WO2005011079A1 - Schutzanordnung für eine elektrische einrichtung - Google Patents

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WO2005011079A1
WO2005011079A1 PCT/EP2004/008141 EP2004008141W WO2005011079A1 WO 2005011079 A1 WO2005011079 A1 WO 2005011079A1 EP 2004008141 W EP2004008141 W EP 2004008141W WO 2005011079 A1 WO2005011079 A1 WO 2005011079A1
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pole
switch
diode
evaluation circuit
current
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PCT/EP2004/008141
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd Bierbaum
Jörg HUBER
Rainer Mäckel
Thomas Schulz
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/002—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0034—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using reverse polarity correcting or protecting circuits

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for protecting an electrical device with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to the use of such a protection arrangement.
  • a large number of electrical and electronic components are used in control units, for example, which can be damaged if the polarity is reversed.
  • electrolytic capacitors can be explosively destroyed if the polarity is reversed.
  • semiconductor power switches based on MOS-FET can allow a high current flow through their inverse diode in the event of polarity reversal, which is present in conventional MOS transistors or MOS drivers. This undesirable high current flow can lead to the destruction of the respective switch and / or to an undesired switching on of a consumer.
  • bridge circuits are particularly critical.
  • electrolytic capacitors and semiconductor elements are becoming increasingly important, particularly in vehicle electrical systems.
  • more and more electric motors are regulated or controlled by means of pulse width modulation, which requires high switching frequencies, that can be realized with the help of semiconductor switches.
  • electrolytic capacitors are used to avoid harmful effects on the vehicle electrical system.
  • a polarity reversal of the vehicle electrical system can occur, for example, if a motor vehicle battery is incorrectly connected. However, this risk is relatively low since a battery is usually installed by experts. There is a much greater risk of polarity reversal if a vehicle is to be given jump start. Since a jump start is usually carried out by a layperson, this can easily lead to confusion between the battery poles and the jump leads.
  • a protective arrangement of the type mentioned at the outset is known, with the aid of which a power line of the vehicle can be protected against fault currents in a motor vehicle.
  • the power line is connected to a pole of the vehicle battery, usually via a pole clamp.
  • the known protective arrangement has an evaluation circuit that opens a pyrotechnic switch as soon as it detects a fault current.
  • the switch is arranged in the power line, as a result of which its connection to the battery pole is disconnected as soon as the evaluation circuit detects a fault current.
  • a polarity reversal protection circuit which has a voltage input, a voltage output connected thereto, a ground input and a ground output.
  • This polarity reversal protection circuit is connected on the input side to an electrical device which is to be protected against destruction by polarity reversal.
  • the polarity reversal protection circuit has an inversely operated MOS-FET between ground input and ground output, the gate of which is connected to the voltage input. If the correct polarity is applied to the reverse polarity protection circuit, controls the gate-source voltage through the MOS-FET. Source is then at ground potential, while gate is fed by the supply voltage. The ground line between ground output and ground input then has a practically negligible resistance.
  • a protective arrangement for electrical devices which proposes a limiting element connected in parallel to the vehicle electrical system, which limits the vehicle electrical system voltage to a predetermined value if the voltage is incorrectly polarized.
  • a trigger unit is provided which responds to a high current flow through the limiting element.
  • This trigger unit can have a bipolar transistor and an igniter of a separating element. The collector of the bipolar transistor is connected to a positive pole terminal of a vehicle battery, while the emitter of the bipolar transistor is connected to the igniter.
  • the base of the bipolar transistor is connected to the cathode ner diode connected, the anode of which is connected via a resistor to a negative pole terminal of the vehicle battery, to which the igniter is also connected.
  • the bipolar transistor is operated in inverse mode, since in this case the voltage drop across the collector-emitter path of the transistor is lowest. In this way, the igniter can be supplied with a sufficiently high current even with a low negative voltage across the limiting element. This arrangement is also comparatively complex.
  • the present invention is concerned with the problem of specifying an improved embodiment for a protective arrangement of the type mentioned at the outset, which is particularly inexpensive to implement and ensures particularly high protection of the respective electrical device.
  • the invention is based on the general idea of arranging a switch directly on a pole terminal between a connection section connected to the pole terminal and a start aid contact section that can be contacted with a jump starter and jump starter with a jump start cable, which disconnects the electrical connection between the jump start contact section and the connection section as soon as one Evaluation circuit detects a fault current. It is particularly important here that the electrical device is connected to the pole terminal separately, that is, bypassing the switch. In the event of incorrect polarity, a fault current flows, which the evaluation circuit detects, so that it actuates the switch for disconnecting the electrical connection between the starting aid contact section and the connecting section. The incorrectly polarized jump start contact section is then immediately separated from the pole terminal and thus from the respective device. The fault current therefore does not reach the facility at all. Such an arrangement can be implemented inexpensively and is therefore particularly suitable for use in large series. It is also particularly important that after opening the switch, the device is still connected to the pole of the battery and is therefore functional.
  • the evaluation device can cooperate with a current sensor which senses the current level and / or the current flow direction in a main line and which is connected to the evaluation circuit for transmitting a corresponding sensor signal.
  • a start signal generator generates a start signal during start operation and is connected to the evaluation circuit for the transmission of this start signal.
  • the evaluation circuit can now determine on the basis of the sensor signal and the start signal whether there is a fault current or not and, if necessary, control the switch for opening as soon as it detects a fault current in the main line.
  • the main line leads to at least one second electrical device, e.g. to a starter and a generator or to a starter generator, and is connected to the jump start contact section, the first device, e.g. an electrical system, bypassing the main line, is connected to the pole terminal.
  • the first device e.g. an electrical system, bypassing the main line
  • This configuration makes it possible to allow different directions of current flow in the main line for specific operating states without the switch being actuated.
  • the current flows through the main line in normal driving operation of the vehicle, that is to say in generator operation in one direction during the Electricity flows through the main line when the vehicle is started, i.e. during starter operation in the opposite direction.
  • the additional start signal is provided so that the evaluation circuit does not evaluate the current flowing in the opposite direction as polarity reversal.
  • the current sensor can be arranged on the main line in such a way that the jump start contact section is located between the current sensor and the switch.
  • the current sensor it does not matter for the current sensor at which point it is arranged between the pole and the starter or generator along the main line.
  • the arrangement according to the invention makes it possible for a vehicle equipped with the protection arrangement according to the invention to give a third-party vehicle start-up assistance. Because the selected arrangement means that the current during the starting aid process in the area of the current sensor does not flow in the opposite direction through the main line, so that the switch is not actuated, even though the start signal generator does not generate a start signal.
  • a switching element of the evaluation circuit is a MOS driver which has an inverse diode, in which case a diode arrangement for controlling the control line comprises the inverse diode or is formed by the inverse diode itself.
  • the evaluation circuit has an increased functional density, the multiple use of individual components, here the inverse diode, making the production of the protective arrangement particularly inexpensive.
  • An electrically insulating cover can expediently be provided which completely covers the pole terminal except for the starting aid contact section. This measure forces the user to contact the pole of the battery via the jump start contact section during a jump start process. This ensures that the protective arrangement according to the invention is not bypassed by an inadvertently incorrect connection. The protection of the respective facility can thereby be increased further.
  • FIG. 1 is a plan view of a vehicle battery in a schematic diagram
  • FIG. 2 is a circuit diagram-like, enlarged representation of a pole of the battery
  • Fig. 3 is a view as in Fig. 2, but with a cover arranged in the region of the pole.
  • a conventional battery 1 here exemplarily a vehicle battery 1 of a motor vehicle (not otherwise shown), has two poles, namely a negative pole 2 and a positive pole 3.
  • pole terminals 4 For connecting electrical ones Lines to the poles 2, 3 are usually used so-called pole terminals 4, of which only one is shown here.
  • Two lines 5, 6 are connected to the pole terminal 4 shown here independently of one another.
  • the present invention is discussed in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3, this being done with the aid of the positive pole 3.
  • the invention can in principle also be implemented in a correspondingly adapted manner at the negative pole 2.
  • a protective arrangement 7 comprises a pole terminal, here the pole terminal 4, which is connected to the positive pole 3 of the battery 1.
  • the two lines 5, 6 connected to the pole terminal 4 are formed here by a main line 5 and a secondary line or wiring system line 6.
  • the secondary or on-board power supply line 6 leads to a first electrical device, not shown in any more detail, which is expediently formed in a vehicle by an on-board power supply system of the motor vehicle.
  • the on-board power supply line 6 is connected directly to the pole terminal 4 via a connecting element 8, ie bypassing the main line 5.
  • the main line 5 is indirectly connected to the pole terminal 4 via a protective contact unit 9.
  • the main line 5 leads to a second electrical device, not shown, in the vehicle expediently to a starter and to a generator of the vehicle.
  • the main line 5 can also lead to a starter generator of the vehicle, which can be operated both in a starter mode and in a generator mode.
  • the protective contact unit 9 comprises a connecting section 10, a starting aid contact section 11 and a switch 12.
  • the connecting section 10 is on the one hand directly connected to the pole terminal 4 in an electrically conductive manner and on the other hand is connected in an electrically conductive manner to the starting aid contact section 11 via the switch 12.
  • the main line 5 is connected to the starting aid contact section 11 in an electrically conductive manner.
  • the switch 12 is designed such that when it is actuated, it disconnects the electrical connection between the starting aid contact section 11 and the connecting section 10.
  • the switch 12 is coupled to an evaluation circuit 15, which is designed such that it detects a fault current and, in the presence of a fault current, actuates the switch 12 to open it.
  • a control line 13 is assigned to the switch 12, which is connected at one end to the connection section 10 and at the other end to a control output 14 of the evaluation circuit 15.
  • the switch 12 is now designed such that it disconnects the electrical connection between the starting aid contact section 11 and the connecting section 10 as soon as a predetermined current flows through the control line 13.
  • the level of the predetermined current is expediently chosen such that parasitic effects do not trigger the switch 12.
  • the switch 12 can be designed as a relay that switches when the control line 13 is energized.
  • In the control line 13 is z. B. arranged a solenoid that switches a contact in the relay in another permanent switching position.
  • the switch 12 is designed as a pyrotechnic explosive switch which ignites when the control line 13 is energized.
  • a heating section in particular a heating coil or filament, can then be arranged in the control line 13, this heating section heating up when a current flows through the control line 13 and thus thermally igniting the detonator switch 12.
  • other suitable configurations for the switch 12 are also possible.
  • control output 14 is via a diode arrangement 16 with the opposite pole of the battery 1 inverse to the pole of the pole terminal 4, that is to say here with the negative pole 2 electrically connected.
  • the diode arrangement 16 is selected so that it blocks when the polarity of the pole terminals 4 is correct and conducts when the polarity is incorrect.
  • a current sensor 17 is also provided which is designed such that it senses the direction of current flow and expediently also the current level in the main line 5 and generates a corresponding sensor signal.
  • the current sensor 17 is connected to the evaluation circuit 15 for the transmission of the current signal.
  • the current sensor 17 can be designed as a Hall sensor.
  • a start signal generator 18 is provided, which for example forms part of a start system of the vehicle.
  • the start signal generator 18 is designed such that it generates a start signal when the vehicle is started, that is to say when the starter is operating, and forwards it to the evaluation circuit 15.
  • the evaluation circuit 15 is connected to the start signal generator 18.
  • further devices can be connected to the evaluation circuit 15, for example a crash signal can be transmitted to the evaluation circuit 15 by a crash sensor system (not shown).
  • the evaluation circuit 15 now contains an evaluation unit 19, which evaluates the incoming signals and z. B. determines from the sensor signal and from the start signal whether there is a proper current or a fault current.
  • the evaluation circuit 19 can also determine the presence of further events relevant to the actuation of the switch 12, such as, for. B. a crash case.
  • the evaluation circuit 19 contains a switching element 20 which is controlled here by the evaluation unit 19 if there is a fault current or another event which requires the switch 12 to be actuated.
  • the switching element 20 can controlled state, bypassing the diode arrangement 16, electrically connect the control output 14 to the opposite pole, that is to say here to the negative pole 2. Accordingly, a current flows through the control line 13 when the switching element 20 is actuated.
  • the switching element 20 is preferably a MOS driver which has an inverse diode 21.
  • the inverse diode 21 which is present in the MOS driver 20 is advantageously used to form the diode arrangement 16.
  • the diode arrangement 16 is formed by the inverse diode 21 itself. If, however, a lower reverse polarity voltage is desired, the diode arrangement 16 can have, in addition to the inverse diode 21, at least one further diode connected in parallel to the inverse diode 21. Such an additional diode is expediently designed as a Schottky diode.
  • the current sensor 17 can in principle be arranged between the pole terminal 4 and the starter or generator at any point along the main line 5 in order to sense the current and direction flowing therein.
  • the positioning of the current sensor 17 selected here relative to the starting aid contact section 11 is of particular importance. According to the invention, this positioning takes place in such a way that the starting aid contact section 11 is located between the current sensor 17 and the pole to which the pole terminal 4 is connected, that is to say the positive pole 3 here.
  • the protective arrangement 7 in a preferred development also comprises an electrically insulating cover 22, which is expediently fitted into a recess 23 (see also FIG. 1) formed on the battery 1 for the respective pole 2, 3.
  • the cover 22 is shaped in such a way that it covers the respective pole 2, 3 and the entire pole terminal 4 with the exception of the starting aid.
  • Fe contact section 11 completely covers.
  • the cover 22 contains a cutout 24 which is dimensioned such that the jump start contact section 11 can be reached with a clamp of a jump start cable.
  • the starting aid contact section 11 projects upward through the cutout 24 above the cover 22.
  • the jump start contact section 11 can be equipped with an extension section, not specified here, which is detachably, in particular pluggable, or non-detachably connected to the jump start contact section 11 and which is connected to the battery 1 via the pole terminal 4, the pole 3 and the connecting section 10 understands.
  • the complete evaluation circuit 15 and in particular also the current sensor 17 can be integrated in the cover 22 or attached to it. This results in a space-saving and protected housing for the evaluation circuit 15 and the current sensor 17.
  • the protective arrangement 7 according to the invention works as follows:
  • the generator supplies current via the main line 5 for supplying the vehicle electrical system and for charging the battery 1. Since this is direct current, there is a specific direction of current flow. This current direction is determined by the current sensor 17 and communicated to the evaluation circuit 15. Since the vehicle is operating in generator mode, there is no starting process, so that the start signal generator 18 does not generate a start signal. The evaluation unit 19 thereby recognizes that the current direction corresponds to the current direction desired for generator operation and accordingly does not actuate the switching element 20. When the vehicle is started, the start operation is present, so that the start signal generator 18 generates a start signal, which is generally referred to as “terminal 50 signal”, and transmits it to the evaluation circuit 15.
  • the starter is supplied with current by the battery 1
  • the current sensor 17 recognizes the other current direction and reports this to the evaluation circuit 15.
  • the evaluation unit 19 recognizes that the current in the main line 5 is for the generator operation flows in the wrong direction of current, but also recognizes via the applied start signal that it is not the generator operation but the start operation, which means that the evaluation unit 19 does not control the switching element 20 again.
  • the evaluation unit 19 actuates the switching element 20.
  • the activated switching element 20 now creates an electrical connection between the control output 14 and the opposite pole, in this case the negative pole 2.
  • a current flows through the control line 13, which switches 12 to disconnect the electrical connection actuated between jump start contact section 11 and connection section 10.
  • the main line 5 is separated from the on-board power supply line 6, as a result of which the on-board power supply is protected against fault currents in the main line 5.
  • the switching element 20 and thus the switch 12 can be actuated to open via the evaluation unit 19.
  • the starting aid When the starting aid is active, incorrect polarity is relatively unproblematic for the vehicle providing the starting aid, since the stronger battery 1 generally specifies the current direction. If the polarity is correct, the particular arrangement of the current sensor 17 selected here relative to the starting aid contact section 11 comes into play when the starting aid is active.
  • the vehicle equipped with the protective arrangement 7 When the starting aid is active, the vehicle equipped with the protective arrangement 7 is either switched off or in generator mode. At least not in the start mode, so that there is no start signal. If current flows through the starting aid contact section 11 when the starting aid is active, the selected arrangement of the current sensor 17 and the starting aid contact section 11 ensures that the current sensor 17 in the main line 5 cannot detect a reversal of the current flow direction.
  • the evaluation unit 19 consequently assumes that the vehicle is switched off or that the vehicle is in generator mode.
  • the same state occurs that is also present when the vehicle is started with a full battery 1 without starting aid.
  • the diode arrangement 16 becomes conductive, so that a current flows through the control line 13, which actuates the switch 12 and thus separates the start aid contact section 11 from the vehicle electrical system.
  • the fault current can reach the generator or starter through the main line 5, but these components are generally robust enough or are protected against fault currents by their own protective measures.
  • the protective arrangement 7 according to the invention thus provides a particularly inexpensive reverse polarity protection and fault current protection for an electrical device, such as the vehicle electrical system.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung (7) zum Schutz einer elektrischen Einrichtung. Dabei ist die Einrichtung über eine Polklemme (4) an einen Pol (3) einer Batterie (1) angeschlossen. Eine Schutzkontakteinheit (9) besitzt einen Anschlussabschnitt (10), der direkt mit der Polklemme (4) verbunden ist, sowie einen Starthilfe-­Kontaktabschnitt (11), der über einen Schalter (12) mit dem Anschlussabschnitt (10) verbunden ist. Eine Auswerteschaltung (15) betätigt den Schalter (12) zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Starthilfe-­Kontaktabschnitt (11) und Anschlussabschnitt (10) sobald die Auswerteschaltung (15) einen Fehlstrom feststellt.

Description

Schutzanordnung für eine elektrische Einrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz einer elektrischen Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung einer derartigen Schutzanordnung.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen elektrischer Einrichtungen, insbesondere in Fahrzeug-Bordnetzen, kommen beispielsweise in Steuergeräten eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Komponenten zum Einsatz, die bei einer Verpolung beschädigt werden können. Beispielsweise können Elektrolyt- Kondensatoren bei einer Verpolung explosionsartig zerstört werden. Des Weiteren können Halbleiter-Leistungsschalter auf MOS-FET-Basis bei einer Verpolung einen hohen Stromfluß über deren Inversdiode ermöglichen, die bei üblichen MOS- Transistoren oder MOS-Treibern vorhanden ist. Dieser unerwünschte hohe Stromfluß kann zu einer Zerstörung des jeweiligen Schalters und/oder zu einem unerwünschten Einschalten eines Verbrauchers führen. In diesem Zusammenhang sind Brückenschaltungen besonders kritisch.
Der Einsatz von Elektrolyt-Kondensatoren und Halbleiterelementen gewinnt jedoch insbesondere in Kraftfahrzeug- Bordnetzen zunehmend an Bedeutung. Beispielsweise werden immer mehr Elektromotoren mittels Pulsweitenmodulation geregelt bzw. gesteuert, wozu hohe Schaltfrequenzen erforderlich sind, die mit Hilfe von Halbleiter-Schaltern realisiert werden können. Bei diesen Anwendungen dienen Elektrolyt-Kondensatoren zur Vermeidung von schädlichen Rückwirkungen auf das Bordnetz .
Eine Verpolung des Bordnetzes kann beispielsweise dann auftreten, wenn eine Kraftfahrzeugbatterie falsch angeschlossen wird. Diese Gefahr ist jedoch relativ gering, da eine Batterie üblicherweise von Fachleuten eingebaut wird. Eine sehr viel größere Gefahr einer Verpolung ist dann gegeben, wenn einem Fahrzeug Starthilfe gegeben werden soll. Da eine Starthilfe in der Regel von Laien durchgeführt wird, kann es hier ohne weiteres zu Verwechslungen bei den Batteriepolen und den Starthilfekabeln kommen.
Aus der EP 0 725 412 A2 ist eine Schutzanordnung der eingangs genannten Art bekannt, mit deren Hilfe in einem Kraftfahrzeug eine Stromleitung des Fahrzeugs vor Fehlströmen geschützt werden kann. Die Stromleitung ist hierbei, in der Regel über eine Polklemme, an einen Pol der Fahrzeugbatterie angeschlossen. Die bekannte Schutzanordnung besitzt eine Auswerteschaltung, die einen pyrotechnisehen Schalter öffnet, sobald sie einen Fehlstrom feststellt. Bei der bekannten Schutzanordnung ist der Schalter in der Stromleitung angeordnet, wodurch deren Verbindung zum Batteriepol getrennt wird, sobald die Aus- werteschaltung einen Fehlstrom feststellt.
Aus der DE 39 30 896 AI ist eine Verpolschutzschaltung bekannt, die einen Spannungseingang, einen damit verbundenen Spannungsausgang, einen Masse-Eingang sowie einen Masse- Ausgang aufweist. Diese Verpolschutzschaltung wird eingangs- seitig einer elektrischen Einrichtung vorgeschaltet, die vor einer Zerstörung durch Verpolung geschützt werden soll. Die Verpolschutzschaltung weist zwischen Masse-Eingang und Masse- Ausgang einen invers betriebenen MOS-FET auf, dessen Gate mit dem Spannungseingang verbunden ist. Wenn die Verpolschutzschaltung mit der richtigen Polarität beaufschlagt wird, steuert die Gate-Source-Spannung den MOS-FET durch. Source liegt dann auf Massepotential, während Gate von der Versorgungsspannung gespeist wird. Die Masseleitung zwischen Masse- Ausgang und Masse-Eingang hat dann einen praktisch vernachlässigbaren Widerstand. Wird jedoch die Spannungsversorgung mit der falschen Polarität an die Verpolschutzschaltung angeschlossen, ist die Gate-Source-Spannung so klein, dass die Source-Drain-Strecke gesperrt wird. Ein Stromfluß in die e- lektrische Einrichtung hinein wird damit zuverlässig verhindert. Eine derartige Verpolschutzschaltung ist jedoch vergleichsweise teuer.
Aus der DE 29 19 022 AI ist eine VerpolSchutzanordnung für ein Batterieladesystem bekannt, das mit einem zentral geschalteten Relais arbeitet. Das Relais benötigt im eingeschalteten Zustand jedoch eine relativ hohe Ansteuerleistung und weist zudem einen relativ hohen Einschaltwiderstand auf, so dass eine derartige VerpolSchutzanordnung für eine Anwendung in einem Kraftfahrzeug ungeeignet ist, da beim batteriebetriebenen Starten der Brennkraftmaschine mit einer Verschlechterung der Systemeigenschaften zu rechnen ist. Darüber hinaus besteht bei einem Relais beim Abschalten von hohen Strömen, wie sie im Fahrzeug auftreten können, die Gefahr des Verschleißes der Schaltkontakte.
Des Weiteren ist aus der DE 197 19 919 AI eine Schutzanordnung für elektrische Einrichtungen bekannt, die ein parallel zum Bordnetz geschaltetes Begrenzungselement vorschlägt, das bei falsch gepolter Spannung die Bordnetzspannung auf einen vorgegebenen Wert begrenzt . Außerdem ist eine Auslöseeinheit vorgesehen, die bei einem hohen Stromfluß durch das Begrenzungselement anspricht . Diese Auslöseeinheit kann dabei einen Bipolartransistor sowie einen Zünder eines Trennelementes aufweisen. Der Kollektor des Bipolartransistors ist mit einer positiven Polklemme einer Fahrzeugbatterie verbunden, während der Emitter des Bipolartransistors mit dem Zünder verbunden ist. Die Basis des Bipolartransistors ist mit der Kathode ei- ner Diode verbunden, deren Anode über einen Widerstand mit einer negativen Polklemme der Fahrzeugbatterie verbunden ist, an die auch der Zünder angeschlossen ist. Im Verpolfall wird der Bipolartransistor im Inversmode betrieben, da in diesem Fall der Spannungsabfall über der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors am geringsten ist. Auf diese Weise kann auch mit einer geringen negativen Spannung über dem Begrenzungs- element der Zünder mit einem ausreichend hohen Strom versorgt werden. Auch diese Anordnung ist vergleichsweise aufwendig .
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Schutzanordnung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere preiswert realisierbar ist und einen besonders hohen Schutz der jeweiligen elektrischen Einrichtung gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, unmittelbar an einer Polklemme zwischen einem mit der Polklemme verbundenen Anschlußabschnitt und einem zum Starthilfegeben und Starthilfenehmen mit einem Starthilfekabel kontaktierbaren Starthilfe-Kontaktabschnitt einen Schalter anzuordnen, der die elektrische Verbindung zwischen Starthilfe- Kontaktabschnitt und Anschlußabschnitt trennt, sobald eine Auswerteschaltung einen Fehlstrom detektiert . Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass die elektrische Einrichtung separat, also unter Umgehung des Schalters an die Polklemme angeschlossen ist. Bei einer Fehlpolung fließt ein Fehlstrom, den die Auswerteschaltung erkennt, so dass diese den Schalter zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Starthilfe- Kontaktabschnitt und Anschlußabschnitt betätigt. Der falsch gepolte Starthilfe-Kontaktabschnitt ist dann sofort von der Polklemme und somit von der jeweiligen Einrichtung getrennt. Der Fehlstrom gelangt folglich gar nicht zur Einrichtung. Eine derartige Anordnung ist preiswert realisierbar und somit für einen Großserieneinsatz besonders geeignet. Von besonderer Bedeutung ist außerdem, dass nach dem Öffnen des Schalters die Einrichtung noch immer mit dem Pol der Batterie verbunden und somit funktionsf hig ist.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die Auswerteeinrichtung mit einem Stromsensor zusammenarbeiten, der in einer Hauptleitung die Stromhöhe und/oder die Stromflußrichtung sensiert und der zur Übertragung eines entsprechenden Sensorsignals mit der Auswerteschaltung verbunden ist. Ein Startsignalgeber erzeugt beim Startbetrieb ein Startsignal und ist zur Übertragung dieses Startsignals mit der Auswerteschaltung verbunden. Die Auswerteschaltung kann nun anhand des Sensorsignals und des Startsignals feststellen, ob ein Fehlstrom vorliegt oder nicht, und gegebenenfalls den Schalter zum Öffnen ansteuern, sobald sie in der Hauptleitung einen Fehlstrom feststellt. Durch diese Bauweise ist es z.B. möglich, ein Bordnetz eines Fahrzeugs vor Schaden zu bewahren, wenn beispielsweise versucht wird, von einem Fahrzeug mit 24-Volt- Bordnetz Starthilfe bei einem Fahrzeug mit 12-Volt-Bordnetz zu geben.
Bei dieser Ausführungsform führt die Hauptleitung zu wenigstens einer zweiten elektrischen Einrichtung, z.B. zu einem Starter und einem Generator oder zu einem Startergenerator, und ist an den Starthilfe-Kontaktabschnitt angeschlossen, wobei dann die erste Einrichtung, z.B. ein Bordnetz, unter Umgehung der Hauptleitung an die Polklemme angeschlossen ist.
Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, in der Hauptleitung für bestimmte Betriebszustände unterschiedliche Stromflußrichtungen zuzulassen, ohne dass es hierbei zu einer Betätigung des Schalters kommt. Beispielsweise fließt der Strom durch die Hauptleitung im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs, also im Generatorbetrieb in der einen Richtung, während der Strom beim Starten des Fahrzeugs, also beim Starterbetrieb in der Gegenrichtung durch die Hauptleitung fließt. Damit die Auswerteschaltung den in die Gegenrichtung fließenden Strom nicht als Verpolung bewertet, ist das zusätzliche Startsignal vorgesehen.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann der Stromsensor an der Hauptleitung so angeordnet sein, dass sich der Starthilfe-Kontaktabschnitt zwischen dem Stromsensor und dem Schalter befindet. Grundsätzlich spielt es für den Stromsensor keine Rolle, an welcher Stelle er zwischen dem Pol und dem Starter bzw. Generator entlang der Hauptleitung angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird es jedoch einem mit der erfindungsgemäßen Schutzanordnung ausgestatteten Fahrzeug ermöglicht, einem Fremdfahrzeug Starthilfe zu geben. Denn durch die gewählte Anordnung fließt der Strom beim Starthilfevorgang im Bereich des Stromsensors nicht in der Gegenrichtung durch die Hauptleitung, so dass der Schalter nicht betätigt wird, obwohl der Startsignalgeber kein Startsignal erzeugt.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei welcher ein Schaltelement der Auswerteschaltung ein MOS-Treiber ist, der eine Inversdiode aufweist, wobei dann eine Diodenanordnung zur Steuerung der Steuerleitung die Inversdiode umfaßt oder durch die Inversdiode selbst gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform erhält die Auswerteschaltung eine erhöhte Funktionsdichte, wobei die Mehrfachnutzung einzelner Komponenten, hier der Inversdiode, die Herstellung der Schutzanordnung besonders preiswert gestaltet.
Zweckmäßig kann eine elektrisch isolierende Abdeckung vorgesehen sein, welche die Polklemme bis auf den Starthilfe- Kontaktabschnitt vollständig abdeckt. Durch diese Maßnahme wird der Anwender gezwungen, bei einem Starthilfevorgang den Pol der Batterie über den Starthilfe-Kontaktabschnitt zu kontaktieren. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die er- findungsgemäße Schutzanordnung nicht durch ein versehentlich falsches Anschließen umgangen wird. Der Schutz der jeweiligen Einrichtung kann dadurch zusätzlich erhöht werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Fahrzeugbatterie in einer Prinzipdarstellung,
Fig. 2 eine schaltplanartige, vergrößerte Darstellung eines Pols der Batterie,
Fig. 3 eine Ansicht wie in Fig. 2, jedoch mit einer im Bereich des Pols angeordneten Abdeckung.
Entsprechend Fig. 1 besitzt eine herkömmliche Batterie 1, hier exemplarisch eine Fahrzeugbatterie 1 eines im übrigen nicht gezeigten Kraftfahrzeugs, zwei Pole, nämlich einen Minuspol 2 und einen Pluspol 3. Zum Anschließen elektrischer Leitungen an die Pole 2, 3 werden üblicherweise sogenannte Polklemmen 4 verwendet, von denen hier lediglich eine dargestellt ist. An die dargestellte Polklemme 4 sind hier zwei Leitungen 5, 6 unabhängig voneinander angeschlossen. Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 die vorliegende Erfindung näher erörtert, wobei dies anhand des Pluspols 3 erfolgt. Es ist jedoch klar, dass die Erfindung grundsätzlich in entsprechend angepaßter Weise auch am Minuspol 2 realisierbar ist.
Entsprechend Fig. 2 umfaßt eine erfindungsgemäße Schutzanordnung 7 eine Polklemme, hier die Polklemme 4, die an den Pluspol 3 der Batterie 1 angeschlossen ist. Die beiden an die Polklemme 4 angeschlossenen Leitungen 5, 6 sind hier durch eine Hauptleitung 5 und eine Nebenleitung oder Bordnetzleitung 6 gebildet. Die Neben- oder Bordnetzleitung 6 führt zu einer nicht näher dargestellten ersten elektrischen Einrichtung, die bei einem Fahrzeug zweckmäßig durch ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs gebildet ist. Die Bordnetzleitung 6 ist über ein Anschlußelement 8 unmittelbar, also unter Umgehung der Hauptleitung 5 an die Polklemme 4 angeschlossen. Im Unterschied dazu ist die Hauptleitung 5 über eine Schutzkontakteinheit 9 indirekt an die Polklemme 4 angeschlossen. Die Hauptleitung 5 führt zu einer nicht gezeigten zweiten elektrischen Einrichtung, beim Fahrzeug zweckmäßig zu einem Starter und zu einem Generator des Fahrzeugs . Ebenso kann die Hauptleitung 5 zu einem Startergenerator des Fahrzeugs führen, der sowohl in einem Startermodus als auch in einem Generatormodus betrieben werden kann.
Die Schutzkontakteinheit 9 umfaßt einen Anschlußabschnitt 10, einen Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 sowie einen Schalter 12. Der Anschlußabschnitt 10 ist einerseits direkt mit der Polklemme 4 elektrisch leitend verbunden und andererseits über den Schalter 12 elektrisch leitend mit dem Starthilfe- Kontaktabschnitt 11 verbunden. Die Hauptleitung 5 ist an den Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 elektrisch leitend angeschlos- sen. Der Schalter 12 ist so ausgebildet, dass er bei seiner Betätigung die elektrische Verbindung zwischen dem Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 und dem Anschlußabschnitt 10 auftrennt. Der Schalter 12 ist hierzu mit einer Auswerteschaltung 15 gekoppelt, die so ausgestaltet ist, dass sie einen Fehlstrom erkennt und bei Vorliegen eines Fehlstroms den Schalter 12 zum Öffnen betätigt.
Dem Schalter 12 ist eine Steuerleitung 13 zugeordnet, die ei- nenends an den Anschlußabschnitt 10 und anderenends an einen Steuerausgang 14 der Auswerteschaltung 15 angeschlossen ist. Der Schalter 12 ist nun so ausgestaltet, dass er die elektrische Verbindung zwischen Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 und Anschlußabschnitt 10 trennt, sobald durch die Steuerleitung 13 ein vorbestimmter Strom fließt. Die Höhe des vorbestimmten Stroms ist dabei zweckmäßig so gewählt, dass parasitäre Effekte keine Betätigung des Schalters 12 auslösen. Beispielsweise kann der Schalter 12 als Relais ausgebildet sein, das bei einer Bestromung der Steuerleitung 13 schaltet . In der Steuerleitung 13 ist dann zu diesem Zweck z. B. ein Solenoid angeordnet, der einen Kontakt im Relais in eine andere bleibende Schaltstellung umschaltet.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei welcher der Schalter 12 als pyrotechnischer Sprengschalter ausgebildet ist, der bei einer Bestromung der Steuerleitung 13 zündet. Bei dieser Ausführungsform kann dann in der Steuerleitung 13 ein Heizabschnitt, insbesondere eine Heizwendel oder Glühwendel, angeordnet sein, wobei sich dieser Heizabschnitt bei einem Stromfluß durch die Steuerleitung 13 erwärmt und so den Sprengschalter 12 thermisch zündet. Grundsätzlich sind jedoch auch andere geeignete Ausgestaltungen für den Schalter 12 möglich.
Innerhalb der Auswerteschaltung 15 ist der Steuerausgang 14 über eine Diodenanordnung 16 mit dem zum Pol der Polklemme 4 inversen Gegenpol der Batterie 1, also hier mit dem Minuspol 2 elektrisch verbunden. Die Diodenanordnung 16 ist dabei so gewählt, dass sie bei richtiger Polung der Polklemmen 4 sperrt und bei Fehlpolung leitet.
Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzanordnung 7 ist außerdem ein Stromsensor 17 vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass er in der Hauptleitung 5 die Stromflußrichtung und zweckmäßig auch die Stromhδhe sensiert und ein entsprechendes Sensorsignal generiert. Der Stromsensor 17 ist zur Übertragung des Stromsignals mit der Auswerteschaltung 15 verbunden. Beispielsweise kann der Stromsensor 17 als Hall-Sensor ausgebildet sein.
Des Weiteren ist ein Startsignalgeber 18 vorgesehen, der beispielsweise einen Bestandteil einer Startanlage des Fahrzeugs bildet. Der Startsignalgeber 18 ist so ausgestaltet, dass er beim Starten des Fahrzeugs, also beim Betrieb des Starters, ein Startsignal erzeugt und dieses an die Auswerteschaltung 15 weiterleitet. Zu diesem Zweck ist die Auswerteschaltung 15 mit dem Startsignalgeber 18 verbunden. Zusätzlich können weitere Einrichtungen mit der Auswerteschaltung 15 verbunden sein, beispielsweise kann von einer nicht gezeigten Crash- Sensorik ein Crashsignal an die Auswerteschaltung 15 übertragen werden.
Die Auswerteschaltung 15 enthält nun eine Auswerteeinheit 19, welche die eingehenden Signale auswertet und z. B. anhand des Sensorsignals und anhand des Startsignals feststellt, ob ein ordnungsgemäßer Strom oder ein Fehlstrom vorliegt. Ebenso kann die Auswerteschaltung 19 das Vorliegen weiterer für die Betätigung des Schalters 12 relevanter Ereignisse, wie z. B. ein Crashfall, abfragen.
Die Auswerteschaltung 19 enthält ein Schaltelement 20, das hier von der Auswerteeinheit 19 angesteuert wird, wenn ein Fehlstrom oder ein anderes, die Betätigung des Schalters 12 forderndes Ereignis vorliegt. Das Schaltelement 20 kann im angesteuerten Zustand unter Umgehung der Diodenanordnung 16 den Steuerausgang 14 mit dem Gegenpol, also hier mit dem Minuspol 2 elektrisch verbinden. Dementsprechend fließt dann bei betätigtem Schaltelement 20 ein Strom durch die Steuerleitung 13.
Vorzugsweise handelt es sich beim Schaltelement 20 um einen MOS-Treiber, der eine Inversdiode 21 aufweist. Vorteilhafterweise wird bei der vorliegenden Erfindung die beim MOS- Treiber 20 ohnehin vorhandene Inversdiode 21 zur Ausbildung der Diodenanordnung 16 verwendet. Im einfachsten Fall wird die Diodenanordnung 16 durch die Inversdiode 21 selbst gebildet. Falls jedoch eine geringere VerpolSpannung gewünscht ist, kann die Diodenanordnung 16 zusätzlich zur Inversdiode 21 wenigstens eine weitere parallel zur Inversdiode 21 geschaltete Diode aufweisen. Eine derartige zusätzliche Diode ist zweckmäßig als Schottky-Diode ausgebildet .
Der Stromsensor 17 kann grundsätzlich zwischen der Polklemme 4 und dem Starter bzw. Generator an einer beliebigen Stelle entlang der Hauptleitung 5 angeordnet sein, um den darin fließenden Strom hinsichtlich Höhe und Richtung zu sensieren. Bei der erfindungsgemäßen Schutzanordnung 7 ist jedoch die hier gewählte Positionierung des Stromsensors 17 relativ zum Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 von besonderer Bedeutung. Diese Positionierung erfolgt erfindungsgemäß nämlich so, dass sich der Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 zwischen dem Stromsensor 17 und dem Pol, an den die Polklemme 4 angeschlossen ist, also hier dem Pluspol 3 befindet.
Entsprechend Fig. 3 umfaßt die erfindungsgemäße Schutzanordnung 7 bei einer bevorzugten Weiterbildung außerdem eine e- lektrisch isolierende Abdeckung 22, die zweckmäßig in eine für den jeweiligen Pol 2, 3 an der Batterie 1 ausgebildete Vertiefung 23 (vergleiche auch Fig. 1) eingepaßt ist. Die Abdeckung 22 ist dabei so geformt, dass sie den jeweiligen Pol 2, 3 sowie die gesamte Polklemme 4 mit Ausnahme des Starthil- fe-Kontaktabschnittes 11 vollständig abdeckt. Für den Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 enthält die Abdeckung 22 eine Aussparung 24, die so dimensioniert ist, dass der Starthilfe- Kontaktabschnitt 11 mit einer Klemme eines Starthilfekabels erreichbar ist. Beispielsweise ragt der Starthilfe- Kontaktabschnitt 11 durch die Aussparung 24 nach oben über die Abdeckung 22 vor. Ebenso kann der Starthilfe- Kontaktabschnitt 11 mit einem hier nicht näher bezeichneten Verlängerungsabschnitt ausgestattet sein, der lösbar, insbesondere steckbar, oder unlösbar mit dem Starthilfe- Kontaktabschnitt 11 verbunden ist und der von der Batterie 1 über die Polklemme 4, den Pol 3 und den Anschlußabschnitt 10 hinaus versteht .
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform können die komplette AuswerteSchaltung 15 und insbesondere auch der Stromsensor 17 in die Abdeckung 22 integriert bzw. an dieser angebracht sein. Hierdurch ergibt sich eine raumsparende und geschützte Unterbringung der Auswerteschaltung 15 und des Stromsensors 17.
Die erfindungsgemäße Schutzanordnung 7 arbeitet wie folgt:
Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs liefert der Generator ü- ber die Hauptleitung 5 Strom zur Versorgung des Bordnetzes sowie zum Aufladen der Batterie 1. Da es sich hierbei um Gleichstrom handelt, liegt eine bestimmte Stromflußrichtung vor. Diese Stromrichtung wird vom Stromsensor 17 ermittelt und der Auswerteschaltung 15 mitgeteilt. Da das Fahrzeug im Generatorbetrieb arbeitet, liegt kein Startvorgang vor, so dass der Startsignalgeber 18 kein Startsignal generiert. Die Auswerteeinheit 19 erkennt dadurch, dass die vorliegende Stromrichtung mit der für den Generatorbetrieb erwünschten Stromrichtung übereinstimmt und betätigt dementsprechend das Schaltelement 20 nicht. Wenn das Fahrzeug gestartet wird, liegt der Startbetrieb vor, so dass der Startsignalgeber 18 ein Startsignal, das im Allgemeinen als „Klemme 50 Signal" bezeichnet wird, generiert und der Auswerteschaltung 15 übermittelt. Während des Startbetriebs wird der Starter von der Batterie 1 mit Strom versorgt, also fließt der Strom beim Startbetrieb im Vergleich zum Generatorbetrieb in der entgegengesetzten Richtung. Der Stromsensor 17 erkennt die andere Stromrichtung und meldet diese an die Auswerteschaltung 15 weiter. Die Auswerteeinheit 19 erkennt, dass der Strom in der Hauptleitung 5 in der für den Generatorbetrieb falschen Stromrichtung fließt, erkennt jedoch auch über das anliegende Startsignal, dass es sich e- ben nicht um den Generatorbetrieb, sondern um den Startbetrieb handelt. Dementsprechend steuert die Auswerteeinheit 19 das Schaltelement 20 wieder nicht an.
Wenn nun durch einen Schadensfall oder dgl . in der Hauptleitung 5 für den jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeuges die falsche Stromflußrichtung und/oder die falsche Stromhöhe vorliegt, wird dies von der Auswerteeinheit 19 erkannt. Diese betätigt daraufhin das Schaltelement 20. Das angesteuerte Schaltelement 20 erzeugt nun eine elektrische Verbindung zwischen dem Steuerausgang 14 und dem Gegenpol, also hier dem Minuspol 2. In der Folge fließt ein Strom durch die Steuerleitung 13, der den Schalter 12 zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 und Anschlußabschnitt 10 betätigt. In der Folge ist die Hauptleitung 5 von der Bordnetzleitung 6 getrennt, wodurch das Bordnetz vor Fehlströmen in der Hauptleitung 5 geschützt ist. E- benso kann bei einem Crashfall über die Auswerteeinheit 19 das Schaltelement 20 und somit der Schalter 12 zum Öffnen betätigt werden.
Wichtig ist hierbei, dass das Bordnetz trotz ausgelöstem bzw. geöffnetem Schalter 12 an die Batterie 1 angeschlossen und somit voll funktionsfähig bleibt. Bei einem Starthilfevorgang ist zwischen aktiver Starthilfe, bei welcher das mit der Schutzanordnung 7 ausgestattete Fahrzeug einem anderen Fahrzeug Starthilfe gibt, und passiver Starthilfe zu unterscheiden, bei welcher das mit der Schutzanordnung 7 ausgestattete Fahrzeug von einem anderen Fahrzeug Starthilfe erhält.
Bei aktiver Starthilfe ist für das die Starthilfe gebende Fahrzeug eine Fehlpolung relativ unproblematisch, da in der Regel die stärkere Batterie 1 die Stromrichtung vorgibt . Bei richtiger Polung kommt bei aktiver Starthilfe die hier gewählte besondere Anordnung des Stromsensors 17 relativ zum Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 zum Tragen. Bei aktiver Starthilfe ist das mit der Schutzanordnung 7 ausgestattete Fahrzeug entweder ausgeschaltet oder im Generatorbetrieb. Jedenfalls nicht im Startbetrieb, so dass kein Startsignal vorliegt. Wenn nun bei der aktiven Starthilfe Strom über den Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 fließt, ist durch die gewählte Anordnung von Stromsensor 17 und Starthilfe-Kontaktabschnitt 11 sichergestellt, dass der Stromsensor 17 in der Hauptleitung 5 keine Umkehr der Stromflußrichtung feststellen kann. Die Auswerteeinheit 19 geht folglich von einem ausgeschalteten Fahrzeug oder von einem Fahrzeug im Generatorbetrieb aus .
Bei der passiven Starthilfe und bei richtiger Polung stellt sich derselbe Zustand ein, der auch dann vorliegt, wenn das Fahrzeug bei voller Batterie 1 ohne Starthilfe gestartet wird. Wenn es jedoch bei der passiven Starthilfe versehentlich zu einer Verpolung kommt, wird die Diodenanordnung 16 leitend, so dass ein Strom durch die Steuerleitung 13 fließt, was den Schalter 12 betätigt und somit den Starthilfe- Kontaktabschnitt 11 vom Bordnetz trennt. Zwar kann der Fehlstrom durch die Hauptleitung 5 zum Generator bzw. zum Starter gelangen, diese Bauteile sind jedoch in der Regel robust genug oder durch eigene Schutzmaßnahmen vor Fehlströmen geschützt . Die erfindungsgemäße Schutzanordnung 7 stellt somit einen besonders preiswert realisierbaren Verpolschutz und Fehlstromschutz für eine elektrische Einrichtung, wie z.B. das Bordnetz des Fahrzeugs, zur Verfügung.

Claims

Patentansprüche
Anordnung zum Schutz einer elektrischen Einrichtung mit einer Polklemme (4) , die an einen Pol (3) einer Batterie (1) angeschlossen ist und an welche die Einrichtung angeschlossen ist, und mit einer Auswerteschaltung (15) , die einen Schalter (12) öffnet, sobald sie einen Fehlstrom feststellt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Schutzkontakteinheit (9) vorgesehen ist, die einen Anschlußabschnitt (10) , der direkt mit der Polklemme (4) elektrisch verbunden ist, und einen Starthilfe- Kontaktabschnitt (11) aufweist, der über den geschlossenen Schalter (12) mit dem Anschlußabschnitt (10) elektrisch verbunden ist.
Schutz anordnung 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 eine Hauptleitung (5) vorgesehen ist, die zu wenigstens einer zweiten elektrischen Einrichtung führt und die an den Starthilfe-Kontaktabschnitt (11) angeschlossen ist,
- dass die erste Einrichtung unter Umgehung der Hauptleitung (5) an die Polklemme (4) angeschlossen ist.
Schutz anordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass ein Stromsensor (17) vorgesehen ist, der in der Hauptleitung (5) die Stromhöhe und/oder die Stromfluß- richtung sensiert und der zur Übertragung eines entsprechenden Sensorsignals mit der Auswerteschaltung (15) verbunden ist,
- dass der Stromsensor (17) an der Hauptleitung (5) so angeordnet ist, dass sich der Starthilfe- Kontaktabschnitt (11) zwischen dem Stromsensor (17) und dem Schalter (12) befindet.
Schutzanordnung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , dass eine zur ersten Einrichtung führende Nebenleitung (6) vorgesehen ist, die unabhängig von der Hauptleitung (5) an die Polklemme (4) angeschlossen ist.
Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale :
- dass der Schalter (12) die elektrische Verbindung zwischen Starthilfe-Kontaktabschnitt (11) und Anschlußabschnitt (10) trennt, sobald durch eine Steuerleitung (13) ein vorbestimmter Strom fließt,
- dass die Steuerleitung (13) einen Steuerausgang (14) einer Auswerteschaltung (15) mit dem Anschlußabschnitt (10) elektrisch verbindet,
- dass in der Auswerteschaltung (15) der Steuerausgang (14) über eine Diodenanordnung (16) mit einem zum Pol (3) der Polklemme (4) inversen Gegenpol (2) elektrisch verbunden ist,
- dass die Diodenanordnung (16) bei richtiger Polung sperrt und bei Fehlpolung leitet,
- dass ein Startsignalgeber (18) vorgesehen ist, der beim Startbetrieb ein Startsignal erzeugt und der zur Übertragung des Startsignals mit der Auswerteschaltung (15) verbunden ist,
- dass die Auswerteschaltung (15) anhand des Sensorsignals und des Startsignals feststellt, ob ein Fehlstrom vorliegt, - dass die Auswerteschaltung (15) ein Schaltelement (20) ansteuert, sobald sie in der Hauptleitung (5) einen Fehlstrom feststellt, - dass das Schaltelement (20) im angesteuerten Zustand unter Umgehung der Diodenanordnung (16) den Steuerausgang (14) mit dem Gegenpol (2) elektrisch verbindet, - dass das Schaltelement ein MOS-Treiber (20) ist, der eine Inversdiode (21) aufweist, - dass die Diodenanordnung (16) in der Steuerleitung (13) die Inversdiode (21) umfaßt oder durch die Inversdiode (21) gebildet ist, - dass die Diodenanordnung (16) die Inversdiode (21) sowie wenigstens eine weitere parallel dazu geschaltete Diode, insbesondere eine Schottky-Diode, umfaßt.
6. Schutz anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine elektrisch isolierende Abdeckung (22) vorgesehen ist, welche die Polklemme (4) bis auf den Starthilfe- Kontaktabschnitt (11) vollständig abdeckt.
7. Schutzanordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Starthilfe-Kontaktabschnitt (11) einen Verlängerungsabschnitt aufweist, der über die Polklemme (4) und/oder über den Pol (3) hinaus von der Batterie (1) absteht .
8. Schutz anordnung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswerteschaltung (15) und/oder der Stromsensor (17) innerhalb eines von der Abdeckung (22) begrenzten Bereichs angeordnet ist/sind.
9. Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - dass der Schalter (12) als Relais ausgebildet ist, das bei einer Bestromung der Steuerleitung (13) schaltet, oder - dass der Schalter (12) als pyrotechnischer Sprengschalter ausgebildet ist, der bei einer Bestromung der Steuerleitung (13) zündet.
10. Schutz anordnung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerleitung (13) einen Heizabschnitt enthält, der sich bei Stromfluß erwärmt und den Sprengschalter (12) zündet.
11. Schutz anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - dass die erste Einrichtung ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs ist, und/oder - dass die zweite Einrichtung einen Starter und einen Generator eines Kraftfahrzeugs umfasst oder ein Startergenerator eines Kraftfahrzeugs ist.
12. Verwendung einer Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Kfz zum Schutz eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs vor Fehlströmen beim Starthilfegeben und Starthilfenehmen.
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WO (1) WO2005011079A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009010105A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-22 Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh Verpolschutzeinrichtung für bordnetze von kraftfahrzeugen
WO2013017311A3 (de) * 2011-08-01 2013-08-15 Robert Bosch Gmbh Zentrale verpolschutzschaltung für ein bordnetz eines fahrzeugs

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007033183B4 (de) * 2007-07-13 2011-04-21 Auto-Kabel Management Gmbh Verpolschutzeinrichtung und Verfahren zum Unterbrechen eines Stromes
DE102009058729A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, 80809 Bordnetz für Fahrzeuge
DE102013009991A1 (de) * 2013-06-14 2014-12-18 Volkswagen Ag Fremdstartfähige Integration einer Batterie in ein Kraftfahrzeug-Bordnetz
DE102014001708A1 (de) * 2014-02-08 2015-08-13 Ellenberger & Poensgen Gmbh Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs
JP6394535B2 (ja) * 2015-08-20 2018-09-26 株式会社オートネットワーク技術研究所 電線保護装置
DE102019204033B3 (de) * 2019-03-25 2020-07-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Sicherung, Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Sicherung und elektrisches Traktionsnetz
US11186180B2 (en) 2019-11-13 2021-11-30 Ford Global Technologies, Llc Vehicle including remote terminals connected to battery so as to prevent electronic tampering
US11548379B2 (en) 2021-02-03 2023-01-10 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle including remote terminals accessible via charging port door

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1191463A (ja) * 1997-09-25 1999-04-06 Harness Syst Tech Res Ltd 車両の電力供給遮断ユニット及び当該ユニットを用いた安全装置
DE19922332C1 (de) * 1999-05-14 2000-11-09 Daimler Chrysler Ag Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge
DE19951095A1 (de) * 1999-10-23 2001-06-13 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Sicherung eines elektrischen Netzes
DE10047791A1 (de) * 2000-09-18 2002-03-28 Volkswagen Ag Verpolschutz für Fremdstartpol
DE10118051A1 (de) * 2001-04-11 2002-11-07 Daimler Chrysler Ag Batterienmessklemme mit Fremdstartstützpunkt

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4379989A (en) * 1979-05-11 1983-04-12 Robert Bosch Gmbh System for preventing damage to a battery charger due to application of a battery with wrong polarity
US4255502A (en) * 1979-09-07 1981-03-10 Michael D. Taylor Cover for automobile batteries
DE19503809B4 (de) * 1995-02-06 2005-01-20 Bayerische Motoren Werke Ag Sicherungsvorrichtung für eine Stromleitung in Fahrzeugen
DE19719919A1 (de) * 1997-05-13 1998-11-26 Daimler Benz Ag Anordnung zum Schutz von elektrischen Einrichtungen
EP1396919A1 (de) * 2002-09-09 2004-03-10 Steve Liu Anpassungsfähiges Starthilfekabel für eine Fahrzeugbatterie
US6803743B2 (en) * 2002-10-04 2004-10-12 Delphi Technologies, Inc. Jump start and reverse battery protection circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1191463A (ja) * 1997-09-25 1999-04-06 Harness Syst Tech Res Ltd 車両の電力供給遮断ユニット及び当該ユニットを用いた安全装置
DE19922332C1 (de) * 1999-05-14 2000-11-09 Daimler Chrysler Ag Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge
DE19951095A1 (de) * 1999-10-23 2001-06-13 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Sicherung eines elektrischen Netzes
DE10047791A1 (de) * 2000-09-18 2002-03-28 Volkswagen Ag Verpolschutz für Fremdstartpol
DE10118051A1 (de) * 2001-04-11 2002-11-07 Daimler Chrysler Ag Batterienmessklemme mit Fremdstartstützpunkt

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 09 30 July 1999 (1999-07-30) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009010105A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-22 Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh Verpolschutzeinrichtung für bordnetze von kraftfahrzeugen
US8830643B2 (en) 2007-07-13 2014-09-09 Auto Kabel Managementgesellschaft Mbh Polarity reversal protection unit for vehicle electric systems of motor vehicles
WO2013017311A3 (de) * 2011-08-01 2013-08-15 Robert Bosch Gmbh Zentrale verpolschutzschaltung für ein bordnetz eines fahrzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
DE10334197A1 (de) 2005-02-17
JP2007500496A (ja) 2007-01-11
US20060232901A1 (en) 2006-10-19

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