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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät
für ein Verkehrsmittel
mit wenigstens einem Schaltungsteil und einer Schaltereinheit zum
An- und Abschalten einer Energieversorgung des wenigstens einen
Schaltungsteils in Reaktion auf ein Steuersignal, wobei die Schaltereinheit
mit einer Steuersignalleitung und mit einer Batteriespannungsleitung,
die mit einer Fahrzeugbatterie verbindbar ist, verbunden ist.
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In
modernen Kraftfahrzeugen finden Steuergeräte für eine Vielzahl von Funktionen
Anwendung. Diese Steuergeräte
nehmen auch im Ruhezustand einen Strom auf, den sogenannten Ruhestrom.
Dies führt
bei längeren
Zeiträumen,
in denen das Fahrzeug nicht verwendet wird, dazu, dass die Energie der
Fahrzeugbatterie vollständig
aufgebraucht wird. Das Fahrzeuge ist demzufolge nach einer längeren Zeit
des Nichtbenutzens nicht mehr alleine startfähig.
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Mit
der Erfindung soll es ermöglicht
werden, den Ruhestrom eines Steuergerätes zu senken, so dass die
Energiereserven der Fahrzeugbatterie das Fahrzeug für einen
längeren
Zeitraum mit Energie versorgen können.
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Erfindungsgemäß ist hierzu
ein Steuergerät für ein Verkehrsmittel
mit wenigstens einem Schaltungsteil und einer Schaltereinheit zum
An- und Abschalten einer Energieversorgung des wenigstens einen
Schaltungsteils in Reaktion auf ein Steuersignal vorgesehen, wobei
die Schaltereinheit mit einer Steuersignalleitung und mit einer
Batteriespannungsleitung, die mit einer Fahrzeugbatterie verbindbar
ist, verbunden ist, wo bei die Schaltereinheit folgendes aufweist:
einen ersten Widerstand, der zwischen die Steuersignalleitung und
Masse geschaltet ist, einen ersten Transistor mit einem Steueranschluss,
einem ersten Schaltstreckenanschluss und einem zweiten Schaltstreckenanschluss,
wobei eine Schaltstrecke zwischen dem ersten Schaltstreckenanschluss
und dem zweiten Schaltstreckenanschluss freigegeben wird, wobei
der Steueranschluss mit der Steuersignalleitung und der zweiten
Schaltstreckenanschluss mit Masse verbunden ist und einen zweiten
Transistor, mit einem Steueranschluss, einem ersten Schaltstreckenanschluss
und einem zweiten Schaltstreckenanschluss, wobei eine Schaltstrecke
zwischen dem ersten Schaltstreckenanschluss und dem zweiten Schaltstreckenanschluss
des zweiten Transistors freigegeben wird, einen zweiten Widerstand,
der zwischen die Batteriespannungsleitung und den Steueranschluss
des ersten Transistors geschaltet ist, wobei der Steueranschluss
des zweiten Transistors, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
eines dritten Widerstands, mit dem ersten Schaltstreckenanschluss
des ersten Transistors, der zweite Schaltstreckenanschluss des zweiten
Transistors mit der Batteriespannungsleitung und der erste Schaltstreckenanschluss
des zweiten Transistors mit dem wenigstens einen Schaltungsteil
des Steuergeräts
oder einem Steueranschluss eines Lastschalters zwischen Batteriespannungsleitung
und Schaltungsteil verbunden ist.
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Die
Transistoren können
dabei sowohl als bipolare Transistoren als auch als unipolare Transistoren,
beispielsweise Feldeffekttransistoren, ausgebildet sein. Zwischen
dem ersten Schaltstreckenanschluss des zweiten Transistors und der
Masse kann unmittelbar das Schaltungsteil angeordnet sein. Alternativ
ist es auch möglich,
an dieser Stelle einen Lastschalter anzuordnen. Dieser Lastschalter
kann auf Basis eines weiteren Transistors oder eines Relais das
Schaltungsteil mit Strom versorgen oder vom Strom trennen. Die Verwendung
eines zusätzlichen Lastschalters
ermöglicht
so das Schalten von Verbrauchern mit hoher Stromaufnahme.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der erste Transistor als bipolarer
npn-Transistor, wobei der erste Schaltstreckenanschluss den Kollektor
und der zweite Schaltstreckenanschluss den Emitter bildet, und der
zweite Transistor als bipolarer pnp-Transistor ausgebildet, wobei
der erste Schaltstreckenanschluss den Kollektor und der zweite Schaltstreckenanschluss
den Emitter bildet.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Lastschalter als Relais oder
weiterer Transistor ausgebildet.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist das Steuergerät ein Steuerschaltungsteil
und ein Leistungsschalterteil auf, wobei die Schaltereinheit die Energieversorgung
des Steuerschaltungsteils an- und abschaltet und das Leistungsschalterteil
unabhängig
von der Schaltereinheit mit der Fahrzeugbatterie verbindbar ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Steuergeräts in einer
ersten Ausführungsform,
wobei das zu steuernde Schaltungsteil unmittelbar mit dem ersten
Schaltstreckenanschluss des zweiten Transistors verbunden ist,
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2 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Steuergeräts in einer
zweiten Ausführungsform,
bei der zwischen dem Schaltungsteil und der erfindungsgemäßen Schaltung
ein Lastschalter vorgesehen ist, und
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3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuergeräts mit einem
Steuerschaltungsteil und einem Leistungsschalterteil.
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Bei
den Transistoren in den Figuren handelt es sich um bipolare Transistoren.
Bezugnehmend auf die Bezeichnungen in der Beschreibungseinleitung entspricht
deren Basis dem Steueranschluss, deren Kollektor dem ersten Schaltstreckenanschluss
und deren Emitter dem zweiten Schaltstreckenanschluss.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Steuergerät. Das Steuergerät weist
ein Schaltungsteil 10 und eine Schaltereinheit 12 zum
An- und Abschalten einer Energieversorgung des Schaltungsteils 10 auf. Die
Schaltereinheit 12 ist mit einer Steuersignalleitung 14 und
einer Klemme 15 verbunden. An der Klemme 15 liegt
entsprechend dem An- und Abschalten der Zündung eine Spannung an oder
nicht. Darüber
hinaus ist die Schaltereinheit 12 mit einer Klemme 30 verbunden,
die permanent mit einer Fahrzeugbatterie verbunden ist. Die Steuersignalleitung 14 und
die Klemme 15 sind über
zwei Widerstände 20, 22 mit
der Masse verbunden. Die Widerstände 20, 22 wirken
als Spannungsteiler. Darüber
hinaus ist die Leitung zwischen den beiden Widerständen 20, 22 mit
einer Basis 24a eines bipolaren npn-Transistors 24 verbunden.
Ein Emitter 24c des bipolaren npn-Transistors 24 ist
mit Masse verbunden. Ein Kollektor 24b des bipolaren npn-Transistors 24 ist
mittels zweier in Serie geschalteter Widerstände 26, 28 mit
der Klemme 30 verbunden. Die Leitung zwischen den Widerständen 26, 28 ist
darüber
hinaus mit einer Basis 32a eines bipolaren pnp-Transistors 32 verbunden.
Ein Emitter 32c des bipolaren pnp-Transistors 32 ist mit der
Klemme 30 verbunden. Zwischen einem Kollektor 32b des
bipolaren pnp-Transistors 32 und die Masse ist das Schaltungsteil 10 geschaltet.
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Die
Schaltereinheit 12 erlaubt so die Stromversorgung des Schaltungsteils 10 in
Abhängigkeit von
einem Signal auf der Steuersignalleitung 14 und der Klemme 15 an-
und auszuschalten. Dabei ist es nicht erforderlich, dass sowohl
ein Signal auf der Signalleitung 14 als auch die Klemme 15 geschaltet sind,
sondern es reicht, dass entweder das Signal auf der Signalleitung 14 geschaltet
ist oder die Klemme 15 mit Strom versorgt ist. Da die Spannung
an der Klemme 15 in Abhängigkeit
der Zündung
an- und abgeschaltet wird, wird das Schaltungsteil 10 grundsätzlich mit
Strom versorgt, wenn die Zündung
angeschaltet ist. Darüber
hinaus wird das Schaltungsteil 10 auch dann mit Strom versorgt,
wenn die Zündung ausgeschaltet
ist und auf der Steuersignalleitung 14 ein Signal vorhanden
ist.
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Wenn
die Zündung
eingeschaltet wird oder ein Steuersignal auf der Steuersignalleitung 14 anliegt,
teilt sich die Spannung zwischen der Masse und der Klemme 15 bzw.
der Steuersignalleitung 14 mittels der Widerstände 20 und 22 auf.
In Folge dessen ist die Spannung an der Basis 24a höher als
am Emitter 24c. Dadurch öffnet der npn-Transistor 24 die Schaltstrecke
zwischen dem Kollektor 24b und dem Emitter 24c,
so dass ein Strom fließt.
Die Spannung zwischen der Klemme 30 und der Masse fällt dann
an den Widerständen 26 und 28 ab
und führt
zu einer Spannungsdifferenz zwischen der Basis 32a des pnp-Transistors 32 und
dessen Emitter 32c. Die Spannung am Emitter 32c ist
somit höher
als die Spannung an der Basis 32a, so dass der pnp-Transistor 32 durchschaltet
und das Schaltungsteil 10 mit Strom von der Klemme 30 versorgt.
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Durch
die spezielle Anordnung der Transistoren 24, 32 lässt sich
ein extrem niedriger Ruhestrom erzielen.
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2 zeigt
ein erfindungsgemäßes Steuergerät in einer
zweiten Ausführungsform.
Jene Bestandteile des Steuergeräts,
die in 2 identisch mit den in 1 gezeigten
aufgebaut sind, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht
erneut erläutert.
Das in 2 dargestellte Steuergerät unterscheidet sich von dem
in 1 dargestellten Steuergerät dadurch, dass anstelle des
Schaltungsteils 10 ein Lastschalter 34 sowie ein
Schaltungsteil 36 vorgesehen sind. Ein Steueranschluss 34a des
Lastschalters 34 ist mit dem Kollektor 32b des
bipolaren pnp-Transistors 32 verbunden. Über den
Last schalter 34 kann das Schaltungsteil 36 bezüglich der Stromversorgung
gesteuert werden.
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Die
Realisierung des erfindungsgemäßen Steuergeräts mit Hilfe
eines Lastschalters 34 ermöglicht es verbunden mit einem
sehr geringen Ruhestrom auch Schaltungsteile mit einer hohen Stromaufnahme
zu steuern.
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Die
Funktionsweise entspricht der bezugnehmend auf die 1 beschriebenen
Funktionsweise. Allerdings führt
das Öffnen
der Schaltstrecke vom Emitter 32c zum Kollektor 32b im
Falle der 2 dazu, dass der Lastschalter 34 mit
Strom versorgt wird. Der Lastschalter 34 stellt dann, beispielsweise
mittels eines Relais, die Verbindung des Schaltungsteils 36 mit
der Klemme 30 her. Speziell bei Verwendung eines Relais
als Lastschalter 34 lassen sich extrem niedrige Ruheströme realisieren.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuergeräts in einer
dritten Ausführungsform.
Das Steuergerät
weist eine Schaltereinheit 40, einen Spannungsregler 42,
ein Steuerschaltungsteil 44 und ein Leistungsschalterteil 46 auf.
Dabei entsprechen der Spannungsregler 42 und das Steuerschaltungsteil 44 dem
Schaltungsteil 10 in 1. Die Schaltereinheit 40 ist
analog zur Schaltereinheit 12 in den 1 und 2 aufgebaut. Wie
bei den Steuergeräten,
die in 1 und 2 abgebildet sind, steuert die
Schaltereinheit 40 die Stromzufuhr zum Spannungsregler 42 in
Reaktion auf ein Signal auf einer Steuersignalleitung 48 sowie der
Klemme 15, an welcher bei eingeschalteter Zündung Spannung
anliegt. Wenn entweder ein Signal auf der Steuersignalleitung 48 anliegt
oder die Zündung
eingeschaltet ist, schaltet die Schaltereinheit 40 durch
und der Spannungsregler 42 wird mit der Klemme 30 verbunden.
Die Klemme 30 ist permanent mit einer Fahrzeugbatterie
verbunden. Der Spannungsregler 42 wandelt die Batteriespannung
von der Klemme 30 in die für das Steuerschaltungsteil 44 erforderliche
Spannung. Bei dem Steu erschaltungsteil 44 handelt es sich
um einen Mikrorechner, der über Leitungen 54 mit
einem Datenbus des Fahrzeugs verbunden ist. Das Lastschalterteil 46 ist
permanent mit der Klemme 30 verbunden.
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Die
Ruhestromaufnahme des dargestellten Steuergeräts ist gering, denn das Lastschalterteil 46 weist
von Haus aus eine geringe Ruhestromaufnahme auf und das Steuerschaltungsteil 44 wird
bei ausgeschalteter Zündung
und Fehlen eines Signals auf der Steuersignalleitung 48 von
der Klemme 30 getrennt. In Verbindung mit der erfindungsgemäß ausgebildeten
Schaltereinheit 40 werden dadurch extrem niedrige Ruheströme erreicht.