DE4139436A1 - Schutzvorrichtung fuer eine elektronische einrichtung in einem fahrzeug mit solarbatterie und akkumulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine elektro­ nische Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 9 und 10.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Einrichtung in einem Fahrzeug mit einer Akkumulatorbatterie und einer Solarbatterie und wird von der von diesen Energiequellen gelieferten Energie gespeist.

In den letzten Jahren wurde vorgeschlagen, bei Fahrzeugen, ins­ besondere Kraftfahrzeugen die elektrische Ausrüstung, bei­ spielsweise die Lüfter durch eine Solarbatterie anzutreiben.

Ein derartiges Fahrzeug ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 51 45 1/1984 beschrieben.

Da die Ausgangsleistung einer Solarbatterie entsprechend dem Betrag an Sonnenlicht variiert, wird keine stabile Spannung geliefert. Somit wird die elektrische Ausrüstung des Typs, wel­ che die Ausgangsspannung einer Solarbatterie als Energie ver­ wendet, jeweils durch eine Kombination aus Solarbatterie und Akkumulatorbatterie angetrieben, welche im Fahrzeug montiert ist. Die Ausgangsspannung der Akkumulatorbatterie des Fahrzeugs wird über eine Konstantspannungsschaltung geführt, die mit ei­ ner vorbestimmten Referenzspannung (beispielsweise V_DD = 5 Volt) betrieben wird und wird dann an eine Ladeschaltung angelegt (eine Steuereinheit der elektrischen Ausrüstung) als konstante Spannung (japanische offengelegte Patentanmeldung 1 72 016/1989).

Am Leistungseingangsabschnitt der Ladeschaltung für eine Solar­ batteriespeisung ist eine spannungsüberwachende Schaltung, die beispielsweise durch eine Potential-Teilerschaltung vom Wider­ standtyp gebildet ist, vorgesehen, um die Ausgangsspannung V_SC (beispielsweise ist V_SC = 0 bis 20 Volt) der Solarbatterie zu überwachen. Eine vorbestimmte Konstantspannungsschaltung steu­ ert die Spannung auf der Grundlage des Ergebnisses der Überwa­ chung, so daß die konstante Spannung an die Ladeschaltung ange­ legt werden kann.

Eine derartige Konstantspannungsschaltung oder Überwachungs­ schaltung verwendet im allgemeinen aktive Einrichtungen, bei­ spielsweise Transistoren oder ICs. Diese aktiven Einheiten sind so ausgelegt, daß sie durch eine Leistung angetrieben werden bzw. gespeist werden, die vom Akkumulator geliefert wird, da sie während der Nacht betrieben werden können/müssen, wenn die Solarbatterie nicht betriebsfähig ist. Im allgemeinen werden CMOS-Einrichtungen als aktive Einheiten benutzt, da sie einen niedrigen Energieverbrauch haben.

Fig. 1 ist eine Schaltung zur Erläuterung der Speisung der Aus­ gangsleistung einer Solarbatterie zu einer CMOS-Einheit 100, die einen Teil der vorstehend erwähnten Konstantspannungsschal­ tung oder Überwachungsschaltung bildet. Die CMOS-Einheit 100 wird mit der Konstantspannung V_DD gespeist, die vom Ausgang des Akku erhalten, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die Schalt­ einrichtung 100 überwacht die Ausgangsspannung V′_SC, in welche die Ausgangsspannung V_SC der Solarbatterie durch Widerstände R_m, R_n auf einer Eingangsleitung 102 geteilt wird. Eine Schutzdiode 101 schützt die CMOS-Einheit 100, wenn die Spannung auf der Leitung 102 den Wert V_DD überschreitet. Im allgemeinen besteht die CMOS-Schaltung aus einem Schaltelement 100, einer Schutz­ diode 101 und Widerständen R_m, R_n.

Wenn die der Einheit 100 zugeführte Leistung bzw. Spannung V_DD auf eine vorbestimmte Referenzspannung oder darunter abfällt, ergibt sich V′_SC⟨⟨V_DD. In dieser Situation fließt ein Über­ strom durch die Diode 101 und zerstört diese. Außerdem wird eine in Fig. 1 dargestellte obere FEE-Schaltung in der Sperr­ richtung vorgespannt und dann arbeitet die Schaltung aufgrund der Verschlechterung des FFT nicht in geeigneter Weise.

Aus dem vorgenannten Grund weist eine CMOS-Einheit einen kriti­ schen maximalen Spannungswert auf, das heißt eine Spannung, die nicht überschritten werden darf, damit der geeignete Betrieb der Vorrichtung gewährleistet werden kann. Der kritische maxi­ male Spannungswert liegt im allgemeinen bei V_DD + 0,3 Volt.

In der Schaltung nach Fig. 1 sind die Werte der Widerstände R_m, R_n von vornherein so eingestellt, daß V′_SC 5,3 Volt nicht über­ schreiten kann, vorzugsweise V′_SC = 5 Volt gehalten wird.

Wenn die Ausgangsspannung des Akkus auf eine vorbestimmte Refe­ renzspannung oder darunter aufgrund auf einer Überentladung oder einer Entfernung der Batterie abfällt, kann die Konstant­ spannungsschaltung die Spannung nicht steuern und der berech­ nete kritische maximale Spannungswert der CMOS-Einheit 100 geht auf 0,3 Volt. Wenn unter diesen Umständen der Betrag an Sonnen­ licht auf die Solarbatterie groß ist, beträgt V′_SC 20 Volt. R_m sowie R_n, die vom Hersteller CMOS-Einheit 100 voreingestellt sind, können nicht verhindern, daß V′_SC den kritischen maximalen Spannungswert von 0,3 Volt überschreitet, wodurch die Einheit zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die imstande ist, die Zer­ störung der Schaltungskomponenten durch den Ausgang bzw. die Energiespeisung von der Solarbatterie zu verhindern, wenn der Akku überentladen oder entfernt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Pa­ tentansprüche 1, 9 oder 10 gelöst.

Gemäß der Erfindung unterbricht eine Unterbrechungseinrichtung den Weg von der Solarbatterie zu der elektronischen Einheit, um die elektronische Einheit zu schützen, wenn die Einheit, welche ermittelt oder feststellt, ob die Ausgangsspannung der Akkumu­ latorenbatterie normal ist oder nicht, entscheidet, daß die Spannung der Akkus nicht normal ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die elektronische Einheit ein CMOS-Element auf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet die elektronische Einheit den Ausgang des Akkus als Spannungs­ quelle.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Unterbrechungseinheit einen Schaltkreis in dem Speiseweg auf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Einheit, welche ermittelt, ob die Ausgangsspannung des Akkus normal ist, eine Einrichtung zur Überwachung der Normalopera­ tion der elektronischen Einheit auf und liefert ein Ausgangs­ signal der Überwachungseinrichtung an einen Steueranschluß des Schaltkreises.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die elektronische Einrichtung ein CMOS-Element auf, welches den Ausgang des Akkus als Speisequelle benutzt und die Unterbre­ chungseinrichtung enthält einen Schaltkreis, der in dem Leitungsweg vorgesehen ist. Ein Ausgang der elektronischen Ein­ richtung wird an einen Steueranschluß des Schaltkreises ange­ legt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignales des Akkus mit einer Referenzspannung.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand der Zeichnung be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung,

Fig. 2 eine Perspektivansicht eines Fahrzeuges, von hinten links betrachtet, bei dem die Erfindung Anwendung findet,

Fig. 3 eine Blockschaltbild einer Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Darstellung einer Verbindungseinheit für die Steuereinrichtung,

Fig. 5 die Befestigung eines Lüfters,

Fig. 6A und 6B den Aufbau und die Anordnung eines Lüfters bei einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Erläuterung der Arbeitsweise der Steuereinrich­ tung,

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm der Steuereinrichtung,

Fig. 9A bis 9C eine Darstellung des Stromflusses in den jeweiligen Betriebsarten bei der Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 und 11 Flußdiagramme der Steuerschritte einer CPU der Steu­ ereinrichtung, und

Fig. 12 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher eine Schutzvorrichtung bei einem Ventilatorsystem ange­ wendet wird, in welchem eine Solarbatterie als Energie bzw. Leistungsquelle für eine vorläufige Ventilatoreinrichtung ver­ wendet wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beige­ fügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 2 ist eine Darstellung eines Personenwagens 50 mit einer in diesem befestigten vorläu­ figen Ventilatoreinrichtung, wie beim Blick von der linken hin­ teren Seite, welche teilweise aufgebrochen dargestellt ist und innere Teile erkennen läßt, zu sehen ist.

In Fig. 2 ist ein bekannter Akkumulator bzw. Speicherbatterie, welche die zweiten Einheiten darstellen, die schnell geladen und entladen werden können, in dem Motorraum im Frontbereich des Personenwagens 50 angeordnet und eine Solarbatterie 6, aus amorphem Silicium hergestellt, ist im vorderen Bereich eines Daches 52 angeordnet. Die Solarbatterie 6 weist eine photoelek­ trische Konversionsfunktion auf und ist geeigneterweise trans­ parent. Im Rumpf bzw. Kofferraum 51 sind ein erster Ventilator 3 und ein zweiter Ventilator 4 an dessen beiden Seiten angeord­ net. Beide Ventilatoren 3 und 4 kommunizieren jeweils mit einer Öffnung 19a in einem hinteren Boden bzw. einem Kofferraumab­ deckblech 19 über spezielle Ventilationskanäle (nicht darge­ stellt). Diese sind an eine Ventilationskontrolleinrichtung 1 angeschlossen, die in dem Rumpf bzw. Kofferraum 51 vorgesehen ist, so daß diese unter vorbestimmten Bedingungen kontrolliert und/oder gesteuert werden können. Ein Bedienungsschalter 2, welcher zur Einstellung einer der Ventilatorbetriebsarten ver­ wendet wird und später beschrieben wird, ist an einer Bedienta­ fel zwischen dem Sitz des Fahrers und des Beifahrers angeord­ net. Der Betriebsartenschalter 2 ist mit der Kontrolleinrich­ tung 1 verbunden.

In der, in der vorbeschriebenen Weise angeordneten vorhergehen­ den Ventilationseinrichtung, wird der Betrieb der ersten und zweiten Ventilatoren 3 und 4 auf der Basis der Einstellung des Betriebsartenschalters 2 gesteuert, so daß Luft A1 von einer Öffnung, angeordnet in der Front des Personenwagens 50, einer Ventilationseinrichtung in eine Fahrgastzelle 53 zugeführt wird, um Luft hoher Temperatur A2 in der Fahrgastzelle durch die Luft A1 zu ersetzen und danach Abluft A3 von der Öffnung 19a in dem hinteren Boden 19 durch die ersten und zweiten Ven­ tilatoren 3 und 4 zu den hinteren Seiten eines Stoßfängers 51 abzuleiten.

Bezugnehmend auf Fig. 3, welche ein Blockdiagramm der Ventila­ torkontroll- bzw. Steuereinrichtung 1 darstellt, umfaßt die Kontroll- bzw. Steuereinrichtung einen Mikroprozessor 13 (hier nachstehend als CPU bezeichnet) zur Ausführung verschiedener Kontroll- bzw. Steuerungsvorgänge auf der Basis der dieser ein­ gebenen Signale und Betriebsschaltungen, welche später be­ schrieben werden. Die Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung 1 ist in einem in Fig. 2 dargestellten Gehäuse untergebracht. Die Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung 1 ist an den ersten und zweiten Ventilator 3 und 4 und weitere Komponenten durch An­ schlüsse 14a eines an der Kontrolleinrichtung 1 integriert an­ geordneten Steckers verbunden, um Zusammenbau und Wartung zu unterstützen. Die Anschlußkontakte 14a sind in der in Fig. 4 dargestellten Weise angeordnet. Die Kontroll- bzw. Steuerungs­ einrichtung wird später im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist ein Zündschalter 8 (hier nach­ stehend als IG-Schalter bezeichnet) zur Detektion des Betriebes eines Motors an die Kontrolleinrichtung 1 durch eine Sicherung für eine Klimaanlagenenergiequelle angeschlossen. Der negative Anschluß der vorstehend erwähnten Solarbatterie 6 ist an eine Erdungsleitung 12 des Fahrzeugkörpers angeschlossen und deren positive Seite ist an die Kontroll- bzw. Steuerungsvorrichtung 1 angeschlossen. Der negative Anschluß bzw. Pol des Akkumula­ tors 5 ist an die Erdungsleitung 12 angeschlossen und deren positiver Anschluß ist an die Kontroll- bzw. Steuerungsvorrich­ tung durch eine Sicherung 10 als innere Energiequelle ange­ schlossen. Ein Schlüsseldetektorschalter 7 zur Detektion der Anwesenheit/Abwesenheit eines Zündschlüssels 7a, der zur Be­ tätigung des IG-Schalters 8 verwendet wird, ist an eine Leitung angeschlossen, welche an die Kontrolleinrichtung 1 angeschlos­ sen ist und an den positiven Anschluß des Akkumulators 5 ange­ schlossen ist.

Der Betriebsartenschalter 2 findet Verwendung, um die Ventila­ tionsbetriebsarten zu bestimmen und gibt drei Signalarten aus (verstärkter Ventilatorbetrieb, Parkbetrieb des Ventilators und Ladebetrieb), welche der Kontrolleinrichtung 1 zugeleitet wer­ den. Ein Temperatursensor 9 ist im Bereich des ersten Ventila­ tors 3 angeordnet. Der Temperatursensor 9 ist an die Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung 1 angeschlossen, so daß das Ergebnis der Detektion der Temperatur der Luft der Kontrolleinrichtung 1 zugeführt wird, so daß die später beschriebene Kontrolle bzw. Steuerung ausgeführt werden kann.

Fig. 5 stellt dar, wie der erste Ventilator 3 befestigt ist, Fig. 6a ist eine vergrößerte Darstellung des Temperatursensors 9 und Fig. 6b ist ein Querschnitt längs der Linie X-X von Fig. 5. Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 5 haben der erste und zweite Ventilator 3 und 4 im wesentlichen die gleiche Struktur mit der Ausnahme, daß der zweite Ventilator 4 den Temperatur­ sensor 9 aufweist, und sie sind in der gleichen Weise befe­ stigt.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ist der erste Ventilator 3 an einem Seitenblech 20 mit einem schwamm- bzw. gummiartigen Dichtelement 3b dazwischen befestigt. Das Dichtelement 3b dich­ tet hermetisch gegen die Umgebung einer Öffnung 20a, welche in dem unteren Bereich des Seitenbleches 20 des Rumpfes bzw. Kof­ ferraums 51 ausgeformt ist. Der Temperatursensor 9 ist in der Nähe der Öffnung 20a befestigt, so daß ein Sensorbereich 9a davon auswärts gerichtet ist, wie in Fig. 6a dargestellt, um die Temperatur in der Nähe der hinteren Seite des Stoßfängers 21 zu detektieren. Ventilklappen 3a aus Gummi sind in zwei Stu­ fen in einem Abluftbereich des Ventilators 3 angeordnet. Der obere Kantenbereich jeder Ventilklappe 3a ist derart gehalten, daß die Ventilklappe automatisch geöffnet und geschlossen wird in Übereinstimmung mit dem Betrieb des Ventilators bzw. Lüfters 3.

Wenn die Ventilatoren bzw. Lüfter 3 oder 4 betrieben werden, wird durch den Luftdruck jede der Ventilklappen 3a in eine Po­ sition, durch eine gestrichelte Linie hier dargestellt, wie in Fig. 6b gezeigt, bewegt und die Abluft A3 wird dadurch zur Au­ ßenseite zwischen der hinteren Seite des Stoßfängers 21 und des Seitenbleches 20 abgeführt. Wenn der Betrieb der Lüfter 3 oder 4 beendet wird, kehren die aus Gummi gemachten Ventilklappen zu der durch durchgezogene Linien dargestellten Position zurück, aufgrund ihres eigenen Gewichtes, und verhindern somit, daß Luft- oder Regentropfen in den Kofferraum 51 dringen. Da das Seitenblech 20, in welchem die Öffnung 20a ausgebildet ist, an dem Rückteil des Stoßfängers 21 angeordnet ist, wird die Er­ scheinung des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt und die Ventil­ klappen 3a sind nicht dirket dem Wind oder Regen ausgesetzt und es sollte der Tempertursensor 9 nicht verschmutzt werden.

Die an die Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung angeschlossenen und innerhalb des Kofferraums bzw. Rumpfes angeordneten Venti­ latoren werden betrieben in Übereinstimmung mit dem eingestell­ ten Betriebszustand des Betriebsartenschalters 2, dem Schaltzustand des IG-Schalters 8, dem Zustand der Luft und der Leerlaufspannung bzw. unbeschalteten Spannung der Solarbatterie durch die Kontroll- bzw. Steuerungsvorrichtung, welche automa­ tisch den Betriebszustand der Ventilatoren einstellt.

Fig. 7 zeigt eine Darstellung verschiedener Betriebszustände, Fig. 9a zeigt ein Blockdiagramm, welches darstellt, wie Energie während des Parkventilatorbetriebes in der Darstellung in Fig. 6 zugeführt wird, Fig. 9b ist ein Blockdiagramm zur Darstel­ lung, wie Energie bei dem Zwangsventilatorbetrieb in dieser Darstellung zugeführt wird und Fig. 9c ist ein Blockdiagramm zur Darstellung, wie Energie während des Ladezustands zugeführt wird.

Fig. 8 ist ein Schaltbild der Steuer- bzw. Kontrolleinrichtung 1, zur Darstellung der Verbindung zwischen der Solarbatterie 6, des Akkumulators 5 und der Lüftermotoren 3 und 4 zur CPU 13 der Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung 1. Es wird jedoch darauf­ hingewiesen, daß die Verbindung zwischen dem Betriebsarten­ schalter 2, dem Sensor 9 und den Schaltern 7 und 8 zu der Kon­ troll- bzw. Steuerungseinrichtung 1 in Fig. 8 ausgelassen bzw. nicht dargestellt wurde.

In Fig. 8 bilden eine Diode D₂ und ein Regler 150 (REG) eine Konstantspannungsschaltung zur Erzeugung von V_DD aus der von dem Akkumulator 5 zugeführten Spannung. REG ist eine Konstantspan­ nungsschaltung, welche einen einzigen Transistor enthält (nicht dargestellt). REG gibt die Spannung V_DD, welche die Betriebs­ spannung der CPU 13 ist, aus. Der Ausgabewert V_s der Diode D₂ ist im wesentlichen gleich einer Zenerspannung. V_S wird an ei­ nen Transistor Q₆ zum Betrieb der Motoren 3 und 4 angelegt.

Die Ausgangsspannung V_SC der Solarbatterie wird an eine Unter­ brechungsschaltung, welche einen Transistor Q₁ umfaßt, ange­ legt. Die Unterbrechungsschaltung Q₁ wird später im Detail be­ schrieben.

Die Ausgabe von V_SC der Solarbatterie ist auch die Energiequelle für die Transistoren Q₄ und Q₅, um jeweils die Motoren 3 und 4 zu betreiben. Im speziellen ist der Transistor Q₄ der Treiber für den Motor 4 und der Transistor Q₅ der Treiber für den Motor 3. Der Ausgang des Transistors Q₆ ist an den Ausgang der Transi­ storen Q₄ und Q₅ durch Dioden D₄ und D₅ jeweils angeschlossen. Dazu kann die CPU 13 selektiv die Treiber Q₄, Q₅ und Q₆ betrei­ ben, wenn diese die an die Transistoren R₆, R₇ und R₈ angelegten Spannungen steuert, welche jeweils an die Gateanschlüsse der Transistoren Q₄, Q₅ und Q₆ angeschlossen sind. Mit anderen Wor­ ten, wenn die Motoren 3 und 4 durch den Akkumulator betrieben werden, schaltet die CPU 13 Q₄ und Q₅ ab und schaltet Q₆ ein. Wenn die Motoren 3 und 4 durch die Solarbatterie 6 betrieben werden, schaltet die CPU 13 Q₄ und Q₅ ein und schaltet Q₆ aus.

Eine Monitor- bzw. Überwachungsschaltung 51 ist eine durch die CPU 13 kontrollierte bzw. gesteuerte Vergleicherschaltung und überwacht V_SC. Speziell kann die Überwachungsschaltung 151 aus einem Komperatorelement, wie einem UPD 277C, bestehen, welcher an seinen invertierenden und nichtinvertierenden Ein­ gangsanschlüssen Spannungen erhält, welche durch geeignete Tei­ lung von V_SC erhalten werden. Der Ausgang der Überwachungsschal­ tung 151 ist an das Gate eines Transistors Q₇ durch einen Wi­ derstand R₉ angeschlossen, welcher als Regler funktioniert. Die Ausgabe von V_SC der Solarbatterie ist an den Sourceanschluß des Transistors Q₇ geleitet und der Transistor Q₇ macht V_SC konstant und erzeugt V_C. Die regulierte bzw. stabilisierte Spannung V_C wird an den Akkumulator 5 zurückgeleitet durch die Diode D₁.

Bezugnehmend auf Fig. 7, 9a bis 9c, wird, wenn der Betriebsar­ tenschalter 2 in die Position der Zwangsventilation geschaltet wird, falls der Motor betrieben wird, der Betriebszustand der Zwangsventilation, gezeigt in Fig. 9b, gesetzt und die Lüfter 3 und 4 werden in diesem Betriebszustand betrieben. Im speziellen schaltet die CPU 13 in dem Betriebszustand der Zwangsventila­ tion die Transistoren Q₄ und Q₅ aus und schaltet den Transistor Q₆ ein. Wenn der Betriebsartenschalter 2 in die Position der Zwangsventilation geschaltet wird, während der Motor nicht läuft, wird der Ladebetriebszustand, gezeigt in Fig. 9c, ge­ setzt und dadurch Laden des Akkumulators bzw. der Speicherbat­ terie durch die Solarzelle dabei ausgeführt. Im speziellen sind die Transistoren Q₄, Q₅ und Q₆ im Ladebetriebszustand ausge­ schaltet und der Transistor Q₇ der Überwachungsschaltung 151 ist eingeschaltet.

Wenn der Betriebsartenschalter 2 aus der neutralen "Aus-Stel­ lung" umgeschaltet wird zu der Position der Zwangsventilation, während der Motor läuft, wird die Zwangsventilation für 10 Mi­ nuten durch die Einwirkung eines Energiequellenzeitschalters ausgeführt. Wenn der Betriebsartenschalter 2 in der neutralen "Aus-Position" befindlich ist, während der Motor nicht läuft, wird der Ladebetriebszustand, gezeigt in Fig. 9c, gesetzt.

Wenn der IG-Schlüssel 7a eingesteckt ist, obwohl der Motor nicht läuft, und wenn der Betriebsartenschalter 2 zur Parkven­ tilationsseite geschaltet ist, ist der Lademodus gesetzt. Wenn der Fahrer den IG-Schlüssel 7a entfernt und danach das Fahrzeug verläßt, nachdem er oder sie den Motor abgestellt hat, und wenn die Temperatur der Luft 7°C oder darunter beträgt, wird die vorläufige Ventilationseinrichtung in dem Ladezustand betrie­ ben.

Wenn der Fahrer den IG-Schlüssel 7a entfernt und danach das Fahrzeug verläßt, nachdem er oder sie den Motor abgestellt hat, und wenn die Temperatur der Luft zwischen 7°C und 15°C liegt, wird die vorhersehende Ventilationseinrichtung in dem Ladebe­ triebszustand oder dem Parkventilationsbetriebszustand betrie­ ben. Wenn der Fahrer den IG-Schlüssel 7a entfernt und danach das Fahrzeug verläßt, nachdem er oder sie den Motor abgestellt hat, und wenn die Temperatur der Luft 15°C oder darüber be­ trägt, wird die vorläufige Ventilationseinrichtung in dem Park­ ventilationsbetriebszustand, gezeigt in Fig. 9a, betrieben. In dem Parkbetriebszustand schaltet die CPU 13 die Transistoren Q₄ und Q₅ ein und schaltet Q₆ aus und betreibt dabei die Motoren 3 und 4 durch die Solarbatterie bzw. Solarzellen.

Das vorstehend erläuterte automatische Setzen der Betriebsart wird durch CPU 13, welche ein Teil der Kontrolleinrichtung 1 ist, auf der Basis des Kontroll- bzw. Steuerungsablaufplans, gezeigt in Fig. 10, durchgeführt.

Im speziellen wird, nachdem der Betrieb der Kontrolleinrichtung 1, welche die in Fig. 2 gezeigte Anordnung der Kontrolleinrich­ tung 1 aufweist, iniziiert wurde, der eingestellte Schaltzu­ stand des Betriebsartenschalters 2 im Schritt S1 bestimmt. Wenn sich der Betriebsartenschalter 2 in der Position der Zwangsven­ tilation befindet, geht der Ablauf zu Schritt S2. Danach wird in Schritt S3 bestimmt, ob der IG-Schalter 8 eingeschaltet ist oder nicht und ob der Motor dadurch in Betrieb ist. Wenn fest­ gestellt wird, daß der Motor nicht läuft, geht der Ablauf zu Schritt S8 und der Ladebetriebszustand wird gesetzt. Wenn in Schritt S3 bestimmt wird, daß der IG-Schalter 8 eingeschaltet ist und der Motor läuft, wird der Energiequellenzeitschalter (in der CPU 13 enthalten) in Schritt S4 aktiviert und dann in Schritt S5 der Betriebszustand der Zwangsventilation gesetzt, um die Ventilatorlüfter zu betreiben. Danach wird in Schritt S6 bestimmt, ob zehn Minuten verstrichen sind, seitdem der Energie­ quellenzeitschalter aktiviert wurde oder nicht. Falls die Ant­ wort ja ergibt, wird der Betrieb der Ventilationslüfter in Schritt S7 beendet.

Wenn in Schritt S1 bestimmt wird, daß der Betriebsartenschalter 2 in der neutralen Aus-Position steht, geht der Ablauf zu Schritt S10 und es wird bestimmt, ob der IG-Schalter einge­ schaltet ist und der Motor dabei läuft. Wenn festgestellt wird, daß der Motor nicht läuft, geht der Ablauf zu Schritt S8 und die Ladebetriebsart wird gesetzt. Wenn in Schritt S10 festge­ stellt wird, daß der IG-Schalter 8 ausgeschaltet ist und der Motor läuft, geht der Ablauf zu Schritt S11 und es wird be­ stimmt, ob der Betriebsartenschalter in der Position der Zwangsventilation steht. Wenn der Betriebsartenschalter in der Position der Zwangsventilation befindlich ist, fährt der Ablauf mit Schritt S4 fort und Zwangsventilation wird für 10 Minuten durchgeführt. Wenn in Schritt S11 bestimmt wird, daß der Be­ triebsartenschalter nicht in der Position der Zwangsventilation 2a befindlich ist, kehrt der Prozeß zu dem Ausgangszustand in Schritt S12 zurück.

Wenn in Schritt S1 bestimmt wird, daß der Betriebsartenschalter 2 in die Parkventilationsstellung geschaltet ist, geht der Ab­ lauf zu Schritt S14 und es wird mittels des Schlüsseldetek­ tionsschalters 7 festgestellt, ob der IG-Schlüssel 7a einge­ steckt ist oder nicht. Falls festgestellt wird, daß der IG- Schlüssel 7a eingesteckt ist, wird in Schritt S8 die Ladebe­ triebsart gesetzt. Wenn mittels des Schlüsseldetektionsschal­ ters 7 festgestellt wird, daß der IG-Schlüssel 7a nicht einge­ steckt ist, geht der Ablauf zu Schritt S15 und die Temperatur­ messung wird mittels des Temperatursensors 9 durchgeführt. Falls zu dieser Zeit die Temperatur der Luft zum Beispiel 7°C oder niedriger ist, das heißt falls eine Erhöhung der Tempera­ tur der Luft im Innenraum des Fahrzeuges nicht auftritt, wird die Ladebetriebsart in Schritt S8 gesetzt. Wenn in Schritt S16 bestimmt wird, daß die Temperatur der Luft 7°C oder darüber beträgt, fährt der Ablauf mit Schritt S17 fort und es wird be­ stimmt, ob die Temperatur der Luft zwischen 7°C und 15°C be­ trägt. Falls die Temperatur der Luft 15°C beträgt oder darüber liegt, wird die Parkventilationsbetriebsart in Schritt S19 ge­ setzt. In dieser Parkventilationsbetriebsart wird Energie an die Motoren 3 und 4 aus der Solarbatterie 6 geliefert.

Wenn in Schritt S17 bestimmt wird, daß die Temperatur der Luft zwischen 7°C und 15°C liegt, geht der Ablauf zu Schritt S18 und es wird entweder die Ladebetriebsart oder die Parkventilations­ betriebsart gesetzt in Übereinstimmung mit dem Betrag an Son­ nenlicht, welchen die Solarbatterie empfängt.

Somit setzt die Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung 1 automa­ tisch die Betriebsart. Als nächstes wird der Betrieb in der Ladebetriebsart detailliert nachstehend beschrieben.

Fig. 11 stellt einen Ablaufplan des Kontroll- bzw. Steuerungs­ betriebes, der durch die CPU 13 in der Ladebetriebsart ausge­ führt wird, dar. Wenn die Ladebetriebsart gesetzt wird, schaltet die CPU 13 den Transistor Q₇ aus und reduziert dessen Ausgabe von V_C in Schritt S21 auf Null und mißt danach Spannung V_DD des Akkumulator 5 in Schritt S22. Als nächstes wird in Schritt S23 bestimmt, ob die Spannung V_DD des Akkumulators gleich oder niedriger als die Referenzspannung V_TH ist. Falls festgestellt wird, daß die Spannung V_DD gleich oder niedriger als die Referenzspannung V_TH ist, geht der Ablauf zu Schritt S24 und der Transistor Q₇ wird eingeschaltet, um somit die Durch­ führung des Ladens durch die Solarbatterie 6 zu erlauben.

Wenn der Akkumulator bis zur Referenzspannung V_TH geladen wurde, wird der Transistor Q₇ abgeschaltet, um das Beenden des Ladens zu ermöglichen. Dementsprechend wird der Fluß des Ladestroms aus der Solarbatterie in den Akkumulator beendet. Wenn der So­ larbatterie kein Strom entnommen wird, kann die offene Klemmen­ spannung V_SC, bzw. die Spannung V_SC im unbelasteten Zustand bis zu 20 Volt ansteigen. Dementsprechend wird der Zeitschalter 31 aktiviert in Schritt S26, um den Ablauf zu Schritt S21 zurück­ kehren zu lassen und dadurch die vorstehend beschriebene Proze­ dur nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode zu wieder­ holen. Wenn Entladung des Akkumulators stattfindet, wird das Laden des Akkumulators durch die Solarbatterie wieder durchge­ führt.

Wie die Energiequelle für die Motoren 3 und 4 in jeder der Be­ triebsarten, die durch den Betriebsartenschalter 2 eingestellt wird gewechselt, wurde bereits beschrieben.

Die Konfiguration und der Betrieb des Schaltungssystems zum Schutz der CPU 13 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 8 be­ schrieben. Die CPU 13 besteht aus einem CMOS-Mikrocomputer UPD7556. Um die Ausgangsspannung V_SC der Solarbatterie zu über­ wachen, liegen an seinem Eingang Spannungen, die durch Teilung von V_SC durch die Widerstände R₁ und R₂ erhalten werden. Wenn der Akkumulator 5 entfernt ist oder sehr stark entladen ist, wird V_DD auf Null oder auf weniger als 5 Volt reduziert. Wenn die Ausgabe von V_SC der Solarbatterie 6 in einem Zustand erzeugt wird, in welchem V_DD gleich Null oder 5 Volt ist, kann die CPU 13 zerstört werden, wie bereits beim Stand der Technik er­ läutert wurde. Der Schalttransistor Q₁, der in einer Versor­ gungsleitung zur CPU 13 angeordnet ist, verhindert, daß V_SC am Eingang der CPU 13 anliegt, wenn V_DD gleich Null ist.

Die Basis des Transistors Q₁ ist einem Kollektor eines Transi­ stors Q₁₀ durch einen Widerstand R₃ angeschlossen und eine Basis des Transistors Q₁₀ ist an die Ausgabeschaltung 154, bzw. den Ausgabeport 154 der CPU 13 durch einen Widerstand R₄ ange­ schlossen.

Die CPU 13 überwacht die Ausgabe von V_SC der Solarbatterie und reduziert die Ausgabe der Ausgabeschaltung 154 auf Null, falls die Spannung der Solarbatterie nicht normal ist. Im Resultat werden die Transistoren Q₁₀ und Q₁ abgeschaltet und V_SC liegt dadurch nicht am Eingang der CPU 13 an.

Falls die Speicherbatterie bzw. der Akkumulator 5 entfernt ist und somit V_DD Null ist, hat die Ausgabeschaltung 154 der CPU 13, welche aus einer Baugruppe vom CMOS Typ besteht, eine hohe Impedanz bzw. einen hohen Widerstand. Dementsprechend wird kein Basisstrom an den Transistor Q₁₀ geliefert und Q₁₀ wird somit ausgeschaltet. Dieses wiederum schaltet den Transistor Q₁ aus und unterbricht das Anllegen von V_SC an der CPU 13. Im Resultat ist die CPU 13 geschützt.

Falls der Akkumulator 5 überentladen ist bzw. stark entladen ist und dessen Spannung V_DD nicht auf Null aber auf einen Wert, welcher den normalen Betrieb der CPU 13 nicht mehr gewährlei­ stet, gesunken ist, werden die nachfolgenden Operationen durch­ geführt. In Fig. 8 weist die CPU 13 eine externe Schaltung zum Zurücksetzen auf. Der Ausgang dieser Schaltung zum Zurücksetzen ist an den Resetanschluß der CPU 13 zum Zurücksetzen ange­ schlossen. Wenn der Signaleingangswert des Rücksetzanschlusses ansteigt, wird die CPU 13 zurückgesetzt und alle Ausgangsan­ schlüsse bzw. Augangsschaltungen der CPU 13 haben somit eine hohe Ausgangsimpedanz bzw. einen hohen Ausgangswiderstand. Als Resultat hat die Ausgangsschaltung 154 ebenfalls eine hohe Im­ pedanz und der Transistor Q₁₀ ist abgeschaltet und schaltet so­ mit den Transistor Q₁ ab.

Die Schaltung zum Zurücksetzen beinhaltet einen Oszillator 155 (OSC) der durch V_DD, eine Diode D₃, einen Transistor Q₂, Wider­ stände R₅ und R₁₀ und Kondensatoren C₂ und C₃ betrieben wird. Die Schaltung zum Zurücksetzen weist eine Funktion auf, welche beim Anlegen der Betriebsspannung die CPU zurücksetzt und eine Funk­ tion zur Überwachung des Betriebs der CPU 13 auf. Der Wider­ stand R₁₀ und der Kondensator C₃ dienen als Schaltung für das Zurücksetzen beim Anlegen der Betriebsspannung, OSC 155 und Transistor Q₂ dienen als Überwachungsschaltung, welche im eng­ lischen Sprachgebrauch auch als "watch-dog"- bzw. Wachhund­ schaltung bezeichnet wird.

Die Funktion des Zurücksetzens beim Anlegen der Versorgungs­ spannung wird nachstehend im Detail beschrieben. Wenn ein neuer Akkumulator 15 eingebaut wird, oder wenn dieser wieder einge­ baut wird, steigt das Potential zwischen dem Kondensator C₃ und R₁₀ an und die CPU 13 wird zurückgesetzt, während die in C₃ ge­ ladene Ladung sich durch den Widerstand R₁₀ entlädt, um auf einen vorbestimmten Spannungslevel abzusinken.

Die Überwachungsfunktion überwacht, ob die CPU 13 ordnungsgemäß funktioniert. Wenn die CPU 13 im Normalzustand betrieben wird, sendet diese kontinuierlich Pulssignale an den Kondensator C₂. In diesem Ausführungsbeispiel bildet dies die Überwachungsfunk­ tion, um zu bestimmen, ob der Akkumulator 5 ordnungsgemäß funk­ tioniert. Der Transistor Q₂ wiederholt das Ein- und Ausschalten mit der Periode des Pulssignals. Der Oszillator 155 generiert ein Signal mit hohem Pegel über eine vorbestimmte Periode wäh­ rend er aktiviert ist. Die Oszillation des Oszillators 155 wird ausgesetzt, wenn der Transistor Q₂ eingeschaltet ist. Solange der Transistor Q₂ Pulse mit der vorbestimmten Periode von der CPU 13 empfängt, wird der Oszillator 155 davon abgehalten zu oszillieren, so daß dieser kein Signal mit einem hohen Signal­ level erzeugt. Falls die CPU 13 nicht ordnungsgemäß arbeitet, wegen der Abnormalität des Akkumulators 5, sendet diese keine Pulse an den Transistor Q₂ und der Oszillator 155 generiert ein Signal mit einem hohen Pegel um dieses an den Resetanschluß der CPU 13 anzulegen. Mit anderen Worten, wenn der Akkumulator 5 überentladen oder stark entladen ist und somit die CPU 13 nicht in einem normalen Zustand betrieben werden kann, obwohl V_DD nicht Null ist, wird kein Puls mit der vorstehend beschriebenen Periode dem Kondensator C₂ zugeleitet. Dementsprechend wird ein Resetsignal bzw. ein Signal zum Zurücksetzen generiert um die CPU 13 zurückzusetzen. Als Ergebnis werden die Transistoren Q₁₀ und Q₁ abgeschaltet und V_SC nicht an den Eingang der CPU 13 ge­ leitet.

Wenn der Akkumulator 5 entfernt ist oder überentladen ist, sinkt der Ausgang der Ausgabeschaltung 154 ab oder hat eine hohe Impedanz. Als Konsequenz werden die Transistoren Q₁₀ und Q₁ abgeschaltet und V_SC nicht der CPU 13 zugeleitet. Als Ergebnis wird die CPU 13 geschützt.

Es ist zu erkennen, daß die Form der vorliegenden Erfindung, welche hier dargestellt und beschrieben wird, als deren bevor­ zugtes Ausführungsbeispiel genommen wurde und daß verschiedene Veränderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist eine Modifikation wie in Fig. 13 dargestellt möglich. Bei dieser Modifikation wird eine Relay RL verwendet anstelle der Unter­ brechungsschaltung, welche den Transistor Q₁ betreibt.

Wenn Transistor Q₂₁ eingeschaltet wird, wird das Relay RL durch die Spannung V_SC betrieben und ein normalerweise geöffneter Kon­ takt 170, bzw. ein Kontakt 170 mit Ruhestellung im geöffneten Zustand, des Relays RL wird geschlossen um V_SC der der CPU 13 zuzuleiten. Die Basis des Transistors Q₂₁ wird durch ein Emit­ terpotential des Transistors Q₂₀ betrieben. Die Basis des Tran­ sistors Q₂₀ ist an eine Schaltung 160 zur Überwachung der Akku­ mulatorenspannung 5 V_B angeschlossen. Die Überwachungsschaltung 160 gibt eine Spannung mit hohem Pegel aus, falls der Akkumula­ tor eine Spannung ausgibt, welche den normalen Betrieb der CPU 13 sicherstellt. In diesem Falle steigt das Emitterpotential des Transistors Q₂₀, schaltet Q₂₁ ein und das Relay RL. Als Konsequenz wird V_SC an die CPU 13 angelegt. Wenn der Akkumulator 5 entfernt ist oder dessen Ausgangsspannung reduziert ist, wird der Transistor Q₂₀ abgeschaltet oder dessen Emitterpotential abgesenkt. Als Konsequenz wird der Transistor Q₂₁ abgeschaltet, um einen Kontakt 170 zu öffnen und die CPU 13 wird dadurch ge­ schützt.

In einer weiteren Modifikation kann die vorliegende Erfindung ebenfalls bei einem System angewendet werden, welches eine So­ larbatterie allein und keinen Akkumulator umfaßt. Bei diesen Automobilen empfängt eine elektronische Einrichtung, wie die CPU 13, den regulierten bzw. stabilisierten Ausgangswert der Solarbatterie über eine Sicherung an deren Leistungsanschluß und den nichtregulierten Ausgabewert der Batterie zum Überwa­ chen. Falls die Sicherung entfernt oder geöffnet ist, erhält die Einrichtung ohne Energieversorgung den Ausgang der Batterie und wird somit gefährdet, aufgrund der vorstehend beschriebenen Probleme zerstört zu werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Aus­ führungsbeispiele limitiert und verschiedene Veränderungen und Modifikationen können innerhalb des Wesens und des Umfangs der vorliegenden Erfindung gemacht werden.

Eine Schutzvorrichtung schützt eine elektronische Einrichtung, welche in einem Fahrzeug mit einem Akkumulator und einer Solar­ batterie angeordnet ist und welcher die Ausgangsspannungen des Akkumulators und der Solarbatterie zugeführt sind. Die Schutzvorrichtung umfaßt eine spannungsbestimmende Einheit zur Bestimmung, ob die Ausgangsspannung des Akkumulators bzw. der Speicherbatterie normal ist oder nicht, eine Unterbrechungsein­ heit zur Unterbrechung einer Zuleitung von der Solarbatterie zu der elektronischen Einrichtung und eine Kontroll- bzw. Steue­ rungseinheit zur Kontrolle bzw. Steuerung der Unterbrechungs­ einheit und dadurch zur Unterbrechung der Zuleitung, wenn die spannungsbestimmende Einheit bestimmt, daß die Spannung des Akkumulators nicht normal ist.

Claims (10)

1. Schutzvorrichtung für eine elektronische Einrichtung in einem Fahrzeug mit einem Akkumulator und einer Solarbatte­ rie, welcher über eine Zuleitung die Ausgangsspannung der Solarbatterie zugeführt ist, gekennzeichnet durch daß die Vorrichtung umfaßt:
eine Bestimmungseinrichtung zur Ermittlung, ob die Aus­ gangsspannung des Akkumulators normal ist oder nicht;
eine Unterbrechungseinrichtung für die Zuleitung von der Solarbatterie zu der elektronischen Einrichtung; und durch eine Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung, durch die die Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Zuleitung von der Solarbatterie zu der elektronischen Einrichtung steuerbar ist, wenn die Bestimmungseinrichtung festge­ stellt hat, daß die Ausgangsspannung des Akkumulators nicht normal ist.

2. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung ein CMOS Element auf­ weist.

3. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der elektronischen Einrichtung der Ausgang bzw. die Anschlüsse des Akkumulators als Energiequelle angeschlos­ sen ist.

4. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungseinrichtung einen in der Zuleitung zwi­ schen dem Ausgang der Solarbatterie und der elektronischen Einrichtung angeordneten Schaltkreis zum Schalten auf­ weist.

5. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zur Über­ wachung des normalen Betriebszustandes der elektronischen Einrichtung beinhaltet, und daß ein Ausgang der Über­ wachungseinrichtung einem Kontroll- bzw. Steuerungsan­ schluß des Schaltkreises zum Schalten angeschlossen ist.

6. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung ein CMOS Element auf­ weist, welches den Ausgang bzw. die Anschlüsse des Akku­ mulators als Energiequelle verwendet und bei welcher die Unterbrechungseinrichtung einen Schaltkreis zum Schalten besitzt, welcher in der Zuleitung zwischen dem Ausgang der Solarbatterie und der elektronischen Einrichtung angeord­ net ist, ein Ausgangssignal der elektronischen Einrichtung einem Kontrollanschluß des Schaltkreises zum Schalten zu­ geleitet ist.

7. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Ver­ gleichen des Ausgangs des Akkumulators mit einer Referenz­ spannung aufweist.

8. Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung ein Mikrocomputer ist, und daß die Einrichtung zur Überwachung des normalen Be­ triebszustandes der elektronischen Einrichtung eine Schaltung für das Zurücksetzen des Mikrocomputer beim Ein­ schalten der Betriebsspannung aufweist.

9. Schutzvorrichtung für eine elektronische Einrichtung, de­ ren Eingang mit dem Ausgang einer an einem Fahrzeug ange­ brachten Solarbatterie verbunden ist, gekennzeichnet durch
eine Bestimmungseinrichtung zur Ermittlung, ob die an die elektronische Einrichtung angelegte Versorgungsspannung normal ist oder nicht;
eine Einrichtung zum Beenden des Anlegens des Ausgangs der Solarbatterie an die elektronische Einrichtung; und
eine Kontroll- bzw. Steuerungseinrichtung, durch die die Anlegebeendeeinrichtung für das Beenden des Anlegens des Ausgangs der Solarbatterie an die elektronische Ein­ richtung steuerbar ist, wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, daß die Versorgungsspannung nicht normal ist.

10. Schutzvorrichtung für eine elektronische Einrichtung, wel­ che in einem Fahrzeug mit einem Akkumulator und einer So­ larbatterie angeordnet ist und welcher die Ausgangsspan­ nung der Solarbatterie zugeführt ist, gekennzeichnet durch eine Detektionseinrichtung zur Bestimmung, ob der Akkumu­ lator entfernt ist, und durch eine Unterbrechungseinrich­ tung zur Unterbrechung der Versorgung der elektronischen Einrichtung mit einer Ausgangsspannung der Solarbatterie.