DE4110240C1 - Vehicle current path protection device - separates battery from load upon occurrence of electrical fault - Google Patents
Vehicle current path protection device - separates battery from load upon occurrence of electrical faultInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Absicherung eines Hauptstrompfades in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for hedging a main current path in a motor vehicle according to the Preamble of claim 1.
In modernen Verkehrsmitteln wächst die Anzahl von Be triebs- und Komfortaggregaten. Gleichzeitig führt das Be mühen, Verkehrsmittel energiesparend zu gestalten, zu einer Schrumpfung des nutzbaren Umbauungsvolumens zur Auf nahme solcher Aggregate; auch die Fahrzeugrohgewichte wei sen eine abnehmende Tendenz auf. Vor diesem Hintergrund spielt das Zugewicht der Hilfsaggregate eine immer grö ßere Rolle, da es bezüglich seiner Verteilung am Fahrzeug dessen Kinematik mehr und mehr mitbestimmt. Dies wird besonders augenfällig bei hochausgestatteten Pkws. Unter beständig flacher werdenden Motorhauben sollen immer lei stungsfähigere Motoren, unterstützt von immer mehr Hilfs aggregaten und Steuergeräten, sowie Komforttechnik wie z. B. Klimaanlagen etc. Platz finden, wodurch nicht nur die Volumenfüllung an Grenzen gelangt, sondern sich auch nachteilige Schwerpunktverlagerungen ergeben können. In diesem Zusammenhang besteht ein zunehmendes Bedürfnis, die gewichtige Start- und Stützbatterie eines Fahrzeugs nicht mehr im Motorraum, sondern in schwerpunktbalancie render Weise an einem anderen Ort im Fahrzeug, beispiels weise im Heck eines Pkw, unterzubringen. Hieraus ergibt sich aber eine ganze Reihe technischer Probleme, von denen eines der wichtigsten die sicherungstechnische Be herrschung der dadurch sehr langen und - wegen schon an 1000 Ampere reichender Kaltstartstromstärken moderner Pkw-Hochleistungsmotoren - mit großem Leiterquerschnitt auszuführenden Hauptstromleitung zum motorraumseitigen Anlassermotor ist. Tritt beispielsweise bei einem Unfall durch Knautschverknickung dieser Leitung mit der Karosse rie ein Masseschluß auf, kann in Sekundenbruchteilen eine Kurzschlußwärmeleistung von 10 kW und mehr auf kleinstem Raum freigesetzt werden. Dadurch besteht die Gefahr von Fahrzeugbränden.The number of Be is growing in modern means of transport drive and comfort units. At the same time, the Be struggle to make transportation energy-efficient a shrinkage of the usable conversion volume to open taking such aggregates; also the vehicle gross weights white a decreasing tendency. With this in mind does the weight of the auxiliary units always increase major role because of its distribution on the vehicle whose kinematics are increasingly being determined. this will particularly noticeable in highly equipped cars. Under bonnets that are becoming flatter should always be quiet More sustainable engines, supported by more and more help aggregates and control units, as well as comfort technology such as e.g. B. air conditioning etc. find space, which not only the volume filling reaches its limits, but also can result in disadvantageous changes in the center of gravity. In in this context there is an increasing need the weight of a vehicle’s start and backup battery no longer in the engine compartment, but in balance render way at another location in the vehicle, for example wise in the rear of a car to accommodate. From this results but a whole series of technical problems, from which one of the most important is the safety-related Be rule of the very long and - because of that already 1000 ampere cold start amperages more modern High-performance passenger car engines - with a large conductor cross-section Main power line to be carried out to the engine compartment Starter motor is. Occurs, for example, in an accident by kinking this line with the body If a ground short opened, a split second can occur Short-circuit heat output of 10 kW and more on the smallest Space to be released. This creates the risk of Vehicle fires.
Die US-PS 47 99 126 beschreibt eine Einrichtung zur Absicherung von Stromkreisen in einem Kraftfahrzeug mit einer zwischen der von der Fahrzeugbatterie gespeisten Bordnetzschiene und schaltbaren Verbrauchern eine Tren nung herstellenden Halbleiterschaltung. Dabei wird die Stromstärke, bei der ein Abschalten des Verbraucherstrom pfades geschieht, in der Halbleiterschaltung sensiert und zu einem Abschaltsignal aufbereitet. Diese Ein richtung soll mehrere übliche Stromkreisabsicherungen ersetzen und eine platzsparendere Unterbringung der elektrischen Sicherungsmittel eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.The US-PS 47 99 126 describes a device for Protection of circuits in a motor vehicle with one between that powered by the vehicle battery On-board power rail and switchable consumers a door voltage producing semiconductor circuit. The Amperage at which the consumer current is switched off path happens, sensed in the semiconductor circuit and processed into a shutdown signal. This one direction is intended to be several common circuit fuses replace and a more space-saving accommodation of the Electrical securing means of a motor vehicle enable.
Die DE 34 17 481 A1 beschreibt eine Schutzschaltung für einen Akkumulator, die bei einem unzulässigen Absinken der Akkumulatorspannung den eingeschalteten Verbraucher von der Batterie abtrennt und diese Unterbrechung auf rechterhält auch dann, wenn die Klemmenspannung des Ak kumulators wieder ansteigt. Die Unterbrechung wird erst beseitigt, wenn der Verbraucher ab- und erneut eingeschal tet wird. Diese Schutzschaltung soll also in erster Linie den Akkumulator vor Tiefentladung schützen, und eine selbsttätige Wiederinbetriebnahme des Verbrauchers bei wiederansteigender Klemmenspannung des Akkumulators verhindern.DE 34 17 481 A1 describes a protective circuit for an accumulator in the event of an impermissible drop the battery voltage the consumer switched on disconnects from the battery and this interruption on right even if the terminal voltage of the Ak accumulator rises again. The interruption is only eliminated if the consumer took off and on again is tested. This protection circuit should therefore primarily protect the accumulator from deep discharge, and a automatic restart of the consumer the terminal voltage of the accumulator rises again prevent.
Die DE 30 37 195 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung zum Überlastungsschutz der Starterbatterie von Kraftfahr zeugen. Sie umfaßt ein dem Zündstromschalter parallel liegendes, elektrisch ansteuerbares Schaltmittel, welches im Sinne eines Schließens bzw. Geschlossenhaltens des Zündstromkreises angesteuert wird, wenn zuvor der im Zuge eines Startvorganges geflossene Batteriestrom ein Absin ken der Klemmenspannung um einen so großen, vorgegebenen Wert zur Folge hatte, daß ein erneuter Startvorgang nicht mehr erfolgreich durchführbar wäre.DE 30 37 195 A1 describes a circuit arrangement for overload protection of the motor starter battery testify. It includes a parallel to the ignition switch lying, electrically controllable switching means, which in the sense of closing or keeping the Ignition circuit is controlled if previously in the train of a starting process flowed a Absin ken the terminal voltage by such a large, predetermined As a result, a restart was not would be more successful.
Die DE 26 35 264 A1 beschreibt einen vollautomatischen, mechanischen Kontaktunterbrecher, der bei Unfällen den elektrischen Strom unmittelbar am Pol der Batterie unter bricht. Dieser Unterbrecher hat den Vorzug großer Einfach heit, geringen Bauvolumens und völligen Verzichts auf ihn stützende Geräte oder Aggregate. Nachteilig ist aller dings, daß die jedenfalls verzögerungsabhängige Strom unterbrechung die Inbetriebnahme etwa eines Unfallschrei bers, eines Funkgerätes oder eines Markierungssenders aus dem Bordnetz des Fahrzeugs dann nicht mehr erlaubt.DE 26 35 264 A1 describes a fully automatic, mechanical contact breaker, which in the event of an accident electrical current directly at the pole of the battery breaks. This breaker has the advantage of being very simple ness, low construction volume and complete abandonment of it supporting devices or aggregates. All are disadvantageous dings that the delay-dependent current interruption of the start-up of an accident cry bers, a radio or a marker transmitter then no longer allowed from the vehicle's electrical system.
Die DE-AS 11 02 892 offenbart als Bestandteil einer Überstromschutzschaltung ein elektrisch zündbares, pyrotechnisches Element.DE-AS 11 02 892 discloses as part of a Overcurrent protection circuit an electrically ignitable, pyrotechnic element.
Die DE 29 50 871 C2 schlägt eine Schaltung zur Sicherung eines Notbetriebs bei Ausfall einer Stromversorgung vor. Dabei ist ein elektrischer Energiespeicher in Form eines Kondensators vorgesehen, mit dessen Hilfe nach Ausfall der Speisespannung noch eine gewisse Zeitlang eine eingeschränkte Stromversorgung möglich ist.DE 29 50 871 C2 proposes a circuit for securing emergency operation in the event of a power supply failure. There is an electrical energy storage in the form of a Capacitor provided with the help of failure the supply voltage for a certain time limited power supply is possible.
Die DE 38 42 921 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Stromüberwachung und gegebenenfalls zur Abschaltung von beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorhandenen elektrischen Verbrauchern. Dabei werden verbrauchertypi sche Grenzwerte im Festspeicher eines Mikrorechners ein geschrieben.DE 38 42 921 A1 discloses a circuit arrangement for current monitoring and if necessary for switching off of, for example, existing in a motor vehicle electrical consumers. Thereby consumer typi limit values in the permanent memory of a microcomputer written.
Die DD 2 57 528 A1 behandelt einen Stromfühler, der mittels Hall-Elementen realisiert ist.DD 2 57 528 A1 deals with a current sensor that is realized by means of Hall elements.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Ab sicherung eines Hauptstrompfades in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, die einerseits eine hohe Belastung der Bat terie und des Hauptstrompfades auch außerhalb von Start phasen erlaubt, andererseits jedoch bei Überströmen, wel che signifikant für eine abnorme Situation und insoweit gefährlich sind, die Batterie vom Bordnetz zuverlässig abtrennt, so daß Kabelbränden wirksam vorgebeugt wird.The object of the invention is to provide a device for securing a main current path in a motor vehicle to create, on the one hand, a high load on the Bat terie and the main current path also outside of start phases allowed, on the other hand with overcurrents, wel che significant for an abnormal situation and so far the battery from the vehicle electrical system is reliable separates so that cable fires are effectively prevented.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is carried out in a generic facility with the characterizing features according to claim 1 solved.
Die Einrichtung weist den Vorteil auf, daß relativ hohe Betriebsströme, aber auch sehr hohe Anlasserströme über ein- und dieselbe Versorgungsleitung führbar sind, und daß die Absicherung gegen unzulässig hohe Betriebsströme bzw. gegen Kurzschlußströme mittels ein- und desselben Unterbrechungselements geschieht. Indem Strompegel in Abstimmung auf die thermische Zeitkonstante des Haupt strompfades zeitabhängig bewertbar sind, resultiert eine hohe spezifische Auslastbarkeit eines entsprechend abge sicherten Hauptstrompfades.The device has the advantage that it is relatively high Operating currents, but also very high starter currents one and the same supply line can be routed, and that protection against impermissibly high operating currents or against short-circuit currents by means of one and the same Interrupt element happens. By current level in Matching the thermal time constant of the main current paths can be evaluated as a function of time, a result high specific capacity of a correspondingly abge secured main current path.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind nach Lehre der darauf rückbezogenen Ansprüche 2 bis 12 gegeben.According to the teaching, there are advantageous further training courses given related claims 2 to 12.
Das Funktionsschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.The functional circuit diagram of an embodiment of the Invention is shown in the drawing and will explained below.
Der erste Pol 10A der z. B. im Heck eines Kraftfahrzeugs untergebrachten Batterie 10 ist dort über ein Masseband 12 mit der metallischen Karosserie als Bezugsmasse 13 ver bunden. Der zweite Pol 10B ist mit einer über eine Aus löseleitung 33 ansteuerbaren Abschalteinrichtung 16 verbunden, welche ein Auslöseelement 16A und eine Kon taktbrücke 16B umfaßt, letztwelche von ersterem in eine stromflußunterbrechende Abschaltposition bringbar ist. Beim Auslöseelement 16A kann es sich um einen elektromagnetischen oder elektrothermischen Aktuator, vorzugsweise mit Springcharakteristik, oder um eine Sprengkapsel, etc. handeln. Die Kontaktbrücke 16B ist so ausgebildet, daß sie höchste Betriebsströme ver schweißungsfrei führen kann.The first pole 10 A of the z. B. in the rear of a motor vehicle battery 10 is there via a ground strap 12 with the metallic body as a reference ground 13 connected. The second pole 10 B is connected to a release line 33 from a controllable cut-off device 16, a trigger member 16 A and Kon B clock bridge 16 comprises, last in the former of which a shut-off position can be brought stromflußunterbrechende. The trigger element 16 A can be an electromagnetic or electrothermal actuator, preferably with a spring characteristic, or a detonator, etc. The contact bridge 16 B is designed so that it can lead the highest operating currents without welding.
Der Abschalteinrichtung 16 ist ein Stromfühler 17 hier beispielhaft nachgeschaltet; die Reihenfolge beider Einrichtungen kann aber auch vertauscht sein. Jeden falls ist die Abschalteinrichtung 16 nahe bei der Bat terie untergebracht, so daß eine kürzestmögliche elek trische Verbindung zwischen dem Batteriepol 10B und der Kontaktbrücke 16B möglich ist. Es ist auch denk bar, den Stromfühler 17 und die Abschalteinrichtung 16 einhäusig integriert auszubilden, so daß beide Teile einstückig ersetzbar sind; hieraus ergeben sich Wartungsvorteile.The cut-off device 16 is followed by a current sensor 17 here by way of example; the order of both institutions can also be interchanged. In any case the switch-off device is located near terie in Bat 16, so that the shortest possible elec trical connection between the battery pole B 10, and the contact bridge 16 B is possible. It is also conceivable to form the current sensor 17 and the shutdown device 16 integrally integrated, so that both parts can be replaced in one piece; this results in maintenance advantages.
Beim Stromfühler 17 handelt es sich vorzugsweise um einen indirekt messenden Fühler, basierend z. B. auf wenigstens einem Hall-Element. Vom Stromfühler 17 führt eine Stromerfassungsleitung 34 und vom Strom fühler 17 bzw. von der Abschalteinrichtung 16 führt die Hauptstromleitung 11 in den vorderen Teil des Fahrzeugs, insbesondere zum hier nicht gezeigten Anlassermotor bzw. dessen Magnetschalter.The current sensor 17 is preferably an indirectly measuring sensor based on e.g. B. on at least one Hall element. From the current sensor 17, a current detection line leads 34 and the current sensor 17 or from the switch-off device 16, the main flow line 11 leads of the vehicle in the front part, in particular to the starter motor is not here shown or its solenoid.
Die Sicherungsbaugruppe 18 umfaßt wenigstens eine Momentanstromerfassungseinheit 20, eine Startüber wachungseinheit 19, eine Ruhestromüberwachungseinheit 21 und eine Funktionsstromüberwachungseinheit 22. Sie ist im Frontbereich des Fahrzeugs mit dessen Bordnetz verbunden und wie folgt aufgebaut.The fuse module 18 comprises at least one instantaneous current detection unit 20 , a start monitoring unit 19 , a quiescent current monitoring unit 21 and a functional current monitoring unit 22 . It is connected to the vehicle electrical system in the front area of the vehicle and constructed as follows.
Die Momentanstromerfassungseinheit 20 umfaßt eine eingangseitige Fühleranpassungsschaltung 20.1 und einen Verstärker bzw. Impedanzwandler 20.2; die Fühler anpassungsschaltung kann dabei Signalwandlungsmittel wie z. B. einen Logarithmierer etc. und/oder einen Tief paß zur Unterdrückung hochfrequenter Einstreuungen auf die relativ lange Stromerfassungsleitung 34 beinhal ten. An ihrem Ausgang 20.3 stellt die Einheit 20 ein Signal bereit, welches den Augenblickswert des in der Hauptstromleitung 11 fließenden Stromes repräsentiert.The instantaneous current detection unit 20 comprises an input-side sensor adaptation circuit 20.1 and an amplifier or impedance converter 20.2 ; the sensor adaptation circuit can signal conversion means such. B. a logarithmizer etc. and / or a low pass to suppress high-frequency interference on the relatively long current detection line 34 include th. At its output 20.3 , the unit 20 provides a signal that represents the instantaneous value of the current flowing in the main power line 11 .
Die Funktionsstromüberwachungseinheit 22 umfaßt einen Maximalstromwertgeber 22.1 und eine Vergleichsfunktion 22.2. Der Maximalstromwertgeber 22.1 gibt der Ver gleichsfunktion 22.2 einen fahrzeug- und ggfs. aus stattungsspezifischen Referenzwert für einen maxima len, von der Hauptstromleitung 11 betriebssicher zu führenden Strom vor. Der Ausgang 24 der Vergleichsfunk tion 22.2 ist an einen Eingang einer nachfolgenden ersten Verknüpfung 26 geführt, die hier beispielhaft aus einer UND-Funktion 26.1 und einer nachgeschalteten ODER-Funktion 26.2 besteht. Dabei wird der zweite Ein gang besagter UND-Funktion von der Startüberwachungs einheit 19 und der zweite Eingang der ODER-Funktion von der Ruhestromüberwachungseinheit 21 beaufschlagt.The functional current monitoring unit 22 comprises a maximum current value transmitter 22.1 and a comparison function 22.2 . The maximum current value transmitter 22.1 gives the comparison function 22.2 a vehicle and possibly equipment-specific reference value for a maximum current that is to be reliably conducted by the main power line 11 . The output 24 of the comparison function 22.2 is routed to an input of a subsequent first link 26 , which here consists, for example, of an AND function 26.1 and a downstream OR function 26.2 . The second input of said AND function is acted upon by the start monitoring unit 19 and the second input of the OR function by the quiescent current monitoring unit 21 .
Die Ruhestromüberwachungseinheit 21 ist der Funktions stromüberwachungseinheit 22 beigeordnet und umfaßt einen Minimalstromwertgeber 21.1 und eine Zustands logik 21.2, letztere eine Ruhestromvergleichsfunktion 21.2.1, eine zweite (Eingangs-)Verknüpfung 21.2.2 und eine dritte (Ausgangs-)Verknüpfung 21.2.3. umfassend. Ein Eingang der Ruhestromvergleichsfunktion 21.2.1 wird vom Minimalstromwertgeber 21.1 beaufschlagt, der andere Eingang ist mit dem Ausgang 20.3 der Momentan stromerfassungseinheit 20 verbunden.The quiescent current monitoring unit 21 is associated with the function current monitoring unit 22 and comprises a minimum current value transmitter 21.1 and a status logic 21.2 , the latter a quiescent current comparison function 21.2.1 , a second (input) link 21.2.2 and a third (output) link 21.2.3 . full. One input of the quiescent current comparison function 21.2.1 is acted upon by the minimum current value transmitter 21.1 , the other input is connected to the output 20.3 of the instantaneous current detection unit 20 .
Die zweite Verknüpfung 21.2.2 ist hier beispielsweise eine UND-Funktion mit wenigstens drei negierten Ein gängen, die mit drei verschiedenen Bordnetzklemmen direkt oder indirekt verbunden sind, nämlich mit Klemme 50 (Anschluß des Magnetschalters des elektrischen An lassermotors), mit Klemme 61 (Lauf-/Ladesignal der Lichtmaschine) und Klemme 15 (Versorgungsspannung ge schaltet nach erster Raste des Zündschlosses). Der Ausgang der Ruhestromvergleichsfunktion 21.2.1 und der Ausgang der Eingangsverknüpfung 21.2.2 wirken auf die beiden Eingänge der (dritten) Ausgangsverknüpfung 21.2.3, hier durch eine UND-Funktion realisiert. Der Ausgang 25 besagter dritten Verknüpfung 21.2.3 ist erwähntermaßen an den zweiten Eingang der ODER-Funk tion 26.2 der zweiten Verknüpfung 26 geführt.The second link 21.2.2 is here, for example, an AND function with at least three negated inputs that are directly or indirectly connected to three different electrical system terminals, namely with terminal 50 (connection of the magnetic switch of the electric starter motor), with terminal 61 (run - / charging signal of the alternator) and terminal 15 (supply voltage switches after the first click of the ignition lock). The output of the quiescent current comparison function 21.2.1 and the output of the input link 21.2.2 act on the two inputs of the (third) output link 21.2.3 , here implemented by an AND function. The output 25 of said third link 21.2.3 is mentioned to the second input of the OR function 26.2 of the second link 26 .
Die Startüberwachungseinheit 19 ist der Funktionsstrom überwachungseinheit 22 gleichermaßen nebengeordnet. Sie umfaßt einen Zeitgeber 19.1 und eine vierte Ver knüpfung 19.2, hier beispielhaft als UNDNICHT-Verknüp fung mit drei Eingängen realisiert. Der erste Eingang dieser Verknüpfung ist beispielhaft mit der vorerwähn ten Klenme 50, der zweite mit der vorerwähnten Klemme 15 verbunden. Der dritte Eingang ist mit dem Ausgang des Zeitgebers 19.1 verbunden. Besagter Zeitgeber, bei spielsweise in Form eines Monoflops oder einer pro grammierten Zeitschleife, erzeugt ein zweites Zeit fenster der Dauer T1. Dazu ist er eingangseitig über einen Triggerpfad 19.3 ebenfalls mit Klemme 50 ver bunden.The start monitoring unit 19 is equally subordinate to the functional current monitoring unit 22 . It includes a timer 19.1 and a fourth link 19.2 , implemented here as an example as an AND NOT link with three inputs. The first input of this link is exemplarily connected to the aforementioned terminal 50 , the second to the aforementioned terminal 15 . The third input is connected to the output of the timer 19.1 . Said timer, for example in the form of a monoflop or a programmed time loop, generates a second time window of duration T 1 . For this he is the input side via a trigger Path 19.3 also ver with terminal 50 connected.
Der Ausgang 23 der vierten Verknüpfung 19.2 ist er wähntermaßen mit dem dritten Eingang der ersten Ver knüpfung 26, nämlich mit dem zweiten Eingang der UND-Funk tion 26.1, verbunden. Die Verknüpfung 26 bein haltet ihrerseits eine Leistungsstufe, um ausgangs seitig über die eingangs erwähnte Auslöseleitung 33 das Auslöseelement 16A mit Betriebsleistung zu be aufschlagen.The output 23 of the fourth link 19.2, as it is known, is connected to the third input of the first link 26 , namely to the second input of the AND function 26.1 . The link 26 in turn contains a power level in order to open the trigger element 16 A with operating power on the output side via the trigger line 33 mentioned at the beginning.
Bestandteil der Sicherungsbaugruppe 18 kann noch eine Stromversorgungseinheit 27 sein, welche wenigstens ein Energiespeichermittel 28, vorzugsweise in Form eines hochkapazitiven Kondensators, enthält und über eine herkömmliche Vorsicherung 32 von der Klemme 30, etwa dem Ende der Hauptstromleitung 11 zugeordnet, versorgt wird und zu diesem Zweck auch mit Klemme 31 bzw. der Fahrzeugmasse 13 verbunden ist.A component of the fuse module 18 can also be a power supply unit 27 , which contains at least one energy storage means 28 , preferably in the form of a high-capacitance capacitor, and is supplied via a conventional back-up fuse 32 by the terminal 30 , for example associated with the end of the main power line 11 , and for this purpose is also connected to terminal 31 or the vehicle mass 13 .
Die Einrichtung funktioniert wie folgt.The setup works as follows.
Der Maximalstromwertgeber 22.1 gibt der Vergleichsfunk tion 22.2 einen fahrzeug- und ggfs. ausstattungsspezi fischen Referenzwert Imax vor, der einem zulässigen Maximalstrom bei nicht betätigtem Anlasser entspricht, also z. B. einem Strom von 200 .. 300 Ampere, wie er sich bei zeitlichem Zusammentreffen mehrerer normaler Betriebsstromanforderungen rekrutieren kann, etwa durch zeitgleichen Betrieb einer Klimaanlage, eines Faltverdecks, einer Scheibenschließeinrichtung, der Betriebsbeleuchtung und z. B. eines Radios.The maximum current value transmitter 22.1 gives the comparison function 22.2 a vehicle and possibly equipment-specific reference value I max , which corresponds to a permissible maximum current when the starter is not actuated, that is, for. B. a current of 200 .. 300 amperes, as he can recruit when several normal operating current requirements coincide, for example by simultaneous operation of an air conditioning system, a folding top, a window closing device, the operating lighting and, for. B. a radio.
Der Augenblickswert des in der Hauptstromleitung 11 fließenden Stromes bewirkt im Stromfühler 17 ein ent sprechendes Signal, das nach Aufbereitung in der Ein heit 20 mit dem vorerwähnten Referenzwert verglichen wird. Wird der Referenzwert vom Augenblickswert des von der Einheit 20 auf der Leitung 20.3 ausgegebenen Signalwertes überschritten, gibt die Vergleichsfunk tion 22.2 ein logisches Signal 24S ab. Da der zweite Eingang der UND-Funktion 26.1 nach angelassenem Motor normalerweise auf hohem logischem Potential liegt (s. unten), führt besagtes logisches Signal 24S über die Funktionen 26.1 und 26.2 zum Bestromungssignal 33S für das Auslöseelement 16A und insoweit zur Öffnung der Kontaktbrücke 16B, wodurch eine Überlastung der Lei tung 11 vermieden wird.The instantaneous value of the current flowing in the main current line 11 causes a corresponding signal in the current sensor 17 , which after processing in the unit 20 is compared with the aforementioned reference value. If the reference value is exceeded by the instantaneous value of the signal value output by the unit 20 on the line 20.3 , the comparison function 22.2 emits a logic signal 24 S. Since the second input of the AND function 26.1 is normally at a high logical potential after the engine has been started (see below), said logic signal 24 S leads via functions 26.1 and 26.2 to the energization signal 33 S for the trigger element 16 A and, in so far, to open the Contact bridge 16 B, whereby an overload of the Lei device 11 is avoided.
Diese vorgenannte Funktion ist also immer wirksam, wenn das Fahrzeug mit eingeschalteter Zündung, lau fendem Motor, d. h. im Betrieb einen Kurzschlußdefekt erleidet.So this function is always effective, if the vehicle with the ignition switched on, lukewarm engine, d. H. a short-circuit defect during operation suffers.
Die Klemme 15 liegt an Masse, wenn sich das Zündschloß in einer Position vor der ersten Schaltraste befindet; die Klenme 61 an der Lichtmaschine liegt an Masse, wenn diese nicht läuft, und die Klemme 50 liegt an Masse, wenn der Anlasser nicht betätigt wird, d. h. sein Mag netschalter stromlos ist. Wenn die vorgenannten drei Bedingungen erfüllt sind, befindet sich das Fahrzeug außer Betrieb in einer Parkstellung, und der Ausgang der Verknüpfung 21.2.2 führt hohes logisches Potential. Ohne Vorliegen eines Kurzschlusses kann in diesem Zu stand nur ein geringer Ruhestrom aus der Batterie fließen.Terminal 15 is grounded when the ignition switch is in a position in front of the first shift notch; the terminals 61 on the alternator is connected to ground when it is not running, and the terminal 50 is connected to ground when the starter is not actuated, ie its magnetic switch is de-energized. If the above three conditions are met, the vehicle is out of operation in a parking position and the output of the link 21.2.2 carries high logic potential. Without a short circuit, only a small quiescent current can flow from the battery in this state.
Demgemäß gibt der Minimalstromwertgeber 21.1 der Ru hestromvergleichsfunktion 21.2.1 für die Parkstellung einen entsprechenden Grenzwert Imin vor. Übersteigt der von der Einheit 20 abgegebene Wert diesen Wert, gibt die Ruhestromvergleichsfunktion 21.2.1 ein logisches Signal ab, welches nach der Verknüpfung 21.2.3 als Signal 25S und nach der ODER-Funktion 26.2 der Ver knüpfung 26 als Signal 33S die Auslösung einer Unter brechung der Kontaktbrücke 16B bewirkt.Accordingly, the minimum current value transmitter 21.1 of the idle current comparison function 21.2.1 specifies a corresponding limit value I min for the park position. If the value given by the unit 20 exceeds this value, the quiescent current comparison function 21.2.1 emits a logic signal which, after the link 21.2.3 as the signal 25 S and after the OR function 26.2 of the link 26 as the signal 33 S, triggers an interruption of the contact bridge 16 B causes.
Durch diese Funktion wird die Hauptstromleitung 11 gegen das Auftreten eines Kurzschlusses im Parkzu stand des Fahrzeugs gesichert.By this function, the main power line 11 is secured against the occurrence of a short circuit in the Parkzu state of the vehicle.
Während des Startvorganges tritt der überhaupt höchste Betriebsstrom in der Leitung 11 auf. Um das Ansprechen der Sicherungseinrichtung während dieser Lastsituation zu verhindern, setzt die Anstiegsflanke der Spannung an Klemme 50 bzw. am Magnetschalter des Anlassers - d. h. unmittelbar vor Auftreten eines hohen Anlasser stromes - den Zeitgeber 19.1, und insoweit ein Zeit fenster der Dauer T1, welches ausreichend lang für die Maskierung eines einmaligen Startvorganges bemessen ist. Es kann insoweit eine Länge von z. B. 5 oder 8 Sekunden aufweisen. Nur während der Dauer T1 liegt somit am Ausgang der UNDNICHT-Funktion 19.2 ein Signal 23S mit niedrigem logischen Pegel an, welcher die nachfolgende UND-Funktion 26.1 für das eine Hochstrom situation kennzeichnende Signal 24S auf der Leitung 24 sperrt. Auf diese Weise kann die Hochstromanforderung des Anlassers nicht zu einer Ansteuerung des Auslöse elements 16A führen.During the starting process, the highest operating current at all occurs in line 11 . In order to prevent the safety device from responding during this load situation, the rising edge of the voltage at terminal 50 or at the starter's magnetic switch - i.e. immediately before a high starter current occurs - sets the timer 19.1 , and to that extent a time window of duration T 1 , which is long enough to mask a one-off start-up process. It can be a length of z. B. 5 or 8 seconds. Only during the period T 1 is therefore at the output of the UNDNICHT function 19.2 a signal 23 S with a low logic level, which blocks the subsequent AND function 26.1 for the high current situation signal 24 S on the line 24 . In this way, the high current requirement of the starter cannot trigger the trigger element 16 A.
Der Zeitgeber 19.1 kann retriggerbar ausgeführt sein, so daß bei jedem erneuten Anlaßversuch das Zeitfenster in voller Länge neu gesetzt wird. Er kann aber auch so ausgeführt sein, daß nach mehreren Startversuchen in nerhalb einer gewissen vorgegebenen Zeit T2 das Setzen des Zeitfensters T1 unterbunden wird, um so beim näch sten Startversuch durch Auslösen der Abschalteinrich tung 16 eine thermische Überlastung der Isolation der Hauptstromleitung 11 zu vermeiden.The timer 19.1 can be designed to be retriggerable, so that the time window is reset to its full length with each new attempt to start. But it can also be designed so that after a number of start attempts within a certain predetermined time T 2, the setting of the time window T 1 is prevented, so as to trigger a thermal overload of the insulation of the main power line 11 during the next start attempt by triggering the switch-off device 16 avoid.
Der Energiespeicher 28 der Stromversorgung 27 gewähr leistet, daß in ausreichendem Maße Betriebsenergie für die Baugruppe 18 und Auslöseenergie für das Auslöseele ment 16A auch dann noch zur Verfügung steht, wenn z. B. im Zuge eines Unfallgeschehens unmittelbar vor dem Auf treten bzw. Erkennen eines Auslösekriteriums die Strom versorgung 27 von Klemme 30 abgetrennt wird, etwa im Zuge einer starken Verformung des Fahrzeugs, des Ab reißens eines Kabelbaumes, etc.The energy storage 28 of the power supply 27 ensures that sufficient operating energy for the assembly 18 and release energy for the Auslöseele element 16 A is still available when z. B. in the course of an accident immediately before the occurrence or detection of a triggering criterion, the power supply 27 is disconnected from terminal 30 , for example in the course of severe deformation of the vehicle, the tearing off of a wiring harness, etc.
Die zur Erläuterung in der Art einer herkömmlichen Hardwarelösung beschriebene Einrichtung zur Absiche rung eines Hauptstrompfades in einem Verkehrsmittel kann, mit sinngemäßer Funktion, selbstverständlich auch als Softwarelösung mittels eines A/D-Mikrorech ners realisiert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.The explanatory in the manner of a conventional one Hardware solution described device for security Main circuit in a means of transport can, of course, with a corresponding function also as a software solution using an A / D microcheck ners can be realized without the frame the invention is left.
Erfindungsgemäß können dann Festwerte wie T1, Imax, Imin, eine etwaige Sperrzeit für das Neusetzen des Zeitfensters T1, etc. in Form von binären Daten eines ausrüstungsspezifisch programmierten Festwertspeichers (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, etc.) festgelegt sein. Die Vergleichsoperationen reduzieren sich in diesem Falle auf logische Vergleiche von binären Datenwörtern, wie sie von einem A/D-Wandler eines Mikrocontrollers als dann sinngemäßem Bestandteil einer entsprechenden, weitgehend in einen monolithischen Rechnerschaltkreis hinein verlagerten Stromerfassungseinheit 20 beziehbar sind.According to the invention, fixed values such as T 1 , I max , I min , a possible blocking time for resetting the time window T 1 , etc. can then be defined in the form of binary data from an equipment-specific programmed read-only memory (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, etc.) . In this case, the comparison operations are reduced to logical comparisons of binary data words, as can be obtained from an A / D converter of a microcontroller as a corresponding component of a corresponding current detection unit 20 , which is largely shifted into a monolithic computer circuit.
Claims (12)
- - Die Fühlmittel sind batterienah untergebracht;
- - der erste Referenzwert (Imax; 22.1) ist in Ab stimmung auf die Stromtragfähigkeit des Hauptstrom pfades (11) und den ausstattungsabhängig maximalen Gleichzeitbetriebsstrombedarf festgelegt;
- - den Ansteuermitteln (26, 26.2) sind Maskierungs mittel (19; 26.1) vorgeschaltet, welche die Übertra gung des logischen Signals (24S) an das Auslöseele ment (16A) jeweils wenigstens für ein Zeitfenster, das der maximal zulässigen Dauer (T1) eines einma ligen Startversuchs der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs entspricht, sperren;
- - es sind zwei Ansteuerpfade vorgesehen, die die Maskierungsmittel (19, 26.1) bordnetzseitig mit Signa len versorgen, die in Konjunktion miteinander signi fikant für einen Startvorgang sind.
- - The sensors are located close to the battery;
- - The first reference value (I max ; 22.1 ) is set in accordance with the current carrying capacity of the main current path ( 11 ) and the equipment-dependent maximum simultaneous operating current requirement;
- - The control means ( 26 , 26.2 ) are masking means ( 19 ; 26.1 ) upstream, which the transmission of the logic signal ( 24 S) to the Auslöseele element ( 16 A) each at least for a time window that the maximum permissible duration (T 1 ) corresponds to a one-off attempt to start the engine of the vehicle, block;
- - Two control paths are provided which supply the masking means ( 19 , 26.1 ) on the vehicle electrical system side with signals which are significant for a starting process in conjunction with one another.
- - Die zwei die Maskierungsmittel versorgenden An steuerpfade sind mit dem Anschluß des Magnetschalters des elektrischen Anlassermotors (Klemme 15) bzw. mit der nach der ersten Raste des Zündschlosses geschal teten Bordnetzspannung (Klemme 50) wirkverbunden.
- - The two masking means supplying control paths are operatively connected to the connection of the magnetic switch of the electric starter motor (terminal 15 ) or to the on-board electrical system voltage (terminal 50 ) switched after the first detent of the ignition lock.
- - Das Auslöseelement (16A) ist entweder ein elek trisch zündbares, pyrotechnisches Element oder ein zumindest elektromagnetisch wirkendes Element.
- - The trigger element ( 16 A) is either an electrically ignitable, pyrotechnic element or an at least electromagnetically acting element.
- - Zur Erzeugung des Zeitfensters, das der maxi mal zulässigen Dauer (T1) eines einmaligen Start versuchs der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs ent spricht, umfassen die Maskierungsmittel (19; 26.1) einen Zeitgeber (19.1), welcher von der Anstiegs flanke des Potentials am Steueranschluß des Magnet schalters des elektrischen Anlassermotors der Brenn kraftmaschine des Fahrzeugs und insoweit vor dem Einsetzen eines hohen Anlaßstromes im Hauptstrom pfad gesetzt wird.
- - To generate the time window, which corresponds to the maximum permissible duration (T 1 ) of a one-time attempt to start the internal combustion engine of the vehicle, the masking means ( 19 ; 26.1 ) comprise a timer ( 19.1 ), which is from the rising edge of the potential at the control connection the magnetic switch of the electric starter motor of the internal combustion engine of the vehicle and in this respect path is set before the onset of a high starting current in the main current.
- - Es sind Mittel zur Verhinderung der Erzeugung des Zeitfensters (T1) vorhanden, wenn eine bestimm te maximale Anzahl von Neusetzungen oder Abläufen des Zeitfensters (T1) innerhalb einer fest vorge gebenen Zeit (T2) überschritten wird.
- - There are means to prevent the generation of the time window (T 1 ) when a certain te maximum number of new settings or expiries of the time window (T 1 ) is exceeded within a predetermined time (T 2 ).
- - Die Einrichtung umfaßt weiter Ruhestromver gleichsmittel (21.2.1) zum Vergleich des repräsenta tiven Wertes mit einem zweiten Referenzwert (Imin; 21.1), welcher in Abstimmung auf den ausstattungsab hängig maximalen Minimalstromfluß im Hauptstrompfad (11) bei zu Ruhe gesetztem Fahrzeug festgelegt ist, und zur Abgabe eines entsprechenden logischen Signals (25S), wenn der repräsentative (Ruhe-) Wert den zwei ten Referenzwert (Imin; 21.2.1) überschreitet;
- - wenigstens ein distributives Verknüpfungsmittel (26.2) zur alternativen Durchschaltung auf das Aus löseelement (16A) eines der zwei logischen Signale (24S und 25S).
- - The device further includes quiescent current comparison means ( 21.2.1 ) for comparing the representative value with a second reference value (I min ; 21.1), which is determined in coordination with the equipment-dependent maximum minimum current flow in the main current path ( 11 ) when the vehicle is at rest , and to issue a corresponding logic signal ( 25 S) when the representative (rest) value exceeds the second reference value (I min ; 21.2.1 );
- - At least one distributive linking means ( 26.2 ) for alternative connection to the trigger element ( 16 A) from one of the two logic signals ( 24 S and 25 S).
- - Es sind Mittel (21.2.2) vorhanden, die das logische Signal aus dem Vergleich (21.2.1) zum Auslöseelement (16A) durchschalten (21.2.2, 21.2.3) in Abhängigkeit von Signalen, die aufgrund Wirkver bindung mit dem Anschluß des Magnetschalters des elektrischen Anlassermotors (Klemme 15), mit der nach der ersten Raste des Zündschlosses geschalte ten Bordnetzspannung (Klemme 50) und mit dem Lauf-/Lade signalanschluß der Lichtmaschine (Klemme 61) von diesen Mitteln empfangen werden.
- - There are means ( 21.2.2 ) which switch the logical signal from the comparison ( 21.2.1 ) to the trigger element ( 16 A) ( 21.2.2 , 21.2.3 ) depending on signals which are connected to the Connection of the magnetic switch of the electric starter motor (terminal 15 ), with the switched after the first click of the ignition switch th electrical system voltage (terminal 50 ) and with the run / charge signal connection of the alternator (terminal 61 ) are received by this means.
- - Es ist ein elektrischer Energiespeicher (28) als Bestandteil einer der Einrichtung zugeordneten bzw. von ihr umfaßten Stromversorgungseinheit (27) vorhanden, so daß die Einrichtung auch nach Ausfall der Speisespannung der Stromversorgung (27) aus dieser noch betreibbar ist.
- - There is an electrical energy store ( 28 ) as part of a device assigned to or included in the power supply unit ( 27 ), so that the device can still be operated from the power supply ( 27 ) even after the supply voltage has failed.
- - Die Einrichtung ist im wesentlichen software gestützt in einem A/D-Mikrorechner implementiert, welcher mit einem in Abhängigkeit von der Ausstattung des Fahrzeugs mit elektrischen Verbrauchern mit Fest werten für den ersten Referenzwert (Imax), den zweiten Referenzwert (Imin), das Zeitfenster (T1), etc. beleg ten Festwertspeicher (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, etc.) kooperiert. Der Festwertspeicher kann mit dem Rechner einstückig verbundenen oder von diesem trennbar sein.
- The device is essentially software-based implemented in an A / D microcomputer, which, with a function of the equipment of the vehicle with electrical consumers, has fixed values for the first reference value (I max ), the second reference value (I min ), the time window (T 1 ), etc. occupies the read-only memory (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, etc.). The read-only memory can be connected to the computer in one piece or can be separated from it.
- - Der Stromfühler (17) und die Abschalteinrich tung (16) sind einhäusig ausgeführt und insoweit ein stückig ersetzbar.
- - The current sensor ( 17 ) and the switch-off device ( 16 ) are of single-housing design and can be replaced in one piece.
- - Der Stromfühler (17) basiert auf wenigstens einem Hall-Element.
- - The current sensor ( 17 ) is based on at least one Hall element.
- - Die Mittel (20) zur Gewinnung und Bereitstel lung des repräsentativen Wertes umfassen eine Loga rithmierfunktion.
- - The means ( 20 ) for obtaining and providing the representative value comprise a logarithmic function.
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