EP1222726A1 - Method for safely coupling an external voltage network to a service voltage network and circuit configuration for carrying out said method - Google Patents
Method for safely coupling an external voltage network to a service voltage network and circuit configuration for carrying out said methodInfo
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- EP1222726A1 EP1222726A1 EP00972612A EP00972612A EP1222726A1 EP 1222726 A1 EP1222726 A1 EP 1222726A1 EP 00972612 A EP00972612 A EP 00972612A EP 00972612 A EP00972612 A EP 00972612A EP 1222726 A1 EP1222726 A1 EP 1222726A1
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- F02N11/0866—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery comprising several power sources, e.g. battery and capacitor or two batteries
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- H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
Definitions
- the invention relates to a method for securely coupling an external voltage network to an operating voltage network, in particular of a motor vehicle, and to a circuit arrangement for carrying out the method.
- the parameters of the voltages are their magnitude, their polarity in the case of a DC voltage and the frequency and the phase in the case of an AC voltage. If two voltage grids are coupled to each other, for which these characteristic values do not match, damage to the voltage grids or an operational failure can occur.
- Another problem with motor vehicles is that in the future different voltage levels will be used in the vehicle electrical systems. This is particularly a problem if, in the event of a battery failure of a vehicle, the jump-off of the on-board electrical system with the on-board electrical system of another vehicle provides jump-starting assistance, because in this case there is a risk of interconnecting different on-board electrical systems.
- the object of the invention is now to specify a method which securely connects an external voltage network to an operating voltage network, in particular a power supply system. vehicle guaranteed so that damage to the voltage networks is prevented.
- This object is achieved according to the invention by a method for securely coupling an external voltage network to an operating voltage network, in particular of a motor vehicle, at least one controllable
- Switch is arranged between the operating voltage network and a connecting terminal, the at least one controllable switch is connected to a control unit, the connecting terminal is designed for connecting the external voltage network, and the method has the following method features:
- the method is advantageous because both the damage to one of the voltage networks due to overcurrent or overvoltage is prevented and the end of an equalization process between the networks is recognized, namely when the current falls below a predetermined threshold value.
- a favorable circuit arrangement for carrying out the method is designed so that the controllable switch is a relay.
- the connecting terminal is covered by a cover cap and this is coupled to a switch or a sensor, so that the start of the coupling process can be recognized by removing the cap.
- FIG. 1 shows the block diagram of a circuit arrangement for implementing the method according to the invention in a
- Figure 2 is a representation of the inventive method as a block diagram.
- FIG. 1 shows a switching device SG that implements the method according to the invention in a vehicle environment. The figure thus simultaneously shows a circuit arrangement according to the invention.
- the arrangement in FIG. 1 essentially consists of three blocks, namely an operating voltage network BN, which is coupled to an external voltage network FN via a switch Q2 of a switching device SG and a connecting terminal VK with a starter cable SK connected to it.
- the operating voltage network BN of a first vehicle A has, in addition to a vehicle electrical system BN1, a starter motor SI, a battery with the voltage UJ, a voltage converter W and a second battery with the voltage U ⁇ .
- the external voltage network FN is shown in this exemplary embodiment as the network of a second vehicle B. It has a vehicle electrical system BN2, a starter motor S2 and a battery of voltage üg.
- the voltage supply concept with two batteries of different voltages will meet future vehicle generations in which the starter circuit is operated at 36 V, for example, while the vehicle electrical system is operated at 12 V with conventional devices and instruments.
- the switching device SG is assigned to the first vehicle A. It lies between the connection terminal VK and the operating voltage network BN.
- the switching device SG has a control unit SE, the controllable switch Q2, a measuring resistor R m , a further switch Qi and a third switch Q3.
- the voltage supply to the control unit SE is interrupted by the switch Q ⁇ _.
- the controllable switch Q2 is controlled by the control unit SE.
- the control unit SE is connected to the connection terminal VK, so that the voltage U ⁇ . can be detected at the connecting terminal VK.
- a current measuring device MEj is connected in the current path between the connecting terminal VK and the operating voltage network BN, wherein there is also a connection between the current measuring device MEj and the control unit SE.
- a display unit AE is connected to the control unit SE.
- the switch Q_ can be coupled to the ignition lock of the vehicle A or connected to another control device.
- Another switch Q3 can be added, which is in series or parallel to the switch Q ⁇ _. In an inexpensive embodiment, it is coupled to a cover cap AK which hides the connecting terminal VK and must be folded away to connect a starter cable SK.
- the switch Q 1 and / or the combination of the switches Q1 and Q3 acts such that the switching device SG only measures current and voltage when the vehicle is ready for operation or an external starting process is being carried out.
- the mode of operation and the interaction of the individual components work according to the flow diagram according to FIG. 2.
- the sequence relates to an exemplary embodiment according to FIG. 1, the switch Q ⁇ being controlled by the ignition lock.
- the terminal voltage UVK is measured at the connecting terminal VK. If the voltage is within a certain range which is limited by the threshold voltages U max m i n and U, the formwork ter Q2 is closed. If the voltage is not in this range, the terminal voltage Uy ⁇ is still measured and the switch Q2 remains open. If no external voltage network FN is connected, there is no voltage at the connection terminal VK and the switch Q2 is not closed.
- a current I flows via the current path from the connecting terminal VK to the battery with voltage U ⁇ 2 or to the voltage converter W.
- the current I can be used to determine whether there is a fault in the charging circuit, namely, if the current is greater than a maximum value I ma, or whether the battery is sufficiently charged, namely, when the current falls below the threshold value I m. If the measured current between I m and I m i n ax 'the switch Q2 remains closed, it is outside this range, the switch Q2 is opened. After falling below the minimum value Imir. ' if the battery is sufficiently charged, the ignition can be started.
- the switch Q2 is designed as a relay. Another possibility would be to implement the switch Q2 as a load-break switch that can be switched on electrically again.
- the current I between the connecting terminal VK and the operating voltage network BN can of course also flow in the opposite direction if that O 01/24341
- Vehicle A gives jump start.
- the vehicle is also protected in this case.
- the terminal voltage UyK is still measured, but a lock prevents switch Q2 from being closed again.
- the lock is only canceled again when the voltage U on the connection terminal VK to zero or below the lower threshold value U m i n decreases, that is, when the starter cord of the SK kauskie me VK is released.
- the switching device SG After loosening the starter cable SK, the switching device SG returns to the normal state, so that the process begins again.
- the lock can also depend on this cover cap if the switch Q3 is coupled to a cover cap AK.
- the locking is preferably controlled by the control unit SE, for example by the corresponding switching or programming of the control logic. When using a load break switch, the restart can be delayed until the terminal voltage UK has dropped to zero.
- the switch Q2 is closed at regular intervals and a measurement is carried out in order to carry out an automatic check as to whether a new start or charging process is to be started or whether a previously occurring error is still present.
- a query of the switches Qi and possibly Q3 can also be part of the test. In the figure, this is realized by a timing element, which releases the locking at regular intervals by means of a corresponding control signal.
- the switching device SG can have several controllable switches. The number of switches depends on whether, for example, the connection should only remain disconnected if the voltage networks are incompatible, as described previously, or whether the external voltage network FN is to be coupled to one of several subsystems of the operating voltage network BN, depending on the voltage of the external voltage network FN having. additional O 01/24341
- the circuit arrangement When coupling AC voltage networks, for which the method according to the invention or the circuit arrangement according to the invention is also suitable, the circuit arrangement turns out to be more complex. In addition to the voltage amount or the voltage amplitude, the frequency and the phase position must be taken into account. Instead of a DC converter, transformers can be used. It is also conceivable that DC / AC converters or AC / DC converters are used. The phase sequence of the three conductors must also be taken into account when coupling three-phase networks.
- the coupling method according to the invention remains the same in all cases, only the circuit arrangement has to be supplemented with corresponding components.
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Abstract
The invention relates to a method for safely coupling an external voltage network to a service voltage network. The aim of the invention is to prevent damages caused by inadmissibly high currents or different voltages when two networks are coupled. To this end, a switch (Q2) is interposed between the service voltage network (BN) and a connector (VK), said switch being controlled by a control unit (SE). The switch (Q2) is only closed when the voltage networks are compatible. Once the switch (Q2) is closed, the current (I) that flows is measured. If the value remains below a threshold value, the switch is opened. The circuit configuration is used to carry out the inventive method. For example, two vehicles are coupled to carry out an emergency start. In a preferred embodiment, the controlled switch (Q2) is a relay.
Description
Beschreibungdescription
Verfahren zur sicheren Ankopplung eines Fremdspannungsnetzes an ein Betriebsspannungsnetz und Schaltungsanordnung zur Durchführung des VerfahrensMethod for securely coupling an external voltage network to an operating voltage network and circuit arrangement for carrying out the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Ankopplung eines Fremdspannungsnetzes an ein Betriebsspannungsnetz insbesondere eines Kraftfahrzeuges sowie eine Schal ungsanord- nung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for securely coupling an external voltage network to an operating voltage network, in particular of a motor vehicle, and to a circuit arrangement for carrying out the method.
Bei der Kopplung zweier Spannungsnetze gilt es, die Kompatibilität beider Spannungen zu beachten. Die Parameter der Spannungen sind ihr Betrag, ihre Polarität bei einer Gleich- Spannung und die Frequenz sowie die Phase bei einer Wechselspannung. Werden zwei Spannungsnetze miteinander gekoppelt, bei denen diese Kennwerte nicht übereinstimmen, so kann es zu Schäden in den Spannungsnetzen oder zu einem Betriebsausfall kommen.When coupling two voltage networks, the compatibility of the two voltages must be taken into account. The parameters of the voltages are their magnitude, their polarity in the case of a DC voltage and the frequency and the phase in the case of an AC voltage. If two voltage grids are coupled to each other, for which these characteristic values do not match, damage to the voltage grids or an operational failure can occur.
Um Schäden zu vermeiden, ist es bekannt, Sicherungen in den Strompfad zu schalten, die bei einem unzulässig hohen Strom die Verbindung zwischen den Spannungsnetzen trennen. Solche Sicherungen schützen jedoch nicht vor zu hohen Spannungen.In order to avoid damage, it is known to connect fuses in the current path which disconnect the connection between the voltage networks in the event of an impermissibly high current. However, such fuses do not protect against excessive voltages.
Bei Kraftfahrzeugen tritt als weitere Schwierigkeit auf, daß in Zukunft verschiedene Spannungsebenen in den Bordnetzen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Dies stellt insbesondere dann ein Problem dar, wenn bei Ausfall der Batterie eines Fahrzeuges durch die Verbindung des Bordnetzes mit dem Bordnetz eines anderen Fahrzeuges Fremdstarthilfe gegeben wird, weil in diesem Fall die Gefahr besteht, verschiedenartige Bordnetze zusammenzuschalten.Another problem with motor vehicles is that in the future different voltage levels will be used in the vehicle electrical systems. This is particularly a problem if, in the event of a battery failure of a vehicle, the jump-off of the on-board electrical system with the on-board electrical system of another vehicle provides jump-starting assistance, because in this case there is a risk of interconnecting different on-board electrical systems.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, das die sichere Ankopplung eines Fremdspannungsnetzes an ein Betriebsspannungsnetz insbesondere eines Kraft-
fahrzeuges gewährleistet, so daß eine Schädigung der Spannungsnetze verhindert ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur sicheren Ankopplung eines Fremdspannungsnetzes an ein Betriebsspannungsnetz insbesondere eines Kraftfahrzeuges gelöst, wobei mindestens ein steuerbarerThe object of the invention is now to specify a method which securely connects an external voltage network to an operating voltage network, in particular a power supply system. vehicle guaranteed so that damage to the voltage networks is prevented. This object is achieved according to the invention by a method for securely coupling an external voltage network to an operating voltage network, in particular of a motor vehicle, at least one controllable
Schalter zwischen dem Betriebsspannungsnetz und einer Verbindungsklemme angeordnet ist, der mindestens eine steuerbare Schalter mit einem Steuergerät verbunden ist, die Verbindungklemme für den Anschluß des Fremdspannungsnetzes ausgelegt ist, und wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensmerkmale aufweist:Switch is arranged between the operating voltage network and a connecting terminal, the at least one controllable switch is connected to a control unit, the connecting terminal is designed for connecting the external voltage network, and the method has the following method features:
- Messung der Spannung an der Verbindungsklemme, Prüfung, ob die Meßspannung einen unteren Schwellwert nicht unterschreitet und einen oberen Schwellwert nicht überschreitet,- Measuring the voltage at the connecting terminal, checking whether the measuring voltage does not fall below a lower threshold value and does not exceed an upper threshold value,
- Schließen des steuerbaren Schalters, falls die Meßspannung im zulässigen Bereich liegt,- closing the controllable switch if the measuring voltage is within the permissible range,
- Messung des zwischen der Verbindungsklemme und dem Be- triebsspannungsnetz fließenden Stromes, - Prüfung, ob der Strom einen unteren Schwellwert nicht unterschreitet,- measurement of the current flowing between the connection terminal and the operating voltage network, - checking whether the current does not fall below a lower threshold value,
- Öffnen des mindestens einen steuerbaren Schalters, wenn der Strom außerhalb des zulässigen Bereiches liegt.- Opening the at least one controllable switch when the current is outside the permissible range.
Das Verfahren ist vorteilhaft, weil sowohl die Schädigung eines der Spannungsnetze durch Überstrom oder Überspannung verhindert wird, als auch das Ende eines Ausgleichsvorganges zwischen den Netzen erkannt wird, nämlich wenn der Strom unter einen vorgegebenen Schwellwert sinkt.The method is advantageous because both the damage to one of the voltage networks due to overcurrent or overvoltage is prevented and the end of an equalization process between the networks is recognized, namely when the current falls below a predetermined threshold value.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß ein zulässiger Spannungsbereich vorgegeben werden kann, in dem die Spannung des Fremdspannungsnetzes liegen darf.It is also advantageous that a permissible voltage range can be specified in which the voltage of the external voltage network may lie.
Besonders günstig ist, daß bei dem Auftreten eines Fehlers keine Teile, wie beispielsweise Sicherungen, ausgetauscht werden müssen. Eine Verriegelung nach dem Öffnen des Schal-
ters ist günstig, weil so ein unkontrolliertes Wiedereinschalten des steuerbaren Schalters verhindert ist.It is particularly advantageous that no parts, such as fuses, need to be replaced when an error occurs. A lock after opening the scarf ters is cheap because it prevents an uncontrolled switch-on of the controllable switch.
Eine günstige Schaltungsanordnung zur Durchführung des Ver- fahrens ist so gestaltet, daß der steuerbare Schalter ein Relais ist.A favorable circuit arrangement for carrying out the method is designed so that the controllable switch is a relay.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Verbindungsklem- me durch eine Abdeckkappe abgedeckt und diese mit einem Schalter oder einem Sensor gekoppelt, so daß durch Abnehmen der Kappe der Beginn des Ankoppelvorgangs erkennbar ist.In a development of the invention, the connecting terminal is covered by a cover cap and this is coupled to a switch or a sensor, so that the start of the coupling process can be recognized by removing the cap.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further details and refinements of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawings. It shows
Figur 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Um- setzung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer1 shows the block diagram of a circuit arrangement for implementing the method according to the invention in a
Fahrzeugumgebung undVehicle environment and
Figur 2 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockdiagramm.Figure 2 is a representation of the inventive method as a block diagram.
Die Figur 1 zeigt ein Schaltgerät SG, daß das erfindungsgemäße Verfahren in einer Fahrzeugumgebung umsetzt. Die Figur zeigt damit gleichzeitig eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.FIG. 1 shows a switching device SG that implements the method according to the invention in a vehicle environment. The figure thus simultaneously shows a circuit arrangement according to the invention.
Die Anordnung in der Figur 1 besteht im wesentlichen aus drei Blöcken, nämlich einem Betriebsspannungsnetz BN, das über einen Schalter Q2 eines Schaltgerätes SG und eine Verbindungsklemme VK mit einem daran angeschlossenen Starterkabel SK mit einem Fremdspannungsnetz FN gekoppelt ist. Das Betriebsspan- nungsnetz BN eines ersten Fahrzeuges A weist neben einem Fahrzeugbordnetz BNl einen Anlassermotor SI, eine Batterie
mit der Spannung UJ , einen Spannungswandler W sowie eine zweite Batterie mit der Spannung U^ auf. Das Fremdspannungsnetz FN ist in diesem Ausführungsbeispiel als das Netz eines zweiten Fahrzeuges B dargestellt. Es weist ein Fahrzeugbord- netz BN2 , einen Anlassermotor S2 sowie eine Batterie der Spannung üg auf.The arrangement in FIG. 1 essentially consists of three blocks, namely an operating voltage network BN, which is coupled to an external voltage network FN via a switch Q2 of a switching device SG and a connecting terminal VK with a starter cable SK connected to it. The operating voltage network BN of a first vehicle A has, in addition to a vehicle electrical system BN1, a starter motor SI, a battery with the voltage UJ, a voltage converter W and a second battery with the voltage U ^. The external voltage network FN is shown in this exemplary embodiment as the network of a second vehicle B. It has a vehicle electrical system BN2, a starter motor S2 and a battery of voltage üg.
Das Spannungsversorgungskonzept mit zwei Batterien verschiedener Spannung wird zukünftigen Fahrzeuggenerationen gerecht, bei denen der Anlasserstromkreis mit beispielsweise 36 V betrieben wird, während das Bordnetz mit den konventionellen Geräten und Instrumenten mit 12 V betrieben wird.The voltage supply concept with two batteries of different voltages will meet future vehicle generations in which the starter circuit is operated at 36 V, for example, while the vehicle electrical system is operated at 12 V with conventional devices and instruments.
Das Schaltgerät SG ist dem ersten Fahrzeug A zugeordnet. Es liegt zwischen der Verbindungsklemme VK und dem Betriebsspannungsnetz BN. Das Schaltgerät SG weist eine Steuereinheit SE, den steuerbaren Schalter Q2 , einen Meßwiderstand Rm, einen weiteren Schalter Qi und einen dritten Schalter Q3 auf. Durch den Schalter Qι_ ist die SpannungsVersorgung der Steuereinheit SE unterbrochen. Der steuerbare Schalter Q2 wird durch die Steuereinheit SE angesteuert. Zusätzlich ist die Steuereinheit SE mit der Verbindungsklemme VK verbunden, so daß über diese Leitung die Spannung U γ. an der Verbindungsklemme VK erfaßt werden kann. Außerdem ist in den Strompfad zwischen der Verbindungsklemme VK und dem Betriebsspannungsnetz BN eine Strommeßeinrichtung MEj geschaltet wobei zwischen der Strommeßeinrichtung MEj und der Steuereinheit SE ebenfalls eine Verbindung besteht. Eine Anzeigeeinheit AE ist mit der Steuereinheit SE verbunden.The switching device SG is assigned to the first vehicle A. It lies between the connection terminal VK and the operating voltage network BN. The switching device SG has a control unit SE, the controllable switch Q2, a measuring resistor R m , a further switch Qi and a third switch Q3. The voltage supply to the control unit SE is interrupted by the switch Qι_. The controllable switch Q2 is controlled by the control unit SE. In addition, the control unit SE is connected to the connection terminal VK, so that the voltage U γ. can be detected at the connecting terminal VK. In addition, a current measuring device MEj is connected in the current path between the connecting terminal VK and the operating voltage network BN, wherein there is also a connection between the current measuring device MEj and the control unit SE. A display unit AE is connected to the control unit SE.
Der Schalter Qι_ kann mit dem Zündschloß des Fahrzeuges A gekoppelt oder mit einem anderen Steuergerät verbunden sein. Ein weiterer Schalter Q3 kann hinzugeschaltet werden, der in Reihe oder parallel zu dem Schalter Qι_ liegt. In einer gün- stigen Ausführung ist er mit einer Abdeckkappe AK gekoppelt, die die Verbindungsklemme VK verbirgt und zum Anschluß eines Starterkabels SK weggeklappt werden muß. Auf jeden Fall be-
wirkt der Schalter Q1 bzW/ die Kombination der Schalter Ql und Q3, daß das Schaltgerät SG nur dann Strom und Spannung mißt, wenn das Fahrzeug betriebsbereit ist oder ein Fremdstartvorgang durchgeführt wird.The switch Q_ can be coupled to the ignition lock of the vehicle A or connected to another control device. Another switch Q3 can be added, which is in series or parallel to the switch Qι_. In an inexpensive embodiment, it is coupled to a cover cap AK which hides the connecting terminal VK and must be folded away to connect a starter cable SK. In any case, the switch Q 1 and / or the combination of the switches Q1 and Q3 acts such that the switching device SG only measures current and voltage when the vehicle is ready for operation or an external starting process is being carried out.
Die Funktionsweise und das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten funktioniert nach dem Ablaufdiagramm gemäß der Figur 2. Der Ablauf bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1, wobei der Schalter Q± durch das Zündschloß ge- steuert ist. Nachdem das Zündschloß Qι_ die Spannungsversorgung der Steuereinheit SE freigegeben hat, wird die Klemmenspannung UVK an der Verbindungsklemme VK gemessen. Liegt die Spannung in einem bestimmten Bereich, der durch die Schwellenspannungen Umin und Umax begrenzt ist, so wird der Schal- ter Q2 geschlossen. Liegt die Spannung nicht in diesem Bereich, wird weiterhin die Klemmenspannung U-y^ gemessen und der Schalter Q2 bleibt geöffnet. Wenn kein Fremdspannungsnetz FN angeschlossen ist, liegt an der Verbindungsklemme VK auch keine Spannung an und der Schalter Q2 wird nicht geschlossen. Nach dem Schließen des Schalter Q2 fließt ein Strom I über den Strompfad von der Verbindungsklemme VK zu der Batterie mit Spannung U^2 bzw. zu dem Spannungswandler W. Anhand des Stromes I kann festgestellt werden, ob ein Fehler im Ladekreis vorliegt, nämlich dann, wenn der Strom größer als ein Maximalwert Ima ist, oder ob die Batterie ausreichend geladen ist, nämlich wenn der Strom unter den Schwellwert Imin fällt. Liegt der gemessene Strom zwischen Imin und Imax' so bleibt der Schalter Q2 geschlossen, liegt er außerhalb dieses Bereichs, so wird der Schalter Q2 geöffnet. Nach Unterschrei- tung des Minimalwertes Imir.' wenn die Batterie ausreichend geladen ist, kann ein Startvorgang über das Zündschloß durchgeführt werden. Der Schalter Q2 ist in einer bevorzugten Ausführung als Relais gestaltet. Eine andere Möglichkeit wäre, den Schalter Q2 als Lasttrennschalter zu realisieren, der elektrisch wieder eingeschaltet werden kann. Der Strom I zwischen der Verbindungsklemme VK und dem Betriebsspannungsnetz BN kann natürlich auch in Gegenrichtung fließen, wenn das
O 01/24341The mode of operation and the interaction of the individual components work according to the flow diagram according to FIG. 2. The sequence relates to an exemplary embodiment according to FIG. 1, the switch Q ± being controlled by the ignition lock. After the ignition lock Qι_ has released the voltage supply to the control unit SE, the terminal voltage UVK is measured at the connecting terminal VK. If the voltage is within a certain range which is limited by the threshold voltages U max m i n and U, the formwork ter Q2 is closed. If the voltage is not in this range, the terminal voltage Uy ^ is still measured and the switch Q2 remains open. If no external voltage network FN is connected, there is no voltage at the connection terminal VK and the switch Q2 is not closed. After the switch Q2 is closed, a current I flows via the current path from the connecting terminal VK to the battery with voltage U ^ 2 or to the voltage converter W. The current I can be used to determine whether there is a fault in the charging circuit, namely, if the current is greater than a maximum value I ma, or whether the battery is sufficiently charged, namely, when the current falls below the threshold value I m. If the measured current between I m and I m i n ax 'the switch Q2 remains closed, it is outside this range, the switch Q2 is opened. After falling below the minimum value Imir. ' if the battery is sufficiently charged, the ignition can be started. In a preferred embodiment, the switch Q2 is designed as a relay. Another possibility would be to implement the switch Q2 as a load-break switch that can be switched on electrically again. The current I between the connecting terminal VK and the operating voltage network BN can of course also flow in the opposite direction if that O 01/24341
6 Fahrzeug A Starthilfe gibt. Auch in diesem Fall ist das Fahrzeug geschützt.6 Vehicle A gives jump start. The vehicle is also protected in this case.
Nach der Öffnung von Q2 wird weiterhin die Klemmenspannung UyK gemessen, jedoch verhindert eine Verriegelung, daß der Schalter Q2 wieder geschlossen wird. Die Verriegelung wird erst dann wieder aufgehoben, wenn die Spannung U an der Verbindungsklemme VK auf Null oder unter den unteren Schwellwert Umin abfällt, das heißt, wenn das Starterkabel SK von der Verbindungskie me VK gelöst wird. Nach dem Lösen der Starterkabels SK kehrt das Schaltgerät SG in den Normalzustand zurück, so daß der Vorgang von vorne beginnt. Die Verriegelung kann, wenn der Schalter Q3 mit einer Abdeckkappe AK gekoppelt ist, auch von dieser Abdeckkappe abhängen. Vorzugs- weise ist die Verriegelung durch die Steuereinheit SE gesteuert, beispielsweise durch die entsprechende Schaltung oder Programmierung der Steuerlogik. Bei Einsatz eines Lasttrennschalters kann die Wiedereinschaltung solange verzögert werden, bis die Klemmenspannung U K auf Null abgefallen ist.After the opening of Q2, the terminal voltage UyK is still measured, but a lock prevents switch Q2 from being closed again. The lock is only canceled again when the voltage U on the connection terminal VK to zero or below the lower threshold value U m i n decreases, that is, when the starter cord of the SK Verbindungskie me VK is released. After loosening the starter cable SK, the switching device SG returns to the normal state, so that the process begins again. The lock can also depend on this cover cap if the switch Q3 is coupled to a cover cap AK. The locking is preferably controlled by the control unit SE, for example by the corresponding switching or programming of the control logic. When using a load break switch, the restart can be delayed until the terminal voltage UK has dropped to zero.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Schalter Q2 in regelmäßigen Abständen geschlossen und eine Messung vorgenommen, um so eine automatische Prüfung durchzuführen, ob ein erneuter Start- oder Ladevorgang begonnen werden soll oder ein zuvor aufgetretener Fehler noch vorliegt. Eine Abfrage der Schalter Qi und eventuell Q3 kann ebenfalls Bestandteil der Prüfung sein. In der Figur ist dies durch ein Zeitglied realisiert, das durch ein entsprechendes Steuersignal die Verriegelung in regelmäßigen Abständen aufhebt.In a development of the invention, the switch Q2 is closed at regular intervals and a measurement is carried out in order to carry out an automatic check as to whether a new start or charging process is to be started or whether a previously occurring error is still present. A query of the switches Qi and possibly Q3 can also be part of the test. In the figure, this is realized by a timing element, which releases the locking at regular intervals by means of a corresponding control signal.
Das Schaltgerät SG kann mehrere steuerbare Schalter aufweisen. Die Anzahl der Schalter hängt davon ab, ob beispielsweise nur bei Inkompatibilität der Spannungsnetze die Verbindung getrennt bleiben soll, wie bisher beschrieben, oder ob das Fremdspannungsnetz FN mit einem von mehreren Teilsystemen des Betriebsspannungsnetzes BN gekoppelt werden soll, je nachdem, welche Spannung das Fremdspannungsnetz FN aufweist. Zusätzli-
O 01/24341The switching device SG can have several controllable switches. The number of switches depends on whether, for example, the connection should only remain disconnected if the voltage networks are incompatible, as described previously, or whether the external voltage network FN is to be coupled to one of several subsystems of the operating voltage network BN, depending on the voltage of the external voltage network FN having. additional O 01/24341
7 ehe Schalter oder zusätzliche Kontakte bei den vorhandenen Schaltern, so daß Umschalter gebildet sind, sind erforderlich, wenn bei unterschiedlicher Polarität des Fremdspannungsnetzes FN und des Betriebsspannungsnetzes BN dies auto- matisch korrigiert werden soll.7 before switches or additional contacts in the existing switches, so that changeover switches are formed, are required if this is to be corrected automatically given different polarities of the external voltage network FN and the operating voltage network BN.
Bei der Kopplung von WechselSpannungsnetzen, für die das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ebenso geeignet ist, fällt die Schaltungsan- Ordnung komplexer aus. Neben dem Spannungsbetrag bzw. der Spannungsamplitude muß die Frequenz und die Phasenlage berücksichtigt werden. Statt einem Gleichspannungswandler können hierbei Transformatoren zum Einsatz kommen. Auch ist es denkbar, daß DC/AC-Wandler bzw. AC/DC-Wandler verwendet wer- den. Bei der Kopplung von Drehstromnetzen ist zudem die Phasenfolge der drei Leiter zu berücksichtigen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ankopplung bleibt aber in allen Fällen das gleiche, lediglich die Schaltungsanordnung muß um entsprechende Komponenten ergänzt werden.
When coupling AC voltage networks, for which the method according to the invention or the circuit arrangement according to the invention is also suitable, the circuit arrangement turns out to be more complex. In addition to the voltage amount or the voltage amplitude, the frequency and the phase position must be taken into account. Instead of a DC converter, transformers can be used. It is also conceivable that DC / AC converters or AC / DC converters are used. The phase sequence of the three conductors must also be taken into account when coupling three-phase networks. The coupling method according to the invention remains the same in all cases, only the circuit arrangement has to be supplemented with corresponding components.
Claims
1. Verfahren zur sicheren Ankopplung eines Fremdspannungsnetzes an ein Betriebsspannungsnetz insbesondere eines Kraft- fahrzeuges, wobei mindestens ein steuerbarer Schalter (Q2) zwischen dem Betriebsspannungsnetz (BN) und einer Verbindungsklemme (VK) angeordnet ist, der mindestens eine steuerbare Schalter mit einem Steuergerät (SG) verbunden ist, die Verbin- dungklemme (VK) für den Anschluß des Fremdspannungsnetzes (FN) ausgelegt ist, und wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensmerkmale aufweist:1. A method for securely coupling an external voltage network to an operating voltage network, in particular a motor vehicle, at least one controllable switch (Q2) being arranged between the operating voltage network (BN) and a connecting terminal (VK), the at least one controllable switch having a control unit (SG ) is connected, the connection terminal (VK) is designed for the connection of the external voltage network (FN), and the method has the following features:
- Messung der Spannung an der Verbindungsklemme (VK) ,- measurement of the voltage at the connecting terminal (VK),
- Prüfung, ob die Meßspannung einen unteren Schwellwert nicht unterschreitet und einen oberen Schwellwert nicht überschreitet,- checking whether the measuring voltage does not fall below a lower threshold value and does not exceed an upper threshold value,
- Schließen des steuerbaren Schalters (Q2) falls die Meßspannung im zulässigen Bereich liegt,- closing the controllable switch (Q2) if the measuring voltage is within the permissible range,
- Messung des zwischen der Verbindungsklemme (VK) und dem Betriebsspannungsnetz (BN) fließenden Stromes,- measurement of the current flowing between the connecting terminal (VK) and the operating voltage network (BN),
- Prüfung, ob der Strom einen unteren Schwellwert nicht unterschreitet,- Check whether the current does not fall below a lower threshold,
- Öffnen des mindestens einen steuerbaren Schalters (Q2) wenn der Strom außerhalb des zulässigen Bereiches liegt.- Opening the at least one controllable switch (Q2) if the current is outside the permissible range.
2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verfahrensschritte nur bei eingeschaltetem Zündschloß (Qi ) durchgeführt werden . 2nd Method according to Claim 1, characterized in that the method steps are carried out only when the ignition lock (Qi) is switched on.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter (Q2) geöffnet wird, wenn der Strom zwischen der Verbindungsklemme (VK) und dem Betriebsspannungsnetz (BN) einen oberen Schwellwert überschreitet.3. The method according to claim 1, characterized in that the controllable switch (Q2) is opened when the current between the connecting terminal (VK) and the operating voltage network (BN) exceeds an upper threshold.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch ge ennzeichnet, daß nach dem Öffnen des steuerbaren Schalters (Q2) dieser Zustand beibehalten wird, bis die Spannung an der Verbindungsklemme (VK) auf Null absinkt oder ein unterer Schwellwert unterschritten wird.4. The method according to claim 1, characterized in that after opening the controllable switch (Q2) this state is maintained until the voltage at the connecting terminal (VK) drops to zero or falls below a lower threshold.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Spannung an der Verbindungsklemme (VK) permanent während des gesamten Verfahrens vorgenommen wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the measurement of the voltage at the connecting terminal (VK) is carried out permanently during the entire process.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne , daß die Ergebnisse der Meßwertprüfungen über eine Anzeigeeinheit (AE) ausgegeben werden.6. The method according to claim 1, characterized in that the results of the measured value tests are output via a display unit (AE).
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Öffnen des mindestens einen steuerbaren Schalters (Q2) der Schalter (Q2) in regelmäßigen Abständen wieder geschlossen wird, um festzustellen, ob der Betriebszustand, der zum Öffnen des Schalters (Q2) geführt hat, noch vorliegt.7. The method according to claim 1, characterized in that after opening the at least one controllable switch (Q2), the switch (Q2) is closed again at regular intervals to determine whether the operating state that led to the opening of the switch (Q2) has, still exists.
8. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.8. Circuit arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 7.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter (Q2) ein Relais ist. 9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the controllable switch (Q2) is a relay.
. „ ., « O 01/24341, " . , « O 01/24341
1010
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsklemme (VK) durch eine Abdeckkappe (AK) abgedeckt ist und diese mit einem Schalter (Q3) derart verbunden ist, daß sich der Schaltzustand des Schalters (Q3) bei Abnehmen der Kappe von der Verbindungsklemme (VK) ändert.10. Circuit arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that the connecting terminal (VK) is covered by a cover cap (AK) and this is connected to a switch (Q3) such that the switching state of the switch (Q3) when the Cap of the connecting clamp (VK) changes.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsspannungsnetz (BN) das Versorgungsnetz eines ersten Kraftfahrzeuges (A) ist und daß das Fremdspannungsnetz (FN) das Versorgungsnetz eines zweiten Kraftfahrzeuges (B) oder ein Ladegerät ist.11. Circuit arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that the operating voltage network (BN) is the supply network of a first motor vehicle (A) and that the external voltage network (FN) is the supply network of a second motor vehicle (B) or a charger.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischen den Anschlüssen der Verbindungskle me (VK) ein Meßwiderstand (Rm) geschaltet ist. 12. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that between the connections of the Verbindungskle me (VK) a measuring resistor (R m ) is connected.
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