DE19604736A1 - Einrichtung zur Stromversorgung busvernetzter Steuergeräte und Verbraucher in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Einrichtung zur Stromversorgung busvernetzter Steuergeräte und Verbraucher in einem Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stromversor­ gung busvernetzter Steuergeräte und Verbraucher in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist üblich, in elektronischen Kfz-Steuergeräten Mittel gegen Falschpolung und Überspannung vorzusehen, um deren Beschädigung im Falle einer Falschpolung der Fahrzeugbat­ terie oder einer Überspannung im Bordnetz - etwa bei Fremdstart des Motors - zu verhindern.
Als problematisch erweist sich diese Maßnahme jedoch dann, wenn sehr viele Steuergeräte in einem Fahrzeug an­ fallen und wenigstens ein Teil davon für eine miteinan­ der vernetzte Betriebsweise vorgesehen ist. Zum einen führt die vielfache Bereitstellung solcher Mittel in einer entsprechenden Vielzahl von Steuergeräten zu hohen Kosten. Zum anderen können sich bei unterschiedlichen Realisierungen von Verpol- und Überspannungsschutz in verschiedenen busvernetzten Geräten Netzwerkstörungen ergeben.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Stromversorgung busvernetzter Steuergeräte und Ver­ braucher in einem Kraftfahrzeug vorzuschlagen, wel­ che die vorgenannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrich­ tung mit den kennzeichnenden Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß Verpol- und Überspannungsschutzmittel nur in solchen Steuergeräten und Verbrauchern erforderlich sind, die in einem Sleep-Modus verharren können und hierzu dauerstromversorgt werden müssen. Des weiteren ergibt sich eine günstige Ruhestrombilanz eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Einrichtung. Der erfindungs­ gemäß zentrale Verpolschutz führt zu erheblichen Kosten­ einsparungen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind gemäß Lehre der abhängigen Ansprüche 2 bis 6 möglich.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 sichert auch Verbraucher oder Steuergeräte, die nicht vom Zünd­ startschalter aus versorgt werden können, gegen Falschpolung und Überspannung ab.
Eine Weiterbildung gemäß Anspruch 4 erlaubt die sequentielle Inbetriebnahme einzelner Verbraucher oder Steuergeräte.
Eine Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht im Sinne einer Sicherheitsmaßnahme die Schnellabschal­ tung einer vorbestimmten Anzahl von Steuergeräten oder Verbrauchern im Crash-Falle.
Eine Weiterbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht nach Maßgabe durch ein Select-Signal ausgewählte Steuer­ geräte und/oder Verbraucher außer Betrieb zu halten bzw. außer Betrieb zu nehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung ist in der Figurenzeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.
Mit 30 ist die seitens der nicht dargestellten Batte­ rie dauerstromversorgte "Klemme 30" bezeichnet. 13 sym­ bolisiert ein weckbares Steuergerät, das zu diesem Zweck dauernd mit 30 verbunden ist. Mit 10 ist der leistung­ schaltende Zündstartschalter mit seinen zwei Ausgangs­ klemmen 15 und 15R bezeichnet. Der Versorgungseingang des Zündstartschalters 10 ist nicht unmittelbar mit 30 - der "Klemme 30" - verbunden, sondern über die Schalt­ strecke 12.1 einer Leistungsschalteinrichtung 12, vor­ zugsweise in Form eines "Klemme-30-Relais" 12, dessen Erregungswicklung 12.2 einerseits an der Fahrzeugmasse GND liegt und andererseits von einem besonderen Ausgang 14.2 eines Signalerfaß- und Ansteuermoduls 14 bestrom­ bar ist, welches seinerseits über eine Sense-Leitung 14.1 mit der "Klemme 30" 30 in Verbindung steht.
An den zündstartschalterseitigen Ausgang der Schalt­ strecke 12.1 sind Steuergeräte 11.1 und 11.2 angeschlos­ sen, wobei es sich hier beisielsweise um Sitz- und/oder Tür-Steuergeräte sowie Geräte handeln kann, die üblicher­ weise jedenfalls bereits ohne bzw. vor der Betätigung des Zündstartschalters mit Strom zu versorgen sind.
Die Ausgänge 15 und 15R des Zündstartschalters 10 sind mit dem Signalerfaß- und Ansteuermodul 14 verbunden. Wenigstens ein weiterer Ausgang 14.4, 14.5 dieses Moduls ist mit dem Ansteuereingang wenigstens einer Ruheabschalt­ einrichtung 16.1, 16.2 verbunden - beispielsweise mit Erregerspulen 16.1.2 und 16.2.2 zweier Ruheabschalt­ relais, welche einseitig an der Fahrzeugmasse liegen. Deren Schaltstrecken 16.1.1 und 16.2.1 sind eingangs­ seitig direkt mit 30 verbunden. Ausgangsseitig beauf­ schlagen sie beispielsweise über herkömmliche Über­ stromsicherungen 17 bzw. 18 Teilfunktionen eines bei Stillsetzung des Fahrzeugs teilabschaltbaren Steuer­ geräts 19, das im übrigen auch noch aus 30 direktver­ sorgt wird, etwa eine Motronic oder ein Dieselein­ spritz-Steuergerät sowie ABS- und/oder GDB- und/oder ASR- und/oder FDR- und/oder ADS- und/oder EGS-Steuer­ geräte 20.1, 20.2 bzw. 20.3.
Der Ausgang 15 ("Klemme 15") des Zündstartschalters 10 versorgt außerdem eine erste Verbrauchergruppe. Dabei symbolisiert 23.1 das Bremslicht und/oder die Blinker, 23.2 die Waschwasser- und/oder -düsenbeheizung und 23.3 z. B. n weitere Steuergeräte oder Verbraucher, 23.4 das Kombiinstrument und 23.5 die Klimaanlage, wobei die vor­ genannten Verbraucher bzw. Geräte jeweils über indivi­ duelle Einzelsicherungen 22 versorgt werden, und 26 die Zündspulen.
Der Ausgang 15R ("Klemme 15R") des Zündstartschalters 10 versorgt z. B. wenigstens ein Airbagsystem 21 und eine zweite Verbrauchergruppe. Dabei symbolisiert 25.1 die Scheibenwischer samt zugehöriger Steuerung, 25.2 die Lichthupe, 25.3 den Zigarettenanzünder, und 25.4 das Radio und/oder das Funktelefon, wobei die vorge­ nannten jeweils über Einzelsicherungen 24 versorgt werden.
Optional kann das Signalerfaß- und Ansteuermodul 14 noch über einen Ansteuerpfad 14.2 vom nicht gezeigten Crash-Sensor für das Airbag-Steuergerät 21 mit einem Crash-Signal beaufschlagt werden.
Die Einrichtung funktioniert wie folgt.
Über die Sense-Leitung 14.1 erfaßt das Signalerfaß- und Ansteuermodul 14 Polarität und Spannung der "Klem­ me 30" 30 gegenüber der Fahrzeugmasse. Das Modul ist so beschaffen, daß es nur bei richtiger Polarität und Spannung innerhalb eines erlaubten Bereichs der "Klemme 30" die Leistungsschalteinrichtung 12 ansteuert, bei­ spielsweise also die Erregerwicklung 12.2 eines ent­ sprechenden "Klemme-30-Relais" bestromt, wodurch die genannten Geräte 11.1 und 11.2 sowie der Zündstart­ schalter 10 jedenfalls mit richtiger Spannung und Po­ larität bestromt werden.
Infolgedessen wird somit einerseits das Modul 14 im Verlaufe des Betätigens des Zündstartschalters an sei­ nen Eingängen 15 und 15R bestromt, andererseits erhalten die obengenannt erste und zweite Verbrauchergruppe 23.1 . . . 23.5 bzw. 25.1 . . . 25.4 aus dem Schaltausgang 15 bzw. 15R des Zündstartschalters 10 Strom. Des weiteren werden vom Signalerfaß- und Ansteuermodul 14 ausgangsseitig die genannten elektrisch steuerbaren Ruheabschalteinrichtun­ gen 16.1 und 16.2 angesteuert. Dadurch werden die Steuer­ geräte 19, 20.1, 20.2, 20.3 und 21 über die Schaltstrecken 16.1.2. bzw. 16.2.2 von der "Klemme 30" 30 mit Bord­ netzspannung beaufschlagt, so daß das Fahrzeug start- und fahrbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß die vom Modul 14 an eine Mehrzahl von Ruheabschalteinrich­ tungen 16.1, 16.2 ausgegebenen Ansteuersignale sich voneinander unterscheiden, indem sie z. B. einen gewis­ sen zeitlichen Versatz gegeneinander aufweisen.
Des weiteren kann das Signalerfaß- und Ansteuermodul 14 einen weiteren Ansteuerpfad 14.3.2 aufweisen, über den ihm ein Select-Signal zuführbar ist, nach dessen Maßgabe einzelne ausgewählte Ausgänge 14.4, 14.5 zur Ansteuerung von Ruheabschalteinrichtungen 16.1, 16.2 freischaltbar sind, so daß wenigstens ein entsprechend ausgewähltes Steuergerät bzw. wenigstens eine Steuer­ gerätegruppe dadurch außer Betrieb haltbar bzw. außer Betrieb nehmbar sind/ist.
Die Einrichtung stellt somit einerseits sicher, daß bei Verpolung der nicht gezeigten Batterie oder bei einem Fremdstart mit unzulässig überhöhter Spannungslage der "Klemme 30" 30, etc. eine Versorgung weiter Teile des Bordnetzes und eines großen Teils der Steuergerät nicht möglich ist. Damit sind alle angeschlossenen Geräte und Verbraucher geschützt. Andererseits macht sie Verpolungs- und Überspannungsschutzeinrichtungen in allen Geräten, die nicht aus der "Klemme 30" 30 dauerstromversorgt wer­ den müssen, überflüssig, was zu erheblichen Kosten­ einsparungen führt.
Andererseits wird durch die Ruheabschaltung der Ruhe­ stromverbrauch des Fahrzeugs erheblich reduziert. Auf­ grund der hohen Lastströme können auch mehrere solcher Relais zum Einsatz gelangen. Es müssen nur noch Steuer­ geräte 11.1, 11.2 etc., die eine Dauerversorgung benöti­ gen, um ihre Weckbarkeit aus ihrem Sleep-Mode sicher­ zustellen, mit Schutzmitteln gegen Falschpolung und Üb­ erspannung ausgestattet werden. Außerdem kann optional über einen Ansteuerpfad 14.3.1 des Signalerfaß- und An­ steuermoduls 14 im Crashfalle auch eine kontrollierte Abschaltung von Verbrauchern und/oder Steuergeräten bzw. Gruppen derselben ausgelöst werden.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Stromversorgung von busvernetzten Steuergeräten und Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug, wobei ein weckbares Steuergerät dauerstromversorgt an einer zentralen, mit der Fahrzeugbatterie dauernd ver­ bundenen Bordnetzklemme (30) liegt, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß sie eine zwischen der zentralen, mit der Fahr­ zeugbatterie dauernd verbundenen Bordnetzklemme (30) und dem Versorgungseingang des Zündstartschalters (12) angeordnete elektrisch steuerbare Leistungsschaltein­ richtung (10) umfaßt,
  • - daß sie des weiteren ein mit der Bordnetzklemme (30) dauernd verbundenes Signalerfaß- und Ansteuermo­ dul (14) umfaßt, welches so beschaffen ist, daß es bei falscher Polarität und/oder unzulässig hoher Spannung der dauerstromversorgten Bordnetzklemme (30) an einem besonderen Ausgang (14.2) ein erstes charakteristisches Signal abgibt, und
  • - daß dieses erste charakteristische Signal der steu­ erbaren Leistungsschalteinrichtung (10) zwecks Ansteue­ rung im Sinne einer Öffnung der den Versorgungseingang des Zündstartschalters (10) mit der Bordnetzklemme (30) verbindenden Schaltstrecke besagter Leistungsschaltein­ richtung (12) zuführbar ist.
2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß sie des weiteren wenigstens eine elektrisch steuerbare Ruheabschalteinrichtung (16.1, 16.2) um­ faßt, deren Schaltstrecke/n (16.1.1, 16.2.1) von der Bordnetzklemme (30) stromversorgt ist/sind und aus­ gangsseitig mit dem Stromversorgungseingang wenig­ stens eines busvernetzten Steuergerätes (19; 20.1, 20.2, 20.3) verbunden ist/sind;
  • - daß das Signalerfaß- und Ansteuermodul (14) wenig­ stens einen weiteren Ausgang (14.4, 14.5) aufweist und so beschaffen ist, daß es nur bei richtiger Pola­ rität und zulässiger Spannung der dauerstromversorg­ ten Bordnetzklemme (30) an dem wenigstens einen wei­ teren Ausgang (14.4, 14.5) wenigstens ein zweites charakteristisches Signal abgibt, welches der vor­ genannt wenigstens einen elektrisch steuerbaren Ruheabschalteinrichtung (16.1, 16.2) als Einschalt­ signal zuführbar ist.
3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß sie mehrere Ruheabschalteinrichtungen (16.1, 16.2) umfaßt und daß das Signalerfaß- und Ansteuermo­ dul (14) eine entsprechende Mehrzahl von Ansteueraus­ gängen (14.4, 14.5) aufweist, von denen jeder jeweils eine individuelle Ruheabschalteinrichtung (16.1, 16.2) ansteuert.
4. Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die von dem Signalerfaß- und Ansteuermodul (14) an seinen Ausgängen (14.4, 14.5) abgebbaren zweiten Sig­ nale zeitlich gegeneinander versetzt sind.
5. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Signalerfaß- und Ansteuermodul (14) einen Ansteuerpfad (14.3.1) aufweist, über den ihm ein Crash-Signal zuführbar ist, und daß es im übrigen so beschaf­ fen ist, daß es das erste charakteristische Signal auch im Falle des Empfangs eines Crash-Signals abgibt.
6. Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Signalerfaß- und Ansteuermodul (14) einen Ansteuerpfad (14.3.2) aufweist, über den ihm ein Select-Signal zuführbar ist, nach dessen Maßgabe einzelne ausgewählte Ausgänge (14.4, 14.5) zur An­ steuerung von Ruheabschalteinrichtungen (16.1, 16.2) freischaltbar sind, so daß wenigstens ein entsprechend ausgewähltes Steuergerät (z. B. 19) oder wenigstens eine Steuergerätegruppe (z. B. 20.1 bis 20.3) dadurch außer Betrieb haltbar bzw. außer Betrieb nehmbar sind/ist.
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