DE3722286C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Starthilfekabel mit einer ersten, elektrisch isolierten, nicht durch einen Schalter unterbro­ chenen, flexiblen Niederspannungsleitung, deren beide Endab­ schnitte mit je einer ersten, elektrisch isolierten Polzange elektrisch verbunden sind, und mit einer zweiten, elektrisch isolierten, nicht durch einen Schalter unterbrochenen, flexib­ len Niederspannungsleitung, deren beide Endabschnitte mit je einer zweiten, elektrisch isolierten Polzange elektrisch lei­ tend verbunden sind.

Bekannte, herkömmliche Starthilfekabel dieser Art (vgl. etwa DIN 72 553 in der Fassung des Entwurfs vom Februar 1987) sind zum Einsatz an Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor bestimmt und dienen der vorübergehenden Übertragung der zum Starten notwendigen elektrischen Energie von einer Fremdbatterie.

In der Zeitschrift "test", Dezember 1983, S. 1118-1122, wird über einen Test mit einer Anzahl derartiger, handelsüblicher Auto-Starthilfekabel berichtet, die entweder einen Nennquer­ schnitt von 16 mm² oder von 10 mm² aufweisen. Die elektrische Sicherheitsprüfung erfolgte in Anlehnung an die bereits ge­ nannte DIN 72 553. Ermittelt wurden Spannungsabfall und Tempe­ raturerhöhung. Die Vermeidung von Funkenbildung oder von in­ duktiven Spannungspitzen beim Abklemmen der Polzangen nach er­ folgtem Starthilfevorgang wird nicht angesprochen.

Aus der US-Patentschrift 41 63 134 ist ein Sicherheits-Start­ hilfekabel bekannt, das die Probleme der Funkenbildung lösen soll, die dann auftreten können, wenn die Polzangen mit den Batterieanschlußstopfen verbunden oder davon gelöst werden. Es wird vorgeschlagen, in wenigstens eine der elektrisch isolier­ ten, flexiblen Niederspannungsleitungen einen Schalter einzu­ setzen, der sich in einer hermetisch dichten Ummantelung oder Kapselung befindet. Ersichtlich werden die Funkenbildung und die zugrundeliegenden induktiven Spannungsspitzen nicht be­ seitigt, sondern in einen geschützten, hermetisch gekapselten Bereich verlegt.

Eine weitere Ausführungsform des bekannten Sicherheits-Start­ hilfekabels weist zusätzlich eine logische Schaltungseinrich­ tung auf, die unabhängig von der tatsächlich vorgenommenen Verbindung zwischen Polklemmen und Batterieanschlußstopfen gewährleistet, daß immer nur Batterieanschlußstopfen gleicher Polarität über die elektrische Niederspannungsleitung mitein­ ander verbunden werden. Im einzelnen weist dieses bekannte Sicherheits-Starthilfekabel eine erste, nicht durch einen Schalter unterbrochene Niederspannungsleitung auf. Die zweite Niederspannungsleitung ist durch einen relaisbetätigten Schal­ ter unterbrochen und besteht aus zwei Niederspannungsleitungs­ abschnitten. Zwischen die erste Niederspannungsleitung und den ersten Abschnitt ist ein erster Brückengleichrichter einge­ setzt. Zwischen die erste Niederspannungsleitung und den zwei­ ten Abschnitt ist ein zweiter Brückengleichrichter eingesetzt. Jeder Brückengleichrichter besteht aus vier Stromrichtungsbe­ grenzungseinrichtungen (typischerweise Dioden) und einem Widerstand, der notwendigerweise so bemessen sein muß, daß er sämtliche über die erste Niederspannungsleitung fließende Ströme sperrt. Die Anordnung der vier Strombegrenzungsein­ richtungen ist derart, daß bei bestimmungsgemäßem Gebrauch niemals ein Strom von der ersten Niederspannungsleitung über einen Brückengleichrichter zum Leiterabschnitt der zweiten Niederspannungsleitung fließen kann. Der Brückengleichrichter bildet keine "elektrisch leitende Verbindung" zwischen den beiden Niederspannungsleitungen dieses bekannten Sicherheits- Starthilfekabels.

Aus den Deutschen Patentschriften 27 18 188 und 32 28 471 sind Überspannungsschutzgeräte zur Ableitung von Blitzströmen be­ kannt, mit einem Varistor und einem dazu elektrisch parallel geschalteten Überspannungsableiter, der eine Blitzstrom-trag­ fähige Luft-Funkenstrecke aufweist. Ferner offenbart die Deutsche Offenlegungsschrift 29 20 979 eine Überspannungs­ schutzeinrichtung zum Schutz von Niederspannungsanlagen mit einem Metalloxidvaristor und einem dazu parallel geschalteten Überspannungsableiter, der eine Luft-Funkenstrecke aufweist.

Weiterhin offenbart die CH-Patentschrift 5 81 917 eine Über­ spannungsschutzanordnung an einer Niederspannungsanlage. Unter Niederspannungsanlagen werden dabei Anlagen mit einer Nenn- oder Betriebsspannung bis etwa 1000 V verstanden, insbesondere also Einrichtungen der allgemeinen Stromversorgung mit Gleich- oder Wechselspannung z. B. 120 bzw. 230/380 V, 290/500 V oder 660 V, aber ebenso auch nieder- oder kleinspannungsbetriebene Fernmelde-, Meß-, Steuer- und Regelanlagen. Solche Anlagen sind durch Überspannungen gefährdet, die ihren Ursprung bei­ spielsweise in atmosphärischen oder nuklearen Entladungen, in direkten Kontakten, kapazitiver oder induktiver Koppelung mit anderen elektrischen Anlagen, welche höhere Spannungen füh­ ren, oder in Schaltvorgängen in den Anlagen selbst haben. Zum Schutz von Niederspannungsanlagen vor solchen Überspannungen wird eine Überspannungsschutzanordnung vorgeschlagen, die aus einem gasgefüllten Überspannungsableiter und einem spannungs­ abhängigen Widerstand besteht mit der Besonderheit, daß die Ansprechspannung des gasgefüllten Überspannungsableiters min­ destens das Doppelte der Nenn- oder Betriebsspannung der An­ lage beträgt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll diese Ansprechspannung zwischen 500 und 1500 Volt liegen.

Alle diese bekannten Überspannungsschutzeinrichtungen oder -anordnungen sind bislang nicht in Verbindung mit Starthilfe­ kabeln eingesetzt worden.

Seit vielen Jahren enthalten Kraftfahrzeuge elektronische An­ lagen und Bauteile, beispielsweise in der Zündelektronik und/ oder in der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung. Auch die in jüngerer Zeit entwickelten Antiblockiersysteme und Anti­ schlupfsysteme enthalten in erheblichem Umfang elektronische Komponenten.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß beim Gebrauch herkömmlicher Starthilfekabel erhebliche in­ duktive Spannungsspitzen auftreten können. Insbesondere, wenn als Fremdbatterie die Starterbatterie eines Kraftfahrzeuges mit laufendem Motor dient, der Starthilfevorgang erfolgreich war und nunmehr die Polzangen von den Batterieklemmen gelöst werden müssen, können bei der ersten Entfernung einer Polzange kurzzeitig hohe Spitzenspannungen auftreten, die mit einer er­ heblichen Funkenbildung verbunden sind. Im Bereich von Mikro- und Millisekunden können Spannungen bis zu über 1000 V auftre­ ten, welche eine ernsthafte Gefahr für die hochwertigen Bau­ teile und Komponenten moderner Fahrzeugelektronik darstellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Starthilfekabel bereitzustellen, das einfach und universell bei den verschiedensten Kraftfahrzeugtypen einsetzbar ist, das jedoch bei Durchführung eines Starthilfevorgangs das Auftreten hoher induktiver Spitzenspannungen sicher vermeidet, welche die empfindlichen elektronischen Komponenten (Transistoren, Festkörperschaltungen und dergleichen) am Fahrzeug beein­ trächtigen könnten.

Ausgehend von einem Starthilfekabel herkömmlicher Bauart mit den eingangs aufgezeigten Merkmalen ist die Lö­ sung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Niederspannungsleitung und der zweiten Niederspannungs­ leitung und/oder zwischen deren ersten Polzange und deren zweiten Polzange wenigstens eine elektrisch leitende Verbin­ dung mit wenigstens einem spannungsabhängigen Widerstand vor­ handen ist, dessen Durchlaßspannung oberhalb der Betriebs­ spannung herkömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge liegt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Starthilfekabels sind in den Ansprüchen 2 bis 20 angegeben.

Das erfindungsgemäße Starthilfekabel mit elektronischer Schutzschaltung ist gut geeignet für die typischerweise ver­ wendeten 12- und 24-Volt-Starterbatterien in herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit Otto- und Diesel-Motoren.

Der in der elektronischen Schutzschaltung des erfindungsge­ mäßen Starthilfekabels vorgesehene spannungsabhängige Wider­ stand hat die Funktion eines "spannungsabhängigen Schalters". Unterhalb seiner Durchlaßspannung sperrt dieser spannungsab­ hängige Widerstand bzw. Schalter die elektrisch leitende Ver­ bindung, so daß beim normalen Starthilfevorgang, bei dem typischerweise Spannungen bis maximal etwa 30 V auftreten können, kein Stromfluß über die elektrisch leitende Verbindung erfolgt und damit trotz des Vorhandenseins einer elektrisch leitenden Verbindung ein Kurzschluß zwischen der ersten und zweiten Niederspannungsleitung sicher ausgeschlossen ist. Oberhalb seiner Durchlaßspannung, die vorzugsweise im Be­ reich von 40 bis 60 V liegt, nimmt der elektrische Wider­ stand des spannungsabhängigen Widerstandselementes oder einer gleichartig wirkenden Anordnung von Schaltungselementen rasch ab, so daß beim Auftreten höherer Spannungen ein Stromfluß über die elektrisch leitende Verbindung erfolgen kann. Die den kurzzeitigen Spannungsspitzen entsprechenden Ströme werden damit über die elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und zweiten Niederspannungsleitung kurzgeschlossen und können die hochwertigen Bauteile der Fahrzeugelektronik nicht beeinträchtigen.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Starthilfekabel zwei dritte elektrisch leitende Verbindungen auf, in welche wenigstens je ein spannungsabhängiger Widerstand eingesetzt ist. Jede dieser beiden dritten Leitungen ist jeweils eng benachbart zu den ersten und zweiten Polzangen mit der ersten und zweiten Niederspannungsleitung elektrisch leitend verbunden. Alterna­ tiv kann jeder der beiden dritten elektrisch leitenden Lei­ tungen mit je einer ersten Polzange und mit je einer zweiten Polzange elektrisch leitend verbunden sein. Der Leiterquer­ schnitt einer solchen dritten Leitung ist deutlich kleiner als der Leiterquerschnitt der Niederspannungsleitung, die typi­ scherweise Leiterquerschnitte von 16, 25 oder 35 mm² aufwei­ sen. Demgegenüber weisen die dritte(n) Leitung(en) vorzugs­ weise einen Leiterquerschnitt im Bereich von etwa 2 bis 8 mm² auf, um bei Beendigung eines Starthilfevorgangs die Selbstin­ duktion innerhalb dieser dritten Leitung(en) möglichst gering zu halten.

Die Endabschnitte bzw. Anschlußkontakte jeder dritten Leitung sind elektrisch leitend mit der ersten bzw. mit der zweiten Niederspannungsleitung verbunden. Vorzugsweise befindet sich die Verbindung nahe benachbart zu den beiden benachbarten End­ abschnitten der ersten und der zweiten Niederspannungsleitung. Besonders bevorzugt greifen die Anschlußkontakte jeder dritten Leitung unmittelbar an den elektrisch leitenden, metallischen Teilen der ersten und zweiten Polzange an, die an den benach­ barten Endabschnitten der ersten und der zweiten Niederspan­ nungsleitung elektrisch leitend angebracht sind. Auch diese Anordnung trägt zur Verminderung der Selbstinduktion bei.

Die Länge jeder dritten Leitung soll einerseits kurz sein, um die Selbstinduktion gering zu halten, und andererseits ausrei­ chend lang sein, um eine ungehinderte Handhabung und univer­ selle Anwendung des Starthilfekabels auch dann zu gewährlei­ sten, wenn die erste und zweite Polzange an den beiden be­ nachbarten Enden der ersten und der zweiten Niederspannungs­ leitungen über eine solche dritte Leitung miteinander verbun­ den sind. In einem solchen Falle hat sich eine Länge von 60 bis 100 cm, insbesondere von etwa 80 cm für jede dritte Leitung gut bewährt und wird vorzugsweise vorgesehen, weil damit auch der Abstand zwischen den Polklemmen vielzelliger Starterbatterien für Lastkraftwagen ohne weiteres überbrückt werden kann und eine bequeme Handhabung gewährleistet ist.

Für die Isolierung der dritten Leitung(en) kommen die typi­ schen flexiblen Isoliermittel in Betracht, wie sie für die Niederspannungsleitungen herkömmlicher Starthilfekabel einge­ setzt werden. Der Isolierstoff soll schwer entzündbar sein und wenigstens im Temperaturbereich von -25° bis +70°C flexibel sein. Der Isolierstoff muß gegen Schmiermittel und Kraftstoff beständig sein.

Die Anordnung des spannungsabhängigen Widerstandes erfolgt vorzugsweise etwa mittig zwischen den beiden "äußeren" An­ schlußkontakten einer dritten Leitung. Es ist eine solche An­ ordnung und Verbindung zwischen den zum Widerstand benachbar­ ten "inneren" Anschlußkontakten der dritten Leitung(en) und dem spannungsabhängigen Widerstand vorgesehen, daß ein durch die dritte Leitung fließender Strom notwendigerweise den spannungsabhängigen Widerstand passieren muß. Sofern einer dritten Leitung zwei oder im Einzelfalle auch noch mehr span­ nungsabhängige Widerstände zugeordnet sind, ist eine parallele Schaltung bzw Anordnung sämtlicher spannungsabhängigen Wider­ stände untereinander vorgesehen, so daß der eine Widerstand als Schutzanordnung für einen anderen Widerstand dienen kann.

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jede elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Niederspannungsleitung aus dem spannungsabhängigen Widerstand und dessen beiden Anschlußabschnitten bestehen, von denen einer mit der ersten Niederspannungsleitung und der andere mit der zweiten Niederspannungsleitung elektrisch lei­ tend verbunden ist. Beispielsweise können die entsprechenden Abschnitte der ersten und zweiten Niederspannungsleitung me­ chanisch fixiert innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein, in dem sich wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand be­ findet, dessen Durchlaßspannung oberhalb der Betriebsspannung herkömmlicher Starterbatterien liegt. Dieser spannungsabhän­ gige Widerstand ist über seinen einen Anschlußabschnitt elektrisch leitend mit der ersten Niederspannungsleitung ver­ bunden und mit seinem anderen Anschlußabschnitt elektrisch leitend mit der zweiten Niederspannungsleitung verbunden. Diese Anschlußabschnitte können beispielsweise als Leiter­ bahnabschnitte einer Leiterplatte ausgebildet sein, an welcher die beiden Niederspannungsleitungen mittels Klemmen oder der­ gleichen festgelegt sind, und auf welcher wenigstens ein span­ nungsabhängiger Widerstand angeordnet oder ausgebildet ist. Ferner können diese Anschlußabschnitte die Kontakte einer her­ kömmlichen Schneidklemmvorrichtung sein, welche die Isolierung der Niederspannungsleitung durchdringen und deren Kupferader kontaktieren. Weiterhin kann jeder Anschlußabschnitt in Form eines Kontaktstiftes ausgebildet sein, der im Gehäuse einge­ spritzt ist und beim Schließen des Gehäuses einen elektrisch leitenden Kontakt zu den Adern der Niederspannungsleitungen herstellt.

Vorzugsweise sind bei dieser Ausführungsform zwei Gehäuse vor­ gesehen, die in einem Abstand von 40 bis 60 cm entfernt zu den jeweiligen Polzangen an den beiden Niederspannungslei­ tungen befestigt sind und beide Niederspannungsleitungen um­ greifen.

Zur Schutzschaltung des erfindungsgemäßen Starthilfekabels ge­ hört wenigstens ein spannungsabhängiger Widerstand, dessen Durchlaßspannung 20 bis 60 V oberhalb der Betriebsspannung herkömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge liegt. Vor­ zugsweise ist ein spannungsabhängiger Widerstand mit einer Durchlaßspannung von 40 bis 60 V vorgesehen; besonders bevorzugt soll die Durchlaßspannung etwa 40 V betragen. Ein solcher Widerstand soll ein flinkes Ansprechverhalten besit­ zen, so daß auch kurzfristige Spannungspitzen, deren Dauer lediglich einige Mikrosekunden beträgt, sicher über diesen Widerstand hinweg abgeleitet werden. Das Ansprechverhalten des spannungsabhängigen Widerstandes soll deshalb im Mikrosekun­ den-Bereich und vorzugsweise im Nanosekunden-Bereich liegen.

Starthilfekabel sind für eine lange Lebensdauer von zehn und mehr Jahren ausgelegt. Der spannungsabhängige Widerstand muß wiederholt belastbar sein, wobei Spannungen bis zu über 1000 V auftreten können. Die Ströme betragen in der Regel nicht mehr als 1 Milliampere. Auch durch mehrmalige Belastung darf sich die Strom-Spannungskennlinie des Widerstandes nicht ändern, insbesondere nicht niederohmiger werden, um einen Leckstrom bereits bei einer typischen Betriebsspannung einer herkömmli­ chen 24-Volt-Starterbatterie sicher auszuschließen. Herkömm­ liche, handelsüblich zugängliche Varistoren, insbesondere Metalloxid-Varistoren, genügen diesen Anforderungen oder kön­ nen diesen Anforderungen gemäß ausgewählt werden.

Als spannungsabhängiger Widerstand kann ein gasgefüllter Über­ spannungsableiter vorgesehen werden. In diesem Fall soll der gasgefüllte Überspannungsableiter vorzugsweise eine Durchlaß­ spannung von wenigstens 40 V aufweisen.

Vorzugsweise ist als spannungsabhängiger Widerstand ein Vari­ stor, insbesondere ein Metallvaristor vorgesehen.

Anstelle eines Varistors kann die erfindungsgemäß vorgesehene Schutzschaltung auch andere, gleichartig wirkende Anordnungen aus elektronischen Bauteilen und Komponenten aufweisen. Hierzu ge­ hört beispielsweise eine antiparallele Anordnung von zwei Z-Dioden. Solche Z-Dioden sind mit genau definierter Durchlaß­ spannung verfügbar und besitzen ein außerordentlich flinkes Ansprechverhalten im Nanosekundenbereich. Weiterhin können als spannungsabhängige Widerstände bzw. "spannungsabhängige Schal­ ter" Thyristoren verwendet werden. Solche Thyristoren können bei vergleichsweise kleiner Baugröße besonders hohe Leistun­ gen aufnehmen. Der Steuerstrom für die Zusatzschaltung des Thyristors kann aus dem Spannungsimpuls entnommen werden. Vor­ teilhaft kann auch eine Anordnung mit zwei antiparallel ge­ schalteten Thyristoren, eine solg. Triac-Schaltung vorgesehen werden.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Schutzschaltung kann zusätz­ lich zu dem oben definierten, spannungsabhängigen Widerstand mit einer Durchlaßspannung von etwa 40 bis 60 V und einem flinken Ansprechverhalten im Nano- oder Mikrosekundenbereich eine Schutzanordnung aufweisen, welche diesen Widerstand vor höheren Strom-/Spannungseinwirkungen schützt. Als eine solche Schutzanordnung kommt insbesondere ein gasgefüllter Überspan­ nungsableiter in Betracht. Die Ansprech- bzw. Durchlaßspannung des Überspannungsableiters liegt höher als die Durchlaßspan­ nung des spannungsabhängigen Widerstandes, insbesondere Me­ talloxid-Varistors, und soll vorzugsweise wenigstens 90 V be­ tragen. Auch der Überspannungsableiter soll ein flinkes An­ sprechverhalten aufweisen, das wenigstens im Mikrosekundenbe­ reich liegt.

Es ist eine Parallelschaltung eines solchen spannungsabhängi­ gen Widerstandes und dessen Schutzanordnung, also beispiels­ weise eines Metalloxid-Varistors und eines gasgefüllten Über­ spannungsableiters, vorgesehen. Die Vorteile solcher Überspan­ nungsschutzeinrichtungen mit Parallelschaltung von Varistor und Funkenstrecke sind in der Fachwelt bekannt und beispiels­ weise auch in den eingang genannten Patentpublikationen - wie DE-OS 29 20 979, DE-PS 27 18 188 oder DE-PS 32 28 471 - ange­ geben, so daß weitere Ausführungen hierzu nicht erforderlich sind.

Der spannungsabhängige Widerstand und die wahlweise vorgesehe­ ne Schutzanordnung für diesen Widerstand sind vorzugsweise auf einer Leiterplatte, einer Montagehilfe oder einem sonstigen Träger dauerhaft angebracht, an der bzw. dem auch die An­ schlußabschnitte mechanisch fest angebracht sind, die zur ersten und zur zweiten Niederspannungsleitung führen. Vorzugs­ weise ist eine mechanisch feste Anbringung dieser Leiterab­ schnitte an der Leiterplatte, der Montagehilfe oder dem son­ stigen Träger mittels Anschlußschellen, Klemmen oder derglei­ chen vorgesehen, um eine weitestgehende zugfeste Anordnung zu schaffen.

Benachbart zu jedem spannungsabhängigen Widerstand kann eine Kühlklemme oder sonstiger Wärmeableiter vorgesehen werden, die bzw. der vorzugsweise ebenfalls an der Leiterplatte, der Mon­ tagehilfe oder dem sonstigen Träger befestigt ist.

Die gesamte Anordnung aus Träger, spannungsabhängigem Wider­ stand, Anschlußkontakten der dritten Leitung oder Anschlußab­ schnitten des Widerstandes und wahlweise vorgesehener Schutz­ anordnung sowie Kühlklemme oder dergleichen ist vorzugsweise in Wasser-, Kraftstoff- und Schmiermittel-beständigem Kunst­ stoff eingebettet oder eingekapselt. Innerhalb des so erhalte­ nen Gehäuses sind die beiden Niederspannungsleitungen vorzugs­ weise mechanisch an dem Träger oder dergleichen fixiert. Das Kunststoffmaterial des Gehäuses ist dicht mit dem Isoliermate­ rial der Niederspannungsleitungen und/oder mit der wahlweisen dritten Leitung verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt. Es wird eine dauerhafte, robuste und stabile Anord­ nung erhalten, welche über viele Jahre den typischerweise rauhen Einsatzbedingungen eines Starthilfekabels standhält.

Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand be­ vorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen erläutert; die letzteren zeigen in

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Bestandteile eines herkömmlichen Starthilfekabels;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine erste Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Start­ hilfekabels mit einer elektrisch leitenden Verbindung in Form einer dritten Leitung, in welche ein spannungsabhängiger Widerstand ein­ gesetzt ist;

Fig. 3 schematisch und ausschnittsweise eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Start­ hilfekabels mit zwei dritten Leitungen, in die je eine parallel geschaltete Anordnung eines spannungsabhängigen Widerstandes und eines gas­ gefüllten Überspannungsableiters eingesetzt ist;

Fig. 4 schematisch eine praktische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels, bei welchem die elektrisch leitenden Verbindungen lediglich aus den Anschlußabschnitten jedes spannungsab­ hängigen Widerstandes bestehen;

Fig. 5 in perspektivischer, auseinandergezogener, teil­ weise gebrochener Darstellung eine Polzange, an deren metallischer Klemmbacke sowohl der Endab­ schnitt einer Niederspannungsleitung, wie der Endabschnitt einer dritten Leitung elektrisch leitend angebracht sind;

Fig. 6 schematisch eine weitere, praktische Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels; und

Fig. 7 die praktische Anwendung des Starthilfekabels nach Fig. 6.

Fig. 1 zeigt schematisch die Bestandteile eines herkömmlichen Starthilfekabels. Zu diesen Bestandteilen gehört eine erste Niederspannungsleitung 10, an deren beiden Leitungsenden je eine erste, elektrisch isolierte Polzange 12 und 14 angebracht ist. Weiterhin gehört zu diesen Bestandteilen eine zweite Nie­ derspannungsleitung 11, an deren beiden Leitungsenden je eine zweite, elektrisch isolierte Polzange 13 und 15 elektrisch leitend angebracht ist. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten eines solchen herkömmlichen Starthilfekabels und dessen sicherheitstechnischer Festlegungen wird auf DIN 72 553 in der Fassung des Entwurfs vom Februar 1987 verwiesen.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels. Zusätzlich zu den oben ge­ nannten Bestandteilen 10 bis 15 ist eine elektrisch leitende Verbindung vorhanden, im vorliegenden Fall in Form einer drit­ ten Leitung 20, in welche ein spannungsabhängiger Widerstand 30, beispielsweise ein Metalloxid-Varistor oder eine Triac­ schaltung von Thyristoren eingesetzt ist. Diese dritte Leitung 20 besteht aus zwei Leitungsabschnitten 21 und 25. Der Endab­ schnitt 22 des einen Leitungsabschnittes 21 ist elektrisch leitend mit der ersten Niederspannungsleitung 10 verbunden. Der Anschlußkontakt 23 dieses Leitungsabschnittes 21 ist elektrisch leitend mit der einen Seite des spannungsabhängigen Widerstandes 30 verbunden. Der Anschlußkontakt 27 des anderen Leitungsabschnittes 25 ist mit der anderen Seite des span­ nungsabhängigen Widerstandes 30 elektrisch leitend verbunden.

Der Endabschnitt 26 dieses Leitungsabschnittes 25 ist elek­ trisch leitend mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 ver­ bunden.

Der spannungsabhängige Widerstand 30 weist typischerweise eine Durchlaßspannung von etwa 40 V auf. Treten beim typischen Ge­ brauch des Stathilfekabels insbesondere beim Abklemmen der Polzangen von den Batterieklemmen Spannungsspitzen mit einer deutlich höheren Spannung auf, so kann ein Stromfluß über die dritte Leitung 20 und den spannungsabhängigen Widerstand 30 zwischen der ersten Niederspannungsleitung 10 und der zweiten Niederspannungsleitung 11 erfolgen, so daß diese Spannungs­ spitzen abgebaut und unschädlich gemacht werden, bevor sie Komponenten der wertvollen Fahrzeugelektronik beeinträchtigen könnten.

Die Fig. 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels. Hier besteht die elektronische Schutzschaltung aus je zwei dritten Leitungen 20, in welche - parallel geschaltet - je ein span­ nungsabhängiger Widerstand 30 und ein gasgefüllter Überspan­ nungsableiter 35 eingesetzt sind. Die eine dritte Leitung 20 verbindet die erste Niederspannungsleitung 10 mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 nahe benachbart zu deren beiden im Gebrauch am gleichen Fahrzeug bzw. an dessen Starterbatterie angebrachten - nicht dargestellten - Polzangen. Die andere dritte Leitung 20 verbindet ebenfalls die erste Niederspan­ nungsleitung 10 mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 nahe benachbart zu deren beiden anderen, im Gebrauch am anderen Fahrzeug bzw. dessen Starterbatterie angebrachten - nicht dar­ gestellten - Polzange. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den beiden spannungsabhängigen Widerstän­ den 30 um Metalloxid-Varistoren, deren Durchlaßspannung etwa 40 V beträgt. Der gasgefüllte Überspannungsableiter 35 weist eine Ansprech- bzw. Durchlaßspannung von wenigstens 90 V auf und hält kurzfristigen Stromstößen von mehreren Kiloampere stand. Dieser Überspannungsableiter 35 schaltet im Mikrose­ kundenbereich und schützt somit den Metalloxid-Varistor 30 vor zu großen Stromeinwirkungen. Überspannungsableiter 35 dieser Bauart sind handelsüblich zugänglich.

Wie schematisch in Fig. 3 angedeutet, können sich der Metall­ oxid-Varistor 30, der gasgefüllte Überspannungsableiter 35 und die Anschlußkontakte 23 und 27 der dritten Leitungen 20 auf einer Leiterplatte, einer Montagehilfe oder einem sonstigen Träger befinden, die innerhalb eines gekapselten Gehäuses 40 untergebracht sind, das schematisch mit gestrichelten Linien angedeutet ist.

Die Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Starthilfekabels, dessen elektronische Schutz­ schaltung zwei übereinstimmende Vorrichtungen aufweist. Jede Vorrichtung befindet sich in einem Abstand von etwa 40 bis 60 cm zu zwei benachbarten Polzangen 12, 13 oder 14, 15 und umfaßt ein Gehäuse 40, durch welches Abschnitte der ersten Niederspannungsleitung 10 und der zweiten Niederspannungslei­ tung 11 hindurchführen. Über - nicht dargestellte - Klemmen besteht eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem Gehäuse 40 und den Abschnitten der beiden Niederspannungsleitungen 10 und 11. Innerhalb jedes Gehäuses 40 befindet sich auf einer - nicht dargestellten - Leiterplatte oder einem sonstigen Träger ein Metalloxid-Varistor 30 und ein gasgefüllter Über­ spannungsableiter 35. Sowohl der Metalloxid-Varistor 30 wie der Überspannungsableiter 35 sind über je einen Anschlußab­ schnitt 21 elektrisch leitend mit der ersten Niederspannungs­ leitung 10 und über je einen weiteren Anschlußabschnitt 25 elektrisch leitend mit der zweiten Niederspannungsleitung 11 verbunden. Die einem bestimmten spannungsabhängigen Wider­ stand 30, 35 zugeordneten Anschlußabschnitte 21 und 25 bilden zusammen mit dem jeweiligen spannungsabhängigen Widerstand 30, 35 eine dritte elektrisch leitende Verbindung 20. Jeder An­ schlußabschnitt 21, 25 kann als Leiterbahnabschnitt auf einer Leiterplatte, als Kontakt einer Schneidklemmvorrichtung oder als Kontaktstift ausgebildet sein.

Die Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anbrin­ gung einer dritten Leitung an der metallischen Klemmbacke in einer Polzange, an welche eine Niederspannungsleitung elek­ trisch leitend angeklemmt ist.

Sämtliche Polzangen 12 bis 15 weisen einen übereinstimmenden Aufbau auf, der nachstehend mit Bezugnahme auf Fig. 5 anhand der Polzange 50 erläutert wird. Diese Polzange 50 besteht im wesentlichen aus zwei Schalenabschnitten 51 und 52 und einer Feder 53. Jeder Schalenabschnitt 51, 52 besteht aus einem formstabilen, elektrisch nicht leitenden Kunststoff, wie etwa Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid und weist ein Griff­ stück 54, ein Klemmstück 55 und zwei Lagerscheiben 56 auf. Im Mittelpunkt der beiden Lagerscheiben 56 sind Bohrungen 57 ausgespart, durch welche im zusammengebauten Zustand ein Bolzen 58 geführt ist, der als Lager und Halterung für die Feder 53 dient, deren endständige Schenkel innerhalb des Griffstückes 54 jedes Schalenabschnittes 51 und 52 anliegen und deren Federspannung die Klemmstücke 55 ständig zusammen­ zudrücken sucht.

Innerhalb jedes aus Kunststoff bestehenden Klemmstückes 55 ist eine metallische Klemmbacke 60 festgelegt. An der Klemmbacke 60 befinden sich zwei metallische Klemmen 61 und 62. Die eine Klemme 61 umgreift die parallel zueinander angeordneten abiso­ lierten Leiter 16 der Niederspannungsleitungen 10, 11 und den abisolierten Anschlußkontakt 22 der dritten Leitung 20. Durch mechanisch festes Zusammenquetschen der Schenkel dieser Klemme 61 wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Leitern 17, 22 und der restlichen Metallbacke 60 geschaffen. Die zweite Klemme 62 umgreift die Isolierung 18 der Niederspan­ nungsleitungen 10, 11 und die Isolierung 29 der dritten Lei­ tung 20. Durch ausreichendes Zusammendrücken der Schenkel der zweiten Klemme 62 wird eine zugfeste Verbindung der Nieder­ spannungsleitungen 10, 11 und der dritten Leitung 20 mit der metallischen Klemmbacke 60 und damit mit der Polzange 50 ge­ schaffen.

Der unmittelbare Anschluß des Endabschnittes bzw. Anschluß­ kontaktes 22 der dritten Leitung 20 an der metallischen Klemm­ backe 60 einer Polzange 50 vermindert die Selbstinduktion auf ein Minimum.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere praktische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starthilfekabels mit elektronischer Schutz­ schaltung.

Die beiden ersten Polzangen 12 und 14 sind über eine erste Niederspannungsleitung 10 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die beiden zweiten Polzangen 13 und 15 sind über eine zweite Niederspannungsleitung 11 elektrisch leitend mit­ einander verbunden. Je eine dritte Leitung 20 verbindet die erste Niederspannungsleitung 10 elektrisch leitend mit der zweiten Niederspannungsleitung 11. Die Verbindung kann vor­ zugsweise durch gemeinsames Anklemmen der Kupferadern der Niederspannungsleitungen 10 bzw. 11 und der dritten Leitung 20 an einer metallischen Klemmbacke in jeder Polzange 12, 13, 14, 15 erfolgen, wie das oben mit Bezug auf Fig. 5 erläutert ist.

In jede dritte Leitung 20 ist eine parallele Anordnung eines Metalloxid-Varistors 30 und eines gasgefüllten Überspannungs­ ableiters 35 eingesetzt. Jede dieser Anordnungen befindet sich innerhalb eines Gehäuses 40, das auch entsprechende Abschnitte der beiden Niederspannungsleitungen 10 und 11 im Klemmsitz umschließt.

Die Fig. 7 zeigt schematisch die Anwendung eines erfindungs­ gemäßen Starthilfekabels, die sich praktisch nicht von der An­ wendung eines herkömmlichen Starthilfekabels unterscheidet.

Sowohl das eine Fahrzeug 1 mit der Spenderbatterie 2 wie das andere Fahrzeug 5 mit der entladenen Batterie 6 sind lediglich schematisch und ausschnittsweise anhand des Motorraums darge­ stellt.

Zum Gebrauch des Starthilfekabels wird beispielsweise die eine erste Polklemme 14 am Pluspol der entladenen Batterie 6 und die andere erste Polklemme 12 am Pluspol der Spenderbatterie 2 angeklemmt. Daraufhin wird die andere, zweite Polklemme 13 am Minuspol der Spenderbatterie 2 und danach eine zweite Polklem­ me 15 am Minuspol oder am Masseband oder an einer anderen blanken Stelle am Motorblock des Fahrzeug 5 mit der entlade­ nen Batterie 6 angeklemmt. Die beiden ersten Polzangen 12 und 14 sind über die erste Niederspannungsleitung 10 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die beiden zweiten Polzangen 13 und 15 sind über die zweite Niederspannungsleitung 11 elek­ trisch leitend miteinander verbunden. Danach wird der Motor des Spenderfahrzeugs 1 gestartet und auf eine mittlere Dreh­ zahl gebracht. Anschließend wird der Motor des liegengeblie­ benen Fahrzeugs 5 gestartet. Wenn dessen Motor rundläuft, werden die Polklemmen des Starthilfekabels in umgekehrter Reihenfolge abgeklemmt.

Im Unterschied zu einem herkömmlichen Starthilfekabel ist zu­ sätzlich je eine dritte Leitung 20 vorhanden, welche die eine erste Polzange 12 mit der benachbarten zweiten Polzange 13 bzw. die andere erste Polzange 14 mit der benachbarten zweiten Polzange 15 elektrisch leitend verbindet. In jede dritte Lei­ tung 20 ist je ein spannungsabhängiger Widerstand eingesetzt, der sich innerhalb jedes Gehäuses 40 befindet und der eine Durchlaßspannung oberhalb der Betriebsspannung herkömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge aufweist.

Claims (20)

1. Ein Starthilfekabel mit einer ersten, elektrisch isolierten, nicht durch einen Schalter unterbrochenen, flexiblen Niederspannungsleitung, deren beide Endabschnitte mit je einer ersten, elektrisch isolierten Polzange elektrisch leitend verbunden sind, und mit einer zweiten elektrisch isolierten, nicht durch einen Schalter unterbrochenen, flexiblen Niederspannungsleitung, deren beide Endabschnitte mit je einer zweiten, elektrisch isolierten Polzange elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Niederspannungsleitung (10) und der zweiten Niederspannungsleitung (11) und/oder zwischen deren ersten Polzangen (12, 14) und deren zweiten Pol­ zangen (13, 15) wenigstens eine elektrisch leitende Ver­ bindung (20) mit wenigstens einem spannungsabhängigen Widerstand (30) vorhanden ist, dessen Durchlaßspannung oberhalb der Betriebsspannung herkömmlicher Starterbat­ terien für Kraftfahrzeuge liegt.

2. Das Starthilfekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung eine dritte, elektrisch isolierte, flexible Leitung (20) ist.

3. Das Starthilfekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dritte Leitungen (20) vorhanden sind, die jeweils eng benachbart zu den ersten und zweiten Polzangen (12, 14; 13, 15) mit der ersten und zweiten Niederspannungsleitung (10, 11) verbunden sind.

4. Das Starthilfekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dritte Leitungen (20) vorhanden sind, die jeweils mit einer ersten Polzange (12, 14) und mit einer zweiten Pol­ zange (13, 15) verbunden sind.

5. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede dritte Leitung einen Leiterquerschnitt von 2 bis 8 mm² aufweist.

6. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede dritte Leitung eine Länge von etwa 60 bis 100 cm aufweist.

7. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder spannungsabhängige Widerstand (30, 35) sowie die An­ schlußkontakte (23, 27) der dritten Leitung(en) (20) auf einer Leiterplatte, einer Montagehilfe oder einem sonsti­ gen Träger fest angebracht sind, der/die sich in einer dichten Umhüllung bzw. einem Gehäuse (40) aus Kunststoff befindet.

8. Das Starthilfekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung aus dem spannungsab­ hängigen Widerstand (30, 35) und dessen beiden Anschluß­ abschnitten (21 und 25) besteht, von denen einer mit der ersten Niederspannungsleitung (10) und der andere mit der zweiten Niederspannungsleitung (11) elektrisch lei­ tend verbunden ist.

9. Das Starthilfekabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußabschnitte (21 und 25) als Leiterbahn­ abschnitte auf einer Leiterplatte, als Kontakt einer Schneidklemmvorrichtung oder als Kontaktstift ausgebildet sind.

10. Das Starthilfekabel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußabschnitte (21 und 25) sich innerhalb eines Gehäuses (40) befinden, das in einem Abstand von 40 bis 60 cm zu den Polzangen (12 und 13 bzw. 14 und 15) an den Niederspannungsleitungen (10, 11) befestigt ist und beide Niederspannungsleitungen (10, 11) umgreift.

11. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßspannung des spannungsabhängigen Widerstandes (30) wenigstens 20 bis 60 Volt oberhalb der Betriebs­ spannung herkömmlicher Starterbatterien für Kraftfahrzeuge liegt.

12. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in jede elektrisch leitende Verbindung (20) zwei, paral­ lel geschaltete, spannungsabhängige Widerstände (30, 35) eingesetzt sind, die unterschiedliche Durchlaßspannungen aufweisen.

13. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand (30) eine Durchlaß­ spannung von 40 bis 60 Volt aufweist.

14. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand ein gasgefüllter Über­ spannungsableiter (35) ist.

15. Das Starthilfekabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der gasgefüllte Überspannungsableiter (35) eine Durchlaß­ öffnung von wenigstens 90 Volt aufweist.

16. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand (30) ein Varistor, ins­ besondere ein Metalloxidvaristor ist.

17. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand (30) eine Anordnung von zwei, antiparallel geschalteten Z-Dioden ist.

18. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand (30) ein Thyristor ist.

19. Das Starthilfekabel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand (30) eine Anordnung mit zwei, antiparallel geschalteten Thyristoren (Triac) ist.

20. Das Starthilfekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jeder spannungsabhängige Widerstand (30, 35) benachbart zu einer Kühlklemme oder einem sonstigen Wärmeableiter ange­ ordnet ist.