DE69522804T2

DE69522804T2 - Diebstahlgesicherte batterie

Info

Publication number: DE69522804T2
Application number: DE69522804T
Authority: DE
Inventors: Tore Rehnberg; Jes Thomsen
Original assignee: INTRA DEV AS BRONDBY
Current assignee: Midtronics Inc
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2015-06-22
Also published as: DE69522804D1; WO1995035228A1; ES2164155T3; EP1149744A2; AU2812895A; EP0765256B1; EP1149744A3; US5871858A; EP0765256A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anti-Diebstahlbatterie und insbesondere eine Schaltervorrichtung zur Verwendung in, beispielsweise, einer derartigen Batterie.

Hintergrund

Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren werden meist durch einen elektrisch betriebenen Anlassermotor gestartet, der seinen Strom von einer Batterie erhält, die üblicherweise mehrere elektrolytische Batteriezellen aufweist, die in ein Elektrolyt getauchte Platten enthalten. Die Batterie ist mit dem Anlassermotor durch einen Schalter in einem Zündschloß verbunden, der beim Drehen eines Schlüssels eingeschaltet wird.
Es ist jedoch relativ schwierig, ein derartiges herkömmliches System gegen Diebstahl zu schützen, da der Schalter im Zündschloß auf einfache Weise umgangen werden kann. Es besteht daher ein Bedarf an alternativen Wegen des Schutzes von Kraftfahrzeugen vor Diebstahl. Eine Möglichkeit hierfür ist das Anordnen einer Diebstahlsicherungsvorrichtung direkt in oder an der Batterie, wie sich aus der nachfolgenden Erörterung ergeben wird.

Stand der Technik

Die veröffentlichte Britische Patentanmeldung GB-A-2263012 erteilt an David John Cuckow et al., offenbart eine Diebstahlsicherungsbatterie mit einem elektrischen Schalter 2, S, der in dem Batteriebehälter 8 unter dem Elektrolytpegel 6 angeordnet ist.
Das US-Patent US-A-5 023 591 an Allen V. Edwards und die entsprechende veröffentlichte internationale Patentanmeldung WO-A1 91/07297 offenbaren Diebstahlsicherungsvorrichtungen, die einen siliziumgesteuerten Gleichrichter aufweisen, der zwischen zwei Zellen in einer Kraftfahrzeugbatterie angeordnet ist. Der siliziumgesteuerte Gleichrichter (SCR) leitet elektrische Strom zwischen seinen Zellen, wenn er ein geeignetes Signal an seiner Gate-Elektrode empfängt. Der SCR ist mit aufragenden Jochteilen 40 verbunden, die mit den Battereien der Zellen verbunden sind.
Die veröffentlichte internationale Patentanmeldung WO-A1 93/15935 an Northlynn Limited/Richard David Harwood, offenbart ein Diebstahlsicherungssystem mit einer Kraftfahrzeugbatterie, die einen eingebauten fernbetätigten Schalter zum Unterbrechen oder Begrenzen des Stromflusses zwischen einem der Batteriepole und den Batteriezellen aufweist. Ein Temperatursensor 45 kann zum Schutz der Batterie vor Überladung dienen und kann ein Signal bezüglich einer übermäßigen Temperatur in der Batterie zum Trennen der Batterie liefern.
Die US-Patente US-A-4 798 968, an James R. Dean, US-A-4 958 084, US-A- 5,184 023, beide an Louis D. Carlo et al., und die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP-A2-0 161 365 an Mr. Gasket Co., welche den letzten beiden Patenten entspricht, offenbaren Diebstahlsicherungsvorrichtungen zur Befestigung an einer Batterie. Der durch eine Kraftfahrzeugbatterie fleißende Strom kann überwacht und abgeschaltet werden, wenn eine erhebliche Strommenge aus der Batterie abgezogen wird, wie beim Starten des Fahrzeugs der Fall.
Die veröffentlichte internationale Patentanmeldung WO-A1 94/01894 an B.I.G. Batteries Limited/Peter Philip Gatehouse, offenbart eine Sicherheitsbatterie für Kraftfahrzeuge, die eine elektronische Schaltungsplatte 8 mit einer Steuerschaltung aufweist, die in dem Deckel der Batterie über einem inneren Deckel 11 oberhalb der Zellen angeordnet ist.
Die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung EP-A2 0163 822 an Sociedad Espanola del Accumulador Tudor, S. A., offenbart eine elektrische Anlasserbatterie mit elektronischen Schaltungen in einem Deckel der Batterie.
Aus der veröffentlichten Europäischen Patentanmeldung EP-A1 0 448 765 an Anton/Bauer, Inc., ist ein intelligentes Batteriesystem bekannt, das elektrischen Strom, der in Richtung des Ladestroms durch den positiven und den negativen Pol und die Batteriezelle fließt, erfaßt. In Reaktion darauf sendet ein Prozessor in der Batterie Parameterdaten für die Batterie an einen separaten Signalausgang von der Batterie.
Ähnliche Systeme sind in den US-Patenten US-A-4 553 081 und US-A-4 555 523 an Koenck offenbart, in denen ferner Verfahren zum Schätzen der verbleibenden Kapazität einer Batterie beschrieben sind.
Im US-Patent US-A-4 289 836 an Jerome H. Lemelson ist eine wiederaufladbare Batterie offenbart, die einen Mikroprozessor zum Ausgeben von Signalen aufweist, welche das Laden der Batterie steuern.

Beschreibung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltervorrichtung mit guter Wärmeableitung zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine vorteilhafte Anbringung einer Schaltervorrichtung/Unterbrecher in einer Batterie zu schaffen, die eine gute Wärmeableitung von primären Schalterelementen ermöglichen.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine Diebstahlsicherungsbatterie mit Halbleiterschaltern zu schaffen, die gegen Überspannungen und Übertemperaturen geschützt sind.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine Kraftfahrzeugbatterie zu schaffen, die intelligent ausgebildet ist, um kleine Ströme in einem Standby- oder gesperrten Zustand für einen guten Ladezustand zu liefern, jedoch das Ziehen selbst kleiner Ströme für einen schlechten Ladezustand unterbindet, ausgenommen zum Liefern von Strom an den Anlasser des Fahrzeugs.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Diebstahlsicherungsbatterie zu schaffen, mit der auch Kurzschlüsse in einem elektrischen System, mit dem die Batterie verbunden ist, harmlos gemacht werden können.
Die genannten Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst, deren Kennzeichen und Merkmale sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen ergeben.
In einer Batterie, beispielsweise einer Anlasserbatterie für ein Kraftfahrzeug, die mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen aufweist, sind ein oder mehrere primäre Schalter, vorzugsweise Halbleiterschalter wie Leistungstransistoren oder vorteilhafterweise MOSFET-Schalter, angeordnet, die miteinander parallel verbunden sind. Sie sind zwischen den mittleren Zellen der Batterie oder generell zwischen Gruppen von Zellen angeordnet, wo ansonsten eine serielle Verbindung vorgesehen würde. Die Schalter sind durch einen Prozessor gesteuert und dieser kann Signale von außerhalb empfangen, beispielsweise Funksignale, die Identifizierungsimpulse enthalten, welche von einem Handsender ausgesandt und von einem Empfänger empfangen werden, um zu ermöglichen, daß ein großer Strom zum versorgen des Anlassers mit Strom aus der Batterie gezogen wird. Ansonsten können nur kleine Ströme aus der Batterie gezogen werden, um andere Vorrichtungen wie die Uhr, die Beleuchtung, etc. mit Strom zu versorgen. Auf diese Weise wird auch ein Schutz vor Kurzschlüssen in dem elektrischen System des Fahrzeugs erreicht, da der Prozessor stets den Strom durch die Batterie misst und die Halbleiterschalter abschaltet, wenn der Strom zu stark wird. Er schützt ferner den Anlassermotor vor zu starken Strömen. Der Prozessor prüft ferner die Temperatur der Schalter mittels eines Temperatursensors, so daß die Schalter die Entladung der Batterie und auch das Laden bei zu hoher Temperatur sperren. Die Schalter sind in der Batterie in leitendem Kontakt mit einer Metallplatte angeordnet, die direkt an einem Anschluß einer der mitteleren Batteriezellen angeschlossen ist und in Anlage an einer gebogenen Kühlfinne oder einem Kühlflansch angeordnet sein. An den benachbarten Anschluß der anderen der mittleren Zellen kann ebenfalls eine leitfähige Platte angebracht werden, die von der ersten Platte isoliert ist. Mit der zweiten Platte sind in Bereichen nahe eines der ersten Platte zugewandten Randes der oder die primären Schalter durch gelötete oder verbondete Verbindungsdrähte verbunden.
Somit weist eine elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung, die für verschiedene Zwecke als Hochleistungsschalter, z. B. in Kraftfahrzeugen und insbesondere zum Einbau in einer Kraftfahrzeugbatterie, verwendet werden kann, zwei elektrische Anschlüsse und wenigstens einen Halbleiterschalter auf. Der Schalter oder die Schalter sind im wesentlichen plattenförmig und weisen jeweils einen Hauptteil oder -körper auf, wobei ein elektrischer Anschluß an einer großen Unterseite und ein anderer elektrischer Anschluß an einer anderen Seite des Körpers angeordnet ist. Ein erstes elektrisch und thermisch leitfähiges plattenförmiges Teil, beispielsweise eine Metallplatte, weist eine große Flache oder Seite auf und die Hauptteile oder -körper des Schalters oder der Schalter sind in einer Linie oder Reihe auf dieser Seite des Teils angebracht, so daß die Unterseite oder -seiten in elektrischem und engem thermischem Kontakt mit der großen Seite des Teils stehen, was durch Löten erreicht werden kann. Ein zweites elektrisch leitfähiges plattenförmiges Teil, geeigneterweise ebenfalls eine Metallplatte, weist zwei große Seiten und einen Rand auf, der die großen Seiten verbindet. Der Rand erstreckt sich parallel zur Linie der Schalter und auf einer Seite der Schalter. Das zweite Teil ist zur Bildung eines Spalts zwischen dem ersten und dem zweiten Teil ausgebildet, wobei der Spalt eine im wesentlichen konstante Breite über seine Länge aufweist. Das erste und das zweite teil stellen sodann die elektrischen Anschlüsse der Schaltervorrichtung dar. Elektrische Verbindungsleiter erstrecken sich zwischen den auf den anderen Seiten der Schalter befindlichen Abschlüssen und dem zweiten Teil.
Insbesondere kann der Rand des zweiten Teils über einem inneren Bereich der großen Fläche des ersten Teils liegen, so daß der Spalt zwischen einer Unterseite des zweiten Teils und der großen Fläche des ersten Teils gebildet ist.
Alternativ kann sich der Rand des zweiten elektrisch leitfähigen plattenförmigen Elements parallel und neben wenigstens dem Bereich des Randes, an dem die Schalter angebracht sind, erstrecken, so daß ein Spalt zwischen den parallelen Bereichen der Ränder gebildet ist. Eine große Fläche des zweiten Teils kann in derselben Ebene wie die große Fläche des ersten Teils angeordnet werden. Ferner ist die Dicke des zweiten Teils vorzugsweise gleich der Dicke des ersten Teils und die Platten erstrecken sich im wesentlichen in der selben Ebene.
Das zweite Teil weist vorteilhafterweise zwei parallele Ränder auf, von denen jeder parallel zu einer Reihe von Schaltern verläuft und an den Schmalseiten der Schalter angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung kann zwei Gruppen von Schaltern aufweisen, eine erste und eine zweite Gruppe, wobei jede Gruppe wenigstens einen Schalter enthält. Eine Gerade verläuft durch die Schalter jeder Gruppe und ein Rand des zweiten Teils erstreckt sich parallel zu jeder derartigen Linie. Dieser Rand ist an den Schaltern der jeweiligen Gruppe unmittelbar an den Schmalseiten der Schalter angeordnet.
Ein Streifen elektrisch isolierenden Materials mit elektrisch leitfähigen Bereichen kann zwischen den Linien durch die Schalter und zwischen den Schaltern vorgesehen sein, so daß elektrische Leitungen sich zwischen den Steueranschlüssen der Schalter und den leitfähigen Bereichen erstrecken können. Jeder primäre Schalter in einer Gruppe ist vorteilhafterweise gegenüber einem primären Schalter in der anderen Gruppe angeordnet, so daß jeder Schalter in der ersten Gruppe in einem Paar benachbarter Schalter enthalten ist, wobei der andere Schalter in der zweiten Gruppe enthalten ist. Ein derartiges Schalterpaar kann miteinander verbundene Steueranschlüsse aufweisen.
Eine der Platten kann U-Form aufweisen, so daß zwei parallele Ränder auf der Innenseite der U-Schenkel gebildet sind, auf der sich die Schalter befinden. Die andere Platte kann einen vorspringenden Bereich aufweisen, der zwischen die Schenkel der U-Form des anderen Teils vorsteht. Dieser Bereich weist zwei parallele Ränder auf, an denen die Schalter angeordnet sind.
Der Spalt zwischen den Platten kann mit einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere Kunststoff oder Keramik, gefüllt sein, um die mechanische Stabilität der Schaltvorrichtung zu verbessern. Eine Hülse aus Isoliermaterial, insbesondere Kunststoff oder Keramik, kann einen Bereich des zweiten Teils umgeben und so den Spalt füllen. Die Hülse weist vorteilhafterweise an einer Seite Öffnungen auf, um den Zugang zu einer großen Fläche des zweiten Teils zum Anschließen elektrischer Leiter zu ermöglichen.
Um eine erhöhte Wärmeableitung zu erreichen, kann die erste Platte durch einen Kühlflansch verlängert sein, und der Kühlflansch kann insbesondere eine separate Platte sei, die auf einer ihrer Seiten in thermischem Kontakt mit einer großen Fläche der erste Platte steht. Der Kühlflansch ist zur Verringerung oder zum Optimieren des von der Schaltvorrichtung benötigten Raums gebogen oder gekrümmt, so daß er einen über den Schaltern liegenden Bereich aufweist.
Bei einem Schalter, der in einer Batterie angeordnet ist, die wie üblich Zellen aufweist, die jeweils positive und negative Batterieplatten enthalten, die mittels einer Verbinderschelle zur Bildung eines Anschlusses der Batterie verbunden sind, kann das erste plattenförmige Teil, um eine Möglichkeit der Wärmeableitung und eine Vereinfachung der Anordnung zu bewirken, in elektrischem und engem thermischen Kontakt mit einem derartigen Anschluß in einer Batteriezelle stehen. Der Anschluß, mit dem die Platte in Kontakt steht, weist vorzugsweise einen aufragenden Bereich, einen Polpfosten, auf, der durch ein sich seitwärts, parallel zu den oberen Rändern der Batterieplatten erstreckendes Polteil verlängert ist. Der Anschluß, mit dem die Platte in Kontakt steht, weist ferner eine im wesentlichen ebene Oberseite, auf der die Platte angebracht ist, um den thermischen Kontakt zu verbessern.
Bei einer Batterie mit einer gesteuerten Halbleiterschaltvorrichtung können wie üblich eine oder mehrere Dioden parallel mit den Halbleiterschaltern verbunden sein und sie sollten eine derartige Polarität aufweisen, daß sie, wenn die Batterie von einer externen Spannungsquelle geladen wird, in Durchlaßrichtung vorgespannt werden und Strom durchlassen, jedoch sollten die Dioden bei normaler Verwendung der Batterie zur Energieversorgung externer Vorrichtungen in Sperrichtung vorgespannt sein und den Stromfluß sperren, der dann nur durch die Halbleiterschalter fließt. Zum Schutz der Halbleiterschalter handelt es sich bei den Dioden vorzugsweise um Zener-Dioden mit einer Durchbruchsspannung, die den normalen Spannungsabfall durch die Halbleiterschalter übersteigt, wenn sie sich in einem leitenden oder sperrenden Zustand befinden.
Eine derartige Batterie mit externsteuerbaren Schaltern, insbesondere Halbleiterschaltern, die zwischen zwei benachbarten Zellen in der Batterie angeordnet sind, weist ferner zum Schutz der Schalter einen ersten Temperatursensor neben oder in der Nähe der Schalter auf. Das Signal des Sensors wird von einer Steuereinheit zum Abschalten der steuerbaren Schalter bei Signalen verwendet, die eine zu hohe Temperatur anzeigen. Der Sensor kann thermisch mit einer thermisch leitfähigen Platte verbunden sein, wie zuvor beschrieben, die eine große Fläche aufweist, wobei der Hauptteil oder der Körper der Schalter an diese Fläche angebracht ist, so daß die Unterseite der Schalter in engem thermischem Kontakt mit der Seite des Teils steht. Ein zweiter Temperatursensor kann in einigem Abstand von den Schaltern angeordnet sein, um ein Signal an die Steuereinheit zu liefern, so daß diese den Stromfluß durch die Batterie wegen zu hoher Gesamttemperaturen der Batterie sperren kann.
Bei einer derartigen Kraftfahrzeugbatterie, die eine in Reihe mit der Batterie geschaltete elektrisch steuerbare Schaltvorrichtung aufweist, wobei die Batterie mit einem Anlasser des Kraftfahrzeugs und mit anderen elektrisch betriebenen Vorrichtungen verbunden ist, ist eine Steuereinheit mit der Schaltvorrichtung verbunden. Die Steuereinheit ist zum Messen der Stärke des elektrischen Stroms, der durch die Batterie läuft, und/oder der Spannung durch die äußersten Anschlüsse der Batterie ausgebildet, um daraus die verbleibende Ladung der Batterie zu berechnen. Sie steuert die Schaltvorrichtung in einen Sperrzustand, in dem sämtlicher von der Batterie abgezogener Strom gesperrt wird, wenn die verbleibende Ladung geringer als ein erster Schwellenwert ist. Dieser Wert ist derart gewählt, daß die Batterie stets eine über ausreichende Ladung zum Treiben des Anlassers während eines ausreichend langen Zeitraums, der zum Starten des Motors des Fahrzeugs erforderlich sein kann, verfügt.
Wie bekannt, kann die Steuereinheit auf dieselbe Weise ein Codesignal empfangen und steuert die Schaltvorrichtung in einen leitfähigen Zustand, wenn das Signal empfangen wird, oder im allgemeinen in Abhängigkeit von dem empfangenen Signal. Der Motor wird sodann normalerweise gestartet, und zum Schutz des Anlassers kann die Steuereinheit dann, wenn sie die Schaltvorrichtung nach Empfang des Codesignals in einen leitfähigen Zustand steuert, die Stärke des elektrischen Stroms messen, der durch die Batterie läuft, und die Schaltvorrichtung wieder in einen Sperrzustand steuern, wenn der gemessene elektrische Strom einen ersten Schwellenwert übersteigt.
Die Batterie kann normalerweise das Abziehen eines geringen Stroms ermöglichen, indem die Steuereinheit, wenn sie das Codesignal nicht erhalten hat, die Stärke des durch die Batterie fließenden elektrischen Stroms mißt und die Schaltvorrichtung wieder in einen Sperrzustand steuert, wenn der gemessene elektrische Strom einen zweiten Schwellenwert übersteigt, der wesentlich niedriger als der erste Schwellenwert ist, wobei der erste Schwellenwert üblicherweise mehrere hundert Ampere und der zweite Schwellenwert nur einige wenige Ampere beträgt.
Um eine sichere Energieversorgung der elektrischen Steuerschaltung zu gewährleisten, kann diese über erste elektrische Leiter mit den externen Anschlüssen der Batterie verbunden sein, jedoch auch über zweite elektrische Leiter mit den Anschlüssen benachbarter Zellen, an denen der Schalter oder die Schalter angeschlossen sind. Dioden sind im ersten und zweiten Leiter vorgesehen, die eine derartige Polarität aufweisen, daß, wenn sämtliche Leiter unbeschädigt oder intakt sind, oder eine Unterbrechung in einem der anderen elektrischen Leiter vorliegt, die Steuerschaltung die Energieversorgung von den externen Anschlüssen der Batterie, d. h. im Normalfall, erhält; wenn jedoch der Schalter im Sperrzustand ist, erhält die Steuerschaltung ihre Energie über die Gruppen vo Batteriezellen, die dann voneinander getrennt sind, und wenn in einem normalerweise eher langen ersten Leiter zu einem externen Anschluß eine Unterbrechung vorliegt, erhält die Steuerschaltung ihre Energie von den Batteriezellen, die zwischen dem anderen externen Anschluß und des Schaltern angeordnet sind. Die Energieversorgung der Steuerschaltung kann selbstverständlich auch permanent aus derartigen Zellen in einer Gruppe erfolgen, jedoch würde dies zu einer ungleichmäßigen Belastung der Zellen führen, wenn man bedenkt, daß eine Anlasserbatterie über die meiste Zeit keinen oder nur sehr wenig Strom liefert.
Damit die Steuerschaltungen in der Batterie keinen Strom aus dieser abziehen, wenn die Batterie beispielsweise vor der tatsächlichen Auslieferung an einen Benutzer gelagert wird, kann die Zuführleitung zu einer Energieversorgungseinheit in der Steuerschaltung mit einem Unterbrecher versehen sein, der im Gebrauch der Batterie manuell geschlossen wird. Die Zuführleitung durch eine Verbindungsbrücke oder einen Jumper laufen, der von außen zugängig ist und entfernt wird, wenn die Batterie gelagert werden soll.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild zur Darstellung der Prinzipien einer in einer Batterie angeordneten Diebstahlsicherungsvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einiger wesentlicher Teile des elektrischen Systems eines Kraftfahrzeugs und eines Handsenders;
Fig. 3 eine Draufsicht auf Metallplatten, anmit denen Schalter montiert/verbunden sind;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine explodierte perspektivische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Metallplatten von Fig. 3;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Platten von Fig. 5, die aneinander montiert und mit Schaltern versehen sind;
Fig. 7-9 Flußdiagramme von Operationsschritten eines in einer Diebstahlsicherungsvorrichtung verwendeten Prozessors.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Fig. 1 ist ein Schaltbild einer Diebstahlsicherungsvorrichtung für eine Batterie, die im bevorzugten Fall eine Anlasserbatterie für ein Kraftfahrzeug oder eine motorbetriebene Vorrichtung ist, jedoch kann es sich beispielsweise auch um eine stationäre Batterie handeln. Die Batterie weist im dargestellten Fall sechs Zellen auf, die symbolisch bei 1 dargestellt und sämtlich in Reihe verbunden sind. Bei einer Blei-Säure-Batterie wird eine Spannung von +12 V zwischen dem negativen äußersten Pol 3, der herkömmlicherweise mit Masse oder dem Chassis/Fahrgestell des Fahrzeugs verbunden ist, und dem positiven äußeren Pol 5 erzeugt. Die Zellen sind in zwei Gruppen unterteilt, eine untere Gruppe 7 mit drei Zellen, deren äußerste Zelle einen negativen Po aufweist, der identisch mit dem äußeren negativen Pol der gesamten Batterie ist, und eine obere Gruppe 9 mit ebenfalls drei Zellen, deren äußerste Zelle einen positiven Pol aufweist, der mit dem positiven Pol der Batterie identisch ist.
Zwischen den beiden Zellengruppen 7 und 9 ist eine Reihe von Halbleiterschaltern 11, im dargestellten Fall 8 Schalter, angeschlossen, jedoch kann auch nur ein Schalter verwendet werden, wenn er allein den hohen Entladungsströmen standhalten kann. Es können Transistoren vom MOSFET-Typ sein, die sämtlich parallel verbunden sind, wobei der Emitter- oder Sourceanschluß mit einer Zelle in der oberen Gruppe 9 und der Kollektor- oder Drainanschluß mit einer Zelle in der unteren Gruppe 7 verbunden ist. Die Halbleiterschalter 11 weisen paarweise miteinander verbundene Gates auf, die mit Ansteuerschaltungen 13 verbünden sind, welche wiederum durch Signale eines Prozessors 15 gesteuert sind. Die Halbleiterschalter 11 sind derart verbunden, daß sie bei einem nicht existenten Signal vom Prozessor 15, d. h., wenn keine Stromversorgung erfolgt, im Sperrzustand sind. Auf diese Weise kann kein Strom aus der Batterie abgezogen werden, wenn beispielsweise eine Fehlfunktion in den elektronischen Steuerschaltungen existieren oder diese keine Betriebsspannung erhalten. Ein derartiges Verhalten ist einfach zu erreichen, da Halbleitschalter Spannung an oder Strom zu den Gates benötigen, um in einen leitfähigen Zustand überzugehen.
Der Prozessor 15 weist ferner einen A/D-Wandler 19 zum Empfangen von Signalen auf, die durch Auswerteschaltungen des Prozessors ausgewertet werden, um die Halbleiterschaltungen durch die an die Ansteuerschaltungen 13 gelieferten Signale zu steuern. Zum Messen des Stroms durch die Batterie kann ein kleiner Widerstand R&sub1; in reihe zwischen zwei Zellen geschaltet werden, beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, zwischen den Halbleiterschaltern 11 und der untersten Zelle in der oberen Zellengruppe 9. Elektrische Leitungen an beiden Seiten des Widerstands R&sub1; können sodann zum A/D-Wandler 19 verlaufen. Jedoch verbraucht der Widerstand R&sub1; elektrische Energie neben der von den Schaltern 11 entwickelten elektrischen Energie, wenn sich diese im leitfähigen Zustand befinden. Es ist daher vorteilhafter, den Widerstand R&sub1; entfallen zu lassen und statt dessen den inneren Widerstand der Schalter 11 in deren leitfähigen Zustand zum Messen des Stroms durch die Batterie zu verwenden. Dies setzt voraus, daß der Widerstand konstant ist und/oder ein bekanntes Verhalten zeigt, beispielsweise eine bekannte Temperaturabhängigkeit, und dieser Widerstand kann beispielsweise beim Verbinden des Prozessors 15 mit der Batterie festgelegt werden, wobei in diesem Fall wiederum ein Leiter auf einer Seite des Widerstands R&sub1; wegfällt und durch einen Leiter 20 von den entgegengesetzten Elektroden der Halbleiterschalter 11 ersetzt wird, so daß sich Leitungen zur A/D-Einheit 19 des Prozessor s15 von beiden Seiten der Schalter 11 erstrecken.
Ferner ist ein erster Temperatursensor 21 in der Nähe der Halbleiterschalter 11 angeordnet und liefert ein Signal an die A/D-Einheit 19 des Prozessors 15. Ein ähnlicher Temperatursensor 23 ist mit großem Abstand von den Halbleiterschaltern 11 angeordnet, jedoch noch in der Batterie, um ein Signal an den Prozessor 15 zu liefern, das die Temperatur der Batterie wiedergibt. Schließlich sind auch Leitungen oder Leiter von den äußeren Anschlüssen 3 und 5 der Batterie zum A/D-Wandler vorgesehen, die eine Messung der Batteriespannung ermöglichen.
Eine oder mehrere Zener-Dioden, im dargestellten Fall zwei Dioden, sind parallel zueinander und zu den Halbleiterschaltern 11 geschaltet. Ihre positive Elektrode ist mit der Seite der Halbleiterschalter 11 verbunden, die dem positiven Pol 5 der Batterie zugewandt ist. Sie haben eine Zener-Spannung, die zum Schützen der Halbleiterschaltungen 11 ausgelegt ist. So fließt im normalen Gebrauch kein Strom durch die Dioden 24, jedoch werden sie leitend, wenn die Batterie geladen wird sowie bei Überspannungen an den Halbleiterschaltungen, die auftreten können, wenn die Schalter 11 im leitenden oder sperrenden Zustand sind, und welche die Halbleiterschalter 11 beschädigen können.
Der Prozessor 15 und andere Schaltungen, die zum Betrieb Stromzufuhr benötigen, erhalten ihre Energie beispielsweise von einer nicht dargestellten geeigneten kleinen separaten Trockenzellenbatterie oder von der Batterie selbst, beispielsweise von deren externen Anschlüssen 3 und 5.
Der Prozessor 15 kann vom Niedrigenergietyp mit speziellen Stromsparfunktionen sein, welche den Prozessor in einen Niedrigenergiemodus versetzen, wenn keine Aktivität gegeben ist, oder keine Veränderungen der Signale an den Prozessor 15 bestehen.
Der Prozessor 15 ist ferner mit einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung verbunden, im bevorzugten Fall mit einem Empfänger 25 für Funkfrequenzen, der möglicherweise mit einer Sendereinheit gekoppelt werden kann. Der Empfänger, und gegebenenfalls der Sender 25, sind mit einer Antenne 27 verbunden.
Anstelle des Funkempfängers 25 kann alternativ eine Transponderstation 29 zur Verwendung zusammen mit einem externen tragbaren miniaturisierten nicht dargestellten Transponder, wie beispielsweise der von Texas Instruments und der Bezeichnung "TIRIS" hergestellte, anstelle eines batteriebetriebenen Handsenders 51, siehe Fig. 2, eingesetzt werden, der zum Zusammenwirken mit dem Senderempfänger 25 vorgesehen ist. Die Transponderstation 29 ist mit einer speziell ausgebildeten Antenne 31 mit mehreren Windungen versehen, die als Wicklung in einem Transformator arbeitet. Die nicht dargestellte zweite Wicklung des Transformators befindet sich im Transponder, der normalerweise vom Besitzer oder Fahrer des mit der Batterie versehenen Fahrzeugs mitgeführt wird. Wenn die Antennenwicklung 31 zum Senden von Hochfrequenzimpulsen von beispielsweise 100-200 kHz aktiviert wird, wird eine Spannung in die Transponderwicklung induziert, die einen Strom in dieser erzeugt, wodurch die Hochfrequenzenergie in den empfangenen Impulsen in einem Kondensator im Transponder gespeichert werden können, der sodann zum Betreiben elektronischer Schaltungen im Transponder dient. Durch Impulsstöße verschiedenere Länge aus der Antennenwicklung können Informationen an die Transponderstation 29 übertragen werden, welche die empfangenen Impulsstöße decodiert und die gewonnenen Informationen an den Prozessor 15 überträgt. Die Transponderstation 29 kann auch zum Übertragen von Informationen an den Transponder verwendet werden.
Der Prozessor 15 kann ferner zur Übertragung durch elektrisch leitfähige Drähte ausgebildet sein, beispielsweise zur Kommunikation mit einem Ladegenerator der Batterie, und eine herkömmliche serielle Schnittstelle 33 kann mit dem Prozessor 15 verbunden werden.
Fig. 2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Anordnung einer Batterie mit den Zellen 1 in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug, das von einem Verbrennungsmotor 35 angetrieben ist. Vom Pluspol 5 der Batterie erstrecken sich Leitungen in einen Anlasser 37, einen Generator 39 und andere elektrisch betriebene Vorrichtungen wie eine Uhr 41, Beleuchtung 43, etc. Die Leitung zum Anlasser 37 ist durch einen Schlüsselschalter 45 unterbrochen, der normalerweise offen ist, jedoch durch Drehen eines Schlüssels 47 geschlossen wird, wodurch dem Anlasser 37 Strom zugeführt wird. Der Schlüsselschalter 45 kann ferner eine elektrische Schaltung zum Zündsystem schließen.
Die Halbleiterschalter 11 sind hier in Form eines einzelnen Blocks dargestellt und sie werden von den Steuerschaltungen 49 gesteuert, welche die in Fig. 1 dargestellten elektronischen Komponenten aufweisen, ausgenommen die Halbleiterschalter 11. Die Antenne 27 ist hier mit den Steuerschaltungen 49 verbunden dargestellt, welche ferner den Funkfrequenzempfänger 25 enthalten.
Ein Handsender 51 weist nicht dargestellte Sendeschaltungen, einen durch Drücken eines Bedienungsknopfs oder einer Taste 55 betätigten Schalter 53, eine kleine elektrochemische Batterie 57, beispielsweise eine Lithium-Batterie, und eine Antenne 59. Wenn die Taste 55 gedrückt wird, werden elektromagnetische Funkwellen von der Antenne ausgesandt, welche in geeigneter Weise codierte identifizierende Informationen enthalten. Diese Funkwellen werden über die Antenne 27 von den Steuerschaltungen 49, genauer gesagt dem Senderempfänger 25, empfangen und diese übertragen die empfangenen Informationen an den Prozessor 15. Dieser vergleicht die empfangenen Informationen mit Informationen, die permanent im Prozessor gespeichert sind, um festzustellen, ob die empfangenen Informationen identifizierende Informationen des Handsenders 51 sind, der zu der betreffenden Anlage gehört. Bei einer Übereinstimmung liefert der Prozessor 15 Signale an die Ansteuerschaltungen 13 und somit an die Halbleiterschalter, so daß diese das Abziehen eines großen oder starken Entladestroms aus der Batterie ermöglichen.
Fig. 3 und 4 zeigen die physische Anordnung der Halbleiterschalter in der Batterie. Polteile 61 sind mit dem positiven und dem negativen Anschluß zweier benachbarter Zellen verbunden und weisen obere, ebene Flächen auf der selben Ebene auf. Von diesen flachen Flächen stehen Gewindebolzen 63 nach oben vor, deren untere Bereiche in die Polteile 61 eingegossen sind. Mit einer Mutter 65 auf einem Bolzen 63 werden ein Kühlflansch 65 und eine Montageplatte 69 für die Halbleiterschalter 11 an einem Polteil 61 angebracht, und zwar geeigneterweise an dem Polteil, das ein geringeres Potential als das andere aufweist, so daß die Unterseite des Kühlflanschs 67 direkt an der Oberseite des Polteils anliegt. Der Kühlflansch 67 besteht aus einer langgestreckten rechteckigen Kupferplatte, die U-förmig gebogen ist, wobei ein oberer Schenkel über den unteren Schenkel vorragt. Im unteren Schenkel sind zwei Löcher 71 vorgesehen, von denen eines für den Durchtritt eines Bolzens 63 zum Anbringen des Kühlflanschs 67 mit der äußeren Unterseite des kürzeren Schenkels direkt an die Oberseite des Polteils 61 verwendet wird. Dies bewirkt eine gute Wärmeübertragung und einen gute elektrische Verbindung zwischen dem Polteil 61 und dem Kühlflansch 67. Das andere Loch kann für andere Montagepositionen des Flanschs verwendet werden.
Die Montageplatte 69 ist teilweise auf dem oberen Schenkel des Kühlflanschs angeordnet, so daß die Platte zwischen Schenkeln angeordnet ist. Sie weist ebenfalls Löcher 73 auf, die en Löchern 71 des Kühlflanschs 67 entsprechen, wobei sich durch eines derselben derselbe Bolzen 63 erstreckt, während das andere Loch für andere Montagepositionen verbleibt. Die Platte 69 hat eine generell rechteckige Form und ist wie der Kühlflansch 67 aus einem gut thermisch leitenden und elektrisch leitfähigen Material wie Kupfer gebildet. Da sie teilweise und über den größten Teil ihrer Unterseite in direktem Kontakt mit dem Kühlflansch 67 steht, ist auch die thermische und elektrische Leitung zwischen diesen und auch zwischen den jeweiligen Polteilen 61 gut.
Das andere Polteil 61, das vorteilhafterweise eine positive Polarität aufweist, ist auf die selbe Weise durch einen eingegossenen Bolzen 63 und eine Mutter 65 an einem gebogenen Teil 77 angebracht, das ebenfalls aus einem leitfähigen Material wie Aluminium oder Kupfer besteht und in gut leitendem Kontakt mit der Oberseite des Polteils 61 steht. Für den Durchtritt des Bolzens 63 durch dieses Teil weist es zwei Löcher 79 auf, die den Löchern 71 und 73 des Kühlflanschs 67 bzw. der Montageplatte 69 entsprechen, wobei ein Loch für die tatsächliche Befestigung des Teils verwendet wird und das andere eine andere Montageposition ermöglicht. Das gebogene Teil 77 hat im wesentlichen eine rechteckige äußere Form, jedoch eine tiefe Ausnehmung in der Mitte einer seiner kurzen Seiten, so daß es von oben gesehen U-förmig ist. Die Schenkel sind im Verbindungsbereich mit dem unteren Teil des U gebogen, so daß die Schenkel auf einer höheren Ebene angeordnet sind als der untere Bereich des U. Die erhabenen Bereiche befinden sich auf der Montageplatte 69 über Flächen an den beiden langen Seiten derselben. In jedem der erhabenen Schenkelbereiche des gebogenen Teils 77 sind zwei Löcher 81 vorgesehen, durch welche sich Gewindeschrauben 83 zur Befestigung in Gewindebereichen von Löchern 85 erstrecken, welche an entsprechenden Positionen in der Montageplatte 69 vorgesehen sind. Die Schrauben 83 bestehen aus einem Isoliermaterial, z. B. Nylon, und ferner sind Unterlegscheiben 87 aus Isoliermaterial um die Schrauben 83 und zwischen dem gebogenen Teil 77 in der Montageplatte 69 vorgesehen. Auf diese Weise werden das gebogene Teil 77 und die Montageplatte in einer korrekten Position in bezug zueinander gehalten, sind jedoch voneinander elektrisch isoliert.
Die Halbleiterschalter 11 sind, falls mehr als einer erforderlich ist, in zwei parallelen Reihen und somit entlang zwei paralleler Linien mittig auf der Montageplatte 69 parallel zu ihren langen Seiten und nahe den Innenrändern der erhabenen Schenkelbereiche des gebogenen Teils 77 angeordnet, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel acht Halbleiterschalter in zwei gleiche Gruppen aufgeteilt vorgesehen sind, so daß jede Gruppe vier Komponenten aufweist. An den Unterseiten sind sie elektrisch mit der Montageplatte 69 durch Löten oder ähnliche Verfahren angebracht, und ferner ist einer ihrer Schaltanschlüsse an ihren Unterseiten angeordnet. Die anderen Schaltanschlüsse sind in Bereichen an der Oberseite der Komponenten 11 angeordnet, von welchen sich elektrisch leitfähige Drähte 89 zu Bereichen auf den erhabenen Bereichen des gebogenen Teils 77 erstrecken. Die Drähte 89 können durch Verbondungsverfahren angebracht werden, die für die externe elektrische Verbindung von elektronischen IC-Chips üblich sind. Die Gate-Anschlüsse der Schalter 11 befinden sich ebenfalls an den Oberseiten derselben, und von diesen erstrecken sich elektrisch leitfähige Drähte 91 zu elektrisch leitenden Bereichen 93 der Montageplatte 69. Diese elektrisch leitenden Bereiche 93 können leitfähige Schichten sein, die an ein isolierendes Substrat angebracht sind, welches seinerseits mit der Oberseite der Montageplatte 69 verbondet ist, und sie sind in einer Reihe mittig auf der Montageplatte 69 angeordnet, so daß vier derartige Flächen gebildet sind. Jeder elektrisch leitfähige Anschlußbereich 93 befindet sich mittig zwischen zwei Halbleiterschaltern 11, und von einander gegenüberliegenden Schaltern erstrecken sich die Drähte 91 zu demselben Verbindungsbereich 93.
Von jedem Verbindungsbereich 93 erstrecken sich weitere nichtdargestellte elektrische Verbindungsdrähte zu den Ansteuerschaltungen 13 gemäß Fig. 1.
Die Dioden 24 sind analog zu den Halbleiterschaltern 11 verbunden und daher an ihrer Unterseite elektrisch leitend mit der Oberseite der Montageplatte 69 an den Endrändern der erhabenen Schenkelbereiche des gebogenen Teils 77 angebracht. Eine der Elektroden der Diode 24 befindet sich an der Unterseite, die anderen Elektroden befinden sich an der Oberseite, wo elektrisch leitfähige Drähte 95 sie mit Bereichen der erhabenen Schenkelbereiche des gebogenen Teils 77 verbinden, die sich an den Enden der Schenkelbereiche befinden. Der Temperatursensor 21 zum Überwachen der Halbleiterschalter 11 ist ebenfalls an der Montageplatte 69, beispielsweise neben der Reihe mittig angeordneter elektrischer Verbindungsbereiche 93, angebracht. Der Sensor 21 ist mit dem Prozessor 19, siehe Fig. 1, durch einen nicht dargestellten Verbindungsdraht verbunden.
Für den Zugang zu dem Bolzen 63, insbesondere zum Anziehen der Muttern 65 und 75, sind Löcher 97 im oberen Schenkel des Kühlflanschs 67 vorgesehen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Montageplatten, an denen die Halbleiterschalter 11 angebracht bzw. mit denen sie verbunden sind, ist durch die perspektivische Explosionsdarstellung von Fig. 5 und im montierten Zustand durch die perspektivische Darstellung von Fig. 6 illustriert. Die rechteckige Montageplatte 69, auf der die Halbleiterschalter 11 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 montiert sind, ist, wie zuvor, eben, jedoch durch eine Platte 69' ersetzt, welche gewiß dieselbe allgemeine Außenkontur aufweist, die jedoch an ihrer der anderen Platte zugewandten kurzen Seite eine lange oder tiefe Ausnehmung 101 aufweist, so daß sie U-förmig ist. Die andere Platte 77' hat, anders als die Platte oder das gebogene Teil 77 des ersten Ausführungsbeispiels, keinen gebogenen Bereich, sondern ist im wesentlichen vollständig eben. Sie hat T-Form, wobei der Mittelschenkel 103 des T in der Ausnehmung 101 der Platte 69' positioniert sein soll. Die Platten 69' und 67' haben somit von oben gesehen komplementäre Profile, so daß sie, wenn sie zusammengesetzt werden, eine Platte mit im wesentlichen rechteckiger Form bilden, siehe Fig. 6.
Zwischen den Seiten in der Ausnehmung 101 und den Seiten des Schenkels 103 des T besteht ein Spalt oder Zwischenraum, so daß die Platten voneinander elektrisch isoliert sind. Dieser Zwischenraum ist durch Seitenbereiche einer Distanzhülse 105 aus isolierendem Material, beispielsweise ein geeigneter Kunststoff oder Keramikmaterial, gefüllt. Die Hülse 105 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, und ein Langloch 107 erstreckt sich durch diese, welches den Schenkel 103 der zweiten Montageplatte 77' aufnimmt, und sie weist an den Seiten des Lochs 107 Nuten 109 zum Aufnehmen der Innenränder der ersten Montageplatte 69' auf, d. h. der Ränder, welche sich an der Ausnehmung 101 befinden. An der Oberseite weist die Hülse 105 rechteckige Löcher 111 nahe dem Langloch 107 auf. Wenn die Hülse 111 in die Ausnehmung 101 der ersten Montageplatte 69' eingesetzt wird und sodann der Mittelschenkel 103 der zweiten Platte in das Loch 107 der Isolierhülse 105 eingesetzt wird, bilden diese beiden Platten eine miteinander verbundene und einstückige Montageeinheit.
An der Oberseite der ersten Montageplatte 69' sind ferner Oberflächenbeschichtungen in bestimmten Oberflächenbereichen aufgebracht. Es existieren mehrere rechteckige Bereiche, beispielsweise quadratische Bereiche 113, im Randbereich nahe der Ausnehmung 101, die aus Lötzinn zum Befestigen und Verbinden der Halbleiterschalter 11 bestehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf derartige Bereiche nahe jeder Seite der Ausnehmung vorgesehen. Ferner existieren langgestreckte Bereiche oder Verbindungsränder 115 in der Nähe der rechteckigen Lötzinnbereiche 113 und neben den äußeren langen Seiten der ersten Montageplatte 69', wobei diese Bereiche 115 aus einem Dickfilm mit mehreren Schichten bestehen können, deren untere Schichten haftend und elektrisch isolierend und deren obere Schichten elektrisch leitfähig sein können oder andere elektrisch leitfähige Strompfade bilden können.
Die Halbleiterschalter 11 können an der ersten Montageplatte 69' vor dem Montieren an die zweite Montageplatte 77' angelötet werden. Nach der Montage dieser Teile können die weiteren elektrischen Anschlüsse der Halbleiterschalter 11 über Drähte 89 ausgehend von den Anschlüssen der Schalter auf der Oberseite durch die Löcher 111 in der Oberseite des Hülsenteils 105 hinein und bis zu der freien Fläche der zweiten Montageplatte 77' verbunden werden. Um ein Drahtverbonden durch Ultraschall, wie für das Verbinden von IC-Platinen verwendet, zu ermöglichen, kann es aus Aluminium bestehen. Die Gateelektroden der Halbleiterschalter 11 werden durch Drähte 91' von der Oberseite der Schalter 11 aus mit geeigneten Bereichen der Verbindungsränder 115 verbunden.
Weitere Elemente, wie beispielsweise eine parallel zu den Halbleiterschaltern angeordnete Zehnerdiode und ein nicht dargestellter Temperatursensor, können anstelle eines oder zweier Halbleiterschalter 11 angeordnet werden. Die Leiterpfade der Verbindungsränder 115 werden dann entsprechend modifiziert, so daß Verbindungsdrähte mit isolierten Bereichen ihrer Oberseite verbunden werden können.
Die Montageplatten 69' und 77' weisen Montagelöcher 73 und 79 entsprechend der Montageplatte 69 und dem gebogenen Teil 77 im ersten Ausführungsbeispiel auf und können mittels Bolzen, die sich durch die Löcher erstrecken, direkt an Polteilen einer Batterie angebracht werden. Unter der Platte 69', an der die Hauptteile des Schalterelements 11 angebracht sind, kann wie zuvor eine Kühlplatte oder ein Kühlflansch 67 angeordnet werden. In diesem Fall erstrecken sich jedoch die Unterseiten der Platten 69' und 77', die aneinander montiert sind, in derselben Ebene und daher muß ein Einsatz oder ein Zwischenteil mit der selben Materialdicke wie die Kühlrippe, das aus einem elektrisch und thermisch gut leitenden Material besteht, unter der zweiten Montageplatte 77' angebracht werden. Alternativ können die Polteile 61, siehe Fig. 4, mit unterschiedlichen Höhen gegossen werden.
Die Fig. 7-9 sind Flußdiagramme zur Darstellung der verschiedenen Schritte, die vom Prozessor 15 ausgeführt werden. Zuerst wird das Flußdiagramm der Fig. 7 und danach eines der Flußdiagramme der Fig. 8 und 9 ausgeführt. Der Prozessor 15 kann natürlich auch zum Steuern der Halbleiterschalter 11 programmiert sein, so daß sie stets entweder in einem leitenden oder einem sperrenden Zustand sind, und das Wechseln des Zustands erfolgt bei Empfang eines korrekten Identifizierungssignals von außen. Es wird jedoch ein Steuervorgang bevorzugt, der ermöglicht, daß ein geringer Strom aus der Batterie abgezogen werden kann, auch ohne Empfang eines korrekten Identifizierungssignals. Beim Empfang eines korrekten Codesignals wird der Zustand von diesem Zustand mit einem geringen zulässigen Strom zu einem Zustand mit einem größeren Strom verändert, der beispielsweise zum Treiben eines elektrischen Anlassers ausreicht.
Die Verfahrensschritte des Flußdiagramms der hauptroutine beginnen in Fig. 7 in einem Startblock 701, wonach im Block 702 das System in einen Sperrzustand überführt wird, in dem nur geringe Entladeströme aus der Batterie erlaubt sind. Es wird sodann im Block 703 festgestellt, ob ein korrekter Identifizierungscode empfangen wurde. Wenn festgestellt wird, daß ein korrekter Code empfangen wurde, wird im Block 705 festgestellt, ob sich das System, d. h. der Prozessor 15, in einem Sperrzustand befindet. Der Sperrzustand bedeutet hier, daß die Diebstahlsicherungsfunktion aktiviert ist und daß ein Starten des Anlassers nicht erfolgen kann, da nur geringe Entladeströme abgezogen werden können. Wenn der Prozessor zuvor in einen Sperrzustand versetzt wurde, wird er im Block 707 in einen offenen Zustand versetzt, und die Routine von Fig. 9 wird ausgeführt. Ansonsten wird das System im Block 709 in einen Sperrzustand überführt und die Routine von Fig. 8 wird durchgeführt. Wurde im Block 703 festgestellt, daß kein korrekter Code empfangen wurde, wird ebenfalls die Routine nach Fig. 8 durchgeführt, die somit immer gültig ist, wenn sich das System im Sperrzustand befindet.
Bei dem Teilablauf des Flußdiagramms von Fig. 8 wird im Block 801 zuerst festgestellt, ob die Temperatur der Schalter 11 zu hoch ist. Dies wird durch Vergleichen des vom Temperatursensor 21 eingehenden und in Digitalform gewandelten Signals mit einem Schwellenwert festgestellt. Auch die Temperatur der Batterie selbst kann geprüft werden, indem das Signal des Temperatursensors 23 mit einem geeigneten Schwellenwert verglichen wird. Wenn die Temperatur nicht zu hoch ist, können die Schalter 11 leitend oder "eingeschaltet" bleiben, wie durch den Block 803 dargestellt, worauf im Block 805 festgestellt wird, ob der durch die Batterie gehende Strom höher als ein vorbestimmter, eher niedriger Wert ist, der in einem praktischen Beispiel gleich 6 A ist, also normalerweise einige wenige Ampere, und mögliche Ströme, welche diesen Wert übersteigen, haben eine kurze Dauer, d. h. dauern höchstens eine vorbestimmte Zeitspanne von etwa 10 ms oder, allgemein, einen kleinen Bruchteil einer Sekunde. Wenn dies der Fall ist, wird ein nicht zulässiger hoher Strom über eine ausreichend lange Zeit abgezogen, um gelegentliche Stromstöße auszuschließen, und es wird möglicherweise versucht, das Fahrzeug zu starten, oder es existiert eine Fehlfunktion, z. B. ein Kurzschluß, im elektrischen System des Fahrzeugs, so daß in einem Block 807 die Schalter in einen geschlossenen oder "ausgeschalteten" Zustand geschaltet werden, so daß kein Strom von der Batterie gezogen werden kann. Dieser Zustand mit offenen oder sperrenden Schaltern 11 kann sich über eine vorbestimmte, eher lange Zeitspanne fortsetzen, wie durch den Block 809 dargestellt, beispielsweise über zehn oder allgemein einige wenige Sekunden. Schließlich wird im Block 810 gefragt, ob ein korrektes Identifizierungssignal während der Zeit seit der letzten Prüfung empfangen wurde. Wenn kein korrekter Code empfangen wurde, wird die gesamte Routine der Fig. 8 erneut durchgeführt, beginnend mit dem Block 801.
Wenn im Block 810 festgestellt wurde, daß ein neues korrektes Codesignal empfangen wurde, wird das System in den anderen, den offenen Zustand, im Block 812 überführt, wonach die Routine der Fig. 9 ausgeführt wird. Wenn im Block 805 festgestellt wird, daß nur Ströme unterhalb des Schwellenwerts abgezogen werden, wird im Block 811 entschieden, ob ein Zustand existiert, in dem die Kapazität der Batterie gering ist, und in dem es in keinem Fall zulässig ist, weiteren Strom abzuziehen. Um in diesen Zustand zu gelangen, hat der Prozessor zuvor durch Prüfen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms der Batterie und unter Einbeziehung der Temperatur der Batterie durch das Signal des Temperatursensors festgestellt, daß die Batteriekapazität so gering ist, daß sie lediglich zum Starten des Motors ausreicht. Die Kapazität der Batterie kann auf bekannte Weise ermittelt werden, wie beispielsweise im US-Patent US-A-4 390 841 beschrieben. Ist der Zustand einer geringen Kapazität gegeben, geht der Ablauf zum Block 807 über, um den Strom für einen relativ langen Zeitraum zu sperren. Im anderen Fall wird normalerweise das Abziehen eines geringen Stroms aus der Batterie erlaubt und das Verfahren geht zum Block 810 über, um erneut festzustellen, ob ein neues korrektes Codesignal empfangen wurde.
Im Diagramm der Fig. 9 ist der Vorgang dargestellt, der durchgeführt wird, wenn sich das System im offenen Zustand befindet, in dem größere Entladungsströme zugelassen sind. Im Block 901 wird wie im Block 801 festgestellt, ob die Temperatur der Schalter 11 zu hoch ist, und gegebenenfalls auch, ob die Temperatur der gesamten Batterie nicht zu hoch ist. Trifft dies nicht zu, verbleiben die Schalter 11 im leitenden oder "eingeschalteten" Zustand, wie im Block 903 dargestellt, und nun kann ein Fahrzeugmotor mittels eines elektrisch betriebenen Anlassers unter Abziehen starken Stroms erfolgen. Um einen Kurzschluß und das Abziehen extrem großer Ströme zu vermeiden, wird im Block 905 geprüft, ob der abgezogene Strom einen g hohen vorbestimmten Wert übersteigt, beispielsweise 1200 A wie in Fig. 9 dargestellt, das heißt einen Wert, der weit über dem von einem Anlasser normalerweise benötigten Wert liegt, beispielsweise gleich einem geringen Vielfachen des erforderlichen Stroms, und dies über einen ausreichend langen Zeitraum, beispielsweise wenigstens 1 ms, also einen Zeitraum, der ein kleiner Bruchteil einer Sekunde ist. Im Normalfall, in dem dies nicht zutrifft, wird im Block 907 geprüft, ob der abgezogene Strom nun den maximalen Strom übersteigt, der für den Anlasser zulässig ist, also beispielsweise 300 A übersteigt, wie in Fig. 9 dargestellt, und ob dies über einen langen Zeitraum, beispielsweise wenigstens 10 Sekunden, also einem relativ langen Zeitraum von mehreren Sekunden, der Fall ist. Ist dies, wie bei einem normalen Anlassversuch, nicht der Fall, wird im Block 914 geprüft, ob nach der letzten Prüfung ein neues Codesignal empfangen wurde. Ist dies nicht der Fall, wird die gesamte Routine erneut ausgeführt und der Block 901 wird erneut abgearbeitet.
Wenn im Block 916 festgestellt wurde, daß ein neues korrektes Codesignal empfangen wurde, wird das System im Block 916 in einen gesperrten Zustand überführt, wonach die Routine von Fig. 8 abläuft. Wenn im Block 909 festgestellt wurde, daß ein hoher Anlassstrom über einen zu langen Zeitraum abgezogen wurde, liegt möglicherweise eine Störung im Anlassermotorvor oder die Batterie kann überhitzt werden, so daß die Schalter 11 im Block 911 in einen nichtleitenden Zustand verbracht werden, und dieser Zustand, in dem die Batterie ausgeschaltet ist, kann sich über einen relativ langen Zeitraum fortsetzen, beispielsweise über 10 Sekunden, also über einen Zeitraum von mehreren Sekunden, wie im Block 913 angegeben, worauf der Block 914 durchgeführt wird. Wenn im Block 905 festgestellt wurde, daß ein sehr starker Strom über einen nicht zu kurzen Zeitraum aus der Batterie abgezogen wurde, setzt sich der Ablauf mit dem Abschalten der aus der Batterie abgezogenen Ströme fort, und zwar über einen relativ langen Zeitraum von beispielsweise 3 Sekunden, also mehreren Sekunden, wobei der Zeitraum jedoch kürzer sein kann als die Verzögerungszeit beim Abziehen eines Überstroms aus der Batterie im Block 913, wie durch die Blöcke 915 und 917 angegeben. Anschließend wird der Block 914 wie zuvor abgearbeitet. Wurde im Block 901 festgestellt, daß die Temperatur de Schalter zu hoch ist, wird die Batterie erneut abgeschaltet und die Schalter in einen nicht leitenden Zustand versetzt, wie durch den Block 919 angegeben, wonach der Block 914 wie zuvor ausgeführt wird.

Claims

1. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugbatterie, mit zwei elektrischen Anschlüssen und Halbleiterschaltern (11), wobei die Halbleiterschalter jeweils einen Hauptteil oder Körper aufweisen, wobei ein elektrischer Anschluß an einer Unterseite des Halbleiterschalters und ein elektrischer Schalter an einer anderen Fläche des Halbleiterschalters angeordnet ist und ein Steueranschluß vorgesehen ist, gekennzeichnet durch

- ein elektrisch und thermisch leitfähiges plattenförmiges erstes Teil (69, 69') mit einer großen Fläche, wobei die Hauptteile oder Körper der Halbleiterschalter entlang einer Linie auf der großen Fläche des ersten Teils angeordnet sind, so daß die Unterseiten der Halbleiterschalter in elektrischem und engem thermischem Kontakt mit der großen Fläche des ersten Teils sind, wobei das erste Teil einen ersten elektrischen Anschluß der Schaltervorrichtung bildet,

- ein elektrisch leitfähiges plattenförmiges zweites Teil (77, 77') mit zwei großen Flächen und einem Rand, wobei der Rand parallel zur Linie der Halbleiterschalter und an den Halbleiterschaltern angeordnet ist, wobei das zweite Teil zur Bildung eines Zwischenraums zwischen dem ersten und dem zweiten Teil angeordnet ist, wobei der Zwischenraum eine im wesentlichen konstante Breite aufweist und das zweite Teil einen zweiten elektrischen Anschluß der Schaltervorrichtung bildet; und

- elektrische Anschlußleitungen (89, 89'), die zwischen den Anschlüssen an den anderen Flächen der Halbleiterschalter und dem zweiten Teil vorgesehen sind.

2. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des zweiten Teils (77) oberhalb eines inneren Bereichs der großen Fläche des ersten Teils angeordnet ist, wobei der Zwischenraum zwischen der Unterseite des zweiten Teils und der großen Fläche des ersten Teils (69) ausgebildet ist.

3. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (69') einen Rand aufweist, wobei die Hauptteile oder Körper der Halbleiterschalter (11) an einem Teil des Randes des ersten Teils angebracht sind, und daß der Rand des zweiten Teils (77') parallel und benachbart zu wenigstens diesem Teil des Randes des ersten Teils verläuft, wobei der Zwischenraum zwischen parallelen Teilen der Ränder gebildet ist.

4. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden großen Flächen des zweiten Teils (77') in der selben Ebene wie die große Fläche des ersten Teils (69') angeordnet ist.

5. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 3-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des zweiten Teils (77') im wesentlichen gleich der Dicke des ersten Teils (69') ist und daß das erste und das zweite Teil im wesentlichen in der selben Ebene angeordnet sind.

6. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (77, 77') zwei parallele Ränder aufweist, die an den Halbleiterschaltern (11) angeordnet sind, und daß die Hauptteile oder Körper der Halbleiterschalter entlang zweier Linien auf der großen Fläche des ersten Teils (69, 69') angebracht sind, wobei sich die beiden Linien parallel zu den beiden parallelen Rändern des zweiten Teils erstrecken.

7. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Streifen elektrisch isoliertenden Materials mit darauf befindlichen elektrisch leitfähigen Flächen (93), die zwischen den beiden Linien, entlang denen die Hauptteile oder Körper der Halbleiterschalter (11) angebracht sind, und zwischen den Halbleiterschaltern angeordnet sind, wobei elektrische Verbindungsleitungen (91) zwischen des Steuerelektroden der Halbleiterschalter und den elektrisch leitfähigen Flächen angeordnet sind.

8. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes (69') der ersten und zweiten Teile (69', 77') U-förmig ist, wobei zwei parallele Ränder an Innenbereichen der Schenkel des U ausgebildet sind und die Halbleiterschalter (11) in zwei Linien an den parallelen Rändern angeordnet sind.

9. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites (77') der ersten und zweiten Teile (69', 77') einen Vorsprungsbereich aufweist, der zwischen die Schenkel der U-Form des ersten (69') der ersten und zweiten Teile ragt und zwei parallele Ränder aufweist, an denen die Halbleiterschalter (11) angeordnet sind.

10. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum mit einem elektrisch isolierenden Material (87, 105), insbesondere mit einem Kunststoff- oder Keramikmaterial gefüllt ist.

11. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch eine Hülse (105) aus einem Isoliermaterial, insbesondere einem Kunststoffmaterial, wobei die Hülse einen Bereich des zweiten Teils (77') umgibt und den Zwischenraum ausfüllt.

12. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (105) Öffnungen (111) in einer ihrer Flächen aufweist, um den Zugang zu einer der großen Flächen des zweiten Teils (77') zum Anschließen der elektrischen Leitungen (89') zu ermöglichen.

13. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (69) durch einen Kühlflansch (67) verlängert ist.

14. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflansch (67) ein separates Teil ist, das auf einer seiner gegenüberliegenden Flächen in thermischem Kontakt mit einer der großen Flächen des ersten Teils (69) steht.

15. Elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 13-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflansch (67) gebogen oder gekrümmt ist, um einen Bereich aufzuweisen, der über den Halbleiterschaltern (11) liegt.

16. Batterie mit eingebautem Diebstahlschutz und mit in Reihe geschalteten Zellen (1), gekennzeichnet durch eine elektrisch gesteuerte Schaltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, die zwischen zwei benachbarte Zellen der Batterie geschaltet ist.

17. Batterie nach Anspruch 16, bei der die Zellen (1) der Batterie jeweils positive und negative Batterieplatten aufweisen, wobei die Batterieplatten jeweils mit einem Pol oder einer Anschlußklemme der Zelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (69) in elektrischem und engem Kontakt mit einem der Pole oder einer der Anschlußklemmen (61) der Batterieplatten einer der Zellen steht.

18. Batterie nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pol oder die eine Anschlußklemme (61) eine im wesentlichen ebene Oberseite hat, auf der das erste Teil (69) angebracht ist.