DE68904431T2 - Elektrische stromversorgungseinrichtung fuer kraftfahrzeuge. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Regelsysteme für die Stromversorgung von Kraftfahrzeugen und befaßt sich besonders mit dem Schutz einer elektrischen Speicherbatterie eines Fahrzeugs vor übermäßiger Entladung.
• Es besteht eine steigende Tendenz für das Ausrüsten von Kraftfahrzeugen mit elektrisch betriebenen Einrichtungen, die Strom von der Fahrzeugbatterie aufnehmen, wenn das Fahrzeug unbesetzt ist. Typische Beispiele dafür sind Speicher für die bevorzugten Stellungen von elektrisch einstellbaren Vorrichtungen, wie Sitze und Spiegel, und Speicher für die Radioeinstellung. Andere Beispiele sind Uhren und Alarmsysteme. Zusätzlich zu diesen Einrichtungen, die normalerweise nicht von der elektrischen Stromversorgung durch einen Fahrer abgekuppelt werden können, können andere elektrische Einrichtungen zufällig an gelassen werden, wenn ein Fahrzeug unbesetzt ist, oder in einen Störungszustand geraten, in welchem sie unbeabsichtigt Strom aufnehmen.
• Als Folge dieses Abflusses aus der Batterie kann eine Batterie, die in einem schlechten Zustand ist oder einen geringen Ladungszustand hat, entladen werden, wenn das Fahrzeug für einige Stunden verlassen ist, bis zu einem solchen Maß, daß die Batterie unfähig ist, den Motor zu starten. In einer typischen Anlage mit einer Batterie mit 12 Volt Nennleistung beträgt die normale Batterieruhespannung ungefähr 12,7 Volt. Es ist unwahrscheinlich, daß die Batterie den Fahrzeuginotor bei günstigen Bedingungen bei Spannungen von unter 10,5 Volt starten kann. Bei schlechten Bedingungen, wie niedere Temperaturen, kann diese Minimalspannung aber auf 11,5 oder sogar 11,75 Volt ansteigen.
• Ein anderes Problem, das sogar mit einer gut beladenen Batterie in einem guten Zustand entstehen kann, wenn sie für mehrere Tage in Ruhe gelassen wird, besteht darin, daß die Batterie auf das Niveau entladen werden kann, bei dem sich die Batterie durch Sulfatierung erheblich verschlechtert.
• Aus der US-A-4 493 001 ist bereits bekannt, ein Regelsystem für die Stromversorgung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Ein typisches Kraftfahrzeug, auf das das Regelsystem angewendet werden kann, beinhaltet eine elektrische Speicherbatterie und elektrische Einrichtungen einschließlich mindestens einer Einrichtung, die normalerweise Strom verbraucht, wenn das Fahrzeug unbesetzt ist, und vom Fahrer bedienbare Einrichtungen, derart, daß ein erster Schaltvorgang normalerweise auftritt, wenn der Fahrer das Fahrzeug verläßt, und ein zweiter Schaltvorgang normalerweise auftritt, wenn der Fahrer zu dem Fahrzeug zurückkehrt. Die Schaltvorgänge sind typischerweise das Öffnen und Schließen eines Zündschalters. Das bekannte Regelsystem enthält eine Einrichtung zum Erzeugen einer Bezugsspannung, die so ausgewählt ist, daß sie zu einem vorausgewählten Batteriezustand paßt; eine Schaltrohreinrichtung; eine auf den ersten Schaltvorgang ansprechende Einrichtung, um die Schaltuhr in Gang zu setzen; eine Spannungsvergleichseinrichtung, die dafür ausgebildet ist, die aktuelle Batteriespannung mit der Bezugsspannung nach einer von der Schaltuhreinrichtung bestimmten Dauer zu vergleichen und danach ein eine schwache Batterie anzeigendes Signal zu liefern, wenn die aktuelle Spannung unterhalb der Bezugsspannung ist; und eine Einrichtung zum Abkuppeln der Batterie von der elektrischen Anlage als Antwort auf das eine schwache Batterie anzeigende Signal und eine Einrichtung zum Wiederanschließen der Batterie an die elektrische Anlage als Antwort auf den zweiten Schaltvorgang.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Regelsystem für die Stromversorgung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches das Risiko einer übermäßigen Batterieentladung verringert.
• Erfindungsgemäß wird ein Regelsystem für die Stromversorgung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug eine elektrische Speicherbatterie und elektrische Einrichtungen einschließlich mindestens einer Einrichtung, die normalerweise Strom verbraucht, wenn das Fahrzeug unbesetzt gelassen wird, und vom Fahrer bedienbare Einrichtungen enthält, derart, daß ein erster Schaltvorgang normalerweise auftritt, wenn der Fahrer das Fahrzeug verläßt, und ein zweiter Schaltvorgang normalerweise auftritt, wenn der Fahrer zu dem Fahrzeug zurückkehrt, wobei das Regelsystem folgendes aufweist, eine Einrichtung zum Erzeugen einer ersten relativ niedrigen Bezugsspannung und einer zweiten relativ hohen Bezugsspannung, die jeweils so gewählt sind, daß sie zu einem vorausgewählten Batteriezustand passen; eine erste Schaltuhreinrichtung zum Betrieb für eine relativ kurze Dauer und eine zweite Schaltuhreinrichtung zum Betrieb für eine relativ lange Dauer; eine auf den ersten Schaltvorgäng ansprechende Einrichtung, um die Schaltuhren in Gang zu setzen, eine erste Spannungsvergleichseinrichtung, die dafür ausgebildet ist, die aktuelle Batteriespannung mit der ersten Bezugs spannung nach der relativ kurzen Dauer zu vergleichen und danach ein eine schwache Batterie anzeigendes Signal zu liefern, wenn die aktuelle Spannung unter der ersten Bezugsspannung ist; eine zweite Spannungsvergleichseinrichtung, die dafür ausgebildet ist, die aktuelle Batteriespannung mit der zweiten Bezugsspannung nach der relativ langen Dauer zu vergleichen und danach ein eine schwache Batterie anzeigendes Signal zu liefern, wenn die aktuelle Spannung unter der zweiten Bezugsspannung ist; eine Einrichtung zum Abkuppeln der Batterie von der elektrischen Anlage als Antwort auf jedes der beiden eine schwache Batterie anzeigenden Signale und eine Einrichtung zum Wiederanschließen der Batterie an die elektrische Anlage als Antwort auf den zweiten Schaltvorgang.
• Mit einer solchen Anordnung bleiben Elektroeinheiten, wie Speichervorrichtungen, wirksam, wenn das Fahrzeug stehengelassen wird, vorausgesetzt, die Batterie ist in einem geeigneten Zustand. Wenn die Batteriespannung auf einen vorbestimmten Pegel abfällt, der als das Limit der Annehmbarkeit gewählt ist, wird die Batterie von ihren Verbrauchern in der Absicht abgekuppelt, eine weitere Entladung zu verhindern. Durch die Bereitstellung von zwei verschiedenen Bezugsbatteriespannungspegeln, bei denen die Batterie abgekuppelt werden kann, und Wirksammachen dieser Bezugsspannungen nach unterschiedlichen zeitlichen Verzögerungen, kann das System dafür eingesetzt werden, daß ein guter Batterieschutz in Verbindung mit einem reduzierten Risiko einer unnötigen Batterieabkupplung geschaffen wird.
• Vorzugsweise ist der vom Fahrer bedienbare Schalter der Zündschalter, wobei in diesem Falle der Fahrer das Fahrzeug einfach in Betrieb nimmt, normalerweise ohne Rücksicht darauf, ob das Regelsystem ausgelöst wurde. Als Alternative dazu kann der vom Fahrer bedienbare Schalter mit einem Türschloß gekoppelt sein oder durch eine Fernsteuerung betätigt werden.
• Die Einrichtung zum Abkuppeln der Batterie von der elektrischen Anlage kann ein Speicherrelais sein, das ohne Stromzufuhr in einem offenen Zustand bleibt. Es kann auch so sein, daß es ohne Stromzufuhr geschlossen bleibt, obwohl ein kleiner Strom, um es geschlossen zu halten, akzeptabel sein kann. Das Relais sollte durch einen begrenzten Impuls geöffnet werden können und als Antwort auf ihn offen bleiben, der erzeugt wird, wenn die niedrige Batteriespannung wahrgenommen wird. Das Schließen des vom Fahrer bedienbaren Schalters sollte alle anderen Einwirkungen auf das Relais überlagern und es geschlossen halten.
• Anstelle eines Speicherrelais kann die Einrichtung zum Abkuppeln der Batterie ein Festkörperbauteil sein, z.B. eine Anzahl an parallelen Feldeffekttransistoren. Die Anzahl sollte so gewählt werden, daß die erforderliche Stromkapazität bereitgestellt wird.
• Die erste Schaltuhreinrichtung kann so sein, daß das Regelsystem nur wirksam wird, nachdem das Fahrzeug eine Zeit lang unbesetzt gelassen wurde, die für die Batteriespannung ausreicht, sich zu stabilisieren. Ein typische Dauer könnte zwischen 5 und 30 Minuten betragen. Einer solchen Schaltuhr könnte eine Bezugsspannung in der Nähe der Spannungsgrenze zugeordnet sein, an der die Batterie den Motor starten kann, typischerweise zwischen 11,5 Volt und 11,75 Volt.
• Die zweite Schaltuhreinrichtung kann während einer Dauer wirksam sein, die zwischen 36 Stunden und vier Tagen beträgt und die zugeordnete zweite Bezugsspannung kann ungefähr 12,2 Volt sein.
• Das Regelsystem kann auch eine dritte und eine vierte Schaltuhr aufweisen, die auf die jeweilige Spannungsvergleichseinrichtung anspricht, um das Abkuppeln der Batterie nur zu gestatten, nachdem die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß die Batteriespannung unter der jeweiligen Bezugsspannung während einer voreingestellten Dauer war, die von der dritten oder vierten Schaltuhr abhängig ist.
• Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
• Fig. 1 eine schematische Darstellung der elektrischen Anlage eines Autos, das die vorliegende Erfindung beinhaltet; und
• Fig. 2 ein detaillierteres Schaltbild eines Teiles von Fig. 1, das weitere Einzelheiten des Stromversorgungsregelsystems angibt.
• Fig. 1 zeigt schematisch die grundlegenden Teile der elektrischen Anlage eines Autos. Der Minuspol einer konventionellen Batterie BT ist mit der Fahrzeugmasse verbunden, und ihr Pluspol ist mit einer Vielfalt von durch den Block L dargestellten Fahrzeugverbrauchern über einen normalerweise geschlossenen Hauptschalter MS verbunden. Eine von einem Verbrennungsmotor E angetriebene Lichtmaschine G lädt die Batterie bei Bedarf wieder auf und liefert auch Strom an die Verbraucher, wenn der Motor läuft. Ein Anlassermotor SM für den Motor E ist mit dem Pluspol der Batterie vor dem Hauptschalter MS verbunden, so daß der Hauptschalter nicht immer den für das Starten des Motors benötigten sehr starken Anlasserstrom fühlen muß. Die Steuerung des Anlassermotors durch den Schalter SS erfordert aber ein in dem Verbraucher L erzeugtes elektrisches Signal, so daß der Anlaßmotor nicht laufen wird, wenn der Hauptschalter MS offen ist.
• Der Hauptschalter MS wird von einer Steuerungseinheit CU aus durch ein Signal gesteuert, das am Anschluß X erzeugt wird. Eingegeben in die Steuerungseinheit wird die aktuelle Batteriespannung (unter dem Vorbehalt, daß MS geschlossen ist) an der Eingabe W und ein Signal am Anschluß Z, das im offenen oder geschlossenen Zustand eines vom Fahrer gesteuerten Zündschalters IS anzeigt. Weitere Einzelheiten der Steuerungseinheit und anderer, eng damit verbundener Bauteile werden nun mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 ist der Hauptschalter MS als eine Relaiseinheit gezeigt. Eine Alternative dazu wäre eine Festkörperschaltvorrichtung, und Einzelheiten einer geeigneten Vorrichtung werden nachfolgend beschrieben.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, wird Strom von dem Pluspol der Batterie dem Verbraucher L über Anschlüsse 3 und 4 des Hauptschalters MS durch normalerweise geschlossene Kontakte Dl des Hauptschalters zugeführt. Der Hauptschalter wird in diesem Beispiel durch ein Speicherrelais dargestellt. Die Erfindung befaßt sich besonders mit den Umständen, unter denen die Kontakte Dl geöffnet werden, um den Pluspol der Batterie vom Verbraucher L abzukuppeln. Das Relais MS ist ein Speicherrelais, weil, wenn es keinen Strom durch die Steuerwicklungen A oder B gibt, die Kontakte Dl je nachdem offen oder geschlossen gehalten werden. Eine solche Speichereinrichtung kann durch eine den Kontakten zugeordneten mechanischen Sprungfederanordnungen geschaffen werden. Als Alternative dazu kann ein Magnetkern C des Relais eine Remanenz aufweisen, um als Dauermagnet zu wirken. Eine Steuerwicklung B des Relais ist zwischen seine Anschlüsse 3 und 5 geschaltet, und der Anschluß 5 ist mit den Zündschalterkontakten IS verbunden, wobei die Anordnung so ist, daß das Schließen von IS das Schließen der Kontakte Dl bewirkt.
• Eine Steuerwicklung A des Relais ist zwischen seine Anschlüsse 1 und 2 geschaltet und bewirkt das Öffnen der Kontakte Dl, wenn sie (auf eine nachfolgend zu beschreibende Art und Weise) erregt ist. Die Erregung nur von der Wicklung A oder B reicht aus, um die Remanenz des Kerns C zu überwinden; die Erregung der Wicklung B überlagert jede Erregung der Wicklung A. Jedesmal wenn der Zündschalter geschlossen ist, steht somit als ein Sicherheitsmerkmal die Leistung der Batterie den Verbrauchern zur Verfügung, zu denen wichtige Dinge für die Sicherheit, wie die Motor-Steuerung gehören können.
• Die Erregung der Wicklung A des Relais MS wird von einem Anschluß X der Steuerungseinheit CU aus bewirkt. Die Steuerungseinheit beinhaltet zwei herkömmliche Bezugs Spannungserzeuger RV1 und RV2. Die Ausgangsspannung VR1 von RV1 ist typischerweise auf 11,75 Volt, aber eventuell nur auf 10,5 Volt eingestellt, ein Pegel, bei dem eine Batterie wahrscheinlich gerade in der Lage ist, einen Motor zu starten. Die Spannung VR2 von RV2 ist typischerweise auf 12,2 Volt eingestellt, ein Pegel, der einem niedrigen Ladungspegel der Batterie mit einer sehr leichten Last auf der Batterie entspricht.
• Das aktuelle Batteriepotential VB wird der Steuerungseinheit durch das Relais MS zum Vergleich mit den Bezugsspannungen VR1 und VR2 zugeführt. Zu diesem Zweck werden VR1 und VB in einem Vergleicher C1 verglichen, während VR2 und VB in einem Vergleicher C2 verglichen werden. Die beiden Vergleicher sind normalerweise ausgeschaltet, werden aber nach zeitlichen Verzögerungen eingeschaltet, die von den Schaltuhren T1 und T2 kontrolliert werden. Die Schaltuhren T1 und T2 laufen ab dem Zeitpunkt, ab dem die Zündschalterkontakte IS mittels Steuerverbindungen RS1 und RS2 geöffnet werden, die mit dem Schalter IS über den Anschluß Z verbunden sind. Der Zündschalter ist eine geeignete, vom Fahrer bedienbare Einrichtung, die normalerweise geschaltet wird, wenn der Fahrer das Auto verläßt oder zu ihm zurückkehrt.
• Die Schaltuhr T1 ist dafür ausgebildet, den Vergleicher C1 15 Minuten, nachdem der Zündschalter geöffnet wurde, einzuschalten. 15 Minuten wurden als eine angemessene Zeit dafür gewählt, daß sich die Batteriespannung sogar in einem Fall stabilisieren kann, indem eine große Last von der Batterie unmittelbar vor dem Ausschalten der Zündung abgenommen wurde. Die Dauer des Betriebs der Schaltuhr T1 ist nicht von Bedeutung und jede Dauer zwischen 5 und 30 Minuten könnte geeignet sein. Der Vergleicher C1 liefert einen Zustand der logischen 1 an seiner Ausgabe, wenn die Batteriespannung VB geringer als VR1 ist. Die Ausgabe vom C1 ist über eine Schaltuhr T3 durch ein ODER-Tor OR1 mit einer Impulstreibereinheit PD verbunden. Der Zweck und die Wirkung der Schaltuhr T3 werden nachfolgend erläutert. Die Steuerungsverbindung RS3 schaltet den Impulstreiber PD aus, wenn der Zündschalter geschlossen ist. Der Betrieb des Impulstreibers liefert einen Impuls von ausreichender Amplitude und Dauer an die Wicklung A des Speicherrelais MS, um die Kontakte Dl zu öffnen.
• Das Öffnen der Kontakte Dl unterbricht die Verbindung zwischen der Batterie und dem Verbraucher, wodurch eine weitere Entladung der Batterie durch diese Verbraucher verhindert wird. Wenn die Batterie einen geringen Ladungspegel hat oder in einem besonders schlechten Zustand ist, wird auf diese Weise die Entladung der Batterie durch typische an sie angeschlossene Verbraucher einige Minuten, nachdem die Zündung ausgeschaltet wurde, verhindert. Bei einer sich in einem sehr schlechten Zustand befindlichen Batterie kann dies unmittelbar dann eintreten, wenn die Schaltuhr T1 den Vergleicher C1 unter dem Vorbehalt der zeitlichen Verzögerung der Schaltuhr T3 einschaltet. In anderen Situationen, wenn z.B. ein Fahrzeug mit eingeschalteten Lampen geparkt wurde, nehmen die Verbraucher, wie z.B. die Lampen weiter Strom ab, bis die Batteriespannung auf den Pegel VR1 fällt. Dies kann nach einer Anzahl von Stunden oder einer kleinen Anzahl von Tagen sein. Wenn in einem solchen Fall die Batteriespannung auf VR1 fällt, betätigt die Vergleicherausgabe den Impulstreiber und kuppelt die Verbraucher von der Batterie wie zuvor ab. Der Pegel von VR1 sollte so gewählt sein, daß gerade noch eine ausreichende Batteriespannung aufrechterhalten wird, daß es der Batterie möglich ist, den Fahrzeugmotor unter schlechten Bedingungen, wie z.B. einer niedrigen Temperatur, anzulassen.
• Der Bezugsspannungserzeuger RV2, die Schaltuhr T2, der Vergleicher C2 und die Schaltuhr T4 funktionieren ähnlich wie die Elemente RV1, T1 und C1 und T3, jedoch mit einer anderen Zeiteinstellung und einer anderen Bezugsspannung. Wenn irgendwann nach drei Tagen ab dem Öffnen des Zündschalters die Batteriespannung unter VR2 fällt, d.h. 12,2 Volt, arbeitet der Vergleicher C2 und die Kontakte Dl werden geöffnet, um den Verbraucher abzukuppeln. Die dreitägige Betriebsdauer der Schaltuhr T2 ist nicht von Bedeutung; jede Dauer zwischen ungefähr 36 Stunden und ungefähr 4 Tagen könnte geeignet sein.
• Die beiden Kombinationen aus zeitlicher Verzögerung und zugeordnetem Spannungspegel, nämlich T1 mit VR1 und T2 mit VR2 sind wirksam, um eine Restladung in der Batterie auf verschiedenen Wegen zu sichern. Für die kurze Dauer besteht das Hauptanliegen darin, die Stromzufuhr bei einer schwachen Batterie und einer erheblichen Entladestärke, wie sie mit Innenleuchten oder Parkleuchten verbunden sein könnte, abzuschneiden. Verbraucher dieser Art können die Batterie auf einen sehr niedrigen Ladungszustand bringen, sogar wenn sie nur für wenige Stunden an gelassen werden. Bei einer typischen Entladestärke, die zu einer beachtlichen Entladung in wenigen Stunden führt, neigt der Innenwiderstand der Batterie dazu, ihr Potential während der Entladung zu verringern. Es gibt dann eine beachtliche Erholung des Potentials innerhalb weniger Minuten nach dem Abkuppeln des Verbrauchers durch Öffnen des Hauptschalters MS. Es ist daher akzeptabel zuzulassen, daß ein relativ niedriges Batteriepotential von etwa 11,75 Volt erreicht wird, bevor die Zufuhr abgeschnitten wird, weil eine Rückkehr auf vielleicht 12,3 oder 12,4 Volt erwartet werden kann, wenn sich die Batterie erholt.
• Die 15 Minuten Dauer der Schaltuhr T1 schützt gegen unbeabsichtigtes und unnötiges Öffnen des Hauptschalters MS in den folgenden Umständen. Unmittelbar vor dem Ausschalten der Zündung und dem Verlassen des Autos könnte der Motor einige Minuten lang im Leerlauf gewesen sein, während das Auto einem sehr hohen elektrischen Verbrauch ausgesetzt war. Beispielsweise könnten Scheibenwischer, die heizbare Heckscheibe und die Klimaanlage mit einer geringen Leistungsabgabe der Lichtmaschine, verbunden mit einer geringen Motordrehzahl, weiter in Betrieb sein, so daß das meiste dieser Belastung von der Batterie aufgebracht wird.
• Diese Situation führt zu einem hohen Innenwiderstand der Batterie, der das Potential sogar von einer gut geladenen Batterie vorübergehend unter einen Schwellenwert von 11,75 Volt drückt. Nachdem die Zündung und mit ihr die anderen starken Verbraucher ausgeschaltet wurden, erholtt sich die Batterie innerhalb weniger Minuten auf ein ihrem Ladungszustand angemessenen Potential. Die der Schaltuhr T1 zugeordnete zeitliche Verzögerung stellt sicher, daß die Steuerungseinheit nicht auf die vorübergehende niedrige Spannung anspricht, um die Kontakte Dl zu öffnen.
• Nach einer längeren Dauer als einige Stunden, beispielsweise nach 36 Stunden oder der der Schaltuhr T2 zugeordneten dreitägigen Verzögerung gibt es keine Bedenken mehr über die beträchtlichen Entladungsstärken, die damit verbunden sind, daß Lampen an gelassen werden. Bei einer solchen Entladungsstärke und ohne das erfindungsgemäße Regelsystem wäre die Batterie bis zu diesem Zeitpunkt leer gewesen. Mit der vorliegenden Anordnung wäre der Hauptschalter MS betätigt worden, um die Entladung abzuschalten. Statt dessen wird das Interesse auf viel geringere Entladungsstärken gerichtet, wie sie mit einem Ruhestrom zum Betrieb von Uhren und Speichersystemen verbunden sein könnten, und auch auf die normale langsame Selbstentladung einer Batterie. Wegen dieser geringen Entladungsstärken gibt es einen sehr kleinen Innenwiderstand der Batterie und somit eine sehr kleine Erholung der Batteriespannung, wenn der Verbraucher abgekuppelt wird. Aus diesem Grund ist eine höhere Schwellenspannung zum Auslösen der Abkupplung des Verbrauchers angemessen, und dafür wird durch die höheren 12,2 Volt von VR2 Sorge getragen. Damit führt jeder Spannungspegel unter 12,2 nach der von der Schaltuhr T2 abhängigen längeren Verzögerungsdauer von typischerweise 3 Tagen zu der Abkupplung des Verbrauchers.
• Die Schaltuhren T3 und T4, die jeweils zwischen die Ausgänge der Vergleicher C1 und C2 und das ODER-Tor OR1 geschaltet sind, ergeben eine weitere Verfeinerung. Diese Geräte verzögern die Übertragung eines 1-Signals von dem jeweiligen Vergleicher auf das ODER-Tor um eine Dauer von z.B. 12 Minuten und erlauben dann dem 1-Signal, das ODER- Tor nur zu erreichen, wenn der Vergleicherausgang noch im 1-Zustand ist.
• Ohne die Schaltuhr T3 oder T4 könnte sich ein Fahrer dem Wagen nähern und einen Randverbraucher, wie z.B. die von der Tür betätigten Innenleuchten einschalten, bevor er den Zündschalter betätigt. Wenn das Batteriepotential bereits nahe an dem Abschaltpegel ist, kann diese zeitweilige Belastung ausreichend sein, die Batteriespannung zu drücken, und würde ohne die Schaltuhren T3 und T4 das Öffnen der Kontakte Dl und die Abschaltung der Stromzufuhr auslösen. Wenn die Schaltuhren T3 und T4 vorhanden sind, hat der Fahrer 12 Minuten lang Zeit, um währenddessen die Zündung einzuschalten und somit die Schaltuhren T1 und T2 zurückzustellen und das 1-Signal am Ausgang des jeweiligen Vergleichers zu blockieren, bevor eine Verbraucherabschaltung auftritt. Die zwölfminütige Dauer ist so gewählt, daß sie für den Fahrer ausreichend ist, den Zündschalter betätigt zu haben. Ebenso, wenn sich jemand dem Wagen nähert, die Tür zum Wageninneren öffnet und dann den Wagen wieder verläßt, läßt dies einige Zeit nach dem Verlassen des Wagens für die Batterieerholung und somit für die Aufhebung des 1-Zustands am Vergleicherausgang übrig. Es wäre möglich, weitere Elemente, die bei anderen Spannungen nach anderen zeitlichen Verzögerungen wirksam werden hinzuzufügen, um eine Reihe von Zeiten und Spannungen zu geben, bei denen der Verbraucher abgekoppelt wird. Aus praktischen Gründen scheinen aber die nützlichsten Sicherungen eine Spannung von ungefähr 11,75 unmittelbar, nachdem sich die Batteriespannung stabilisiert hat, und eine Spannung von ungefähr 12,2 einige Tage später zu sein.
• Die Steuerungseinheit CU beinhaltet auch ihren eigenen Spannungsregler REG, durch den Strom allen Elementen der Logikschaltung über den Anschluß W zugeführt wird. Logische Erde ist am Anschluß Y vorgesehen. Die Anordnung ist derart, daß die Steuerungseinheit die Batterie nicht belastet, nachdem das Relais MS wirksam wurde.
• Wenn ein Fahrer den Zündschalter betätigt, nachdem das Fahrzeug ein Zeit stand, werden die Schaltuhren T1 und T2 und die anderen Logikelemente sofort zurückgestellt, so daß, wenn die Steuerungseinheit nicht in Betrieb war, um die Verbraucher abzukuppeln, sie nicht wirksam werden wird, während die Zündung eingeschaltet wird. Wenn, wie im Normalfall, der Zündschalter betätigt wird, bevor die Kontakte Dl geöffnet wurden, arbeitet das Fahrzeug normal, wobei alle elektrischen Geräte ununterbrochen arbeiten.
• Als eine vorsorgliche sicherheitsmaßnahme stellt die ununterbrochene Erregung der Wicklung B im Relais MS sicher, daß die Kontakte Dl nicht unbeabsichtigt durch einen mechanischen Stoß oder eine andere falsche Einwirkung geöffnet werden.
• Wenn dagegen die Kontakte Dl als Antwort auf eine niedrige Batteriespannung vor dem Einschalten der Zündung geöffnet wurden, fließt die Erregung der Wicklung B die Kontakte Dl und schließt alle Verbraucher wieder an. Dies läßt die meisten Fahrzeugfunktionseinheiten normal arbeiten. Ein paar Fahrzeugfunktionseinheiten, wie z.B. Speicherelemente und die Fahrzeuguhr, müßten wieder eingestellt werden, bevor sie normal arbeiten können. Die Unannehmlichkeit einer solchen Wiedereinstellung hat wenig Bedeutung verglichen mit der Eventualität, daß ein Fahrzeug nicht gestartet werden kann. Der Fahrer sollte in der Lage sein zu folgern, daß der elektrische Verbraucher abgekuppelt wurde, weil die Fahrzeuguhr blinken sollte und wahrscheinlich eine vollkommen falsche Zeit anzeigt. Dies gibt eine Warnung, die den Zustand der Batterie und die Tatsache betrifft, daß bestimmte andere Funktionseinheiten eventuell nicht richtig arbeiten.
• Als eine Alternative dazu, daß die Verbindungen RS1 und RS2 die Schaltuhren T1 und T2 zurückstellen und halten, bis der Schalter IS geöffnet ist, könnten sie den Schaltuhren gestatten zu laufen und anderen Teilen des Systems gestatten zu arbeiten, wobei sie von der Erregung der Wicklung B abhängen, um jede Erregung der Wicklung A zu überlagern. Dann sollten die steuerungsverbindungen RS1, RS2 und RS3 derart sein, daß sie einen Rückstellimpuls nach dem Öffnen des Schalters IS bekommen.
• Es kann erwünscht sein, daß eine höhere Priorität dem ununterbrochenen Betrieb von einigen elektrischen Geräten als dem Schutz der Batterie gegeben wird. Solche Geräte, zu denen eventuell Alarmanlagen gehören, könnten so angelegt sein, daß sie das Regelsystem dadurch umgehen, daß sie direkt mit der Batterie verbunden sind.
• Als eine Alternative dazu, daß das Regelsystem durch den Zündschalter in Gang gebracht wird, kann ein anderer vom Fahrer betätigbarer Schalter, wie z.B. ein solcher, der mit einem Türschloß gekoppelt ist, dafür eingesetzt werden. Ein solcher alternativer Schalter könnte direkt oder durch eine Fernsteuerüng betätigt werden. Die Alternative eines ferngesteuerten Schalters RS mit einer Fernsteuerung RC ist mit einer strichpunktierten Umrißlinie in Fig. 2 dargestellt.
• Das System wurde als ein selbständiges Gerät beschrieben, das als ein Baustein der kompletten elektrischen Anlage eines Fahrzeugs hinzugefügt werden könnte. Als eine Alternative dazu könnte es in ein komplettes Elektronikpaket eines Fahrzeugs integriert werden. In einem solchen Fall könnten Bauteile, wie z.B. die Bezugsspannungserzeuger und der Spannungsregler von anderen Teilen des Elektroniksystems des Fahrzeugs mitbenutzt werden.
• Der Hauptschalter MS wurde als ein elektromechanisches Gerät, nämlich als ein Relais, beschrieben. Als Alternative dazu könnte eine Festkörpervorrichtung verwendet werden. Beispielsweise könnten vier parallel geschaltete Feldeffekttransistoren genügend Stromkapazität haben, um mit den erforderlichen Verbrauchern fertig zu werden. Diese Feldeffekttransistoren würden gemeinsame Steueranschlüsse haben, wobei sie so geschaltet sind, daß sie Signale empfangen, die einem Signal "Zündung ein" von den Kontakten IS und einem Signal "Abschalten" vom Anschluß X entsprechen. Diese Signale sollten eine entgegengesetzte Polarität haben, wobei das Signal "Zündung ein" in der Lage ist, das Signal "Abschalten" zu überlagern.

Claims (13)

1. Regelsystem für die Stromversorgung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine elektrische Speicherbatterie (BT) und elektrische Einrichtungen (L) aufweist, die mindestens eine Einrichtung, die normalerweise Strom verbraucht, wenn das Fahrzeug unbesetzt gelassen wird, und vom Fahrer bedienbare Einrichtungen enthalten, derart, daß ein erster Schaltvorgang (IS geöffnet) normalerweise auftritt, wenn der Fahrer das Fahrzeug verläßt, und ein zweiter Schaltvorgang (IS geschlossen) normalerweise auftritt, wenn der Fahrer zu dem Fahrzeug zurückkehrt; wobei das Regelsystem folgendes aufweist, eine Einrichtung (RV1) zum Erzeugen einer ersten relativ niedrigen Bezugsspannung (VR1), die so gewählt ist, daß sie zu einem vorgewählten Batteriezustand paßt; eine erste Schaltuhreinrichtung (T1), die für eine relativ kurze Dauer wirksam ist; eine auf den ersten Schaltvorgang ansprechende Einrichtung, um die erste Schaltuhr in Gang zu setzen; eine erste Spannungsvergleichseinrichtung (C1), die dafür ausgebildet ist, die aktuelle Batteriespannung (VB) mit der ersten Bezugsspannung (VR1) nach der relativ kurzen Dauer zu vergleichen und danach ein eine schwache Batterie anzeigendes Signal zu liefern, wenn die aktuelle Spannung unter der ersten Bezugsspannung ist; eine Einrichtung (MS) zum Abkuppeln der Batterie von der elektrischen Anlage als Antwort auf das eine schwache Batterie anzeigende Signal und eine Einrichtung (B) zum Wiederanschließen der Batterie an die elektrische Anlage als Antwort auf den zweiten Schaltvorgang, gekennzeichnet durch die Bereitstellung einer Einrichtung (RV2) zum Erzeugen einer zweiten relativ hohen Bezugsspannung (VR2), die so gewählt ist, daß sie zu einem anderen vorgewählten Batteriezustand paßt; eine zweite Schaltuhreinrichtung (T2), die für eine relativ lange Dauer wirksam ist und auf den ersten Schaltvorgang anspricht, um die zweite Schaltuhr in Gang zu setzen; eine zweite Spannungsvergleichseinrichtung (C2) die dafür ausgebildet ist, die aktuelle Batteriespannung (VB) mit der zweiten Bezugsspannung (VR2) nach der relativ langen Dauer zu vergleichen und danach ein eine schwache Batterie anzeigendes Signal zu liefern, wenn die aktuelle Spannung unter der zweiten Bezugsspannung ist; wobei die Einrichtung (MS) zum Abkuppeln der Batterie von der elektrischen Anlage auf jedes der beiden eine schwache Batterie anzeigenden Signale anspricht.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, bei dem der vom Fahrer bedienbare Schalter (15) ein Zündschalter ist.

3. Regelsystem nach Anspruch 1, bei dem der vom Fahrer bedienbare Schalter (RS) durch eine Fernsteuerung (RC) betätigt wird.

4. Regelsystem nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung (MS) zum Abkuppeln der Batterie von der elektrischen Anlage ein Speicherrelais ist, das ohne eine Stromzufuhr offen bleibt.

5. Regelsystem nach Anspruch 4, bei dem das Relais derart ist, das es ohne eine Stromzufuhr geschlossen bleibt.

6. Regelsystem nach Anspruch 4, bei dem das Relais durch einen begrenzten Impuls, der von einem Impulstreiber (PD) erzeugt wird, wenn die niedere Batteriespannung festgestellt wird, geöffnet werden kann und als Antwort auf diesen begrenzten Impuls offen bleibt.

7. Regelsystem nach Anspruch 5, bei dem das Schließen des vom Fahrer bedienbaren Schalters alle anderen Einwirkungen auf das Relais (MS) überlagert und es geschlossen hält.

8. Regelsystem nach Anspruch 1, bei dem die erste Schaltuhreinrichtung (T1) derart ist, daß es das Regelsystem erst wirksam macht, nachdem das Fahrzeug eine Zeit unbesetzt gelassen wurde, die für die Batteriespannung (VB) ausreicht, um sich zu stabilisieren.

9. Regelsystem nach Anspruch 8, bei dem die erste Bezugsspannung (VR1) zwischen 11,5 Volt und 11,75 Volt liegt.

10. Regelsystem nach Anspruch 1, bei dem die zweite Schaltuhreinrichtung (T2) für eine Dauer von 36 Stunden bis 4 Tagen wirksam ist.

11. Regelsystem nach Anspruch 10, bei dem die zweite Bezugsspannung (VR2) ungefähr 12,2 Volt beträgt.

12. Regelsystem nach Anspruch 1, mit einer dritten Schaltuhr (T3) die auf die erste Spannungsvergleichseinrichtung (C1) anspricht, um das Abkuppeln der Batterie erst zu gestatten, nachdem die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß die Batteriespannung (VB) unter der ersten Bezugsspannung (VR1) eine voreingestellte Zeit lang war, die von der dritten Schaltuhr (T3) abhängig ist.

13. Regelsystem nach Anspruch 1, mit einer vierten Schaltuhr (T4), die auf die zweite Spannungsvergleichseinrichtung (C2) anspricht, um das Abkuppeln der Batterie erst zu gestatten, nachdem die Vergleichseinrichtung (T2) anzeigt, daß die Batteriespannung (VB) unter der zweiten Bezugsspannung (VR1) eine voreingestellte Zeit lang war, die von der vierten Schaltuhr abhängig ist.