EP1269595A1

EP1269595A1 - Vorrichtung zum trennen und schalten einer last

Info

Publication number: EP1269595A1
Application number: EP01985927A
Authority: EP
Inventors: Roland Mauser
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-01-02
Also published as: DE10105457A1; WO2002063738A1; JP2004518398A; US20040100236A1

Abstract

Für ein sicheres Stecken einer Sicherung oder eines Steckers ohne Entstehung eines Lichtbogens ist erfindungsgemäss eine Vorrichtung (1) zum Trennen und Schalten einer Last (2) mit einer Steuereinrichtung (4) und mit einem zwischen einer Spannungsversorgung (6) und der Last (2) angeordneten Schaltelement (14) vorgesehen, das mit der Steuereinrichtung (4) verbunden ist, wobei ein zwischen der Spannungsversorgung (6) und dem Schaltelement (14) vorgesehener Eingang (16) für die Steuereinrichtung (4) zur Überwachung mindestens eines Spannungsgrenzwerts dient, und wobei die Steuereinrichtung (4) bei Unterschreiten eines ersten Spannungsgrenzwerts das Schaltelement (14) deaktiviert.

Description

Vorrichtung zum Trennen und Schalten einer Last

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen und Schalten einer Last, insbesondere eines Verbrauchers in einem Fahrzeug.

Zur Spannungsversorgung verschiedener elektrischer Verbraucher umfaßt ein Fahrzeug mindestens ein Bordnetz und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des jeweiligen Verbrauchers. Das Bordnetz weist üblicherweise eine Sicherung auf, die im Fall eines Kurzschlusses, z.B. in der Verkabelung, oder durch einen Defekt am Verbraucher ausgelöst wird. Beim Stecken einer Steckverbindung oder der Sicherung nach der Fehlerbehebung kann es bei einem eingeschalteten Verbraucher zur Entstehung eines Lichtbogens kommen. Der wiederum die betreffenden Kontakte beschädigt oder verschweißt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Trennen und Schalten einer Last anzugeben, mit der es möglich ist, eine Sicherung oder andere Stecker ohne Entstehung eines Lichtbogens zu stecken.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Trennen und Schalten einer Last mit einer Steuereinrichtung und mit einem zwischen einem Bordnetz und der Last angeordnetes Schaltelement, das mit der Steuereinrichtung verbunden ist, sowie mit einem zwischen dem Bordnetz und dem Schaltelement vorgesehenen Eingang für die Steuereinrichtung zur Überwachung mindestens eines Spannungsgrenzwerts, wobei die Steuereinrichtung bei Unterschreiten eines ersten Spannungsgrenzwerts das Schaltelement deaktiviert. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Verbraucher bzw. die Last im Fehlerfall des Bordnetzes mittels des deaktivierten Schaltelements spannungslos ist. Somit ist bei Einsetzen der Sicherung die Entstehung eines Lichtbogens sicher verhindert. Ein eventuelles Abklemmen der Versorgungsbatterie oder des Bordnetzes kann entfallen. Durch die Verwendung eines Schaltelements ist eine besonders einfache Vorrichtung gegeben, die auch in bestehende Systeme eines Fahrzeugs ohne größeren Aufwand nachgerüstet werden kann. Bevorzugtermaßen deaktiviert die Steuereinrichtung oder das Steuergerät das Schaltelement, wenn die Spannung aus dem Bordnetz, die vor dem Schaltelement am Eingang abgegriffen wird, den ersten Spannungsgrenzwert, insbesondere einen Wert von kleiner 2V, unterschreitet. Je nach Art und Ausführung der Spannungsversorgung in einem Fahrzeug, z.B. 14V-Bordnetz, 42V-Bordnetz oder 60V- Batterie oder gemischte Versorgungsspannung, kann ein entsprechend erster Spannungsgrenzwert in der Steuereinrichtung eingestellt werden. Der erste Spannungsgrenzwert wird dann mittels der Steuereinrichtung mit dem am Eingang anliegenden Spannungswert verglichen. Ist der am Eingang gemessene Spannungswert kleiner gleich dem ersten Spannungsgrenzwert wird das Schaltelement mittels der Steuereinrichtung deaktiviert.

Zweckmäßigerweise aktiviert die Steuereinrichtung bei Überschreiten eines zweiten Spannungsgrenzwerts das Schaltelement. Als zweiter Spannungsgrenzwert wird vorzugsweise ein die jeweilige Versorgungsspannung entsprechender Wert vorgegeben. Beispielsweise wird bei einem 42V-Bordnetz als zweiter Spannungsgrenzwert ein Wert von größer 30V eingestellt. Je nach Ausführungsform der Steuereinrichtung wird das Schaltelement bevorzugt nach Ablauf einer vorgebbaren Zeit oder bei Vorliegen einer Funktionsanforderung aktiviert. Beispielsweise wird nach Einlegen der Sicherung und Überschreiten des zweiten Spannungsgrenzwerts am Eingang der Steuereinrichtung sowie bei Vorliegen eines Neustart des Fahrzeugs anhand der Stellung des Zündschlosses das Schaltelement aktiviert. Alternativ oder zusätzlich wird das Schaltelement nach Einlegen der Sicherung und Ü- berschreiten des zweiten Spannungsgrenzwerts am Eingang der Steuereinrichtung und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit aktiviert .

Zweckmäßigerweise ist als Schaltelement ein Halbleiter-Element oder ein Relais vorgesehen. Als Halbleiter-Element dienen beispielsweise elektronische Analogschalter, wie Dioden, bipolare Transistoren, Feldeffekttransistoren, die ein schnelles und präzises Schalten ermöglichen. Insbesondere bei Elektromotoren, die üblich über Pulsweitenmodulation geregelt werden, sind aufgrund der hohen Schaltfrequenzen Halbleiter-Schaltelemente vorgesehen.

Vorteilhafterweise ist für den Fall, daß die Steuereinrichtung und die Last über ein Sicherungselement gemeinsam abgesichert sind, bei Überschreiten des zweiten Spannungsgrenzwertes das Schaltelement mit einer zeitlichen Verzögerung schaltbar. Hierdurch ist sichergestellt, daß vor dem Schalten der Last zuerst die Steuereinrichtung mit Spannung versorgt wird, wodurch die zum Schalten der Last erforderlichen Kriterien mittels der Steuereinrichtung geprüft werden. Mit anderen Worten: Liegt am Eingang der Steuereinrichtung eine den sicheren Betrieb der Spannungsversorgung charakterisierende Spannung an, d.h. liegt der Wert oberhalb des zweiten Spannungsgrenzwertes, wird die Last durch Aktivierung des Schaltelements erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit geschaltet. Somit ist die Entstehung eines Lichtbogens sicher vermieden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß anhand der fortlaufenden Überwachung der Spannung aus dem Bordnetz ein Unterscheiten eines kritischen Spannungsgrenzwerts bestimmt wird, anhand dessen das Schaltelement mittels der Steuereinrichtung so lange deaktiviert wird, bis ein Normalspannungspegel des Bordnetzes erfaßt wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß ein den kritischen Spannungswert verursachende Störung im Bordnetz, die zu einem Auslösen der Sicherung führt, ohne Entstehung eines Lichtbogens durch Stecken von Steckverbindungen oder der Sicherung behoben werden kann. Dies ist auch dann gewährleistet, wenn die Last nach wie vor eingeschaltet ist, daß mittels des Schaltelements der Zweig zwischen Bordnetz und Last getrennt ist. Somit ist auch ein aufwendiges Abklemmen der Versorgungsbatterie sicher vermieden. Darüber hinaus ist mittels der Steuereinrichtung ein Aktivieren des Schaltelements nach der Fehlerbehebung automatisch ermöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 schematisch eine Vorrichtung zum Trennen und Schalten einer Last mit einer Steuereinrichtung und einem

Schaltelement, FIG 2 schematisch eine Vorrichtung gemäß Figur 1, mit einer gemeinsamen Spannungsversorgung für die Last und die

Steuereinrichtung, und FIG 3 schematisch eine alternative Vorrichtung gemäß Figur

1.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Trennen und Schalten einer Last 2, z.B. eines Motors oder einer Pumpe. Der Verbraucher o- der die Last 2 wird mittels einer Steuereinrichtung 4 geschaltet. Die Last 2 und die Steuereinrichtung 4 werden von zwei getrennten Spannungsversorgungen 6 bzw. 8 gespeist. Zur Absicherung der Last 2 und der Steuereinrichtung 4 ist jeweils ein zugehöriges Sicherungselement 10 bzw. 12 vorgesehen. Als Steuereinrichtung 4 dient beispielsweise ein von den Spannungsversorgungen 6 bzw. 8 getrenntes Steuergerät, welches der betreffenden Last 2 zu dessen Steuerung zugeordnet ist. Die Spannungsversorgungen 6 und 8 können dabei als sogenannte Bordnetze mit unterschiedlicher Spannung ausgeführt sein, beispielsweise für elektrische Verbraucher mit geringer Leistung wie die Steuereinrichtung ein 14V-Bordnetz und für elektrische Verbraucher mit großer Leistung wie ein E-Motor ein 42V-Bordnetz . Als Si- M M P α o vQ Ω

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zum Trennen und Schalten einer Last (2) mit einer Steuereinrichtung (4) g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein zwischen einer Spannungsversorgung (6) und der Last (2) angeordnetes Schaltelement (14), das mit der Steuereinrichtung (4) verbunden ist, und einen zwischen der Spannungsversorgung (6) und dem Schaltelement (14) vorgesehenen Eingang (16) für die Steuereinrichtung (4) zur Überwachung mindestens eines Spannungsgrenzwerts, wobei die Steuereinrichtung (4) bei Unterschreiten eines ersten Spannungsgrenzwerts das Schaltelement (14) deaktiviert.

2. Vorrichtung 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 Steuereinrichtung (4) bei Überschreiten eines zweiten Spannungsgrenzwerts das Schaltelement (14) aktiviert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Schaltelement (14) ein Halbleiter-Element oder ein Relais vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuereinrichtung (4) und die Last (2) über ein Sicherungselement (10) gemeinsam abgesichert sind, wobei bei Überschreiten des zweiten Spannungswertes das Schaltelement (14) mit einer zeitlichen Verzögerung schaltbar ist.