DE69021167T2

DE69021167T2 - Vorrichtung zur Steuerung der Energieversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug.

Info

Publication number: DE69021167T2
Application number: DE69021167T
Authority: DE
Inventors: Ryuhei Fujiwara
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2010-10-31
Also published as: EP0426109A2; JP2629436B2; CA2028905A1; CA2028905C; AU642921B2; EP0426109B1; US5149985A; DE69021167D1; EP0426109A3; JPH05146082A; AU6561890A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug und insbesondere eine Vorrichtung zur Steuerung der Umschaltung zwischen einer Primärstromversorgung und einer Sekundärstromversorgung für eine elektrische Maschine, wie z. B. einen Telefonapparat, ein Faxgerät usw., in einem Fahrzeug.
Eine herkömmliche Stromversorgung einer elektrischen Maschine, wie z. B. eines (tragbaren) Mobiltelefons in einem Fahrzeug, ist über einen Zündschalter (Zündschlüssel) mit einer Fahrzeugbatterie verbunden, so daß der Telefonapparat mit Elektroenergie versorgt wird, wenn der Zündschalter eingeschaltet ist. Daher wird die Zufuhr von Elektroenergie abgeschaltet, um einen unbeabsichtigten Energieverbrauch zu vermeiden, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist. Diese Konstruktion wird deshalb angewandt, weil in dem Telefonapparat nicht nur im besetzten Zustand Elektroenergie für die Kommunikation verbraucht wird, sondern auch in einem Wartezustand zum Empfang eines Anrufs. Folglich vermeidet man das Entladen der Fahrzeugbatterie durch Ausschalten des Zündschalters.
Die herkömmliche Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug hat jedoch den Nachteil, daß die automatische Aufzeichnung einer telefonischen Mitteilung, der automatische Empfang einer Faxinformation usw. nicht ausgeführt werden, wenn der Zündschlüssel herausgezogen wird und der Fahrer das Fahrzeug verläßt, so daß der Zündschalter ausgeschaltet und die Versorgung des Telefonapparats mit Elektroenergie gesperrt wird.
Die US-A-2 866 907 offenbart ein Doppelbatterie-Umschaltsystem mit einer Hauptbatterie und einer Reservebatterie, wobei die letztere zum Betrieb eines Motoranlassers dient, wenn die Hauptbatterie entladen ist.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug zu schaffen, durch die eine automatische Aufzeichnung einer telefonischen Mitteilung, ein automatischer Faxempfang usw. auch bei ausgeschaltetem Zündschalter ausgeführt werden können. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein ßlockschaltbild, das ein herkömmliches Stromversorgungssystem einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug darstellt;
Fig. 2 bis 4 Blockschaltbilder, die eine Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgung einer elektrischen Ma- schine in einem Fahrzeug nach einem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Vor der Beschreibung einer Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug wird ein herkömmliches, früher kurz beschriebenes Stromversorgungsystem einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug in Verbindung mit Fig. 1 erläutert.
Fig. 1 zeigt die herkömmliche Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug, in dem ein Telefonapparat 30 als elektrische Maschine mit einer Antenne 31 über einen Zündschalter 14 mit Anschlüssen A und B mit einer Fahrzeugbatterie 13 verbunden ist, die durch einen Generator 12 aufgeladen werden soll, welcher von einem Motor 11 des Fahrzeugs angetrieben wird. Der Telefonapparat 30 wird von der Fahrzeugbatterie 13 mit elektrischer Energie versorgt, wenn der Zündschalter 14 eingeschaltet ist. Um einen unbeabsichtigten Energieverbrauch zu vermeiden, wird andererseits die elektrische Energieversorgung gesperrt, wenn der Zündschalter 14 ausgeschaltet ist. Bei dieser Konstruktion kann jedoch keine automatische Aufzeichnung einer telefonischen Mitteilung erfolgen, wenn der Zündschalter 14 ausgeschaltet ist und der Fahrer das Fahrzeug verläßt.
Die EP-A-408 028 (nachträglich veröffentlicht - Art. 54(3) EPÜ - entspricht der US-A-5 157 271) offenbart eine verbesserte Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug, bei der eine Sekundärbatterie hinzugefügt wird, um die elektrische Maschine mit Elektroenergie zu versorgen, wenn ein Zündschalter ausgeschaltet ist. Die vorliegende Erfindung bietet gegenüber der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung insofern eine weitere Verbesserung, als der durch langdauernde oder wiederholte Stromzufuhr verursachte erschöpfende Energieverbrauch der Sekundärbatterie vermieden wird.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Eine Fahrzeugbatterie 13 als Primärstromversorgung zum Versorgen elektrischer Maschinen in einem Fahrzeug, einschließlich eines Telefonapparats 30, mit elektrischer Energie ist mit einem Generator 12, der von einem Motor 11 des Fahrzeugs angetrieben wird, verbunden und wird von diesem aufgeladen. Ein Zündschalter 14 ist an einem Anschluß A mit der Fahrzeugbatterie 13 und am anderen Anschluß B mit einem Ladegerät 15 verbunden. Eine Sekundärbatterie 16 als sekundäre Stromversorgung zum Versorgen des Telefonapparats 30 mit elektrischer Energie ist an einem positiven Anschluß mit dem Ladegerät 15, durch das die Sekundärbatterie 16 aufgeladen wird, und an einem negativen Anschluß mit Masse verbunden. Ein Relais 17 weist eine Relaisspule 17a, die an einem Anschluß mit einem Ausgang eines ODER-Gatters 18 verbunden ist, und einen Relaiskontakt 17b auf, der über eine erste feste Kontaktspitze A mit einem ersten Fotokoppler 19 und über eine zweite feste Kontaktspitze B mit einem zweiten Fotokoppler 20 verbunden werden kann und der eine bewegliche Kontaktspitze C aufweist, die mit einem Stromversorgungsanschluß PS des Telefonapparats 30 verbunden ist. Das ODER-Gatter 18 hat zwei Eingänge, einen vom ersten und vom zweiten Fotokoppler 19 und 20 und den anderen vom Anschluß B des Zündschalters 14. Der erste Fotokoppler 19 weist eine LED lga und einen Fototransistor lgb auf und ist zwischen die Sekundärbatterie 16 und die erste feste Kontaktspitze A des Relais 17 geschaltet. Andererseits weist der Fotokoppler 20 eine LED 20a und einen Fototransistor 20b auf und ist zwischen die Fahrzeugbatterie 13 und die zweite feste Kontaktspitze B des Relais 17 geschaltet. Die Signalausgänge der Fotokoppler 19 und 20 sind mit dem Eingang des ODER-Gatters 18 verbunden. Der Telefonapparat 30 ist an einem Signalempfangsanschluß SR mit einer Antenne 31 verbunden. In dieser Schaltungsanordnung arbeiten das ODER-Gatter 18 als Steuereinheit, die Fotokoppler 19 und 20 als Stromdetektionsschaltung und das Relais 17 als Stromversorgungs-Wählschaltung.
Im Betrieb wird bei laufendem Motor 11 der Generator 12 angetrieben und versorgt die Fahrzeugbatterie 13 mit elektrischer Energie, die dadurch aufgeladen wird. Selbstverständlich ist der Zündschalter 14 in diesem Zustand eingeschaltet, so daß die Relaisspule 17a des Relais 17 durch ein Signal vom Ausgang des ODER-Gatters 18 erregt worden ist, um den Relaiskontakt 17b mit der festen Kontaktspitze B des Relais 17 zu verbinden. Infolgedessen wird der stromversorgungsanschluß PS des Telefonapparats 30 über den Relaiskontakt 17b und den zweiten Fotokoppler 20 mit der Fahrzeugbatterie 13 verbunden und von der Sekundärbatterie 16 getrennt, so daß der Telefonapparat 30 von der Fahrzeugbatterie 13 mit elektrischer Energie versorgt wird und für eine Informationsübermittlung betrieben werden kann. Gleichzeitig fließt ein Strom von der Fahrzeugbatterie 13 durch den Zündschalter 14 zum Ladegerät 15, wodurch die Sekundärbatterie 16 auf eine vorgegebene Spannung aufgeladen wird.
Wenn andererseits der Zündschalter 14 ausgeschaltet wird, dann wird die Relaisspule 17a nicht erregt, und der Relaiskontakt 17b wird von der festen Kontaktspitze B getrennt und mit der festen Kontaktspitze A des Relais 17 verbunden, so daß von der Fahrzeugbatterie 13 kein Strom zum Stromversorgungsanschluß PS des Telefonapparats 30 fließt, während von der Sekundärbatterie 16 über den ersten Fotokoppler 19 und den Relaiskontakt 17b ein Strom fließt. Daher kann der Telefonapparat 30 in einem Anruf-Wartemodus betrieben werden. In diesem Stadium fließt ein verhältnismäßig schwacher Strom durch den ersten Fotokoppler 19, so daß der Relaisspule 17a über das ODER-Gatter 18 ein schwaches Signal des ersten Fotokopplers 19 zugeführt wird. Infolgedessen wird die Relaisspule 17a nicht erregt, so daß der Relaiskontakt 17b auf der ersten festen Kontaktspitze A des Relais 17 stehenbleibt und eine Verbindung zwischen dem Telefonapparat 30 und der Sekundärbatterie 16 bildet.
enn der Telefonapparat einen Anruf empfängt und in einen Besetztzustand übergeht, fließt von der Sekundärbatterie 16 durch den ersten Fotokoppler 19 zum Telefonapparat 30 ein relativ starker Laststrom, so daß ein Signal des ersten Fotokopplers 19 einen großen Pegel annimmt und die Relaisspule 17a erregt. Im Ergebnis schaltet der Relaiskontakt 17b zur zweiten festen Kontaktspitze B um und stellt eine Verbindung zwischen dem Telefonapparat 30 und der Fahrzeugbatterie 13 her. In diesem Stadium fließt kein Strom durch den ersten Fotokoppler 19, so daß der erste Fotokoppler 19 kein Signal zum ODER-Gatter 18 liefert. Es fließt jedoch ein verhältnismäßig starker Strom durch den zweiten Fotokoppler 20, so daß der zweite Fotokoppler 20 ein Auswahlsignal über das ODER-Gatter 18 zur Relaisspule 17a liefert. Im Ergebnis wird die Relaisspule 17a im erregten Zustand gehalten, und der Relaiskontakt 17b bleibt auf der zweiten festen Kontaktspitze B stehen und bildet eine Verbindung zwischen dem Telefonapparat 30 und der Fahrzeugbatterie 13. Wenn am Telefonapparat 30 das Gespräch oder die Kommunikation beendet wird, fällt der durch den zweiten Fotokoppler 20 fließende Strom auf eine geringe Stärke ab, so daß der Relaiskontakt 17b zur ersten festen Kontaktspitze A des Relais 17 umschaltet, um den Telefonapparat 30 mit der Sekundärbatterie 16 zu verbinden, so daß der Telefonapparat 30 von der Sekundärbatterie 16 mit elektrischer Energie versorgt wird und in einen Wartezustand zurückkehrt.
Bei der oben erläuterten Arbeitsweise wird die Sekundärbatterie 16 nur dann benutzt, wenn sich der Telefonapparat 30 in einem Wartemodus befindet, so daß der Verbrauch an elektrischer Energie der Sekundärbatterie 16 ziemlich gering ist. Infolgedessen kann ein vollständiges Entladen der Sekundärbatterie 16 verhindert werden. Die Kapazität der Sekundärbatterie 16 wird entsprechend dem Elektroenergieverbrauch des Telefonapparats 30 im Wartemodus und entsprechend einem Zeitraum, über den der Telefonapparat 30 im Wartemodus gehalten werden sollte, festgelegt. Daher braucht die Kapazität der Sekundärbatterie nicht groß zu sein.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug nach dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 2 bezeichnet werden. Beim zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zwar die Grundkonstruktion der Vorrichtung die gleiche wie die beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erläuterte Konstruktion, aber eine Stromdetektionsschaltung der Vorrichtung weist zusätzlich einstellbare Widerstände (Regelwiderstände) 21 bzw. 22 auf, die mit Fototransistoren 19b bzw. 20b eines ersten bzw. zweiten Fotokopplers 19 bzw. 20 verbunden sind. Diese Regelwiderstände 21 und 22 sind vorgesehen, um die Empf indlichkeit der Fotokoppler 19 und 20 einzustellen, so daß ein Stromschwellwert eingestellt werden kann, durch den ein Relais 17 aktiviert wird. Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die gleiche, wie beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert, und wird daher hier nicht erklärt.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug nach dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 2 bezeichnet sind. Beim dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist ein ODER-Gatter 18 zwei Eingänge von einem Anschluß B eines Zündschalters 14 und einen Betriebssignal-Ausgangsanschluß OS auf, über den ein Betriebssignal von einem Telefonapparat 30 übertragen wird.
Wenn im Betrieb der Zündschalter 14 eingeschaltet ist, dann wird eine Relaisspule 17a durch ein Signal von einem Ausgang des ODER-Gatters 18 erregt und schaltet einen Relaiskontakt 17b zu einer festen Kontaktspitze B des Relais 17 um, so daß der Telefonapparat 30 von einer Fahrzeugbatterie 13 mit elektrischer Energie versorgt wird und für Kommunikationszwecke betrieben werden kann.
Wenn der Zündschalter 14 ausgeschaltet ist, dann wird die Relaisspule 17a nicht erregt und schaltet den Relaiskontakt 17b von der festen Kontaktspitze B zur festen Kontaktspitze A um, so daß von der Fahrzeugbatterie 13 kein Strom zum Stromversorgungsanschluß PS des Telefonapparats 30 fließt, sondern von der Sekundärbatterie 16 ein schwacher Strom über den Relaiskontakt 17b zu diesem Anschluß fließt. In diesem Stadium befindet sich der Telefonapparat 30 in einem Anruf- Wartezustand. Wenn der Telefonapparat 30 einen Anruf empfängt, überträgt er ein Betriebssignal über den Betriebssignal-Ausgangsanschluß OS zum ODER-Gatter 18, so daß das ODER-Gatter 18 ein Signal zur Relaisspule 17a übermittelt, die erregt wird und den Relaiskontakt 17b zur zweiten festen Kontaktspitze B des Relais 17 umschaltet, um eine Verbindung zwischen dem Telefonapparat 30 und der Fahrzeugbatterie 13 herzustellen. Im Ergebnis wird der Telefonapparat 30 während einer Informationsübermittlung von der Fahrzeugbatterie 13 mit elektrischer Energie versorgt. Wenn die Informationsübermittlung des Telefonapparats 30 endet, dann unterbricht der Telefonapparat 30 die Übermittlung eines Betriebssignals zum ODER-Gatter 18, so daß die Relaisspule 17a nicht erregt wird und der Relaiskontakt 17b sich zur ersten festen Kontaktspitze A des Relais 17 bewegt. Infolgedessen wird der Telefonapparat 30 von der Sekundärbatterie 16 mit elektrischer Energie versorgt.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgung einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Batterie zum Speichern einer elektrischen Energie, mit der die elektrische Maschine (30) gespeist wird, wobei die Batterie von einem Generator (12) aufgeladen wird, der von einem Motor (11) des Fahrzeugs angetrieben wird;

einen Schalter (17) zum Ein- und Ausschalten der Zufuhr der elektrischen Energie zu der elektrischen Maschine; und eine Steuerung (18) zum Steuern des Ein- und Ausschaltens des Schalters (17);

dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie eine Primärbatterie (13), die von dem Generator (12) aufzuladen ist, und eine Sekundärbatterie (16) aufweist, die von der Primärbatterie (13) aufzuladen ist; und

daß die Steuerung (18) den Schalter (17) so steuert, daß er die elektrische Maschine mit der Primärbatterie (13) verbindet, wenn ein Laststrom der elektrischen Maschine größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist oder wenn sich die elektrische Maschine (30) in einem Betriebsmodus befindet, und mit der Sekundärbatterie (16), wenn der Laststrom kleiner ist als der vorgegebene Wert oder wenn sich die elektrische Maschine (30) in einem Wartemodus befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die aufweist:

eine Detektionseinrichtung (19, 20) mit

einer ersten bzw. einer zweiten Detektionseinrichtung zur Auswahl von Lastströmen, die von der Primär- bzw. der Sekundärbatterie (13 bzw. 16) der elektrischen Maschine (30) zugeführt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei

die erste bzw. die zweite Detektionseinrichtung Fotokoppler (19 bzw. 20) sind, deren jeder eine LED (19a bzw. 20a) und einen Fototransistor (lgb bzw. 20b) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei

der Schalter ein Relais (17) ist, das eine Spule (17a), die durch den vorgegebenen Laststromwert erregt wird, sowie einen ersten bzw. einen zweiten Relaiskontakt aufweist, die durch Erregung bzw. durch Nichterregung der Spule (17a) ausgewählt werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung ein ODER-Gatter (18) ist, das den Schalter (17) mit einem Auswahlsignal speist, welches von einem Pegel des Laststroms abhängig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, die ferner aufweist:

Regelwiderstände (21 bzw. 22), die mit den Basen der Fotokoppler (19 bzw. 20) verbunden sind, zum Einstellen eines Schwellwerts für die Auswahl einer der Batterien.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei

der Schalter (17) ein Relais ist, das durch ein Auswahlsignal aktiviert wird, welches von der Steuerung (18) in Abhängigkeit vom Modus der elektrischen Maschine eingespeist wird, und wobei die Steuereinrichtung ein ODER-Gatter (18) ist, dessen Eingangsanschlüsse mit der elektrischen Maschine (30) bzw. mit einem Zündschalter (14) des Fahrzeugs verbunden sind, um dem Relais (17) das Auswahlsignal zuzuführen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die aufweist:

eine Einrichtung zur Feststellung eines Antriebszustands des Motors (11) in dem Fahrzeug;

und wobei die Steuerung aufweist:

eine Einrichtung zum Steuern des Schalters (17, 14), um die Primärbatterie (13) unter einer von zwei Bedingungen zu wählen: einer ersten Bedingung, daß sich der Motor (11) im Antriebszustand befindet, und einer zweiten Bedingung, daß im Fall eines Nichtantriebszustands des Motors der Laststrom größer oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, und um die Sekundärbatterie (16) unter der Bedingung zu wählen, daß der Motor (11) sich im Nichtantriebszustand befindet und der Laststrom unter dem vorgegebenen Wert liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Primärbatterie eine Fahrzeugbatterie (13) aufweist.