DE10252817A1

DE10252817A1 - Leistungsschaltgerät für Fahrzeuge und zugehöriges Steuerverfahren

Info

Publication number: DE10252817A1
Application number: DE10252817A
Authority: DE
Inventors: Keizo Hiraku; Hideki Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: JP3840097B2; JP2003146152A; DE10252817B4; US20030090847A1; US6989978B2

Abstract

Es wird eine Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge mit Erdungsmitteln zur Erdung von Teilen angegeben, die näher zu der Seite eines leistungsverbrauchenden Gerätes gelegen sind, als ein Relais in Hauptleitungswegen, wobei Relais (30, 40) in den Hauptleitungswegen angeordnet sind, die sich von einem Akkumulator eines Fahrzeugs zu einer Brennstoffheizeinrichtung, einem Heizgerät für einen Katalysator, einer elektrischen Pumpe oder dergleichen erstrecken. Wenn die Relais ausgeschaltet werden, geschieht keine fehlerhafte Leistungszufuhr, selbst wenn ein Kurzschluß in einem Teil der Leistungszuführungsschaltung auftritt. Wenn ferner zwei Relais (30, 40) in Reihe geschaltet sind, wird der Erdungsbereich der Schaltung für das Relais (40) vorgesehen, das näher an dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) gelegen ist, um einen Spannungspegel in dem Hauptleitungsweg überwachen zu können und das Detektieren eines Kurzschlusses oder eines Abtrennungsfehlers zu erleichtern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Leistungsschaltgerät für Fahrzeuge zur Steuerung der selektiven Leistungszufuhr zu Leistungsverbrauchereinrichtungen, beispielsweise einer Brennstofferwärmungseinrichtung, einer Katalysatorheizeinrichtung und einer elektrischen Pumpe von einem Sammler, beispielsweise einer Batterie, in einem Fahrzeug, sowie ein entsprechendes Steuerverfahren.

2. Beschreibung des zutreffenden Standes der Technik

In Fahrzeugen, beispielsweise Automobilen, werden verschiedene Leistungsverbrauchergeräte selektiv durch Leistung betrieben, welche von einer Sammlereinrichtung, beispielsweise einer Batterie, zugeführt wird. Beispiele von Leistungsverbrauchereinrichtungen sind Brennstoffeinspritz-Heizstoffeinrichtungen, welche einen Brennstoff, welcher eingespritzt wird, zu Zeiten des Kaltstarts einer internen Brennkraftmaschine erhitzen, ein Katalysatorheizer, welcher einen Katalysator aufheizt, bis sich ein Katalysator zur Reinigung des Auspuffs aufgewärmt hat, eine elektrische Pumpe, beispielsweise eine Ölpumpe oder eine Luftpumpe, und dergleichen. In gegenwärtig verwendeten Fahrzeugen wird eine Leistungszufuhr zu den leistungsverbrauchenden Einrichtungen von den Akkumulatoren im allgemeinen durch eine Leistungsschalteinrichtung mit einem Relais durchgeführt, das zwischen einem EIN-Zustand (leitfähigen Zustand) und einem AUS-Zustand (Unterbrechungszustand) durch ein Befehlssignal umgeschaltet wird, das von einem elektrischen Kraftfahrzeugbetriebssteuergerät mit einem Rechner abgegeben wird.

Grundsätzlich kann der Betrieb von leistungsverbrauchenden Geräten, die auf dieser Art von Fahrzeugen installiert sind, basierend auf einer Steuerentscheidung des elektrischen Fahrzeugbetriebssteuergerätes gesteuert werden. Die Betriebsumgebung des leistungsverbrauchenden Gerätes kann sich jedoch jenseits der Beurteilung des Fahrzeugbetriebssteuergerätes verändern. Außerdem kann eine Fehlfunktion in jedem leistungsverbrauchenden Gerät, insbesondere in einem Heizgerät und seinem umgebenden Geräten aufgrund der Erhitzung auftreten. Aufgrund einer Störung kann auch eine Fehlfunktion in dem Betrieb des elektrischen Fahrzeugbetriebssteuergeräts auftreten. Unter Berücksichtigung einer solchen Störung wird in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 8-326527 der Einsatz eines weiteren Relais in Serienschaltung mit dem genannten Relais, welches durch das Betriebssteuergerät EIN-AUS- gesteuert wird, in den Leistungsstromkreis eines elektrischen Heizers in einer Störung der Stromzuführung zu dem elektrischen Heizer eines elektrisch beheizten Katalysators angegeben bzw. offenbart, der in einem Abgaskanal einer internen Verbrennungsmaschine angeordnet ist. Es wurde vorgeschlagen, daß das weitere Relais gesondert EIN-AUS- gesteuert wird, indem eine Stromzuführungsbedingung des elektrischen Heizers detektiert wird.

Wenn zwei Relais in Reihe in der Mitte eines Hauptleitungsweges eingesetzt werden, der einen Strom zu dem leistungsverbrauchenden Gerät beispielsweise einem elektrischen Heizer eines Katalysators von einem Akkumulator aus hinführt, so kann eine Leistungszufuhr des leistungsverbrauchenden Gerätes unabhängig von den EIN-AUS- Bedingungen jedes Relais auch dadurch unterbrochen werden, daß irgendeines der Relais ausgeschaltet wird, wenn das leistungsverbrauchende Gerät nicht aktiviert werden soll, was eine größere Zuverlässigkeit bezüglich der Sicherheit des leistungsverbrauchenden Gerätes sicherstellt.

Wenn jedoch ein Kurzschlußfehler in der Leistungsschalteinrichtung mit diesen beiden Relais aufgrund einer Fehlfunktion oder eines Verschweißens auftritt und entweder eines der Relais oder beide Relais ausgeschaltet sind, so besteht die Möglichkeit, daß das leistungsverbrauchende Gerät aufgrund der Tatsache beschädigt wird, daß es mit ungesteuerter Leistung durch die Leistungsquelle beaufschlagt wird, wobei diese Möglichkeit nicht vollständig ausgeschlossen werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bezüglich des Einschaltens und des Ausschaltens der Leistungszufuhr zu einem leistungsverbrauchenden Gerät in einem Fahrzeug bei ausgeschalteten Relais ist festzustellen, daß ein Strom fälschlicherweise zu dem leistungsverbrauchenden Gerät aufgrund eines Kurzschlußfehlers geführt werden kann, der durch ein Verschweißen oder dergleichen in einem Teil der Leistungsschalteinrichtung auftritt.

Es ist ein vornehmliches Ziel der Erfindung, eine fälschlicherweise auftretende Leistungszufuhr mit höherer Zuverlässigkeit zu verhindern, indem nicht nur eine Stromzufuhr zu dem leistungsverbrauchenden Gerät durch Ausschalten des Relais unterbrochen wird, sondern außerdem durch effektive Verwendung einer gesonderten Umschaltung des Relais in den AUS-Zustand.

Außerdem ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, die folgenden zusätzlichen Punkte durch Ausnutzung von Charakteristiken zu erreichen, die aus einer Relais-Doppelinstallationsstruktur resultieren, wenn die Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge die Relais-Doppelinstallationsstruktur enthält. Genauer gesagt ist es ein Ziel, nicht nur das oben erwähnte Auftreten eines Kurzschlußfehlers detektieren zu können, sondern auch andere Kurzschlußfehler oder Abtrennungsfehler zu detektieren, welche in einer solchen Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge auftreten können, wenn eine Fehlerhaftigkeit in einem Teil der Leistungsschalteinrichtung oder dem leistungsverbrauchenden Gerät geschieht.

Zur Lösung der oben erwähnten Hauptaufgabe wird ein Leistungsschaltgerät für Fahrzeuge gemäß einem Aspekt der Erfindung als solches zur Steuerung einer selektiven Leistungszufuhr zu dem leistungsverbrauchenden Gerät von einem Akkumulator her ausgebildet. Das Gerät ist mit einem Hauptleitungspfad versehen, der Relais enthält, die zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand geschaltet werden können, und einen Strom zu dem leistungsverbrauchenden Gerät von einer Leistungsquelle leiten, und ferner mit einem Erdungsteil zur Erdung eines Abschnittes des Hauptleitungspfades, welcher näher an dem leistungsverbrauchenden Gerät liegt, als das Relais, wenn sich das Relais im Ausschaltzustand befindet.

Zur Lösung des oben erwähnten zusätzlichen Problems enthält außerdem gemäß der Erfindung die Relaisanordnung ein erstes Relais und ein zweites Relais in Serienschaltung bezüglich des Fortschrittes von der Leistungszuführungseinrichtung oder der Leistungsquelle zu dem leistungsverbrauchenden Gerät, und der Erdungsteil erdet eine ausgangsseitige Hälfte des Hauptleitungsweges, welche näher an dem leistungsverbrauchenden Gerät als das zweite Relais gelegen ist, wenn das zweite Relais sich im Ausschaltzustand befindet. Außerdem schlägt die Erfindung vor, einen Spannungsüberwachungstei1 vorzusehen, um zu bestimmen, ob ein Kurzschlußfehler oder ein Abtrennungsfehler in der Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge aufgetreten ist, basierend auf dem Einschaltzustand oder dem Ausschaltzustand des ersten und des zweiten Relais, und einem Spannungspegel der ausgangsseitigen Hälfte des Hauptleistungspfades.

Der Spannungsüberwachungsteil kann feststellen, daß ein Abteiltrennungsfehler in dem Erdungsteil vorliegt, was aufgrund der Tatsache geschieht, daß eine Spannung der ausgangsseitigen Hälfte des Hauptleitungsweges gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Schwellwert ist, wenn sich das zweite Relais im Ausschaltzustand befindet, und eine vorbestimmte Überwachungsspannung an die ausgangsseitige Hälfte des Hauptleitungsweges gelegt wird.

Der Spannungsüberwachungsteil kann feststellen, daß in der ausgangsseitigen Hälfte des Hauptleitungsweges ein Erdschluß aufgetreten ist, was auf der Tatsache basiert, daß eine Spannung der ausgangsseitigen Hälfte des Hauptleitungsweges im wesentlichen gleich null ist, wenn sich das erste Relais im Ausschaltzustand befindet und sich das zweite Relais im Einschaltzustand befindet und eine vorbestimmte Uberwachungsspannung an die ausgangsseitige Hälfte des Hauptleitungsweges gelegt ist.

Weiterhin kann der Spannungsüberwachungsteil feststellen, daß ein Abtrennungsfehler mindestens entweder in der ausgangsseitigen Hälfte des Hauptleitungsweges oder in der leistungsverbrauchenden Einrichtung vorliegt, was auf der Tatsache basiert, daß eine Spannung der ausgangsseitigen Hälfte gleich oder größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellwert ist, wenn sich das erste Relais im Ausschaltzustand befindet, und sich das zweite Relais im Einschaltzustand befindet und eine vorbestimmte Überwachungsspannung an die ausgangsseitige Hälfte des Hauptleitungsweges gelegt ist.

Weiterhin kann die Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge so konstruiert sein, daß das erste Relais vom Ausschaltzustand in den Einschaltzustand geschaltet wird, nachdem das zweite Relais von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand geschaltet ist, wenn eine Leistungszufuhr von dem Akkumulator oder der Batterie zu dem leistungsverbrauchenden Gerät begonnen wird, und das erste Relais von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand gestellt wird, nachdem das zweite Relais von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand geschaltet worden ist, wenn eine Leistungszufuhr von dem Akkumulator oder der Batterie zu dem leistungsverbrauchenden Gerät unterbrochen wird.

Wenn die Leistungschalteinrichtung für Fahrzeuge, welche eine selektive Leistungszufuhr von dem Akkumulator oder der Batterie zu dem leistungsverbrauchenden Gerät steuert, so ausgelegt ist, daß sie eine Stromzufuhr oder eine Abtrennung des Hauptleitungsweges zur Speisung des leistungsverbrauchenden Gerätes mit einem Strom von der Leistungsquelle unter Verwendung des Relais steuert, das zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand umgeschaltet wird, dann wird das leistungsverbrauchende Gerät automatisch durch den Erdungsteil geerdet, wenn die Stromzufuhr von der Stromquelle zum leistungsverbrauchenden Gerät unterbrochen werden soll, vorausgesetzt, daß die Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge einen Erdungsteil enthält, der die ausgangsseitige Hälfte, welche näher am leistungsverbrauchenden Gerät gelegen ist als das Relais des Hauptleitungsweges, erdet, wenn das Relais in den Ausschaltzustand gestellt wird. Aus diesem Grunde ist das leistungsverbrauchende Gerät gegen unerwünschte Strombeaufschlagung zuverlässig geschützt.

Wenn weiter die Relaisanordnung das erste Relais und das zweite Relais enthält, die mit Bezug auf einen Fortschritt von der Leistungsquelle zu dem leistungsverbrauchenden Gerät in Serie geschaltet sind, und der Erdungsteil die ausgangsseitige Hälfte im Hauptleitungsweg, welche näher an dem leistungsverbrauchenden Gerät gelegen ist, als das zweite Relais, erdet, wenn das zweite Relais sich im Ausschaltzustand befindet, so wird das zweite Relais von der Leistungsquelle abgetrennt, da das erste Relais in den Ausschaltzustand gestellt ist. Dies bietet somit eine breitere Option bei der Betriebssteuerung und bei der Fehlerprüfung.

Wenn außerdem ein Spannungsüberwachungsteil vorgesehen ist, welcher bestimmt, ob ein Kurzschlußfehler oder ein Abtrennungsfehler in der Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge vorliegt, wobei die Prüfung basierend auf dem Einschaltzustand und Ausschaltzustand des ersten Relais und des zweiten Relais und einem Spannungspegel der ausgangsseitigen Hälfte des Hauptleitungsweges durchgeführt wird, so ermöglicht der Spannungsüberwachungsteil eine unmittelbare Detektierung, wobei der Spannungsüberwachungsteil eingesetzt wird, wenn ein Kurzschlußfehler oder ein Abtrennungsfehler in der Leistungsschalteinrichtung oder in dem leistungsverbrauchenden Gerät auftritt, was unten beispielsweise ausgeführt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Abbildung, welche eine Ausführungsform einer Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge gemäß der Erfindung wiedergibt.
Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild eines Beispiels für eine Modifikation bezüglich eines Teiles der Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge gemäß Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für Fehlererkennungsvorgänge beim Betrieb der Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge gemäß Fig. 1 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen und in Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche ein Leistungsschaltgerät für Fahrzeuge gemäß der Erfindung zum selektiven Zuführen eines Stromes von einem Akkumulator 10 zu einem leistungsverbrauchenden Gerät 20 in einem Fahrzeug als Ausführungsbeispiel zeigt. Das leistungsverbrauchende Gerät 20 ist in Form einer Heizung für die Brennstoffeinspritzung, eines Abgaskatalysatorheizers, einer Ölpumpe oder einer Luftpumpe gegeben.
Gemäß der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird ein erster Anker 32, der sich um einen ersten Relaisausgangsanschluß 31 verschwenkend nach aufwärts und nach abwärts bewegt, auf eine erste Spule 33 hingezogen und in eine Schließposition gebracht, in der er an einem ersten Relaiseingangsanschluß 34 ansteht, wenn ein Strom zu der ersten Spule 33 geführt wird. In entsprechender Weise wird ein zweiter Anker 42, welcher sich um einen zweiten Relaisausgangsanschluß 42 des zweiten Relais 40 nach aufwärts und nach abwärts bewegt, gegen eine zweite Spule 42 angezogen und in einer Schließposition gebracht, in der er an einem zweiten Relaiseingangsanschluß 44 ansteht, wenn ein Strom zu der zweiten Spule 43 geführt wird.
Dies führt zu einem Einschaltzustand, bei dem der erste Relaisausgangsanschluß 31 und der ersten Relaiseingangsanschluß 34, sowie der zweite Relaisausgangsanschluß 41 und der zweite Relaiseingangsanschluß 44 jeweils elektrisch verbunden sind.
Wenn, wie in der Zeichnungsfigur gezeigt, ein Strom nicht zu der ersten Spule 33 und zu der zweiten Spule 43 geführt wird, dann werden der erste Anker 32 und der zweite Anker 42 in die Offenstellungen gedrängt, in welchen sie von dem ersten Relaiseingangsanschluß 34 bzw. dem zweiten Relaiseingangsanschluß 44 entfernt sind, was durch in der Zeichnung nicht gezeigte Federmittel geschieht. Es entsteht dann ein Ausschaltzustand, in welchem der erste Relaisausgangsanschluß 31 und der erste Relaiseingangsanschluß 34 sowie der zweite Relaisausgangsanschluß 41 und der zweite Relaiseingangsanschluß 44 jeweils elektrisch voneinander isoliert sind.
In dem zweiten Relais 40 liegt ferner, wenn der zweite Anker 42 in die Offenstellung gebracht wird, dieser zweite Anker 42 an einem erdungsseitigen Anschluß 45 an.
Ein positiver Anschluß 52 des Akkumulators 10, der mit seinem negativen Anschluß 50 geerdet ist, ist über eine vordere Abschnittshälfte 56 des Hauptleitungsweges mit dem ersten Relaiseingangsanschluß 34 verbunden, wobei dieser Abschnitt eine Akkumulatorbatterie 54 enthält. Der erste Relaisausgangsanschluß 31 ist mit dem zweiten Relaiseingangsanschluß 44 über einen mittleren Abschnitt 58 des Hauptleitungsweges verbunden. Der zweite Relaisausgangsanschluß 41 ist mit einem positiven Anschluß 62 für das leistungsverbrauchende Gerät über, eine ausgangsseitige Hälfte 60 des Hauptleitungsweges verbunden. Ein negativer Anschluß 64 des leistungsverbrauchenden Gerätes ist geerdet.
Die erste Spule 33 wird durch einen Erregerstrom beaufschlagt, der von einer ersten Relaistreiberschaltung zugeführt wird, die in einem elektrischen Fahrzeugbetriebssteuergerät 66 mit eingebautem Rechner enthalten ist, wobei die Strombeaufschlagung über einen ersten Relaistreiberausgangsanschluß 68 und einen ersten Relaisleiterweg 70 erfolgt. In entsprechender Weise wird die zweite Spule 43 mit einem Erregerstrom beaufschlagt, der von einer zweiten Relaistreiberschaltung zugeführt wird, die in dem elektrischen Fahrzeugbetriebssteuergerät 66 enthalten ist, wobei die Strombeaufschlagung über einen zweiten Relaistreiberausgangsanschluß 72 und einen zweiten Relaisleitungsweg 74 erfolgt. Die jeweils anderen Enden der ersten Spule 33 und der zweiten Spule 43 sind zusammen mit dem erdungsseitigen Anschluß 45 geerdet.
Eine Spannungsüberwachungsschaltung ist ebenfalls in dem elektrischen Fahrzeugbetriebssteuergerät 66 enthalten. Ein Ausgangsanschluß 76 für die Spannungsüberwachungsschaltung, welcher ein Ausgangsanschluß des elektrischen Fahrzeugbetriebssteuergerätes ist, ist mit der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges über einen Spannungsüberwachungs-Leiterweg 80 verbunden, der eine Spannungsüberwachungs-Sicherung 78 enthält.
Die Spannungsüberwachungsschaltung ist eine Einrichtung zum Zuführen einer konstanten Spannung von annähernd 5 Volt zu dem Anschluß 76 über ein Widerstandselement mit einem geeigneten Widerstandswert, sowie zur Messung eines Spannungspegels am Ausgangsanschluß 76 für die Spannungsüberwachungsschaltung.
Die Spannungsüberwachungsschaltung prüft einen Erdungszustand der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges, wenn eine Spannung von dem Akkumulator 10 nicht zu der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges geführt wird. Außerdem detektiert die Spannungsüberwachungsschaltung eine Isolation oder einen Erdungskurzschluß, wenn sie im ausgangsseitigen Hälfteteil 60 des Hauptleitungsweges oder in dem leistungsverbrauchenden Gerät 20 auftreten.
Die Spannungsüberwachungsschaltung prüft auch, ob ein Spannungspegel an der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges normal ist, wenn eine Spannung von dem Akkumulator 10 zu der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges geführt wird. Einzelheiten der Wirkungsweise werden später unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.
Wenn ferner das leistungsverbrauchende Gerät 20 ein Brennstofferhitzer zur Erhitzung des einzuspritzenden Brennstoffes ist, wird dieses Gerät im allgemeinen für jeden Zylinder einer inneren Verbrennungsmaschine vorgesehen. Bezüglich einer mehrzylindrigen inneren Verbrennungsmaschine ist daher die in Fig. 1 gezeigte Schaltung für jeden Zylinder vorgesehen, ausgenommen, was den Akkumulator 10 und einen Hauptteil des Fahrzeugbetriebssteuergerätes 66 betrifft. In einem solchen Falle ist auch annehmbar, das Relais 30 als gemeinsames Relais für sämtliche Zylinder vorzusehen und alle Teile stromab von dem Relais 40 für jeden Zylinder vorzusehen.
In der Ausführungsform, welche in Fig. 1 gezeigt ist, bewegt sich der Anker 42 unter Verschwenkung um den zweiten Relaisausgangsanschluß 42 nach aufwärts und nach abwärts. Wenn jedoch das zweite Relais 40 in den Ausschaltzustand gestellt wird, ist es auch zweckmäßig, wenn der zweite Anker 42a sich sowohl von dem zweiten Relaiseingangsanschluß 44 als auch von dem zweiten Relaisausgangsanschluß 41 abhebt, wobei diese Anschlüsse auf der Einschaltseite gelegen sind, und sich gegen die erdungsseitigen Anschlüsse 45 und 46 auf der Ausschaltseite anlegt, welche gegenüberliegend den Anschlüssen auf der Einschaltseite gelegen sind. Wenn in diesem Falle der erdungsseitige Anschluß 45 in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 gezeigt geerdet ist, ist es zweckmäßig, den erdungsseitigen Anschluß 46 mit der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges zu verbinden.
Wenn in beiden oben beschriebenen Strukturen das zweite Relais 40 in den Ausschaltzustand gestellt ist, wird nicht nur die ausgangsseitige Hälfte 60 des Hauptleitungsweges, welche näher an dem leistungsverbrauchenden Gerät 20 liegt als das zweite Relais 40, von dem Akkumulator 10 abgetrennt, sondern es wird auch die ausgangsseitige Hälfte 60 des Hauptleitungsweges durch das Relais 40 geerdet, welches in den Ausschaltzustand gestellt ist. Selbst wenn daher ein Kurzschlußfehler in irgendeinem Leitungsweg von dem Akkumulator 10 zu der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges auftritt, kann vermieden werden, daß das leistungsverbrauchende Gerät 20 durch einen solchen Kurzschlußstrom beschädigt wird.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Vorgängen zeigt, um die Leistungsschaltung für Fahrzeuge gemäß Fig. 1 durch das Fahrzeugbetriebssteuergerät 66 zu steuern, um selektiv einen Strom von dem Akkumulator 10 zu dem leistungsverbrauchenden Gerät 20 zu führen und dann festzustellen, ob die Leistungsschaltung ordnungsgemäß arbeitet, was unter Verwendung der Spannungsüberwachungsschaltung geschieht.
Wenn das leistungsverbrauchende Gerät nicht betrieben wird, d. h. wenn sowohl das erste Relais 30 als auch das zweite Relais 40 sich im Ausschaltzustand (Abschaltzustand) befinden, ist zuerst die ausgangsseitige Hälfte 60 des Hauptleitungsweges über den erdungsseitigen Anschluß 45 des zweiten Relais 40 geerdet. Es ist daher davon auszugehen, daß ein durch die Spannungsüberwachungsschaltung detektierter Spannungspegel null ist.
Ein Schwellwert für einen Spannungspegel, der durch die Spannungsüberwachungsschaltung in einem Zustand detektiert wird, in welchem sowohl das erste Relais 30 als auch das zweite Relais 40 sich im Ausschaltzustand befinden (oder mindestens dann, wenn sich das zweite Relais 40 im Ausschaltzustand befindet) wird auf einen entsprechend geringen positiven Wert, beispielsweise nahe null, eingestellt.
Wenn dann das zweite Relais im Ausschaltzustand ist und ein Abtrennungsfehler oder ein Stromzuführungsfehler (beispielsweise ein Kontaktfehler zwischen dem zweiten Anker 42 und dem erdungsseitigen Anschuß 45) in der Erdungsschaltung zur Erdung des leistungsverbrauchenden Gerätes 20 auftritt, dann kann der Abtrennungsfehler oder der Stromzuführungsfehler basierend auf der Tatsache detektiert werden, daß der durch die Spannungsüberwachungsschaltung detektierte Spannungspegel den Schwellwert VO überschreitet.
Wenn zum zweiten das Fahrzeugbetriebssteuergerät 66 bestimmt, daß das leistungsverbrauchende Gerät 20 neuerlich aktiviert werden sollte, dann wird anfänglich die zweite Spule 43 durch die zweite Relaistreiberschaltung zu der Zeit t1 erregt. Wenn die zweite Relaisspule 43 energiebeaufschlagt wird, dann wird der zweite Anker 43 durch die zweite Spule 43 angezogen, so daß der Anker sich von dem erdungsseitigen Anschluß 45 ablöst und an dem zweiten Relaiseingangsanschluß 44 ansteht.
Wenn sich der zweite Anker von dem erdungsseitigen Anschluß 45 löst, wird die Erdung der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges rückgängig gemacht und eine von der Spannungsüberwachungsschaltung an die ausgangsseitige Hälfte 60 des Hauptleitungsweges angelegte Spannung wird zu dem leistungsverbrauchenden Gerät 20 geführt. Wenn die Schalteinrichtung und das leistungsverbrauchende Gerät 20 sich im Normalzustand befinden, hat eine Überwachungsspannung einen vorbestimmten Spannungspegel Vm in Entsprechung zu einer Größe eines Überwachungsstromes, der über das leistungsverbrauchende Gerät 20 fließt. Wenn also ein durch die Spannungsüberwachungsschaltung detektierter Spannungspegel während der Zeitdauer null ist, während welcher sich das erste Relais 30 immer noch im Ausschaltzustand befindet, während sich nur das zweite Relais 40 im Einschaltzustand befindet, so kann festgestellt werden, daß ein Erdungskurzschluß, beispielsweise ein Verschweißen des zweiten Ankers 42 mit dem erdungsseitigen Anschluß 45 in der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges aufgetreten ist.
Wenn die ausgangsseitige Hälfte 60 des Hauptleitungsweges und das leistungsverbrauchende Gerät 20 sich im Normalzustand befinden, wird ein Strom von der Spannungsüberwachungsschaltung durch das leistungsverbrauchende Gerät geleitet. Aus diesem Grunde muß die oben erwähnte Spannung Vm kleiner als die oben erwähnte konstante Spannung von annähernd 5 Volt sein, mit welcher die Spannungsüberwachung arbeitet. Während dieser Zeitdauer sollte also ein geeigneter Schwellwert, welcher Vm überschreitet, beispielsweise also Vs, für den Spannungspegel eingestellt werden, der durch die Spannungsüberwachungsschaltung detektiert wird. Hierdurch ist es möglich, festzustellen, daß eine Abtrennung irgendwo auf dem Leitungsweg aufgetreten ist, der sich von der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges zu der Erdung über das leistungsverbrauchende Gerät erstreckt, wenn die Spannungsüberwachungsschaltung einen Spannungspegel detektiert, der größer als der Schwellwert ist. Selbstverständlich kann auch, wenn ein Spannungspegel der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges abnormal bis nahe an den Spannungspegel der Leistungsquelle während dieser Zeit ansteigt, wenn sich das erste Relais 30 immer noch im Ausschaltzustand befindet, festgestellt werden, daß ein Kurzschlußfehler mit Bezug auf das erste Relais 30 vorhanden ist.
Als nächstes wird zu der Zeit t2 das erste Relais 30 eingeschaltet (in den Leistungszustand gebracht), wobei die Zeit t2 eine Zeitverzögerung von beispielsweise annähernd 100 ms gegenüber der Zeit t1 aufweist. Dies ermöglicht dem Akkumulator 10, zu dem leistungsverbrauchenden Gerät über die Hauptleitungswege 56, 58 und 60 eine reguläre Leistungszufuhr zu bewirken, vorausgesetzt, daß die Schalteinrichtung und das leistungsverbrauchende Gerät ordnungsgemäß arbeiten. Wenn sowohl das erste Relais 30 als auch das zweite Relais 40 in den Einschaltzustand gestellt sind, dann muß ein durch die Spannungsüberwachungsschaltung detektierter Spannungspegel Vb sein, was eine umgerechnete Ausgangsspannung des Akkumulators 10 ist. Wenn daher ein durch die Spannungsüberwachungsschaltung detektierter Spannungspegel 30 unter Vb abfällt, so bedeutet dies, daß ein Erdungskurzschluß irgendwo im Hauptleitungsweg aufgetreten ist. Ein solcher Erdungskurzschluß kann detektiert werden, indem ein geeigneter vorbestimmter Schwellwert Vt für eine Überwachungsspannung eingestellt wird.
Wenn der Betrieb des leistungsverbrauchenden Gerätes beendet werden soll, dann wird zu der Zeit t3 das zweite Relais 40 zunächst in den Ausschaltzustand gestellt. Ist das zweite Relais 40 in den Ausschaltzustand gestellt, dann ist davon auszugehen, daß ein Spannungspegel an der ausgangsseitigen Hälfte 60 des Hauptleitungsweges auf null abfällt. Ist der Überwachungsspannungspegel gleich groß wie oder größer als Vo zu dieser Zeit, dann kann festgestellt werden, daß eine Verbindung für das Wiedererden des ausgangsseitigen Hälfteteiles 60 des Hauptleitungsweges durch das Ausschalten des zweiten Relais 40 nicht ordnungsgemäß hergestellt wurde, wodurch ermöglicht wird, unmittelbar einen Betriebsfehler zum Zeitpunkt der Wiedererdung der Schaltung zu detektieren.
Wenn ein Betrieb des leistungsverbrauchenden Gerätes beendet werden soll, so ist es auch zweckmäßig, das erste Relais 30 und das zweite Relais 40 gleichzeitig in den Ausschaltzustand zu stellen. Die Zeichnung zeigt jedoch ein Beispiel, bei welchem zu einem Zeitpunkt t4, wenn das erste Relais 30 in den Ausschaltzustand gestellt wird, gegenüber dem Zeitpunkt t3 um annähernd 100 ms verzögert ist. Wie in der Zeichnung gezeigt kann, wenn ein Zeitunterschied zwischen den Zeitpunkten vorgesehen wird, zu denen die beiden Relais in den Ausschaltzustand gestellt werden, ein Fehler durch jede der Spannungsüberwachungsschaltkreise detektiert werden, wenn ein Fehler bezüglich der Ein- bzw. Ausschaltoperation jedes der Relais auftritt. In diesem Falle zeigt das Einschalten des zweiten Relais 40 vor dem Einschalten des ersten Relais 30 zu der Zeit einer Aktivierung des leistungsverbrauchenden Gerätes beachtliche Effekte wie oben beschrieben wurde. Es ist daher möglich, eine Fähigkeit einer individuellen Prüfung mit Bezug auf die Einschalt- bzw. Ausschaltoperationen der Relais durch Ausschalten des ersten Relais 30 nach dem zweiten Relais 40 auszudehnen, wie in der Zeichnungsfigur deutlich gemacht ist, so daß eine Ein-/Aus-Beziehung zwischen dem ersten Relais 30 und dem zweiten Relais 40 zu der Zeit einer Betriebsbeendigung des leistungsverbrauchenden Gerätes das Umgekehrte der Beziehung zu der Zeit einer Aktivierung des leistungsverbrauchenden Gerätes ist.
Die Erfindung wurde vorstehend im Einzelnen mit Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben. Es wird für den Fachmann deutlich, daß die Erfindung nicht nur auf ein solches Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern daß vielerlei Ausführungsformen innerhalb des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens verwirklicht werden können.

Claims

1. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge, welche eine selektive Leistungszufuhr zu einem leistungsverbrauchenden Gerät (20) von einem Akkumulator (10) her steuert, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes enthält:
einen Hauptleitungsweg, der mindestens ein Relais (30, 40) enthält, das zwischen einem Einschaltzustand und einem Ausschaltzustand schaltbar isl und einen Strom von dem Akkumulator (10) zu dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) leitet; und
Erdungsmittel zur Erdung einer ausgangsseitigen Hälfte (60) im Hauptleitungsweg, welche näher an dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) gelegen ist als das Relais, wenn das Relais (30, 40) in den Ausschaltzustand gestellt ist.

2. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Relais ein erstes Relais (30) und ein zweites Relais (40) umfaßt, welche mit Bezug auf einen Fortschritt von dem Akkumulator (10) zu dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) in Reihe geschaltet sind, und daß
die Erdungsmittel die ausgangsseitige Hälfte (60) im Hauptleitungsweg, welche näher an dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) gelegen ist als das zweite Relais (40), wenn das zweite Relais (40) in den Ausschaltzustand gestellt ist, erden.

3. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach Anspruch 2, welche weiter folgendes enthält:
eine Spannungsüberwachungsschaltung, mindestens zur Bestimmung, ob ein Kurzschlußfehler oder ein Abtrennungsfehler in der Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge vorhanden ist, basierend auf den Ein-/Auszuständen des ersten Relais (30) und des zweiten Relais (40) sowie des Spannungspegels der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges.

4. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsüberwachungseinrichtung feststellt, daß ein Abtrennungsfehler in den Erdungsmitteln vorhanden ist, was auf der Tatsache basierend geschieht, daß eine Spannung der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges gleich oder größer als ein vorbestimmter erster Pegelwert ist, wenn das zweite Relais (40) sich im Ausschaltzustand befindet, und eine vorbestimmte Überwachungsspannung an die ausgangsseitige Hälfte (60) des Hauptleitungsweges angelegt wird.

5. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsüberwachungseinrichtung bestimmt, daß ein Erdungsfehler in der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges vorhanden ist, was basierend auf der Tatsache geschieht, daß eine Spannung der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges im wesentlichen gleich Null ist, wenn das erste Relais (30) sich im Ausschaltzustand befindet und das zweite Relais (40) sich im Einschaltzustand befindet, und eine vorbestimmte Überwachungsspannung an die ausgangsseitige Hälfte (60) des Hauptleitungsweges angelegt ist.

6. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsüberwachungseinrichtung bestimmt, daß ein Abtrennungsfehler mindestens entweder in der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges oder dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) vorhanden ist, was basierend auf der Tatsache geschieht, daß eine Spannung der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges gleich groß oder höher als der vorbestimmte zweite Schwellwert ist, wenn das erste Relais (30) sich im Ausschaltzustand befindet und das zweite Relais (40) sich im Einschaltzustand befindet, und eine vorbestimmte Überwachungsspannung an die ausgangsseitige Hälfte (60) des Hauptleitungsweges angelegt ist.

7. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsüberwachungseinrichtung bestimmt, daß ein Erdungskurzschluß im Hauptleitungsweg vorhanden ist, was basierend auf der Tatsache geschieht, daß eine Spannung der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges wesentlich unter einer Spannung des Akkumulators (10) ist, wenn sich das erste Relais (30) und das zweite Relais (40) im Einschaltzustand befinden.

8. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Relais (30) von einem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand gestellt wird, nachdem das zweite Relais (40) von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand geschaltet wird, wenn eine Leistungszufuhr von dem Akkumulator (10) zu dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) gestartet wird.

9. Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Relais (30) von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand gestellt wird, nachdem das zweite Relais (40) von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand gestellt wird, wenn die Leistungszufuhr von dem Akkumulator (10) zu dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) beendet werden soll.

10. Steuerverfahren für eine Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge, die eine selektive Leistungszufuhr von einem Akkumulator (10) zu einem leistungsverbrauchenden Gerät (20) steuert, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist:
Erden einer ausgangsseitigen Hälfte (60) eines Hauptleitungsweges, der mindestens ein Relais enthält und Strom von dem Akkumulator (10) 2u dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) führt, in einem Bereich, der näher am leistungsverbrauchenden Gerät (20) liegt als das Relais, wenn das Relais in den Ausschaltzustand gestellt ist.

11. Steuerverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsschritt die Erdung der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges zwischen einem zweiten Relais (40), das zusammen mit einem ersten Relais (30) in Serienschaltung im Hauptleitungsweg angeordnet ist, so daß es näher am leistungsverbrauchenden Gerät (20) gelegen ist als das erste Relais (30) einerseits, und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) andererseits, bewirkt, wenn das zweite Relais (40) in Ausschaltzustand gestellt ist.

12. Steuerverfahren nach Anspruch 11, welches weiter folgenden Schritt enthält:
Feststellen mindestens ob ein Kurzschlußfehler oder ein Abtrennungsfehler in der Leistungsschalteinrichtung für Fahrzeuge vorhanden ist, basierend auf den Einschalt-/Ausschalt-Zuständen des ersten Relais (30) und des zweiten Relais (40) und dem Spannungspegel auf der ausgangsseitigen Hälfte (60) des Hauptleitungsweges.

13. Steuerverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens feststellt, daß ein Abtrennungsfehler zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) vorhanden ist, was basierend auf der Tatsache geschieht, daß eine Spannung zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) gleich groß wie oder größer als der vorbestimmte erste Schwellwert ist, wenn sich das zweite Relais (40) im Ausschaltzustand befindet, und eine vorbestimmte Überwachungsspannung an den Hauptleitungsweg zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) angelegt ist.

14. Steuerverfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens feststellt, daß ein Erdungskurzschluß zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) vorhanden ist, was basierend auf der Tatsache geschieht, daß eine Spannung zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) im wesentlichen Null ist, wenn sich das erste Relais (30) im Ausschaltzustand befindet und sich das zweite Relais (40) im Einschaltzustand befindet und eine vorbestimmte Spannung zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) angelegt wird.

15. Steuerverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens feststellt, daß ein Abtrennungsfehler mindestens entweder zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) oder in dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) vorhanden ist, was basierend auf der Tatsache geschieht, daß eine Spannung zwischen dem zweiten Relais (40) und dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) gleich groß oder größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellwert ist, wenn das erste Relais (30) sich im Ausschaltzustand befindet und das zweite Relais (40) sich im Einschaltzustand befindet, und eine vorbestimmte Spannung zwischen das zweite Relais (40) und das leistungsverbrauchende Gerät (20) angelegt ist.

16. Steuerverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestimmungsschritt feststellt, daß ein Erdungskurzschluß im Hauptleitungsweg vorhanden ist, was basierend auf der Tatsache geschieht, daß eine Spannung zwischen dem zweiten Relais (40) und der leistungsverbrauchenden Einrichtung (20) wesentlich niedriger als die Spannung des Akkumulators (10) ist, wenn sich das erste Relais (30) und das zweite Relais (40) im Einschaltzustand befinden.

17. Steuerverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 16, welches weiter folgenden Schritt enthält:
Umstellen des ersten Relais (30) von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand nach Umstellen des zweiten Relais (40) von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand, wenn eine Leistungszufuhr von dem Akkumulator 10 zu dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) gestartet wird.

18. Steuerverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 17, welches weiter folgenden Schritt enthält:
Umstellen des ersten Relais (30) von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand nach Umstellen des zweiten Relais (40) von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand, wenn die Leistungszufuhr von dem Akkumulator (10) zu dem leistungsverbrauchenden Gerät (20) beendet werden soll.