DE4207155A1 - Schaltanordnung in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schaltanordnung ist beispielsweise aus der DE 39 36 638 C1 bekannt. Hierbei soll für den sicheren Betrieb eines Kraftfahrzeuges durch eine Reduzierung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern, ins­ besondere durch Abschalten einzelner Verbraucher oder Verbrauchergruppen, die elektrische Energieversorgung weitgehend sichergestellt werden. Im Vordergrund steht bei dieser Druckschrift das Abschalten von Verbrauchern in Abhängigkeit vom Ladungszustand der Fahrzeugbatterie. Dazu ist einerseits eine aufwendige Vorrichtung zur Er­ mittlung des Ladungszustandes der Fahrzeugbatterie und andererseits eine komplexe Steuerung zur Abschaltung von Verbrauchern abhängig von einer Vielzahl von Schwellwer­ ten erforderlich. Darüberhinaus wird die Leistungsauf­ nahme der elektrischen Verbraucher lediglich während des Betriebs, nicht jedoch während des Stillstandes des Kraftfahrzeuges reduziert.

Eine Reduzierung der Leistungsaufnahme elektrischer Ver­ braucher, während des Stillstandes eines Kraftfahrzeuges, ist aus der DE 37 42 312 A1 bekannt. Inhalt dieser Druck­ schrift ist das Abschalten sämtlicher Verbraucher, wenn bei abgezogenem Zündschlüssel die Fahrzeugbatteriespan­ nung einen unteren Grenzwert unterschreitet. Bei dieser Lösung zur Verhinderung einer vollständigen Fahrzeugbat­ terieentladung werden auch Verbraucher abgeschaltet, die beispielsweise zur Manipulationssicherheit üblicherweise gerade im Stillstand eingeschaltet sein sollen.

Allgemein ist bei allen bisher bekannten Schalt­ anordnungen zum Schutz vor Tiefentladung von Kraftfahr­ zeugbatterien nachteilig, daß eine Reduzierung der Lei­ stungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern abhängig vom Ladungszustand der Fahrzeugbatterie vorgenommen wird und somit eine Teilentladung der Fahrzeugbatterie zugelassen wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Ruhestromverbrauch von Bordnetzteilnehmern zu reduzieren, ohne eine Teilentla­ dung der Fahrzeugbatterie abzuwarten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden Signale des elektronischen Zen­ tralverriegelungssystems eines Kraftfahrzeuges aus­ gewertet, um zu erkennen, ob das Kraftfahrzeug abgestellt wurde und ob eine kurze oder lange Abstellzeit zu erwar­ ten ist. Abhängig davon werden Bordnetzteilnehmer unter­ schiedlich als von der Fahrzeugbatterie abzutrennende Ruhestromverbraucher bestimmt.

Beispielsweise werden die Bordnetzteilnehmer, die bei ab­ gestelltem Kraftfahrzeug ohnehin ausgeschaltet sind, wie z. B. Fahrwerks- Motor- oder Getriebesteuergeräte, die jedoch aktive Bauelemente enthalten, die auch im Ruhe­ zustand Strom aufnehmen, als mögliche Ruhestromverbrau­ cher völlig von der Fahrzeugbatterie entkoppelt.

Es können jedoch nicht nur derartige Ruhestromverbraucher von der Fahrzeugbatterie völlig getrennt werden, sondern beispielsweise auch Verbraucher, die bei Abstellen des Fahrzeuges fälschlicherweise nicht ausgeschaltet wurden, wie Scheinwerfer, Autotelefon oder andere Zusatzgeräte, die z. B. bei abgezogenem Zündschlüssel eingeschaltet bleiben können.

Im speziellen werden die Signale "Öffnen", "Zentralverriegeln" und/oder "Zentralsichern", üblicher­ weise durch die Stellung des Türschlosses ausgelöst, in einem Steuergerät ausgewertet und weiterverarbeitet.

Erfindungsgemäß werden bei Vorliegen der Signale "Zentralverriegeln" und/oder "Zentralsichern", d. h. bei Vorliegen von Signalen, die eindeutig auf ein Abstellen des Kraftfahrzeuges hinweisen, gezielt Ruhestromverbrau­ cher von der Fahrzeugbatterie getrennt, ohne vorher den Ladezustand der Fahrzeugbatterie zu berücksichtigen:

Wird das Signal "Zentralsichern" erkannt, schließt das Steuergerät auf ein längeres Abstellen des Kraftfahrzeu­ ges und öffnet daraufhin beispielsweise sämtliche Trenn­ schalter zwischen ruhestromverbrauchenden Bordnetzteil­ nehmern und der Fahrzeugbatterie. Gleichzeitig jedoch können die Trennschalter zwischen der Fahrzeugbatterie und der zur Manipulationssicherheit eingesetzten Bord­ netzteilnehmern, wie z. B. die Diebstahlwarnanlage, ge­ schlossen sein.

Wird das Signal "Zentralverriegeln" erkannt, schließt das Steuergerät auf ein nur kurz abgestelltes Kraftfahrzeug, wobei beispielsweise lediglich die Bordnetzteilnehmer von der Fahrzeugbatterie abgeschaltet werden, die vom Fahrer offensichtlich vergessen wurden auszuschalten. Dies sind z. B. Bordnetzteilnehmer mit hohem Stromverbrauch, wie Scheinwerfer oder Autotelefon.

Bei einigen Steuergeräten ist eine Trennung von der Fahr­ zeugbatterie unvorteilhaft, wenn Speicher vorhanden sind, die durch Abtrennung von der Fahrzeugbatterie gelöscht werden. Somit werden in diesem Ausführungsbeispiel ohne­ hin abgeschaltete Steuergeräte, die lediglich niedrigen Ruhestromverbrauch aufweisen, nur dann von der Fahrzeug­ batterie abgetrennt, wenn durch das Signal "Zentralsichern" ein längeres Abstellen des Kraftfahr­ zeuges erwartet wird. Es werden demnach nicht zwingend bei jedem Abstellen des Kraftfahrzeuges alle Bordnetzteilnehmer von der Fahrzeugbatterie getrennt.

Liegt das Signal "Öffnen" am Steuergerät an, wird das Kraftfahrzeug für den Betriebszustand "Fahren" vorberei­ tet, d. h. die bei abgestelltem Kraftfahrzeug geöffneten Trennschaltern zwischen den Bordnetzteilnehmern und der Fahrzeugbatterie werden geschlossen.

Die Steuerung der Trennschalter kann beispielsweise in das Steuergerät des Zentralverriegelungssystems inte­ griert werden.

Die erfindungsgemäße Schaltanordnung bietet eine einfache Lösung zum Schutz der Fahrzeugbatterie vor Entladung, an­ gepaßt auf eine kurze oder lange Abstellzeit des Fahrzeu­ ges.

Weiterhin wird zum einen auf zusätzliche Betätigungsein­ richtungen verzichtet, um ein Abstellen des Kraftfahr­ zeugs zu erkennen, zum anderen der Fahrer nicht durch zu­ sätzliche Bedienelemente belastet, wenn die Bordnetzteil­ nehmer von der Fahrzeugbatterie getrennt werden sollen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist der Ge­ genstand des Patentanspruchs 2.

Das Öffnen der Trennschalter kann einerseits automatisch, d. h. ausschließlich bei Vorliegen der Signale "Zentralverriegeln und/oder Zentralsichern", oder erst durch eine auf Wunsch auslösbare Zusatzbedingung vorge­ nommen werden. Demnach ist eine erste automatische Ar­ beitsweise und eine zweite beeinflußbare Arbeitsweise möglich.

Die erste Arbeitsweise ist z. B. während der Distribution sinnvoll, wenn ein langes Abstellen des Fahrzeuges vor­ herzusehen ist.

Die zweite Arbeitsweise ist vorteilhaft, wenn das Fahr­ zeug bereits in Besitz des Kunden ist, da dieser abhängig davon, ob das Fahrzeug ständig in Gebrauch ist oder häu­ fig abgestellt wird, das Abschalten der Ruhestromverbrau­ cher selbst beeinflussen kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.

Die gewünschte Arbeitsweise ist mittels eines manuell auslösbaren Signals einstellbar. Beispielsweise ist die­ ses Signal durch einen an der erfindungsgemäßen Schaltan­ ordnung extern angebrachten Schalter, z. B. in Form einer manuell ein- und ausstreckbaren Brücke im Sicherungska­ sten, erzeugbar.

Durch eine manuell ermöglichte Auswahl der Arbeitsweise kann auf teure und umständliche Auswahlmethoden mittels mechanischer oder elektronischer Hilfsmittel verzichtet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 4.

Bei der Auswahl der ersten bzw. automatischen Arbeits­ weise, die vorwiegend während der Distribution eingesetzt werden wird, wird das Vorliegen der Signale "Zentralverriegeln und/oder Zentralsichern" als Grundbe­ dingung zum Öffnen der Trennschalter um eine Sicherheits­ zusatzbedingung erweitert, wodurch auch bei Ausbleiben der Signale "Zentralverriegeln" und/oder "Zentralsichern" die Batterie durch Abschalten der Ruhestromverbraucher vor Entladung geschützt wird:

Eine Auswerteeinrichtung kann unabhängig von den Signalen "Zentralverriegeln" und/oder "Zentralsichern" aufgrund von zusätzlich im Kraftfahrzeug vorhandenen Signalen, wie z. B. die Motordrehzahl, die Handbremsenstellung, die Ge­ triebewählhebelposition und/oder die Zündschloßstellung, feststellen, ob das Kraftfahrzeug abgestellt wurde. Wird in der automatischen Arbeitsweise anhand dieser Signale festgestellt, daß das Fahrzeug abgestellt wurde und blei­ ben von diesem Zeitpunkt an die Signale "Zentralverriegeln" oder "Zentralsichern" für einen vor­ gegebenen Zeitraum aus, wird das Öffnen der Trennschalter entsprechend den Signalen "Zentralverriegeln" oder "Zentralsichern" veranlaßt, ohne das Auftreten dieser Si­ gnale weiter abzuwarten.

Die durch diese Sicherheitszusatzbedingung geöffneten Trennschalter können beispielsweise wieder geschlossen werden, wenn das Signal "Öffnen" anliegt oder die zusätz­ lichen Signale auf die erneute Inbetriebnahme des Kraft­ fahrzeuges hinweisen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 5.

Bei der Auswahl der zweiten bzw. vom Fahrer beeinflußba­ ren Arbeitsweise, können zum Öffnen der Trennschalter ebenfalls die Signale des Zentralverriegelungssystems verwendet werden, wenn sich die Form dieser Signale als Befehl zum Öffnen der Trennschalter von der Form als Be­ fehl zum Ausführen ihrer üblichen Funktion, d. h. zum Schließen der Zentralverriegelung, unterscheiden:

Eine Möglichkeit wäre beispielsweise ein mehrmaliges Aus­ lösen des Signales "Zentralsichern" innerhalb einer vor­ gegebenen Zeit durch entsprechende Betätigung des Ver­ stellelementes im Türschloß. Bei einer weiteren Möglich­ keit werden die Trennschalter geöffnet, wenn das Tür­ schloß in der Stellung "Zentralsichern" für eine vorgege­ bene Zeit gehalten wird.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird dem Fah­ rer die Möglichkeit gegeben, eine Trennung zwischen Bord­ netzteilnehmern und der Fahrzeugbatterie zu unterbinden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Sie zeigt eine erfindungsgemäße Schal­ tanordnung mit den zwei möglichen Arbeitsweisen.

Von den mittels eines Verstellelements 2a einstellbaren Positionen 12, 14 und 15 eines Türschlosses 2 führen drei Eingangssignale in ein Steuergerät 1. Weiterhin ist das Steuergerät 1 über Steuerleitungen mit den Trennschaltern 4, 5 und 9 verbunden. An den Trennschaltern 4 und 9 ist jeweils ein Ruhestromverbraucher bzw. Bordnetzteilnehmer 6 und 10, an dem Trennschalter 5 eine Bordnetzteilnehmer­ gruppe, bestehend aus den Bordnetzteilnehmern 7 und 8, angeschlossen. Darüberhinaus sind die Trennschalter 4, 5 und 9 über Leitungen mit einer Fahrzeugbatterie 3 verbun­ den.

Das Steuergerät 1 ist zusätzlich mit einer steckbaren Brücke 11 versehen. Mittels der steckbaren Brücke 11 sind zwei mögliche Arbeitsweisen des Steuergerätes 1 an­ wählbar: Ist die Brücke 11 geschlossen, wird die erste, automatische Arbeitsweise aktiviert. Ist die Brücke 11 offen, wird die zweite, auf Wunsch des Fahrers beeinfluß­ bare Arbeitsweise ausgewählt.

Weiterhin führen in das Steuergerät 1 vier Eingangssi­ gnale 16, z. B. die Motordrehzahl, die Stellung der Hand­ bremse, die Getriebewählhebelposition und die Zündschloß­ stellung, aufgrund derer zusätzlich ein Abstellen des Kraftfahrzeuges feststellbar ist.

Das Steuergerät 1 schließt oder öffnet abhängig von der mittels des Verstellelements 2a eingestellten Position 12, 14 oder 15 wahlweise die Trennschalter 4, 5 und/oder 9. Bei geöffneten Trennschaltern 4, 5 und/oder 9 werden die Verbraucher 6, 7, 8 und/oder 10 von der Fahrzeugbat­ terie 3 getrennt. Üblicherweise enthalten die Verbraucher 6, 7, 8 und 10 interne Ein-/Ausschalter (hier nicht dar­ gestellt), die nicht den hier dargestellten Trennschal­ tern 4, 5 und 9 entsprechen.

Das Verstellelement 2a des Türschlosses 2 ist beispiels­ weise mittels eines Schlüssels in insgesamt vier Positio­ nen 12, 13, 14 und 15 einstellbar, wobei in jeder Posi­ tion eine ihr charakteristische Signalkombination an den Eingängen des Steuergerätes 1 erzeugt wird.

Das Steuergerät 1 ist Teil der Schaltanordnung und kann auch Teil eines Zentralverriegelungssystems sein.

Das Verstellelement 2a des Türschlosses 2 verharrt bei abgezogenem Schlüssel in der Ruhe-Position 13, von der aus kein Eingangssignal in das Steuergerät 1 geführt wird. Ist das Verstellelement 2a in die Position 12 ein­ gestellt wird ein Signal "Öffnen" erzeugt, in Position 14 wird ein Signal "Zentralverriegeln" und in Position 15 ein Signal "Zentralsichern" an das Steuergerät 1 gelie­ fert. Jedem der drei Signale "Öffnen", "Zentralverriegeln" und "Zentralsichern" ist eine eigene Zusatzfunktion zugeordnet, die das Steuergerät 1 abhängig vom Zustand der Brücke 11 ausführt:

Im ersten Fall ist die Brücke 11 geschlossen, d. h. die automatische Arbeitsweise ist ausgewählt.:

Liegt das Eingangssignal "Zentralverriegeln" an, bedeutet dies üblicherweise, daß das Kraftfahrzeug nur für kurze Zeit abgestellt wird. Daraufhin werden vom Steuergerät 1 beispielsweise die Bordnetzteilnehmer von der Fahrzeug­ batterie 3 getrennt, die lediglich für einen sicheren Be­ trieb des Kraftfahrzeuges während der Fahrt zuständig sind. Ebenso kann auch die Diebstahlwarnanlage als unnö­ tiger Ruhestromverbraucher von der Fahrzeugbatterie ent­ koppelt werden.

Wird das Verstellelement 2a des Türschlosses 2 jedoch in die Position 15 gedreht, womit das Signal "Zentralsichern" in das Steuergerät 1 eingegeben wird, schließt das Steuergerät 1 daraus, daß das Kraftfahrzeug für längere Zeit abgestellt bleibt. In diesem Fall bleibt beispielsweise lediglich das Diebstahlsicherungssystem mit der Fahrzeugbatterie 3 verbunden, wobei alle anderen Bordnetzteilnehmer von der Fahrzeugbatterie 3 getrennt werden.

Im folgenden sei der Bordnetzteilnehmer 6 eine Scheinwerferbedieneinrichtung, der Bordnetzteilnehmer 7 ein aktives Radaufhängungssystem, der Bordnetzteilnehmer 8 eine Motorsteuerung und der Bordnetzteilnehmer 10 das Steuergerät eines Diebstahlsicherungssystems.

Bei Vorliegen des Signals "Zentralverriegeln" wird z. B. lediglich der Trennschalter 5 geöffnet, der Trennschalter 4 bleibt jedoch geschlossen, um beispielsweise ein gewolltes Einschalten des Standlichts aufrechtzuerhalten. Der Trennschalter 9 bleibt geöffnet.

Liegt jedoch das Signal "Zentralsichern" vor, werden die Trennschalter 4 und 5 geöffnet, der Trennschalter 9 je­ doch geschlossen. Somit ist das Diebstahlsicherungssystem 10 als einziger Bordnetzteilnehmer an der Fahrzeugbatte­ rie 3 angeschlossen, um das Kraftfahrzeug vor Diebstahl zu schützen und zusätzlich die Fahrzeugbatterie 3 best­ möglich zu entlasten.

Wird das Verstellelement 2a des Türschlosses 2 in die Po­ sition 12 bewegt und dadurch das Signal "Öffnen" an das Steuergerät 1 weitergegeben, werden sämtliche durch die Signale "Zentralverriegeln" oder "Zentralsichern" ausge­ lösten Funktionen wieder rückgängig gemacht. Auf das oben genannte Ausführungsbeispiel angewandt, wird demnach der Trennschalter 5 geschlossen, falls vor dem Anliegen des Signals "Öffnen" das Signal "Zentralverriegeln" vorlag, bzw. werden die Trennschalter 4 und 5 geschlossen und der Trennschalter 9 geöffnet, falls vor dem Anliegen des Si­ gnals "Öffnen" das Signal "Zentralsichern" vorlag.

Wenn die Brücke 11 geschlossen ist, werden die Funktionen automatisch ausschließlich abhängig vom Erkennen der Si­ gnale "Zentralverriegeln" oder "Zentralsichern" ausge­ führt. Bleiben bei geschlossener Brücke 11 die Signale "Zentralverriegeln" oder "Zentralsichern" jedoch aus, ob­ wohl die Eingangssignale 16 auf ein Abstellen des Kraft­ fahrzeuges hinweisen, wird nach einer definierten Zeit, z. B. einer Stunde, beispielsweise dieselbe Funktion aus­ geführt, die dem Vorliegen des Signales "Zentralsichern" zugeordnet ist.

Auf ein Abstellen des Kraftfahrzeuges weisen die zusätzli­ chen Eingangssignale 16 beispielsweise hin, wenn die Motordrehzahl gleich Null ist, die Handbremse gezogen ist, die Getriebewählhebelposition "Parken" eingestellt ist und sich das Zündschloß konstant in einer beliebigen Stellung befindet, oder wenn die Motordrehzahl gleich Null ist, die Handbremse gezogen ist, die Getriebewählhe­ belposition "Parken" eingestellt ist oder sich das Zünd­ schloß in Stellung "AUS" befindet.

Durch öffnen der Brücke 11 ist die Auswahl der zweiten bzw. beeinflußbaren Arbeitsweise des Steuergerätes 1 mög­ lich:

Die zweite Arbeitsweise ist in diesem Beispiel die Mög­ lichkeit für den Fahrer, selbst zu entscheiden, ob eine Trennung zwischen den Bordnetzteilnehmern und der Fahr­ zeugbatterie 3 vorgenommen werden soll. Dies ist eben­ falls durch die ohnehin vorhandenen Eingangssignale "Zentralverriegeln" und "Zentralsichern" möglich, wenn z. B. das Steuergerät 1 die durch die Einstellung des Ver­ stellelements 2a erzeugbaren Signale auch zeitlich aus­ wertet:

Üblicherweise wird bei einem Zentralverriegelungs- oder Zentralsicherungswunsch das Verstellelement 2a des Tür­ schlosses 2 einmal kurz in der entsprechenden Position gehalten und wieder zurückgestellt. Wird diese übliche Betätigungsmethode erkannt, wird die Trennung zwischen Bordnetzteilnehmern und der Fahrzeugbatterie 3 unterbun­ den. Wünscht der Fahrer jedoch eine Trennung zwischen Bordnetzteilnehmern und der Fahrzeugbatterie 3, wird die Trennung ausgeführt, wenn eine vorbestimmte Betätigungs­ methode des Verstellelements 2a ausgeführt wird, die von der üblichen Betätigungsmethode abweicht. Beispielsweise werden die jeweils zu öffnenden Trennschalter nur dann geöffnet, wenn der Fahrer innerhalb einer vorgegebenen Zeit das Verstellelement 2a mit einer vorgegebenen Häu­ figkeit in die Position "Zentralverriegeln" oder "Zentralsichern" bewegt und/oder das Verstellelement 2a für eine vorgegebene Zeit in der Position "Zentralverriegeln" oder "Zentralsichern" hält. Eine der­ artige Betätigungsmethode muß selbstverständlich in der Bedienungsanleitung vorgegeben sein.

Es sei darauf hingewiesen, daß die steckbare Brücke 11 lediglich ein Beispiel dafür ist, wie die Schaltanordnung mit ein und demselben Gerät unterschiedliche Arbeitswei­ sen ausführen kann. Die automatische Arbeitsweise, d. h. die Trennung zwischen Bordnetzteilnehmern und Fahrzeug­ batterie bei jedem Erkennen eines Signals, das auf ein Abstellen des Kraftfahrzeugs hinweist, ist beispielsweise während der Distribution sinnvoll. Dagegen ist die ma­ nuelle Arbeitsweise vorteilhafter, wenn das Kraftfahrzeug ständig und auf weiten Strecken benutzt wird. Denn ein ständiges Ein- und Ausschalten der Trennschalter belastet deren Dauerhaltbarkeit, wodurch die Verfügbarkeit der Bordnetzteilnehmer bei Ausfall dieser Trennschalter redu­ ziert werden könnte.

Claims (5)

1. Schaltanordnung in Kraftfahrzeugen mit einem Zen­ tralverriegelungssystem, bei dem die Signale "Öffnen", "Zentralverriegeln" und/oder "Zentral­ sichern" auslösbar sind, und mit steuerbaren Trennschaltern in den Verbindungsleitungen zwi­ schen der Fahrzeugbatterie und Ruhestromver­ brauchern, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn­ schalter unabhängig vom Ladezustand der Fahrzeug­ batterie in Abhängigkeit von den Signalen "Zentralverriegeln" und/oder "Zentralsichern" schaltbar sind.

2. Schaltanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trennschalter wahlweise in einer automatischen oder in einer beeinflußbaren Arbeitsweise schaltbar sind.

3. Schaltanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Arbeitsweisen mittels eines manuell auslösbaren Signals auswählbar sind.

4. Schaltanordnung nach Patentanspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß in der automatischen Ar­ beitsweise durch eine Auswerteeinrichtung mittels zusätzlicher im Kraftfahrzeug vorhandener Signale ein Abstellen des Kraftfahrzeuges festgestellt wird und daraufhin die Trennschalter nach einer vorgegebenden Zeit auch unabhängig von den Signa­ len "Zentralverriegeln" und/oder "Zentralsichern" schaltbar sind.

5. Schaltanordnung nach Patentanspruch 2 oder 3 mit einem Verstellelement, dadurch gekennzeichnet, daß in der beeinflußbaren Arbeitsweise die Trenn­ schalter bei einer von der üblichen abweichenden Betätigungsmethode des Verstellelements schaltbar sind.