DE19736025A1 - Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges mit einem ein Sen­ sorelement aufweisenden Sensor.

Einrichtungen der vorstehenden Art werden in der Kraft­ fahrzeugtechnik häufig eingesetzt und sind damit bekannt. Der Sensor erzeugt hierbei elektrische Signale in Abhän­ gigkeit von einer an einer Batterie anliegenden Spannung. Mittels der elektrischen Signalen läßt sich beispiels­ weise der Ladezustand der Batterie ermitteln und auf ei­ nem Armaturenbrett für den Fahrer des Kraftfahrzeuges an­ zeigen. Weiterhin sind Einrichtungen mit Sensoren bekannt geworden, die ein elektrisches Signal erzeugen, wenn die Batterie nicht mehr geladen wird. In der Regel steuern die elektrischen Signale anschließend eine Warneinrich­ tung an, die dem Fahrer signalisiert, daß er eine Werk­ statt aufsuchen muß.

Nachteilig bei den bekannten Einrichtungen ist, daß Feh­ ler im Bordnetz nur sehr unzureichend und spät erfaßt werden. In heutigen Kraftfahrzeugen wird jedoch eine Vielzahl von elektronischen und elektrischen Geräten ein­ gesetzt, die teilweise einen sehr hohen Stromverbrauch aufweisen oder empfindlich bei einem Abfall der Spannung reagieren.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrich­ tung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß mit ihr das Bordnetz besonders zuverlässig überwacht werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor zur Messung von in einer Anschlußleitung ei­ ner Batterie fließendem elektrischem Strom ausgebildet ist.

Durch diese Gestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung werden Fehler im Bordnetz des Kraftfahrzeuges besonders schnell erkannt und können beispielsweise wie bei der be­ kannten Einrichtung sofort zur Anzeige gebracht werden. Da die Batterie im Bordnetz als Puffer eingesetzt und im Betrieb des Kraftfahrzeuges von einer Lichtmaschine stän­ dig geladen wird, läßt sich zudem ein Ausfall der Licht­ maschine von einer Überlastung des Bordnetzes durch eine unterschiedliche Veränderung der Stärke und Richtung des elektrischen Stroms in der Anschlußleitung unterschei­ den. Weiterhin lassen sich dank der Erfindung auch Wa­ ckelkontakte oder Massefehler durch wechselndes Einschal­ ten der elektrischen und elektronischen Geräte lokalisie­ ren. Das Bordnetz des Kraftfahrzeuges wird deshalb mit der erfindungsgemäßen Einrichtung besonders zuverlässig überwacht. Selbstverständlich ist die Erfindung auch für einem Bordnetz des Kraftfahrzeuges entsprechende lokale Netze - beispielsweise von Booten oder Motorrädern - ge­ eignet.

Am Bordnetz angeschlossene elektronische Geräte lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung einfach vor Stromschwankungen durch eine zum Schal­ ten und/oder Regeln von im Kraftfahrzeug angeordneten elektrischen oder elektronischen Geräten in Abhängigkeit von elektrischen Signalen des Sensors vorgesehene Steuer­ einrichtung schützen. Wenn beispielsweise das Bordnetz durch einen überhöhten Stromverbrauch oder eine überal­ terte Batterie überlastet ist, kann die Steuereinrichtung durch diese Gestaltung überflüssige Stromverbraucher ab­ schalten und eine ausreichende Stromversorgung der elek­ tronischen Geräte sicherstellen. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung bei durch einen Start des Kraftfahrzeu­ ges hervorgerufenem besonders hohem Stromverbrauch die auf Stromschwankungen empfindlich reagierenden elektroni­ schen Geräte kurzzeitig abschalten.

Der Sensor könnte beispielsweise zur Anordnung in einer zu einem Pluspol der Batterie führenden Anschlußleitung vorgesehen sein. Die Montage des Sensors gestaltet sich jedoch gemäß einer anderen varteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn der Sensor einen Anschlußkontakt für eine zum Minuspol der Batterie füh­ rende Leitung und einen zur unmittelbaren Befestigung an einem Karosserieteil des Kraftfahrzeuges vorgesehenen Kontakt hat. Durch diese Gestaltung ist der Sensor bei der Montage an dem Karosserieteil befestigt und mit die­ sem kontaktiert. Da die Anschlußleitung bei bekannten Bordnetzen von dem Minuspol der Batterie ohnehin an dem Karosserieteil befestigt wird, erfordert diese Gestaltung keinen zusätzlichen konstruktiven Aufwand.

Der Sensor könnte beispielsweise als Sensorelement eine Spule aufweisen, die von einem von der Anschlußleitung abgezweigten Teil des elektrischen Stroms durchflossen wird. Der Sensor hat jedoch gemäß einer anderen varteil­ haften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Lebensdauer und ist zudem sehr unempfindlich gegenüber Vibrationen, wenn der Sensor zur Messung eines von dem in der Anschlußleitung fließenden elektrischen Strom er­ zeugten Magnetfelds ausgebildet ist. Dieses Magnetfeld ist abhängig von der Richtung und der Stärke des in der Anschlußleitung fließenden elektrischen Stroms. Weiter­ hin hat diese Gestaltung den Vorteil, daß eine Beein­ trächtigung des Bordnetzes durch einen Fehler am Sensor­ element zuverlässig vermieden wird, da die Anschlußlei­ tung hierfür nicht unterbrochen werden muß.

Das Sensorelement könnte beispielsweise auf dem Hallprin­ zip beruhen. Das Sensarelement gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beson­ ders einfach, wenn das Sensorelement zur Messung von ma­ gnetischer Induktion des in einer Anschlußkontakte über­ brückenden Stromschleife fließenden elektrischen Stroms ausgebildet ist. Hierbei fließt der Strom auch bei einer Beschädigung des Sensorelementes über die Stromschleife.

Die Befestigung des Sensors an dem Karosserieteil des Kraftfahrzeuges erfolgt gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung außerhalb von empfindlichen Kontaktbereichen, wenn der Sensor eine zur Befestigung an dem Karosserieteil vorgesehene Befestigungsbohrung auf­ weist. Weiterhin lassen sich durch diese Gestaltung sehr einfach Dämpfungselemente zwischen dem Sensor und dem Ka­ rosserieteil anordnen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich bei bestehen­ den Bordnetzen einfach nachrüsten, wenn der Sensor eine zur Durchführung der Anschlußleitung der Batterie vorge­ sehene Bohrung aufweist. Ein weiterer Vorteil dieser Ge­ staltung besteht darin, daß sich die Anzahl von Kontak­ ten des Bordnetzes durch die Nachrüstung des Sensars nicht erhöht.

Zur weiteren Erhöhung der Lebensdauer des Sensors trägt es gemäß einer anderen varteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn in ein Gehäuse des Sensors hineinra­ gende Bereiche der elektrischen Kontakte eine von einem äußeren Rand des Gehäuses hintergriffene Verbreiterung haben.

Der Sensor läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig fer­ tigen, wenn das Gehäuse des Sensors topfförmig gestaltet ist und wenn das Sensorelement mit einem chemisch aushär­ tenden Material in dem Gehäuse ausgegossen ist. Da zur Montage des Sensors keine Schrauben, Nieten oder Rastha­ ken erforderlich sind, gestaltet sich das Gehäuse spritz­ technisch sehr einfach. Dies führt insbesondere bei einer Serienproduktion des Sensors zu einer starken Reduzierung der Fertigungskosten. Weiterhin ist das Sensorelement durch diese Gestaltung besonders zuverlässig in dem Ge­ häuse gehalten und gegen Vibrationen geschützt.

Die Montage des Sensors gestaltet sich gemäß einer ande­ ren vorteilhaften Weiterbildung besonders kostengünstig, wenn das Gehäuse mehrere, in Ausnehmungen des Sensorele­ mentes eingreifende Nasen aufweist. Zur Montage des Sen­ sars ist das Sensorelement einfach in das Gehäuse einzu­ setzen, bis die Nasen des Gehäuses in die Ausnehmungen eingreifen. Anschließend ist das Sensorelement in dem Ge­ häuse exakt positioniert und kann mit dem chemisch aus­ härtenden Material ausgegossen werden.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin­ dungsgemäßen, in einem Bordnetz eines Kraft­ fahrzeuges montierte Einrichtung,

Fig. 2-4 mehrere Ausführungsformen eines Sensors der erfindungsgemäßen Einrichtung aus Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Bordnetz eines Kraft­ fahrzeuges mit einer Batterie 1 und mit zwei elektrischen Geräten 2, 3 und einem elektronischen Gerät 4. Zur Ver­ einfachung der Zeichnung sind insbesondere eine Vielzahl von in Bordnetzen üblichen Schaltelementen und ein Zünd­ schloß nicht dargestellt. Die elektrischen Geräte 2, 3 sind als Anlasser einer Brennkraftmaschine des Kraftfahr­ zeuges und beispielsweise als Klimaanlage ausgebildet. Bei dem elektronischen Gerät 4 kann es sich beispiels­ weise um eine Satellitennavigationsanlage oder ein Casset­ tenabspielgerät handeln. Diese Geräte 2-4 sind zur Ver­ einfachung der Zeichnung stellvertretend für eine Viel­ zahl von elektrischen und elektronischen Geräten darge­ stellt. Das Bordnetz wird von einer erfindungsgemäßen Einrichtung 5 mit einem Sensor 6 und einer Steuereinrich­ tung 7 überwacht. Die Batterie 1 hat einen Minuspol 8, der über eine mit dem Sensor 6 versehene Anschlußleitung 9 mit einem Karosserieteil 10 des Kraftfahrzeuges verbun­ den ist. Der Sensor 6 dient zur Messung des in der An­ schlußleitung 9 fließenden elektrischen Stroms und des­ sen Richtung. Ein Pluspol 11 der Batterie 1 ist unmittel­ bar mit dem als Anlasser ausgebildeten elektrischen Gerät 2 und mit der Steuereinrichtung 7 verbunden. Die Steuer­ einrichtung 7 dient zum Regeln und/oder Schalten von den als Klimaanlage und als Satellitennavigationsanlage ausge­ bildeten Geräten 3, 4. Von der Steuereinrichtung 7 führt eine Signalleitung 12 zu dem Sensor 6. Die elektronischen und elektrischen Geräte 2-4 sowie die Steuereinrichtung 7 sind ebenfalls mit dem Karosserieteil 10 kontaktiert.

Der Sensor 6 erzeugt permanent in Abhängigkeit von dem in der Anschlußleitung 9 fließenden elektrischen Strom elektrische Signale und führt diese der Steuereinrichtung 7 zu. Bei einer Überlastung des Bordnetzes verringert sich zwangsläufig der der Batterie 1 zugeführte Strom und damit der Strom in der Anschlußleitung 9. Bei Unter­ schreitung eines Grenzwertes schaltet die Steuereinrich­ tung 7 anschließend das als Klimaanlage ausgebildete elektrische Gerät 3 ab. Hierdurch wird eine zu starke Überlastung des Bordnetzes und ein Schaden am elektroni­ schen Gerät 4 durch Stromschwankungen und ein damit ver­ bundener Spannungsabfall vermieden. Bei einem Start der Brennkraftmaschine erfordert das als Anlasser ausgebil­ dete elektrische Gerät 2 eine besonders hohe Stromauf­ nahme. Hierbei kann die Steuereinrichtung 7 alle an ihr angeschlossenen Geräte 3, 4 kurzzeitig abschalten. Damit steht nahezu der gesamte von der Batterie 1 gelieferte Strom zum Start der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann alternativ oder zusätz­ lich zu der Steuereinrichtung 7 auch eine Warneinrichtung aufweisen, die dem Fahrer eine Überlastung des Bordnetzes akustisch oder optisch signalisiert.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des in Fig. 1 ge­ zeigten Sensors 6. Der Sensor 6 hat ein topfförmiges Ge­ häuse 13 mit einem darin angeordneten Sensorelement 14. Der Sensor 6 hat zur Verbindung mit dem in Fig. 1 ge­ zeigten Karosserieteil 10 einen Kontakt 15. Weiterhin hat der Sensor 6 einen Anschlußkontakt 16 für die zu dem Mi­ nuspol 8 der in Fig. 1 dargestellten Batterie 1 führen­ den Anschlußleitung 9. Zusätzlich weist der Sensor 6 eine Steckbuchse 17 für die zu der Steuereinrichtung 7 führende Signalleitung 12 auf. Der Anschlußkontakt 16 und der zur Befestigung an dem Karosserieteil 10 ausge­ bildete Kontakt 15 sind über eine durch das Gehäuse 13 des Sensors 6 führende Stromschleife 18 miteinander ver­ bunden. Bei einem Stromfluß durch die Stromschleife 18 entstehen elektromagnetische Felder, die von dem Sensorelement 14 erfaßt und in elektrische Signale umge­ setzt werden. Das Sensorelement 14 weist mehrere Ausneh­ mungen 19, 20 auf, in die Nasen 21, 22 des Gehäuses 13 eindringen. Der Anschlußkontakt 16 und der zur Befesti­ gung vorgesehene Kontakt 15 haben in ihren in das Gehäuse 13 hineinragenden Bereichen jeweils Verbreiterungen 23, 24, die von einem Rand des Gehäuses 13 formschlüssig hin­ tergriffen werden. Das Gehäuse 13 ist mit einem chemisch aushärtenden Material 25 ausgegossen. Hierdurch sind die Stromschleife 18 und das Sensarelement 14 zuverlässig in ihrer vorgesehenen Position gehalten.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Sensors 6. Der Sensor 6 unterscheidet sich im wesentlichen von dem Sensor aus Fig. 2 dadurch, daß er zwei Kontakte 26, 27 zum Aufstecken oder Ver­ schrauben jeweils einer in Fig. 1 dargestellten An­ schlußleitung 9 für die Batterie 1 und das Karosse­ rieteil 10 aufweist. An seinem den Kontakten 26, 27 abge­ wandten Ende weist der Sensor 6 eine Befestigungsbohrung 28 auf. Diese Befestigungsbohrung 28 dient zur Verschrau­ bung mit dem in Fig. 1 dargestellten Karosserieteil 10.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Sensars 6. Der Sensor 6 hat in seinem Zentrum eine Bohrung 29, durch die die Anschlußleitung 9 aus Fig. 1 hindurchgeführt ist. Ein nicht dargestelltes, im Sensor 6 angeordnetes Sensorelement ermittelt aus den von der Anschlußleitung 9 erzeugten elektromagnetischen Feldern die in der Anschlußleitung 9 fließende Strom­ stärke und Stromrichtung. Dieser Sensor 6 hat den Vor­ teil, daß sich bestehende Bordnetze sehr einfach mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nachrüsten lassen und daß sich die Anzahl von Anschlüssen und Kontakten im Bordnetz durch die Nachrüstung des Sensors nicht erhöht.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges mit einem ein Sensorelement aufweisenden Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) zur Messung von in einer Anschlußleitung (9) einer Batterie (1) fließendem elektrischem Strom ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zum Schalten und/oder Regeln von im Kraftfahrzeug ange­ ordneten elektrischen oder elektronischen Geräten (3, 4) in Abhängigkeit von elektrischen Signalen des Sensors (6) vorgesehene Steuereinrichtung (7).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor (6) einen Anschlußkontakt (16) für eine zum Minuspol (8) der Batterie (1) führende An­ schlußleitung (9) und einen zur unmittelbaren Befesti­ gung an einem Karosserieteil (10) des Kraftfahrzeuges vorgesehenen Kontakt (15) hat.

4. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) zur Messung eines von dem in der Anschlußleitung (9) fließenden elektrischen Strom erzeugten Magnetfelds aus­ gebildet ist.

5. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (14) zur Messung von magnetischer Induktion des in einer Anschlußkontakte (Kontakt 15, 16) überbrückenden Strom­ schleife (18) fließenden elektrischen Stroms ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) eine zur Befestigung an dem Karosserieteil (10) vorgese­ hene Befestigungsbohrung (28) aufweist.

7. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) eine zur Durchführung der Anschlußleitung (9) der Batte­ rie (1) vorgesehene Bahrung (29) aufweist.

8. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Gehäuse (13) des Sensors (6) hineinragende Bereiche der elektri­ schen Kontakte (15, 16) eine von einem äußeren Rand des Gehäuses (13) hintergriffene Verbreiterung (23, 24) ha­ ben.

9. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) des Sensors (6) topfförmig gestaltet ist und daß das Sensorelement (14) mit einem chemisch aushärtenden Mate­ rial (25) in dem Gehäuse (13) ausgegossen ist.

10. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) mehrere, in Ausnehmungen (19, 20) des Sensorelementes (14) eingreifende Nasen (21, 22) aufweist.