means of the bus data. Then no own temperature sensor of the protection is necessary. Also, a current measurement and / or a voltage measurement can be performed outside the protection device by means of a respective sensor of the motor vehicle and the respective measurement result can be transmitted as bus data to the test circuit.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schutzvorrichtung eine Stromerfassungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, ein Stromstärkesignal eines durch den Schalter fließenden elektrischen Stromes zu erzeugen. Die Prüfschaltung ist dazu ausgelegt, den Schalter in Abhängigkeit von dem Stromstärkesignal zu steuern. Das Stromstärkesignal kann ein binäres Signal sein, welches lediglich angibt, ob ein elektrischer Strom fließt oder nicht. Das Stromstärkesignal kann auch einen gemessenen Stromstärkewert angeben. Mittels der Stromerfassungseinrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen Abklemmvorgang oder Trennvorgang zu erkennen, durch welchen die fahrzeugexterne Spannungsquelle elektrisch von der Schutzvorrichtung getrennt wird. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, automatisiert den Schalter mittels der Prüfvorrichtung wieder zu öffnen.A development of the invention provides that the protective device has a current detection device that is designed to generate a current signal of an electric current flowing through the switch. The test circuit is adapted to control the switch in response to the current signal. The current signal may be a binary signal indicating only whether an electric current is flowing or not. The current signal may also indicate a measured current value. By means of the current detection device, it is advantageously possible to detect a Abklemmvorgang or separation process by which the vehicle external voltage source is electrically separated from the protective device. This makes it possible in an advantageous manner, automatically open the switch by means of the tester again.

Zusätzlich oder alternativ zum Steuern des Schalters ist vorgesehen, dass das Stromstärkesignal ausgegeben wird. Es kann beispielsweise über die beschriebene Ausgabevorrichtung an einen Benutzer ausgegeben werden. Durch Ausgeben des Stromstärkesignals ergibt sich der Vorteil, dass ein Benutzer erkennen kann, dass nach dem Startvorgang der Brennkraftmaschine kein Strom mehr fließt und somit die fahrzeugexterne Spannungsquelle abgeklemmt oder getrennt werden kann, ohne dass es z. B. zu einer Lichtbogenbildung kommt.Additionally or alternatively, for controlling the switch is provided that the current signal is output. For example, it can be output to a user via the described output device. By outputting the current signal, there is the advantage that a user can recognize that after the Starting operation of the internal combustion engine no more current flows and thus the vehicle external power source can be disconnected or disconnected without it z. B. comes to an arcing.

Die Stromerfassungseinrichtung kann einen Stromsensor aufweisen, der beispielsweise auf der Grundlage eines Hall-Sensors gebildet sein kann. Die Stromerfassungseinrichtung kann auch dazu ausgelegt sein, eine über den Schalter abfallende elektrische Spannung zu erfassen, um einen Stromfluss durch den Schalter zu detektieren. Hierzu kann auch eine Erzeugung eines über den Schalter geführten Prüfstroms durch die Stromerfassungseinrichtung vorgesehen sein.The current detection device may comprise a current sensor, which may be formed, for example, on the basis of a Hall sensor. The current detection device can also be designed to detect an electrical voltage drop across the switch in order to detect a current flow through the switch. For this purpose, a generation of a test current conducted via the switch can also be provided by the current detection device.

Als ebenfalls von der Erfindung umfasst anzusehen ist ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.As also to be considered by the invention is a motor vehicle with an embodiment of the protective device according to the invention. The motor vehicle is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, in welchem eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung bereitgestellt ist.In the following an embodiment of the invention is described. For this purpose, the sole figure (Fig.) A schematic representation of a motor vehicle, in which an embodiment of the protective device according to the invention is provided.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.

Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 1 kann einen Verbrennungsmotor 2 aufweisen, der beispielsweise ein Ottomotor oder ein Dieselmotor sein kann. Zum Starten des Verbrennungsmotors 2 kann ein elektrischer Starter 3 bereitgestellt sein. Für den Betrieb des Starters 3 kann eine Starterbatterie B1 bereitgestellt sein, bei der es sich beispielsweise um einen 12 Volt-Akkumulator handeln kann. Er kann beispielsweise auf einer Blei-Säure-Technologie basieren.The figure shows a motor vehicle 1 which may be, for example, a motor vehicle, in particular a passenger car. The car 1 can an internal combustion engine 2 may be, for example, a gasoline engine or a diesel engine. To start the internal combustion engine 2 can be an electric starter 3 be provided. For the operation of the starter 3 may be provided a starter battery B1, which may be, for example, a 12 volt accumulator. For example, it can be based on a lead-acid technology.

Falls ein Ladezustand der Starterbatterie B1 zu gering ist, kann der Verbrennungsmotor 2 nicht mittels des Starters 3 gestartet werden, da hierzu die elektrische Leistung der Starterbatterie B1 zu gering ist. Bei dem Kraftfahrzeug 1 kann Starthilfe geleistet werden. Hierzu kann das Kraftfahrzeug 1 in bekannter Weise Fremdstartbolzen 4 aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweisen. An die Fremdstartbolzen 4 kann jeweils ein elektrischer Pol 5, 6 einer fahrzeugexternen Spannungsquelle B2 angeschlossen werden. Der Pol 5 kann beispielsweise der Pluspol, der Pol 6 der Minuspol der Spannungsquelle B2 sein. Die Spannungsquelle B2 kann beispielsweise eine Starterbatterie oder Fahrzeugbatterie eines weiteren (nicht näher dargestellten) Kraftfahrzeugs sein. Die Spannungsquelle B2 kann auch z. B. ein Starthilfegerät sein, dass z. B. mit einer 240-Volt-Wechselspannung betrieben wird.If a state of charge of the starter battery B1 is too low, the internal combustion engine 2 not by means of the starter 3 be started because this is the electrical power of the starter battery B1 is too low. In the motor vehicle 1 can be made jump start. For this purpose, the motor vehicle 1 in a known manner Fremdstartbolzen 4 made of an electrically conductive material. To the foreign start bolts 4 can each have an electrical pole 5 . 6 be connected to a vehicle external power source B2. The pole 5 For example, the positive pole, the pole 6 be the negative pole of the voltage source B2. The voltage source B2 may be, for example, a starter battery or vehicle battery of another (not shown) motor vehicle. The voltage source B2 can also z. B. be a starting aid that z. B. is operated with a 240-volt AC voltage.

Die Starterbatterie B1 kann sich beispielsweise in einem Fahrzeugheck oder in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 1 befinden. Die Fremdstartbolzen 4 können in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein Fahrzeugstart mittels der Spannungsquelle B2 ausschließlich über die Fahrzeugbolzen 4 erfolgt, da ein Zugang zu der Starterbatterie B1 erschwert oder unmöglich ist.The starter battery B1 can, for example, in a vehicle rear or in a passenger compartment of the motor vehicle 1 are located. The foreign start bolts 4 can in an engine compartment of the motor vehicle 1 be arranged. This ensures that a vehicle start by means of the voltage source B2 exclusively via the vehicle bolts 4 takes place, since access to the starter battery B1 is difficult or impossible.

Bei dem Kraftfahrzeug 1 ist eine Schutzvorrichtung 7 bereitgestellt, welche die Starterbatterie B1 schützt, falls die Spannungsquelle B2 eine Überspannung erzeugt, durch welche eine Beschädigung der Starterbatterie B1 hervorgerufen werden kann. Des Weiteren schützt die Schutzvorrichtung 7 die Starterbatterie B1 vor einer Verpolung, durch welche sich bei einer elektrischen Verbindung zwischen Spannungsquelle B2 und Starterbatterie B1 eine weitere Entladung der Starterbatterie B1 über die Spannungsquelle B2 ergeben würde.In the motor vehicle 1 is a protection device 7 is provided, which protects the starter battery B1, if the voltage source B2 generates an overvoltage, by which damage to the starter battery B1 can be caused. Furthermore, the protection device protects 7 the starter battery B1 against reverse polarity, which would result in an electrical connection between the voltage source B2 and the starter battery B1 further discharge of the starter battery B1 via the voltage source B2.

Die Schutzvorrichtung 7 lässt keine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Spannungsquelle B2 und der Starterbatterie B1 zu, wenn eine Verpolung oder eine Überspannung der Spannungsquelle B2 vorliegt. Es wird also zu jedem Zeitpunkt ein potentiell schädlicher Stromfluss vermieden.The protection device 7 does not allow an electrically conductive connection between the voltage source B2 and the starter battery B1, when a reverse polarity or an overvoltage of the voltage source B2 is present. It is thus avoided at any time a potentially harmful flow of electricity.

Die Schutzvorrichtung 7 kann hierzu den folgenden beispielhaften Aufbau aufweisen:
Anschlusskontakte P1, P2 sind mit elektrischen Polen der Starterbatterie B1 verbunden. Ein erster Starthilfekontakt P3 und ein zweiter Starthilfekontakt P4 sind über die am Kraftfahrzeug 1 bereitgestellten Fremdstartbolzen 4 mit jeweils einem der Pole 5, 6 der Spannungsquelle B2 verbunden. Die Starthilfekontakte P3, P4 empfangen für die Starthilfe eine durch die Spannungsquelle B2 erzeugte Spannung U.The protection device 7 can have the following exemplary structure:
Connection contacts P1, P2 are connected to electric poles of the starter battery B1. A first jump start contact P3 and a second jump start contact P4 are on the motor vehicle 1 Provided foreign start bolt 4 each with one of the poles 5 . 6 the voltage source B2 connected. The jumper contacts P3, P4 receive for the jump start a voltage U. generated by the voltage source B2.

Eine Gleichrichterschaltung 8 kann zwischen die Starthilfekontakte P3, P4 geschaltet sein. Die Gleichrichterschaltung 8 kann durch Dioden D4, D5, D6, D7 als Brückengleichrichter ausgestaltet sein, der an Ausgängen 9, 10 immer eine gleichgerichtete Spannung gleichbleibender Polarität ausgibt. In der Figur ist veranschaulicht, wie am Ausgang 9 eine Plus-Spannung (+) und am Ausgang 10 eine Minus-Spannung (–) oder Masse GND bereitgestellt werden kann.A rectifier circuit 8th can be connected between the jumper contacts P3, P4. The rectifier circuit 8th can be configured by diodes D4, D5, D6, D7 as a bridge rectifier, the outputs 9 . 10 always one rectified voltage of constant polarity outputs. In the figure is illustrated as at the exit 9 a plus voltage (+) and at the output 10 a minus voltage (-) or ground GND can be provided.

Die gleichgerichtete Spannung kann an einen Spannungsstabilisator 11 ausgegeben werden. Der Spannungsstabilisator 11 kann als Linearregler oder als Schaltwandler ausgelegt sein. Er wird über die Gleichrichterschaltung 8 mit der gleichgerichteten Spannung versorgt, wenn an den Fremdstartbolzen 4 die Spannung U anliegt. Durch den Spannungsstabilisator 11 wird eine geregelte Versorgungsspannung V bezüglich der Masse GND erzeugt. Der Spannungsstabilisator 11 ist bevorzugt derart ausgelegt, dass er im Missbrauchsfall vorkommende Überspannungen in eine für eine Prüfschaltung 12 geeignete Versorgungsspannung zu wandeln in der Lage ist. Insbesondere ist ein Betrieb bei einer gleichgerichteten Spannung von bis zu 30 Volt vorgesehen, um eine Spannung U einer 24-Volt-Batterie eines Lastkraftwagens handhaben zu können. Der Spannungsstabilisator 11 gibt seine geregelte Versorgungsspannung V über eine Diode D2 an einen Versorgungsanschluss VCC der Spannungsversorgung der Prüfschaltung 12 aus, welche ihre elektrische Masse GND über den Brückengleichrichter der Gleichrichterschaltung 8 erhalten kann.The rectified voltage can be applied to a voltage stabilizer 11 be issued. The voltage stabilizer 11 can be designed as a linear regulator or as a switching converter. He is using the rectifier circuit 8th supplied with the rectified voltage, if at the Fremdstartbolzen 4 the voltage U is present. Through the voltage stabilizer 11 a regulated supply voltage V is generated with respect to the ground GND. The voltage stabilizer 11 is preferably designed such that it in case of abuse occurring overvoltages in one for a test circuit 12 suitable supply voltage to convert is able. In particular, operation is provided at a rectified voltage of up to 30 volts to handle a voltage U of a 24 volt battery of a truck. The voltage stabilizer 11 its regulated supply voltage V via a diode D2 to a supply terminal VCC of the power supply of the test circuit 12 from which their electrical ground GND via the bridge rectifier of the rectifier circuit 8th can receive.

Zusätzlich kann die Prüfschaltung 12 eine Versorgungsspannung über eine Diode D1 von dem Anschlusskontakt P1 erhalten, an welchem die Starterbatterie B1 eine Batteriespannung B erzeugt. Dies gilt aber nur, falls die Starterbatterie B1 noch genügend Energie bereithält.In addition, the test circuit 12 a supply voltage via a diode D1 from the terminal contact P1 obtained at which the starter battery B1 generates a battery voltage B. However, this only applies if the starter battery B1 still holds enough energy.

Die Prüfschaltung 12 ist der Kernschaltkreis, der zur Steuerung und/oder Messwerterfassung und/oder Anzeige und/oder Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug 1 dienen kann.The test circuit 12 is the core circuit used to control and / or data acquisition and / or display and / or communication with the motor vehicle 1 can serve.

Durch die Prüfschaltung 12 wird insbesondere ein Schalter S1 gesteuert, welcher den Anschlusskontakt P1 mit dem ersten Starthilfekontakt P3 verbindet. Der Schalter S1 kann beispielsweise auf der Grundlage eines Relais oder eines Transistors gebildet sein. Die Prüfschaltung 12 kann des Weiteren Spannungsabgriffe Se1, Se2 beidseitig des Schalters S1 aufweisen sowie einen Spannungsangriff Se3 für das Potential des zweiten Starthilfekontakts P4. Über einen Busanschluss 13 kann die Prüfschaltung 12 mit einem Fahrzeugbus 14 verbunden sein, über welchen Busdaten, beispielsweise aus einer (nicht dargestellten) Überwachungsschaltung der Starterbatterie B1 empfangen werden können. Die Busdaten können beispielsweise eine aktuelle Temperatur der Starterbatterie B1 angeben. An die Prüfschaltung 12 kann des Weiteren ein Temperatursensor T angeschlossen sein.Through the test circuit 12 In particular, a switch S1 is controlled, which connects the connection contact P1 with the first jump starting contact P3. The switch S1 may be formed, for example, based on a relay or a transistor. The test circuit 12 may further comprise voltage taps Se1, Se2 on both sides of the switch S1 and a voltage attack Se3 for the potential of the second starting aid contact P4. Via a bus connection 13 can the test circuit 12 with a vehicle bus 14 be connected, via which bus data, for example, from a (not shown) monitoring circuit of the starter battery B1 can be received. The bus data can indicate, for example, a current temperature of the starter battery B1. To the test circuit 12 Furthermore, a temperature sensor T can be connected.

Eine Stromerfassungseinrichtung 15 kann zur Detektion eines Stromes I durch den Schalter S1 vorgesehen sein. Die Stromerfassungseinrichtung kann durch einen separaten Stromsensor gebildet sein oder auf der Grundlage eines Halbleiterrelais als Schalter S1, welches selbst erkennt und signalisiert, falls kein Strom mehr durch den Schalter S1 fließt. Hierzu kann beispielsweise ein sogenannter Sense-Transistor als Schalter S1 bereitgestellt sein. Alternativ kann ein Stromfluss durch S1 über eine zwischen Se1 und Se2 gemessene Spannung detektiert werden. Der Schalter S1 fungiert dann im geschlossenen Zustand als Shunt-Widerstand. Hilfsweise kann hierbei über die Spannungsabgriffe Se1, Se2 ein Prüfstrom in den Schalter S1 eingeprägt werden.A current detection device 15 may be provided for detecting a current I through the switch S1. The current detection device may be formed by a separate current sensor or on the basis of a semiconductor relay as a switch S1, which detects and signals itself if no current flows through the switch S1. For this purpose, for example, a so-called sense transistor can be provided as switch S1. Alternatively, a current flow through S1 can be detected via a voltage measured between Se1 and Se2. The switch S1 then acts as a shunt resistor in the closed state. In the alternative, a test current can be impressed into the switch S1 via the voltage taps Se1, Se2.

An die Prüfschaltung 12 kann eine Ausgabeeinrichtung 16 angeschlossen sein, die beispielsweise eine Leuchtdiode D3 zur Nutzerinformation umfassen kann. Die Leuchtdiode D3 steht aber nur stellvertretend für eine mögliche Anzeigeeinheit zur Nutzerinformation. Die Ausgabeeinrichtung 16 kann auch z. B. ein LCD umfassen.To the test circuit 12 can be an output device 16 be connected, which may include, for example, a light emitting diode D3 for user information. However, the light-emitting diode D3 is only representative of a possible display unit for user information. The output device 16 can also z. B. include an LCD.

Über die Spannungsabgriffe Se1 und Se3 detektiert die Prüfschaltung 12 die an P3 und P4 anliegende Spannung U und deren Polarität. Hierzu kann die Prüfschaltung 12 beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler und/oder eine Komparatorschaltung umfassen. Der Temperatursensor T kann als redundantes Messsystem genutzt werden, falls über den Fahrzeugbus 14 keine Temperatur der Starterbatterie B1 übermittelt wird oder eine Verbindung mit dem Kraftfahrzeug 1 nicht erwünscht oder möglich ist. D2 dient als Schutz vor rückwärtigem Speisen des Spannungsstabilisators 11 über die Diode D1.The test circuit detects via the voltage taps Se1 and Se3 12 the voltage applied to P3 and P4 and their polarity. For this purpose, the test circuit 12 For example, an analog-to-digital converter and / or a comparator circuit include. The temperature sensor T can be used as a redundant measuring system, if via the vehicle bus 14 no temperature of the starter battery B1 is transmitted or a connection to the motor vehicle 1 not wanted or possible. D2 serves as protection against backward feeding of the voltage stabilizer 11 via the diode D1.

D1 dient als Schutz der Prüfschaltung 12 vor einem versehentlich vergolten Anschluss der Starterbatterie B1.D1 serves to protect the test circuit 12 in front of an accidentally recompensed connection of the starter battery B1.

Für die folgende Erläuterung der Funktionsweise der Schutzvorrichtung 7 sei angenommen, dass die Starterbatterie B1 entladen oder nicht mehr in der Lage sei, den Starter 3 anzutreiben und die Prüfschaltung 12 mit elektrischer Energie zu versorgen. Somit liegt über D1 am Versorgungsanschluss VCC bezogen auf die Masse GND der Gleichrichterschaltung 8 keine ausreichende Versorgungsspannung für die Prüfschaltung 12 an.For the following explanation of the operation of the protection device 7 Assume that the starter battery B1 is discharged or no longer able to start the starter 3 drive and the test circuit 12 to supply with electrical energy. Thus, via D1 at the supply terminal VCC relative to the ground GND of the rectifier circuit 8th no sufficient supply voltage for the test circuit 12 at.

In einem ersten Beispiel sei angenommen, dass die Spannungsquelle B2 korrekt polarisiert angeschlossen sei und eine vorschriftsmäßige Spannung U erzeuge, mittels welcher die Starterbatterie B1 aufgeladen und der Starter 3 betrieben werden können, ohne dass ein Schaden entsteht. Die über D6 und D5 gleichgerichtete Spannung wird durch den Spannungsstabilisator 11 in die geregelte Versorgungsspannung V gewandelt, welche wiederum über D2 an dem Versorgungsanschluss VCC der Prüfschaltung 12 anliegt. Hierdurch wird die Prüfschaltung 12 in Betrieb gesetzt. Über Se1 und Se3 wird die Spannung U der Spannungsquelle B2 als nicht zu hoch und richtig polarisiert erkannt. Der Schalter S1 wird deshalb durch die Prüfschaltung 12 geschlossen. Anschließend steht die Spannungsquelle B2 zur Starthilfe zur Verfügung. Nach erfolgreicher Starthilfe wird die Spannungsquelle B2 beispielsweise durch einen Benutzer wieder abgeklemmt. Vorausgesetzt, dass die Starterbatterie B1 nun ausreichend Energie bereitstellt oder über die Anschlusskontakte P1 und P2 vom Fahrzeugbordnetz, beispielsweise einem Generator, ausreichend Energie geliefert wird, kommutiert nun die Versorgungsspannung von B1 einerseits über D1 und andererseits über D6 und D5. Wenn die Stromerfassungseinrichtung 15 ein Stromstärkesignal 17 erzeugt, das signalisiert, dass über S1 kein Starterstrom mehr fließt, kann dies beispielsweise über die Ausgabeeinrichtung 16 angezeigt werden, indem beispielsweise die Diode D3 grün aufleuchtet, um Fehlerfreiheit zu signalisieren. Zudem wird der Schalter S1 durch die Prüfschaltung 12 geöffnet. Die Prüfschaltung 12 wird nun durch die an den Anschlusskontakten P1, P2 anliegende Batteriespannung B über D1 und D5 versorgt.In a first example it is assumed that the voltage source B2 is connected correctly polarized and generate a prescribed voltage U, by means of which the starter battery B1 charged and the starter 3 can be operated without causing any damage. The voltage rectified across D6 and D5 is provided by the voltage stabilizer 11 converted into the regulated supply voltage V, which in turn via D2 to the supply terminal VCC of the test circuit 12 is applied. This will cause the test circuit 12 put into operation. Via Se1 and Se3, the voltage U of the voltage source B2 is detected as not too high and correctly polarized. The switch S1 is therefore passed through the test circuit 12 closed. Subsequently, the voltage source B2 is the jump start available. After successful jump start the voltage source B2 is disconnected again, for example by a user. Provided that the starter battery B1 now provides sufficient energy or sufficient power is supplied via the terminals P1 and P2 from the vehicle electrical system, such as a generator, now the supply voltage of B1 commutes on the one hand via D1 and on the other hand via D6 and D5. When the current detection device 15 a current signal 17 generated, which signals that no starter current flows through S1, this can for example via the output device 16 displayed by, for example, the diode D3 lights up green to signal accuracy. In addition, the switch S1 through the test circuit 12 open. The test circuit 12 is now supplied by the voltage applied to the terminals P1, P2 battery voltage B via D1 and D5.

Eine weitere Schutzfunktion ist auf der Grundlage einer Temperaturmessung und/oder Stromstärkemessung möglich. Über eine Temperaturmessung mittels des Temperatursensors T oder über die im Kommunikationsbus 14 gelieferte Batterietemperatur der Starterbatterie B1 kann durch die Prüfschaltung 12 detektiert werden, ob der durch die Spannungsquelle B2 gelieferte Strom derart groß ist, dass die Starterbatterie B1 überhitzt. Dies kann nützlich sein, wenn eine Lithium-Ionen-Starterbatterie des Kraftfahrzeugs 1 über die Fremdstartbolzen 4 bei Temperaturen geladen werden soll, die unterhalb des für eine Ladung zugelassenen Bereichs liegt. Es kann dann durch die Prüfschaltung 12 entschieden werden, dass der Schalter S1 nicht geschlossen wird und eine Starthilfe somit unterbunden wird.Another protective function is possible on the basis of a temperature measurement and / or current measurement. Via a temperature measurement by means of the temperature sensor T or via the communication bus 14 supplied battery temperature of the starter battery B1 can through the test circuit 12 are detected, whether the current supplied by the voltage source B2 is so large that the starter battery B1 overheats. This can be useful if a lithium-ion starter battery of the motor vehicle 1 over the foreign start bolts 4 should be charged at temperatures below the range allowed for a charge. It can then pass through the test circuit 12 decided that the switch S1 is not closed and a jump start is thus prevented.

Ein zweites Ausführungsbeispiel veranschaulicht den Verpolschutz. Es wird wieder davon ausgegangen, dass B1 entladen oder nicht mehr in der Lage ist, das Fahrzeug zu starten und die Prüfschaltung 12 mit Energie zu versorgen. Des Weiteren wird angenommen, dass die Spannungsquelle B2 mit falscher Polarität angeschlossen ist, also in dem veranschaulichten Beispiel der Pol 5 mit dem Starthilfekontakt P4 und der Pol 6 mit dem Starthilfekontakt P3 über den jeweiligen Starterbolzen 4 elektrisch verbunden ist. In diesem Fall wird der Spannungsstabilisator 11 über D7 und D4 mit korrekt polarisierter Spannung versorgt und liefert an die Prüfschaltung 12 über D2 ebenfalls eine geregelte Versorgungsspannung V mit korrekter Polarität, die auch im Falle einer Überspannung, falls die Spannung betragsmäßig größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (z. B. 20 Volt) ist, auf den für die Prüfschaltung 12 vorgesehenen Spannungsbereich (z. B. 10 Volt bis 14 Volt) gehalten wird, da der Spannungsstabilisator 11 seine Ausgangsspannung V regelt. Die Prüfschaltung 12 ist deshalb auch in diesem Fall in der Lage, über Se1 und Se3 zu detektieren, dass die an P3 und P4 angelegte Spannung U falsch polarisiert ist. Daher wird der Schalter S1 nicht geschlossen, das heißt in einer geöffneten Stellung gehalten. Die Verpolung und/oder Überspannung kann über die Ausgabeeinrichtung 16 einem Benutzter signalisiert werden. Es kann beispielsweise in Form einer rot aufleuchtenden Diode D3 der Fehler kommuniziert werden.A second embodiment illustrates the polarity reversal protection. It is again assumed that B1 is unloaded or no longer able to start the vehicle and the test circuit 12 to provide energy. Furthermore, it is assumed that the voltage source B2 is connected with the wrong polarity, that is, in the illustrated example, the pole 5 with jump start contact P4 and the pole 6 with jump start contact P3 over the respective starter pin 4 electrically connected. In this case, the voltage stabilizer 11 supplied with correctly polarized voltage via D7 and D4 and supplies to the test circuit 12 via D2 also a regulated supply voltage V with the correct polarity, even in the case of an overvoltage, if the voltage is greater than a predetermined threshold value (eg 20 volts) in magnitude, for the test circuit 12 voltage range (eg, 10 volts to 14 volts) is maintained because the voltage stabilizer 11 its output voltage V regulates. The test circuit 12 Therefore, in this case, too, it is able to detect via Se1 and Se3 that the voltage U applied to P3 and P4 is polarized incorrectly. Therefore, the switch S1 is not closed, that is held in an open position. The polarity reversal and / or overvoltage can via the output device 16 be signaled to a user. It can be communicated, for example, in the form of a red light emitting diode D3 of the error.

Die Schutzvorrichtung 7 kann beispielsweise als Steuergerät ausgestaltet sein, das als Vierpol zwischen die Fremdstartbolzen 4 einerseits und die Starterbatterie B1 geschaltet werden kann. Es ist keine zusätzlich externe Spannungsversorgung nötig, da über die Gleichrichterschaltung 8 die Spannung U der Spannungsquelle B2 für den Betrieb der Prüfschaltung 12 genutzt wird.The protection device 7 For example, it can be configured as a control unit that acts as a quadrupole between the remote start bolts 4 on the one hand and the starter battery B1 can be switched. There is no additional external power supply needed because of the rectifier circuit 8th the voltage U of the voltage source B2 for the operation of the test circuit 12 is being used.

Somit ergibt die Schutzvorrichtung 7 Schutz der im Fahrzeug befindlichen Starterbatterie vor Überspannung, Überstrom und Verpolung einer Spenderbatterie im Falle einer Starthilfe. Durch Überwachen der Temperatur und der Stromstärke ist ein intelligenter Überstromschutz möglich.Thus, the protection device gives 7 Protection of the starter battery in the vehicle against overvoltage, overcurrent and polarity reversal of a donor battery in the case of jump start. By monitoring the temperature and current, intelligent overcurrent protection is possible.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Verpol- und Überspannungsschutz-Vierpol zum Schutze einer Starterbatterie vor Verpolung, Überspannung und Überstrom bereitgestellt werden kann.Overall, the example shows how can be provided by the invention, a polarity reversal and overvoltage protection quadrupole to protect a starter battery from reverse polarity, overvoltage and overcurrent.

Claims

Protection device ( 7 ) for protecting a starter battery (B1) of a motor vehicle ( 1 ), comprising: - a terminal (P1) for connecting a pole of the starter battery (B1); A first jump start contact (P3) for connecting a first pole ( 5 ) an external vehicle voltage source (B2) for a jump start; A second jump start contact (P4) for connecting a second pole ( 6 ) the voltage source (B2); - A switch (S1) through which the terminal contact (P1) and the first jump start contact (P3) are connected; A test circuit ( 12 ) which is designed to detect a voltage value of an electrical voltage (U) present between the first jump starting contact (P3) and the second starting aid contact (P4) and to switch the switch (S1) as a function of the detected voltage value, characterized in that a supply terminal (VCC) of the test circuit ( 12 ) via a rectifier circuit ( 8th ) is connected to the first jump start contact (P3) and the second jump start contact (P4) and the rectifier circuit ( 8th ) is adapted to generate a directional voltage from the voltage (U), the supply terminal (VCC) being connected via a voltage stabilizer ( 11 ) with the rectifier circuit ( 8th ) and the voltage stabilizer ( 11 ) is adapted from the directional voltage for the test circuit ( 12 ) to generate a regulated supply voltage (V), and wherein the supply terminal (VCC) is connected via a diode (D1) to the terminal contact (P1) and a forward direction of the diode (D1) from the terminal contact (P1) to the supply terminal (VCC) is aligned.

Protection device ( 7 ) according to claim 1, wherein the protective device ( 7 ) does not allow an electrically conductive connection between the voltage source (B2) and the starter battery (B1), if there is a reverse polarity or an overvoltage of the voltage source (B2).

Protection device ( 7 ) according to one of the preceding claims, wherein an output device ( 16 ) and the test circuit ( 12 ) is designed to be accessible via the output device ( 16 ) to signal an overvoltage and / or a reverse polarity.

Protection device ( 7 ) according to one of the preceding claims, wherein the test circuit ( 12 ) is adapted to receive a temperature signal and to control the switch (S1) in response to the temperature signal.

Protection device ( 7 ) according to one of the preceding claims, wherein the test circuit ( 12 ) a bus connection ( 13 ) for connecting a communication bus ( 14 ) and is adapted to be connected via the bus connection ( 13 ) Receive bus data and control the switch (S1) in dependence on the bus data.

Protection device ( 7 ) according to one of the preceding claims, wherein the protective device ( 7 ) a current detection device ( 15 , Se1, Se2) which is designed to generate a current signal of an electric current (I) flowing through the switch (S1), the test circuit ( 12 ) is adapted to control the switch (S1) in response to the current signal and / or to output the current signal.

Protection device ( 7 ) according to claim 1, wherein the test circuit ( 12 ) is adapted to close the switch (S1) only if the detected voltage value is less than a predetermined overvoltage value.

Protection device ( 7 ) according to claim 1, wherein the test circuit ( 12 ) is adapted to close the switch (S1) only if the detected voltage value indicates a predetermined polarity of the voltage (U).