DE19736025C2 - Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Einrichtungen der vorstehenden Art werden in der Kraftfahrzeugtechnik häufig eingesetzt und sind damit bekannt. Der Sensor erzeugt hierbei elektrische Signale in Abhängigkeit von einer an einer Batterie anliegen­ den Spannung. Mittels der elektrischen Signalen läßt sich beispielsweise der Ladezustand der Batterie ermitteln und auf einem Armaturenbrett für den Fahrer des Kraftfahrzeuges anzeigen. Weiterhin sind Einrichtungen mit Sensoren bekannt geworden, die ein elektrisches Signal erzeugen, wenn die Batterie nicht mehr geladen wird. In der Regel steuern die elek­ trischen Signale anschließend eine Warneinrichtung an, die dem Fahrer signalisiert, daß er eine Werkstatt aufsuchen muß.

Nachteilig bei den bekannten Einrichtungen ist, daß Fehler im Bordnetz nur sehr unzureichend und spät erfaßt werden. In heutigen Kraftfahrzeu­ gen wird jedoch eine Vielzahl von elektronischen und elektrischen Gerä­ ten eingesetzt, die teilweise einen sehr hohen Stromverbrauch aufweisen oder empfindlich bei einem Abfall der Spannung reagieren.

Aus der DE 33 30 953 C1 ist ein als Stromwandler ausgebildeter Meßwi­ derstand bekannt, welcher den Ent- bzw. Ladestrom der Batterie mißt, in dem er zur Messung in eine Anschlußleitung der Batterie geschaltet ist.

Ein einfach zu montierender Strommeßsensor ist aus der DE 33 18 270 C1 bekannt, wobei der Strommeßsensor die Anschlußleitung umfaßt, in­ dem eine Bohrung zur Durchführung der Anschlußleitung im Sensor vor­ handen ist. Nachteilig dabei ist, daß zur Montage eines solchen Sensors die zu messende Stromleitung gelöst werden muß und der Sensor über diese geschoben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß mit ihr das Bordnetz besonders zu­ verlässig überwacht werden kann und gleichzeitig eine einfache und lang­ zeitstabile Montage des Sensors am Kraftfahrzeug möglich ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzei­ chens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch diese einfache konstruktive Lösung wird eine weitere Erhöhung der Lebensdauer des Sensors erreicht.

Durch diese Gestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung werden Fehler im Bordnetz des Kraftfahrzeuges besonders schnell erkannt und können beispielsweise wie bei der bekannten Einrichtung sofort zur An­ zeige gebracht werden. Da die Batterie im Bordnetz als Puffer eingesetzt und im Betrieb des Kraftfahrzeuges von einer Lichtmaschine ständig ge­ laden wird, läßt sich zudem ein Ausfall der Lichtmaschine von einer Überlastung des Bordnetzes durch eine unterschiedliche Veränderung der Stärke und Richtung des elektrischen Stroms in der Anschlußleitung un­ terscheiden. Weiterhin lassen sich dank der Erfindung auch Wackelkon­ takte oder Massefehler durch wechselndes Einschalten der elektrischen und elektronischen Geräte lokalisieren. Das Bordnetz des Kraftfahrzeuges wird deshalb mit der erfindungsgemäßen Einrichtung besonders zuverläs­ sig überwacht. Selbstverständlich ist die Erfindung auch für einem Bord­ netz des Kraftfahrzeuges entsprechende lokale Netze - beispielsweise von Booten oder Motorrädern - geeignet.

Am Bordnetz angeschlossene elektronische Geräte lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vor Stromschwan­ kungen durch eine zum Schalten und/oder Regeln von im Kraftfahrzeug angeordneten elektrischen oder elektronischen Geräten in Abhängigkeit von elektrischen Signalen des Sensors vorgesehene Steuereinrichtung schützen. Wenn beispielsweise das Bordnetz durch einen überhöhten Stromverbrauch oder eine überalterte Batterie überlastet ist, kann die Steuereinrichtung durch diese Gestaltung überflüssige Stromverbraucher abschalten und eine ausreichende Stromversorgung der elektronischen Geräte sicherstellen. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung bei durch einen Start des Kraftfahrzeuges hervorgerufenem besonders hohem Stromverbrauch die auf Stromschwankungen empfindlich reagierenden elektronischen Geräte kurzzeitig abschalten.

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

Der Sensor könnte beispielsweise als Sensorelement eine Spule aufwei­ sen, die von einem von der Anschlußleitung abgezweigten Teil des elek­ trischen Stroms durchflossen wird. Der Sensor hat jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften 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 flie­ ßenden elektrischen Strom erzeugten Magnetfelds ausgebildet ist. Dieses Magnetfeld ist abhängig von der Richtung und der Stärke des in der An­ schlußleitung fließenden elektrischen Stroms. Weiterhin hat diese Ge­ staltung den Vorteil, daß eine Beeinträchtigung des Bordnetzes durch ei­ nen Fehler am Sensorelement zuverlässig vermieden wird, da die An­ schlußleitung hierfür nicht unterbrochen werden muß.

Das Sensorelement könnte beispielsweise auf dem Hallprinzip beruhen. Das Sensorelement gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn das Sensorelement zur Messung von magnetischer Induktion des in einer Anschlußkontakte überbrückenden Stromschleife fließenden elektrischen Stroms ausgebildet ist. Hier­ bei fließt der Strom auch bei einer Beschädigung des Sensorelementes über die Stromschleife.

Die Befestigung des Sensors an dem Karosserieteil des Kraftfahrzeuges erfolgt ge­ mäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung außerhalb von emp­ findlichen Kontaktbereichen, wenn der Sensor eine zur Befestigung an dem Karos­ serieteil vorgesehene Befestigungsbohrung aufweist. Weiterhin lassen sich durch diese Gestaltung sehr einfach Dämpfungselemente zwischen dem Sensor und dem Karosserieteil anordnen.

Der Sensor läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig fertigen, wenn das Gehäuse des Sensors topfförmig ge­ staltet ist und wenn das Sensorelement mit einem chemisch aushärtenden Material in dem Gehäuse ausgegossen ist. Da zur Montage des Sensors keine Schrauben, Nieten oder Rasthaken erforderlich sind, gestaltet sich das Gehäuse spritztechnisch 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 Gehäuse gehalten und gegen Vibration geschützt.

Die Montage des Sensors gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiter­ bildung besonders kostengünstig, wenn das Gehäuse mehrere, in Ausnehmungen des Sensorelementes eingreifende Nasen aufweist. Zur Montage des Sensors ist das Sensorelement einfach in das Gehäuse einzusetzen, bis die Nasen des Gehäu­ ses in die Ausnehmungen eingreifen. Anschließend ist das Sensorelement in dem Gehäuse exakt positioniert und kann mit dem chemisch aushärtenden Material ver­ gossen 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 Satelitennavigationsanlage 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 Satelitennavigationsanlage 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 ausgebildete Kontakt 15 sind über eine durch das Gehäuse 13 des Sensors 6 führende Stromschleife 18 miteinander verbunden. Bei einem Stromfluss durch die Stromschleife 18 entstehen elektroma­ gnetische Felder, die von dem Sensorelement 14 erfasst und in elektrische Signale umgesetzt werden. Das Sensorelement 14 weist mehrere Ausnehmungen 19, 20 auf, in die Nasen 21, 22 des Gehäuses 13 eindringen. Der Anschlusskontakt 16 und der zur Befestigung vorgesehene Kontakt 15 haben in ihren in das Gehäuse 13 hin­ einragenden Bereichen jeweils Verbreiterungen 23, 24, die von einem Rand des Ge­ häuses 13 formschlüssig hintergriffen werden. Das Gehäuse 13 ist mit einem che­ misch aushärtenden Material 25 ausgegossen. Hierdurch sind die Stromschleife 18 und das Sensorelement 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 da­ durch, dass er zwei Kontakte 26, 27 zum Aufstecken oder Verschrauben jeweils ei­ ner in Fig. 1 dargestellten Anschlussleitung 9 für die Batterie 1 und das Karosse­ rieteil 10 aufweist. An seinem den Kontakten 26, 27 abgewandten Ende weist der Sensor 6 eine Befestigungsbohrung 28 auf. Diese Befestigungsbohrung 28 dient zur Verschraubung mit dem in Fig. 1 dargestellten Karosserieteil 10.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges mit einem ein Sensorelement aufweisenden Sensor, wobei der Sensor zur Messung von in ei­ ner Anschlußleitung einer Batterie fließendem elektrischen Strom ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Gehäuse (13) des Sensors (6) hineinragende Bereiche elektrischer Anschlußkontakte (15, 16) des Sensors (6) eine von einem äußeren Rand des Gehäuses (13) hintergriffene Verbreiterung (23, 24) aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zum Schalten und/oder Regeln von im Kraftfahrzeug angeordneten elektrischen oder elektroni­ schen Geräten (3, 4) in Abhängigkeit von elektrischen Signalen des Sensors (6) vor­ gesehene Steuereinrichtung (7).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) einen Anschlusskontakt (16) für eine zum Minuspol (8) der Batterie (1) führende Anschlussleitung (9) und einen zur unmittelbaren Befestigung an einem Karosse­ rieteil (10) des Kraftfahrzeuges vorgesehenen Kontakt (15) hat.

4. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Sensor (6) zur Messung eines von dem in der Anschluss­ leitung (9) fließenden elektrischen Strom erzeugten Magnetfelds ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Sensorelement (14) zur Messung von magnetischer Induk­ tion des in einer Anschlusskontakte (Kontakt 15, 16) überbrückenden Stromschleife (18) fließenden elektrischen Stroms ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Sensor (6) eine zur Befestigung an dem Karosserieteil (10) vorgesehene Befestigungsbohrung (28) aufweist.

7. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Gehäuse (13) des Sensors (6) topfförmig gestaltet ist und dass das Sensorelement (14) mit einem chemisch aushärtenden Material (25) in dem Gehäuse (13) ausgegossen ist.

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