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Die
Erfindung betrifft ein System für
das Management der elektrischen Leistung in einem eine Zündeinheit
aufweisenden Fahrzeug, spezieller die effektive Handhabung der elektrischen
Leistung eines Automobils.
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Die
Anzahl der elektrische Energie verbrauchenden elektrischen Geräte (zum
Beispiel Mobiltelefone, PDAs (Personal Digital Assistants), MP3-Spieler
oder ähnliche)
in einem Fahrzeug sind angewachsen. Auf diese Weise muss die Leistungsabgabe
der Batterie des Fahrzeugs erhöht
werden. Typischerweise ist nur eine Steckdose für einen Zigarettenanzünder in
einem Automobil vorgesehen. Das bedeutet, dass nur diejenigen elektrischen
Geräte eingerichtet
sind an einen Zigarettenanzünder
angeschlossen zu werden, welche einen angepassten Stecker besitzen.
Das ist nachteilig.
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Um
dieses Problem zu lösen
steht ein Typ von Adapter zur Verfügung, welcher ein zum Einführen in
den Anschluss des Zigarettenanzünders
geeignetes Paar Kontakte (blades) und eine Zahl verschiedener Anschlüsse aufweist,
von denen jeder zum Anschließen
eines einer Anzahl elektrischer Geräte dient. Jedoch kann die Leistungsversorgung
für andere
elektrische Komponenten eines Automobils ungünstig beeinflusst werden (nämlich Überlastung), wenn
in die Anzahl der an den Adapter angeschlossenen Geräte groß ist. Außerdem können diese
angeschlossenen elektrischen Geräte
sogar durch Entzünden
zerstört
werden, da sie typischerweise eine große Menge elektrischen Strom
verbrauchen. Das ist daher wünschenswert
ein neuartiges System für das
Management der elektrischen Leistung in einem Fahrzeug zur Verfügung zustellen,
um die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zu beseitigen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die Erfindung ein System mit den sich aus dem Anspruch 1 ergebenden
Merkmalen vor.
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Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Bei
einer Ausgestaltung ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ein System für
das Management der elektrischen Leistung in einem eine Zündeinheit
aufweisenden Fahrzeug zur Verfügung zu
stellen, mit einem Rechner, mit einem Steuerschaltkreis, welcher
versehene ist mit einer Micro-Steuerung, einem mit der Micro-Steuerung verbundenen
ersten Leistungsregler, einer Mehrzahl von jeweils mit der Micro-Steuerung
verbundenen zweiten Leistungsreglern, einem Leistungseingang, einem
mit der Zündeinheit
verbundenen Zündsignaleingang,
einer mit der Micro-Steuerung
verbundenen LCD-Schnittstelle, einem Standby-Leistungsversorgungsschaltkreis, welcher
geeignet ist den Rechner mit Leistung zu versorgen, wenn der Rechner
sich in einem Bereitschaftszustand befindet, mit einem Leistung-an-Schaltkreis, der
geeignet ist den Rechner mit Leistung zu versorgen, wenn der Rechner
sich in einem Arbeitszustand befindet, mit einem Leistungsausgang
entsprechend den ATX v2.2 Spezifikationen umfassend einen 24-Stift-Verbinder
für den
Ausgang und einen 4-Stift-Verbinder für den Ausgang, einem Zeitgeber,
welcher geeignet ist eine erste Verzögerungszeit zur Abschaltung
der Leistungsausgabe des Systems für das Management der elektrischen
Leistung nach dem Stoppen der Maschine zu setzen und eine zweite
Verzögerungszeit
zum Starten der Zufuhr der Betriebsleistung zu dem System für das Management
der elektrischen Leistung nach dem Starten der Maschine zu setzen,
mit zwei LED-Indikatoren (110), welche geeignet sind entweder
bei einem Leistungsausfall oder einer schwachen Batterie zu leuchten,
einem an den Rechner angeschlossenen RS-232-Anschluß und einem
Relais, mit einer an die LCD-Schnittstelle angeschlossenen LCD,
mit einer zur Zufuhr von Leistung zu der Micro-Steuerung an den
Leistungseingang angeschlossenen Hauptbatterie, welche zur Zufuhr
von Leistung zu dieser mit der Zündeinheit
verbunden ist, mit einer mit der Hauptbatterie verbundenen Überlastschutzschaltung,
mit einem Batterie-Monitor zur Überwachung
des verbliebenen Betrages des elektrischen Stromes der Hauptbatterie,
mit einer zur Hauptbatterie parallelen, mit dem Leistungseingang
verbundenen Unterstützungsbatterien-Einheit, wobei der
erste Leistungsregler in der Lage ist die von der Hauptbatterie
zur Verfügung
gestellte Leistung in eine Spannung von + 3.3V_MCU umzusetzen, welche
wiederum der Micro-Steuerung
zugeführt
wird, wobei der Zündsignaleingang
geeignet ist ein Zünden
oder Stoppen der Maschine festzustellen und ein entsprechendes Signal
zu der Micro-Steuerung abzugeben, wobei in Reaktion die Micro Steuerung
in der Lage ist ein +5VSB_SW-Leistung-an-Signal
zu erzeugen, wobei in Reaktion auf den Empfang des Leistung-an-Signals
die Micro-Steuerung (11) +12V-, + 5V_SW- und 3.3V_SW-Leistung-an-Signale an
die zweiten Leistungsregler entsprechend abgibt, wobei in Reaktion die
zweiten Leistungsregler +12V/10A, +5V10A, +3.3V/10A und + 5SBV/2A
an den Leistungsausgang abgeben, wobei einer der zweiten Leistungsregler
in der Lage ist von einem der anderen zweiten Leistungsregler abgegebene
+12V10A in –12V/0,35A umzuformen, welche
wiederum an den Leistungsausgang abgegeben werden, wobei in Reaktion
der Leistungsausgang zur Abgabe von +12V/10A, –12V/0,35A, +5V/10A, +3.3V/10A
und +5VSB/2A an eine Last eingerichtet ist und wobei die Micro-Steuerung
zur Übermittlung
von Videosignalen zu der LCD eingerichtet ist, welche die Videosignale
in Informationen zur Anzeige umformt.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung ist es ein Gegenstand der Erfindung
ein System für
das Management der elektrischen Leistung in einem eine Zündeinheit
aufweisenden Fahrzeug zur Verfügung zu
stellen, mit einem Rechner, mit einem Steuerschaltkreis, welcher
versehen ist mit einer Micro-Steuerung, einem mit der Micro-Steuerung verbundenen
ersten Leistungsregler, einer Mehrzahl von jeweils mit der Micro-Steuerung
verbundenen zweiten Leistungsreglern, einem Leistungseingang, einem
mit der Zündeinheit
verbundenen Zündsignaleingang,
einer mit der Micro-Steuerung
verbundenen LCD-Schnittstelle, einem Standby-Leistungsversorgungsschaltkreis, welcher
geeignet ist den Rechner mit Leistung zu versorgen, wenn der Rechner
sich im Bereitschaftszustand (off but ready) befindet, mit einem
Leistung-an-Schaltkreis, welcher geeignet ist dem Rechner Leistung
zuzuführen,
wenn dieser sich im Arbeitszustand befindet, mit einem Leistungsausgang
entsprechend den Mini_ITX Spezifikationen, umfassend einen 20-Stift-Verbinder
für den
Ausgang, mit einem Zeitgeber, welcher geeignet ist eine erste Verzögerungszeit
zur Abschaltung der Leistungsausgabe des Systems für das Management
der elektrischen Leistung nach dem Stoppen der Maschine zu setzen
und eine zweite Verzögerungszeit
zum Starten der Zufuhr der Betriebsleistung zu dem System für das Management
der elektrischen Leistung nach dem Starten der Maschine zu setzen,
mit zwei LED-Indikatoren, welche geeignet sind entweder bei einem
Leistungsausfall oder einer schwachen Batterie zu leuchten, einem
an den Rechner angeschlossenen RS-232-Anschluß und einem Relais, mit einer an
die LCD-Schnittstelle angeschlossenen LCD, mit einer zur Zufuhr
von Leistung zu der Micro-Steuerung an den Leistungseingang (13)
angeschlossenen Hauptbatterie, welche zur Zufuhr von Leistung zu
dieser mit der Zündeinheit
verbunden ist, mit einer mit der Hauptbatterie verbundenen Überlastschutzschaltung,
mit einem Batterie-Monitor zur Überwachung des
verbliebenen Betrages des elektrischen Stromes der Hauptbatterie,
mit einer zur Hauptbatterie parallelen, mit dem Leistungseingang
verbundenen Unterstützungsbatterien-Einheit, wobei der
erste Leistungsregler in der Lage ist die von der Hauptbatterie zur
Verfügung
gestellte Leistung in eine Spannung von + 3.3V_MCU umzusetzen, welche
wiederum der Micro-Steuerung
zugeführt
wird, wobei der Zündsignaleingang
geeignet ist ein Zünden
oder Stoppen der Maschine festzustellen und ein entsprechendes Signal
zu der Micro-Steuerung abzugeben, wobei in Reaktion die Micro Steuerung
in der Lage ist ein +5VSB_SW-Leistung-an-Signal
zu erzeugen, wobei in Reaktion auf den Empfang des Leistung-an-Signals
die Micro-Steuerung +12V-, + 5V_SW- und 3.3V_SW-Leistung-an-Signale
an die zweiten Leistungsregler entsprechend abgibt, wobei in Reaktion die
zweiten Leistungsregler +12V/10A, +5V10A, +3.3V/10A und +5VSB/2A
an den Leistungsausgang abgeben, wobei in Reaktion der Leistungsausgang zur
Abgabe von +12V/10A, +5V/10A, +3.3V/10A und +5VSB/2A an eine Last
eingerichtet ist und wobei die Micro-Steuerung zur Übermittlung
von Videosignalen zu der LCD eingerichtet ist, welche die Videosignale in
Informationen zur Anzeige umformt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Systems
für das
Management der elektrischen Leistung in einem Automobil
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2 ist
ein ins Einzelne gehendes Blockdiagramm eines bevorzugten ersten
Ausführungsbeispiels
des Systems für
das Management der elektrischen Leistung in einem Automobil und
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3 ist
ein ins Einzelne gehendes Blockdiagramm eines bevorzugten zweiten
Ausführungsbeispiels
des Systems für
das Management der elektrischen Leistung in einem Automobil.
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Ins Einzelne
gehende Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes System für das Management
der elektrischen Leistung in einem Automobil gezeigt welches einen
Steuerschaltkreis 1, eine LCD Anzeige (liquid crystal display) 2, eine
Hauptbatterie 3, eine Last 4, eine Zündeinheit 5, eine
oder mehrere Unterstützungsbatterien 6 und
einen Rechner 7 enthält.
Jede Komponente wird ins Einzelne gehend unten beschrieben.
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Der
Steuerschaltkreis 1 enthält eine Micro-Steuerung 11,
einen ersten Leistungsregler 12, eine Mehrzahl zweiter
Leistungsregler 12, einen Leistungseingang 13,
einen Zündsignaleingang 14, eine
LCD Schnittstelle 15, einen ersten Standby-Leistungsversorgungskreis 16 einen
Leistung-an-Schaltkreis (PS_ON, i.e. power on) 17, einen Leistungsausgang 18,
einen Zeitgeber (timer) 19, zwei LED (light-emitting-diode)-Indikatoren 110,
einen RS_232-Anschluß 111 und
ein Relais 112.
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Der
Leistungseingang 13 ist mit der Hauptbatterie 3 verbunden,
welche wiederum mit einer Überlastschutzschaltung
und einem Batterie-Monitor zur Überwachung
des verbliebenen Betrages des Stromes der Hauptbatterie 3 verbunden
ist. Leistung der Hauptbatterie 3 wird über den Leistungseingang 13 zu
der Micro-Steuerung 11 zugeführt. Die
eine oder mehrere Unterstützungsbatterien 6 sind
mit dem Leistungseingang 13 verbunden und liegen parallel
zur Hauptbatterie 3. Die Micro-Steuerung 11 kann an das Relais 112 ein
Batterieauswahlsignal abgeben um als Leistungsquelle entweder die
Hauptbatterie 3 oder die Unterstützungsbatterien 6 auszuwählen.
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Der
Zündsignaleingang 14 ist
mit der Zündeinheit 5 verbunden.
Der Zündsignaleingang 14 kann
ein Zünden
oder Stoppen der Maschine feststellen und dann ein entsprechendes
Signal an die Micro-Steuerung 11 abgeben.
Die LCD-Schnittstelle 15 ist mit der LCD 2 und
der Micro-Steuerung 11 verbunden. Auf diese Weise können Videosignale
von der Micro-Steuerung 11 zu der LCD 2 gesendet
werden, welche die Videosignale in Informationen zur Anzeige umwandelt.
Der RS_232-Anschluß ist
mit dem Rechner 7 verbindbar. Der Standby-Leistungsversorgungskreis 16 oder
der Leistung-an-Schaltkreis 17 sind
darauf eingerichtet Leistung dem Rechner 7 zuzuführen wenn
der Rechner 7 sich entweder in einem Bereitschaftszustand
(off-but-ready mode) oder in einem Arbeitszustand (running mode)
befindet. Der Zeitgeber 19 ist in der Lage eine Verzögerungszeit
für die
Abschaltung der Leistungsabgabe des Systems für das Management der elektrischen Leistung
nach dem Stoppen der Maschine zu setzen und eine Verzögerungszeit
für das
Starten der Versorgung mit Betriebsleistung für das Management der elektrischen.
Leistung nach dem Starten der Maschine zu setzen. Die LED-Indikatoren 110 sind
dazu eingerichtet als Warnung zu leuchten wenn entweder ein Leistungsausfall
oder eine schwache Batterie auftritt.
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Im
Zusammenhang mit 2 wird ein erstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
des Systems für das
Management der elektrischen Leistung in einem Fahrzeug dargestellt
und erläutert.
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Der
Leistungsausgang 18 geht in dieser Ausführung konform mit den ATX v2.2-Spezifikationen.
- (i) Die Hauptbatterie 3 ist mit der
Zündeinheit 5 zu deren
Versorgung mit Leistung verbunden. Weiterhin ist die Hauptbatterie
mit dem System für das
Management der elektrischen Leistung zu dessen Versorgung mit Leistung
verbunden.
- (ii) Das System für
das Management der elektrischen Leistung ist dafür eingerichtet Leistung zu dem
ersten Leistungsregler 12 zuzuführen. Weiterhin beginnt die
Hauptbatterie 3 (oder die Unterstützungsbatterien 6 in
anderen Ausführungsbeispielen)
die Micro-Steuerung 11 mit Leistung zu versorgen. Der mit
der Micro-Steuerung 11 verbundene
erste Leistungsregler 12 setzt dann von der Hauptbatterie 3 zur
Verfügung
gestellten Strom in +3.3V_MCU um, welche wiederum der Micro-Steuerung 11 zugeführt wird.
- (iii) Der Zündsignaleingang 14 kann
ein Zünden oder
Stoppen der Maschine feststellen und gibt dann ein entsprechendes
Signal an die Micro-Steuerung 11 ab. In Reaktion erzeugt
die Micro-Steuerung 11 ein
+5VSB_SW-Leistung-an Signal. In Reaktion auf dem Empfang eines PS_On-Signals
gibt die Micro-Steuerung (11) +12V-, + 5V_SW- und 3.3V_SW-Leistung-an-Signale
an die zweiten Leistungsregler (12) entsprechend ab. Die
zweiten Leistungsregler 12 wiederum geben +12V/10A, +5V/10A, +3.3V/10A
und +5VSB/2A an den Leistungsausgang 18 ab. Weiterhin formt
einer der zweiten Leistungsregler (12) von einem der anderen
zweiten Leistungsregler (12) abgegebene +12V/10A in –12V/0,35A
um, welche wiederum an den Leistungsausgang (18) abgegeben
werden.
- (iv) Der Leistungsausgang 18 befindet sich in Übereinstimmung
mit den ATX v2.2 Spezifikationen und besitzt einen 24-Stift-Verbinder als
Ausgangs und einen 4-Stift-Verbinder als Ausgang. Auf diese Weise
ist der Leistungsausgangs 18 geeignet zur Abgabe von +12V/10A, –12V/0,35A, +5V/10A,
+3.3V/10A und +5VSB/2A an eine Last (4).
- (v) In dem Steuerschaltkreis 1 ist ein Zeitgeber 19 angeordnet.
Die Schließzeit
(shut-down time) wird durch einen Schließschalter (shut-down switch)
in dem Zeitgeber 19 gesetzt. Der Zeitgeber (19)
ist geeignet eine Verzögerungszeit
zur Abschaltung der Leistungsausgabe des Systems für das Management
der elektrischen Leistung nach dem Stoppen der Maschine zu setzen
und eine Verzögerungszeit
zum Starten der Zufuhr der Betriebsleistung zu dem System für das Management
der elektrischen Leistung nach dem Starten der Maschine zu setzen.
- (vi) Die LCD Schnittstelle 15 ist in dem Steuerschaltkreis 1 angeordnet.
Die LCD Schnittstelle 15 ist mit der LCD Anzeige 2 und
der Micro-Steuerung 11 verbunden. Auf diese Weise können Videosignale
von der Micro-Steuerung 11 zu der LCD Anzeige 2 gesendet
werden, welche die Videosignale in Informationen zur Anzeige umformt. In
der Ausführungsform
sind der Spannungswert mindestens einer der Batterien 3 und 6,
eine Warnung hinsichtlich des Leistungsausfalls, eine Warnung hinsichtlich
einer schwachen Batterie dazu bestimmt von der LCD-Anzeige 2 angezeigt
zu werden.
- (vii) Eine oder mehrere der Unterstützungsbatterien 6 sind
mit dem Leistungseingang 13 verbunden und zu der Hauptbatterie 3 parallel
geschaltet. Die Micro-Steuerung 11 kann ein Batterieauswahlsignal
zur Auswahl entweder der Hauptbatterie 3 oder der Unterstützungsbatterien 6 an
das Relais 112 ausgeben, um entweder die Hauptbatterie 3 oder
die Unterstützungsbatterien 6 als Leistungsquelle
zu wählen.
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Im
Zusammenhang mit 3 wird ein zweites bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
des Systems für
das Management der elektrischen Leistung in einem Fahrzeug dargestellt
und erläutert.
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Bei
dieser Ausführungsform
geht der Leistungsausgang 18 konform mit den Mini-ITX-Spezifikationen.
- (i) Die Hauptbatterie 3 ist mit der
Zündeinheit 5 zu deren
Versorgung mit Leistung verbunden. Weiterhin ist die Hauptbatterie 3 mit
dem System für das
Management der elektrischen Leistung zu dessen Versorgung mit Leistung
verbunden.
- (ii) Das System für
das Management der elektrischen Leistung ist dafür eingerichtet Leistung zu dem
ersten Leistungsregler 12 zuzuführen. Weiterhin beginnt die
Hauptbatterie 3 (oder die Unterstützungsbatterien 6 in
anderen Ausführungsbeispielen)
die Micro-Steuerung 11 mit Leistung zu versorgen. Der mit
der Micro-Steuerung 11 verbundene
erste Leistungsregler 12 setzt dann von der Hauptbatterie 3 zur
Verfügung
gestellten Strom in +3.3V_MCU um, welche wiederum der Micro-Steuerung 11 zugeführt wird.
- (iii) Der Zündsignaleingang 14 kann
ein Zünden oder
Stoppen der Maschine feststellen und gibt dann ein entsprechendes
Signal an die Micro-Steuerung 11 ab. In Reaktion erzeugt
die Micro-Steuerung 11 ein
+5VSB_SW-Leistung-an Signal. In Reaktion auf dem Empfang eines PS_On-Signals
gibt die Micro-Steuerung (11) +12V-, + 5V_SW- und 3.3V_SW-Leistung-an-Signale
an die zweiten Leistungsregler (12) entsprechend ab. Die
zweiten Leistungsregler (12) wiederum geben +12V/10A, +5V/10A,
+3V/10A und +5VSB/2A an den Leistungsausgang (18) ab.
- (iv) Der Leistungsausgang 18 befindet sich in Übereinstimmung
mit den Mini ITX bzw. ATX v2.2 Spezifikationen und besitzt einen
20-Stift-Verbinder
als Ausgang. Auf diese Weise ist der Leistungsausgangs 18 geeignet
zur Abgabe von +12V/10A, +5V/10A, +3V/10A und +5VSB/2A an eine Last
(4).
- (v) In dem Steuerschaltkreis 1 ist ein Zeitgeber 19 angeordnet.
Die Schließzeit
(shut-down time) wird durch einen Schließschalter (shut-down switch)
in dem Zeitgeber 19 gesetzt. Der Zeitgeber (19)
ist geeignet eine Verzögerungszeit
zur Abschaltung der Leistungsausgabe des Systems für das Management
der elektrischen Leistung nach dem Stoppen der Maschine zu setzen
und eine Verzögerungszeit
zum Starten der Zufuhr der Betriebsleistung zu dem System für das Management
der elektrischen Leistung nach dem Starten der Maschine zu setzen.
- (vi) Die LCD Schnittstelle 15 ist in dem Steuerschaltkreis 1 angeordnet.
Die LCD Schnittstelle 15 ist mit der LCD Anzeige 2 und
der Micro-Steuerung 11 verbunden. Auf diese Weise können Videosignale
von der Micro-Steuerung 11 zu der LCD Anzeige 2 gesendet
werden welche die Videosignale in Informationen zur Anzeige umformt.
In der Ausführungsform
sind der Spannungswert mindestens einer der Batterien 3 und 6,
eine Warnung hinsichtlich des Leistungsausfalls, eine Warnung hinsichtlich
einer schwachen Batterie dazu bestimmt von der LCD-Anzeige 2 angezeigt
zu werden.
- (vii) Eine oder mehrere der Unterstützungsbatterien 6 sind
mit dem Leistungseingang 13 verbunden und zu der Hauptbatterie 3 parallel
geschaltet. Die Micro-Steuerung 11 kann ein Batterieauswahlsignal
zur Auswahl entweder der Haupt Batterie 3 oder der Unterstützungsbatterien 6 an
das Relais 112 ausgeben, um entweder die Hauptbatterie 3 oder
die Unterstützungsbatterien 6 als Leistungsquelle
zu wählen.
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Während die
hier offenbarte Erfindung an Hand von spezifischen Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde können
von dem Fachmann zahlreiche Modifizierungen und Variationen hierzu
ausgeführt
werden, ohne den Rahmen und den Gedanken der Erfindung zu verlassen,
wie er in den Patentansprüchen
dargelegt ist.
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Es
wird ein erfindungsgemäßes System
für das
Management der elektrischen Leistung in einem Fahrzeug offenbart.
In einer ersten Ausführungsform konvertiert
ein erster Leistungsregler (12) von einer Hauptbatterie
(3) zur Verfügung
gestellte Leistung in +3.3V_MCU, welche einer Micro-Steuerung (11)
zugeführt
wird, ein Zündsignaleingang
(14) detektiert ein Zünden
oder Stoppen der Maschine und gibt ein entsprechendes Signal an
die Micro-Steuerung
(11) ab, die Micro-Steuerung (11) erzeugt ein +5VSB-_SW
Signal, in Reaktion auf den Empfang eines Leistung-an Signals gibt
die Micro-Steuerung (11) entsprechend 12V, +5V_SW und 3.3V_SW
an zweite Leistungsregler (12) ab, die zweiten Leistungsregler
geben +12/10, +5V/10, 3.3V/10A und +5SVB/2A an einem Leistungsausgang
ab (18), welcher mit den ATX Spezifikationen konform geht,
ein zweiter Leistungsregler (12) setzt von einem anderen zweiten
Leistungsregler (12) eingespeiste +12V/10A in –12V/0,35A
um, welche dann zu dem Leistungsausgang (18) geführt werden,
der Leistungsausgang (18) gibt +12V/10A, +5V/10A, +3.3V/10A
und +5VSB/2A an eine Last (4) ab und die Micro-Steuerung (12)
sendet Videosignale zu der LCD (2) für eine Informationsanzeige.