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Dokumentenidentifikation DE4101614C2 06.04.1995
Titel Batterieschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
Anmelder Pioneer Electronic Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kobayashi, Hiroshi, Kawagoe, Saitama, JP
Vertreter Popp, E., Dipl.-Ing.Dipl.-Wirtsch.-Ing.Dr.rer.pol.; Sajda, W., Dipl.-Phys.; Reinländer, C., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Bohnenberger, J., Dipl.-Ing.Dr.phil.nat., 80538 München; Bolte, E., Dipl.-Ing.; Möller, F., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 28209 Bremen
DE-Anmeldedatum 21.01.1991
DE-Aktenzeichen 4101614
Offenlegungstag 09.01.1992
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.04.1995
IPC-Hauptklasse H02H 7/18
IPC-Nebenklasse H02J 7/00   B60R 16/04   G01R 31/36   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Batterieschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, eine Autostereoanlage in einem Kraftfahrzeug mit Strom aus einer im Kraftfahrzeug befindlichen Batterie zu speisen, und zwar, wenn beim Abstellen einer Brennkraftmaschine der Zündschlüssel in eine Zusatzeinrichtungs-Stellung (ACC-Stellung) oder beim Gebrauch der Maschine dieser in eine ON-Stellung gedreht wird. Die Fahrzeugbatterie wird durch den Fahrbetrieb aufgeladen.

Wenn der Zündschlüssel in der ACC-Stellung steht und die Autostereoanlage über einen langen Zeitraum benutzt wird, verringert sich die Batteriespannung, was zu Schwierigkeiten beim Anlassen der Maschine führt und die Batterielebensdauer verkürzt.

Wenn bei einem konventionellen Kraftfahrzeug der Zündschlüssel in die OFF-Stellung (einschließlich einer LOCK-Stellung zum Herausziehen des Schlüssels) gedreht wird, wird der Strom von der Batterie zur Autostereoanlage abgestellt. Wenn der Fahrer den Wagen verläßt und den Schlüssel mitnimmt, kann daher die Autostereoanlage nicht betrieben werden, so daß ein Mitfahrer sie nicht benutzen kann.

Aus der gattungsgemäßen DE 37 42 312 A1 ist ein Tiefentladungsschutz für Kfz-Starterbatterien bekannt, bei der nach dem Abziehen des Zündschlüssels die Batteriespannung von einer Schaltung laufend überwacht wird. Unterschreitet die Batteriespannung einen einstellbaren Grenzwert, wird das gesamte Bordnetz über ein bistabiles Kipprelais abgetrennt.

Fällt die Batteriespannung jedoch im Fahrbetrieb unter einen vorbestimmten Grenzwert, so kann diese Vorrichtung dies nicht erkennen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Batterieschutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs eine übermäßige Entladung der Batterie verhindert und sicherstellt, daß Zusatzgeräte störungsfrei betreibbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß bei abgeschaltetem Motor und Unterschreiten der ersten Grenzspannung die Autostereoanlage in an sich bekannter Weise abgeschaltet wird, kann eine Tiefentladung sicher verhindert werden. Andererseits führt aber das Unterschreiten einer zweiten, niedrigeren Grenzspannung bei laufendem Motor zum Abschalten von evtl. in Betrieb befindlichen Zusatzgeräten, insbesondere einer Autostereoanlage. Dies führt zu einem sicheren Betrieb auch dann, wenn bei sehr kalter Witterung das Fahrzeug kurz nach dem Start mit hohem Verbrauch des Bordnetzes im Leerlauf betrieben wird. In solchen Fällen fällt die Batteriespannung auch unter die Anlaß-Grenzspannung ab, was allerdings an sich unschädlich ist, da der Motor ja läuft und der Zustand nur für kurze Zeit besteht. In diesem Fall wird also das entsprechende Zusatzgerät nicht abgeschaltet, und der Fahrer muß auch im Stop-and-go-Verkehr nicht unter einer sich ständig an- und ausschaltenden Vorrichtung leiden. Für den Fall aber, daß die Batteriespannung soweit absinkt, daß das Zusatzgerät nicht mehr funktionssicher betrieben werden kann, wird sie abgeschaltet.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Batterieschutzeinrichtung nach der Erfindung in einer Autostereoanlage;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Einrichtung zeigt;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4a und 4b Flußdiagramme, die den Betrieb der Einrichtung von Fig. 3 zeigen; und

Fig. 5a und 5b Flußdiagramme, die den Betrieb einer Modifikation der Einrichtung von Fig. 3 zeigen.

Gemäß Fig. 1, die die Batterieschutzeinrichtung zeigt, umfaßt die Einrichtung eine Spannungsdetektierschaltung 1, einen Warnkreis 2, eine Warneinheit 3 und eine Betriebssteuerung 4.

Die Spannungsdetektierschaltung 1 umfaßt einen Sensorkreis 1a und einen Spannungsdetektor 1b. Eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete Batterie 5 ist mit einem Kontakt eines Zündschalters 6 über eine Zündleitung Ar verbunden. Der andere Kontakt des Zündschalters 6 ist mit einer Diode D1 des Sensorkreises 1a über eine Leitung Ar1 verbunden. Wenn der Zündschalter 6 während des Betriebs der Maschine geschlossen ist, befindet sich die Batterie 5 in einem Aufladezustand. Der Durchbruch der Diode D1 erfolgt bei einer über 10 V liegenden Vorspannung in Sperrichtung. Die Diode D1 ist mit der Basis eines Transistors Tr1 über einen Widerstand R2 und mit Masse über einen Widerstand R1 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr1 ist mit einem Pegeldetektieranschluß A1 des Spannungsdetektors 1b verbunden.

Wenn der Transistor Tr1 eingeschaltet ist, fließt ein Strom von einer Normalspannungsquelle +Vcc zu seinem Emitter, so daß sich der Pegel des Anschlusses A1 vom Hoch- auf den Niedrigpegel ändert. Somit detektiert der Spannungsdetektor 1b den Ladezustand der Batterie 5.

Die Zündleitung Ar ist ferner mit einer Reserveleitung Br verbunden, die sich zu einer Zweigleitung Br1 und einer Zweigleitung Br2 des Sensorkreises 1a verzweigt. Die Zweigleitung Br1 ist mit einer Diode D2 verbunden, die bei einer über 8 V liegenden Vorspannung in Sperrichtung rückwärtsleitend wird. Die Diode D2 ist mit der Basis eines Transistors Tr2 über einen Widerstand R4 und mit Masse über einen Widerstand R3 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr2 ist mit einem Pegeldetektieranschluß B1 des Spannungsdetektors 1b verbunden.

Die Spannung von 8 V ist hier eine zweite untere Grenzspannung, die eine untere Grenzspannung zum Betrieb der Autostereoanlage ist.

Die Zweigleitung Br2 ist mit einer Diode D3 verbunden, die bei einer über 10 V liegenden Vorspannung in Sperr-Richtung leitend wird. Die Diode D3 ist mit der Basis eines Transistors Tr3 über einen Widerstand R5 und mit Masse über einen Widerstand R6 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr3 ist mit einem Pegeldetektieranschluß B2 des Spannungsdetektors 1b verbunden.

Die Spannung von 10 V bezeichnet dabei eine erste untere Grenzspannung, die eine untere Grenzspannung zum Anlassen einer Brennkraftmaschine ist. Wenn beide Transistoren Tr2 und Tr3 eingeschaltet sind, fließt Strom von der Normalspannungsquelle +Vcc zum Emitter der jeweiligen Transistoren, so daß sich der Pegel des Anschlusses B1 (B2) vom Hoch- zum Niedrigpegel ändert. Daher detektiert der Spannungsdetektor 1b die erste und die zweite untere Grenzspannung.

Wenn der Spannungsdetektor 1b detektiert, daß die Batteriespannung höher als die zweite untere Grenzspannung im Ladezustand der Batterie 5 und höher als die erste untere Grenzspannung im Entladezustand der Batterie 5 ist, erzeugt der Spannungsdetektor 1b auf der Basis der Pegel der Anschlüsse A1, B1 und B2 ein Betriebssignal, das der Betriebssteuerung 4 zum Betrieb einer Autostereoanlage 7 zugeführt wird. Das Detektierergebnis des Detektors 1b wird dem Warnkreis 2 zugeführt, der die Warneinheit 3 ansteuert. Die Warneinheit 3 arbeitet mit einem Summton, einem Licht oder Zeichen. Die Betriebssteuerung 4 liefert elektrischen Strom von der Batterie 5 an die Autostereoanlage 7 bzw. schaltet den Strom ab.

Der Betrieb der Einrichtung wird nun unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 2 erläutert.

Wenn der Hauptschalter der Autostereoanlage 7 eingeschaltet wird (Schritt 201), wird abgefragt, ob der Zündschalter 6 geöffnet ist (Schritt 202). Wenn der Zündschalter 6 geschlossen ist, wird der Transistor Tr1 eingeschaltet. Strom von der Normalspannungsquelle +Vcc fließt zum Emitter, so daß der Anschluß A1 vom Hochpegel zum Niedrigpegel übergeht. Somit wird die Schließstellung des Zündschalters 6 detektiert.

Wenn die Offenstellung des Zündschalters 6 festgestellt wird, wird abgefragt, ob die Spannung der Batterie 5 höher als 10 V ist (Schritt 203). Wenn der Zündschalter 6 geöffnet ist, wird die Batterie 5 nicht geladen. Somit wird über den Anschluß B2 die erste untere Grenzspannung von 10 V detektiert.

Wenn die Spannung nicht höher als 10 V ist, wird die Warneinheit 3 aktiviert und zeigt die Abnahme der Spannung durch einen Summton, Licht oder Zeichen an (Schritt 204). Der Strom von der Batterie 5 zur Autostereoanlage 7 wird abgeschaltet (Schritt 205).

Wenn in Schritt 203 festgestellt wird, daß die Spannung höher als 10 V ist, wird der Autostereoanlage Strom zugeführt (Schritt 207).

Wenn dagegen in Schritt 202 festgestellt wird, daß der Zündschalter 6 geschlosen ist, wird abgefragt, ob die Spannung der Batterie 5 höher als 8 V ist (Schritt 206). Wenn die Spannung nicht höher als 8 V ist, wird der Strom von der Batterie 5 zur Autostereoanlage abgeschaltet (Schritt 205). Wenn die Spannung höher als 8 V ist, wird der Autostereoanlage Strom zugeführt (Schritt 207).

Bei dem Ausführungsbeispiel werden die erste und die zweite untere Grenzspannung auf der Basis der Betätigung des Zündschalters detektiert, um der Autostereoanlage Strom von der Batterie zuzuführen. Damit kann eine Entladung der Batterie durch Verringerung des Batteriepotentials unter den vorbestimmten Wert verhindert werden.

Auch wenn der Zündschalter geöffnet ist und die Batteriespannung nicht unter dem vorbestimmten Wert liegt, kann die Autostereoanlage ohne Zündschlüssel betrieben werden.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Diese Einrichtung hat einen ACC-Schalter-Sensorkreis 11, einen Zündschalter-Sensorkreis 12 und einen Reserve-Sensorkreis 13. Der ACC- Schalter-Sensorkreis 11 umfaßt einen ACC-Schalter 14 und einen Transistor 15. Wenn der ACC-Schalter 14 geschlossen wird, wird der Transistor 15 leitend. Infolgedessen nimmt die Ausgangsspannung des Transistors 15 den Niedrigpegel an. Der Zündschalter-Sensorkreis 12 umfaßt einen Zündschalter 16 und einen Transistor 17. Der Betrieb dieses Schaltkreises gleicht dem des ACC-Schalter-Sensorkreises 11. Der Reserve-Sensorkreis 13 hat einen Transistor 18 zur Detektierung einer Reservespannung.

Ein Spannungsdetektor 20 detektiert den Pegel der Ausgangsspannung jedes Transistors und erzeugt ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Kombination der Pegel, wie nachstehend beschrieben wird. Das Ausgangssignal wird einer Steuereinheit 21 zugeführt, die einem ersten und einem zweiten Zeitgeber T1 und T2, einer Warneinheit 3 und einer Betriebssteuerung 4 Signale entsprechend dem Ausgangssignal zuführt. Der Zeitgeber T1 erzeugt ein Warnsignal als Information bezüglich der zweiten unteren Grenzspannung der Batterie. Der Zeitgeber T2 erzeugt ein Signal zu einem Zeitpunkt, zu dem die Batteriespannung auf die erste untere Batteriegrenzspannung fällt, und in diesem Fall wird die Spannungsversorgung der Autostereoanlage unterbrochen.

Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme von Fig. 4a und 4b erläutert. In den Schritten 301 und 301 wird abgefragt, ob die Reservespannung anliegt und der ACC-Schalter 14 geschlossen ist. Wenn die Reservespannung anliegt und der ACC-Schalter geschlossen ist, wird festgestellt, daß sich die Batterie in einem Ladezustand befindet, ohne daß der Betrieb des Zündschalters 16 detektiert wird. In Schritt 303 werden die Zeitgeber T1 und T2 rückgesetzt, und die Autostereoanlage 7 wird betrieben (Schritt 304).

Wenn der ACC-Schalter 14 geöffnet ist, wird festgestellt, daß sich die Batterie in einem Entladezustand befindet. Wenn ein Hauptschalter der Autostereoanlage 7 in Schritt 305 geschlossen ist, wird in Schritt 306 abgefragt, ob eine Vorgabezeit t1 des Zeitgebers T1 abgelaufen ist. Bei NEIN wird die Autostereoanlage 7 betrieben (Schritt 307). Wenn die Vorgabezeit t1 abgelaufen ist, wird von der Warneinheit 3 in Schritt 309 eine Warnung erzeugt, die eine niedrige Batteriespannung anzeigt. Dann wird abgefragt, ob eine Vorgabezeit t2 des Zeitgebers T2 abgelaufen ist. Wenn die Vorgabezeit abgelaufen ist, wird die Stromzufuhr zur Autostereoanlage 7 unterbrochen (Schritt 310).

Die Flußdiagramme von Fig. 5a und 5b erläutern die Detektierung des Betriebs des Zündschalters 16. Wenn der ACC-Schalter 14 geschlossen ist, wird in Schritt 401 abgefragt, ob der Zündschalter 16 geöffnet ist. Der Ablauf von Fig. 5 macht keinen Gebrauch von dem Zeitgeber T1. Wenn der Zündschalter geschlossen ist, braucht der Zeitgeber T2 nicht gesetzt zu werden, weil sich die Batterie im Ladezustand befindet, und infolgedessen wird der Zeitgeber T2 in Schritt 402 rückgesetzt. Wenn in Schritt 403 der Hauptschalter der Autostereoanlage geschlossen ist, wird der Zeitgeber T2 aktiviert (Schritt 404), und die Autostereoanlage 7 wird betrieben (Schritt 405). Wenn die Vorgabezeit t2 abgelaufen ist (Schritt 406), wird der Strom für die Autostereoanlage unterbrochen (Schritt 407). Wenn der Zündschalter 16 geschlossen ist, läuft die Autostereoanlage unter Steuerung durch das Programm zwischen den Schritten 401 und 406 weiter.

Es ist möglich, die Einrichtung von Fig. 1 mit derjenigen von Fig. 3 zu kombinieren und vorzusehen, daß der Strom zur Autostereoanlage unterbrochen wird, wenn die Batteriespannung unter einen vorbestimmten Wert fällt, und zwar auch dann, wenn die Vorgabezeit t2 noch nicht abgelaufen ist. Selbstverständlich ist das oben beschriebene Schutzsystem auch für andere Radioanlagen oder Zusatzgeräte in einem Auto geeignet.


Anspruch[de]
  1. Batterieschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Zündschalter, der in einer ersten Stellung (ACC) bei abgeschaltetem Motor und in einer zweiten Stellung (ON) bei laufendem Motor Strom an elektrische Zusatzgeräte, insbesondere eine Autostereoanlage (7) liefert, die mit der Batterie (5) und dem Zündschalter (6; 14, 16) verbunden sind, wobei die Batterieschutzeinrichtung die Stellung des Zündschalters feststellt und derart ausgebildet ist, daß bei Unterschreiten einer Grenzspannung in einer Stellung des Zündschalters (6; 14, 16) die Zusatzgeräte von der Batterie (5) abgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten einer weiteren, niedrigeren Grenzspannung (6; 14, 16) in der zweiten Stellung (ON) des Zündschalters die Zusatzgeräte abgeschaltet werden.






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