AT501423A1

AT501423A1 - Schaltanordnung für reservespeicher

Info

Publication number: AT501423A1
Application number: AT11622002A
Authority: AT
Original assignee: Koeberl Heimo
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2006-08-15
Also published as: AT501423B1

Description

26523/ho
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bekannten derartigen Schaltanordnungen sind die beiden Batterien wahlweise mit den Verbrauchern, z.B. einem Starter verbindbar. Dabei ist zur Steuerung der Batterien ein von Hand zu betätigender Umschalter vorgesehen, der vom Benutzer im Bedarfsfall betätigt wird.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass jede der beiden Batterien ausreichende Kapazität haben muss, um die Verbraucher allein versorgen zu können. Dies bedeutet, dass die Hilfsbatterie in der Regel gleiche Kapazität, wie die Starterbatterie haben muss.

Damit ergibt sich auch ein entsprechender Platzbedarf.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Schaltanordnung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der es möglich ist, den Platzbedarf gering zu halten.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Schaltanordnung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen kann eine Hilfsbatterie mit verglichen mit der Starterbatterie geringerer Kapazität verwendet werden, die lediglich als Pufferbatterie eingesetzt ist.

Eine solche Pufferbatterie kann entsprechend ausgelegt sein und einerseits eine hohe Lebensdauer aufweisen und sich durch eine nur sehr geringe Selbstentladung auszeichnen, wobei eine kurze Zeit eine hohe Stromentnahme möglich ist.
Im Bedarfsfall, d.h. wenn bei einem Startversuch die Spannung der Starterbatterie zu weit absinkt, z.B. bei einem schlechten Ladezustand der Starterbatterie, und daher ein Startversuch kaum erfolgversprechend zu Ende geführt werden kann, so wird dieser Zustand vom Spannungsfühler erkannt und die Hilfsbatterie mit der Starterbatterie verbunden und diese daher entsprechend unterstützt. Dadurch steht für einen Startversuch ausreichend Kapazität zur Verfügung.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich die Möglichkeit die Ansteuerung des steuerbaren Schalters auf einfache Weise entsprechend den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.

Dazu ist es lediglich erforderlich den Mikroprozessor entsprechend zu programmieren. Ausserdem kann auf einfache Weise eine Signaleinrichtung aktiviert werden, wenn die Bedingungen für eine Ansteuerung des steuerbaren Schalters und damit eine Zusammenschaltung der beiden Batterien gegeben sind. Ausserdem ist eine entsprechende Signalisierung des Umstandes, dass die Hilfsbatterie zugeschaltet werden müsste ein Hinweis für den Benutzer die Starterbatterie zu tauschen oder zumindest testen zu lassen.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, dass der Zustand der Hilfsbatterie bei einer Belastung durch Zuschaltung zur Starterbatterie auf einfache Weise erfasst werden kann, insbesondere eine unter einem festgelegten Wert liegende Belastbarkeit, die durch Unterschreiten eines bestimmten Spannungswertes bei Belastung erkannt werden kann.

In einem solchen Fall ist die entsprechende Anzeige der Signaleinrichtung ein Hinweis für den Benutzer die Hilfsbatterie ebenfalls zu tauschen oder zumindest testen zu lassen.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 kann die Hilfsbatterie auch ohne, dass sie zugeschaltet wurde, auf eine zu weit fortgeschrittene Alterung und damit nachlassende Betriebssicherheit überwacht werden.

So wird, falls die Spannung der Hilfsbatterie im Ruhezustand zu weit absinkt dieser Umstand auf einfache Weise erkannt und angezeigt werden, wonach der Benutzer für eine Übe rüfung der Hilfsbatterie und deren allfälligen Austausch sorgen kann.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 wird vermieden, dass kurzzeitige Spannungseinbrüche der Starterbatterie zu einer unnötigen Zuschaltung der Hilfsbatterie führen.
Um eine Beschädigung der Starterbatterie und der Hilfsbatterie durch eine zu tiefe Entladung oder eine zu lange Entnahme hoher Ströme zu vermeiden, ist es vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 6 vorzusehen.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 ergibt sich der Vorteil, dass der Mikroprozessor vor allfälligen Rückwirkungen von Schaltvorgängen geschützt ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemässen Einrichtung und
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der Einrichtung nach der Fig. 1.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung ist eine Starterbatterie SB über einen elektronischen Schalter VI, der mit dem Pluspol der Starterbatterie S B verbunden ist und beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen MOSFET-Transistor gebildet ist, mit einer Hilfsbatterie HB verbunden. Diese beiden Batterien SB und HB sind parallel geschaltet.

Dabei ist der elektronische Schalter VI, der grundsätzlich durch einen beliebigen Bauteil gebildet sein kann, von einer durch einen Widerstand Rl und eine Schotkydiode Dl gebildete Reihenschaltung überbrückt.
Diese Überbrückung ermöglicht es im Normalbetrieb neben der Starterbatterie SB auch die Hilfsbatterie HB von einer nicht dargestellten Lichtmaschine zu laden.
Der Steuereingang G des elektronischen Schalters VI ist mit einem Oszillator OSC über eine Diode D2 verbunden, wobei der Diaode D2 eine durch einen Widerstand R2 und einen zu diesem parallel geschalteten Kondensator Cl gebildete Glättungsschaltung nachgeschaltet ist. Dabei ist der Oszillator OSC an den Pluspol der Starterbatterie SB verbunden.

In Verbindung mit der Diode D2 wirkt der Oszillator als DC/DC Wandler mit Potentialtrennung.
Dabei ist der Oszillator OSC durch einen mit drei Wicklungen nl, n2, n3 versehenen Übertrager Trl, eine Schalter V2 und den Widerständen R3, R4, R5, R6 und den Kondensatoren C2, C3, C4 gebildet. Die Kondensatoren C3 und C4 sind in Reihe geschaltet, wobei an den Verbindungspunkt dieser Kondensatoren C3, C4 der Widerstand R3 angeschlossen ist, der weiters mit dem Emitter des Schalters V2 verbunden ist, an dessen Basis die Wicklung nl angeschlossen ist. Diese ist weiters mit der Parallelschaltung des Widerstandes R4 mit dem Kondensator C4 und dem zu dieser in Reihe geschalteten Widerstand R5 verbunden. Der Emitter des Schalters V2 ist mit der Wicklung n2 und dem zu dieser parallel geschalteten Kondensator C2 verbunden.

Die Wicklung n2 ist weiters mit dem Widerstand R6 und dem Kondensator C3 verbunden, wobei der Widerstand R6 mit einem Referenzspannungsausgang +5V einer Referenzspannungsquelle IC3 verbunden ist und mit Ausgängen von Komparatoren Kl, K2, K3 über Widerstände R14, R15, R16 in Verbindung steht. Die Komparatoren Kl, K2, K3 sind in einer integrierten Schaltung IC1 zusammengefasst.
Die Ansteuerung des Oszillators OSC erfolgt über einen Steuerausgang P5 eines Mikroprozessors IC2, der mit einer Referenzspannungsquelle IC3 verbunden ist, an deren Nullpotential auch der Oszillator OSC mit seinem Verbindungspunkt der Kondensatoren C3, C4 und der Widerstände R3, R4 angeschlossen ist.
Diese Referenzspannungsquelle IC3 ist eingangsseitig mit der Hilfsbatterie HB verbunden,

wobei ein Kondensator C5 zwischen einem Eingang +12V und Nullpotentialausgang OV und ein Kondensator C6 zwischen dem Nullpotentialausgang OV und dem Referenzspannungsausgang +5V geschaltet ist. Weiters ist eine Reihenschaltung eines Widerstandes R7 und eines Kondensators C7 zwischen dem Eingang +12V und dem Nullpotentialausgang OV geschaltet. An dem Verbindungspunkt des Widerstandes R7 und des Kondensators C7 ist die Spannungsversorgung der integrierten Schaltung IC1 angeschlossen, die weiters mit dem Referenzspannungsausgang +5V verbunden ist. Die Spannungsversorgung der Komparatoren Kl, K2, K3 ist lediglich bei dem Komparator Kl dargestellt.
Die Referenzeingänge der drei Komparatoren Kl, K2, K3 sind mit dem Referenzspannungsausgang +5V verbunden. Die Ausgänge der Komparatoren Kl, K2, K3 sind über Widerstände Rl l, bzw. R12, bzw.

R13 auf deren nicht-invertierende Eingänge + rückgekoppelt.
Der nicht-invertierende Eingang + des Komparators Kl ist über einen Widerstand R8 mit dem Abgriff eines Spannungsteilers Tpl und der nicht-invertierende Eingang des Komparators K2 ist über einen Widerstand R9 mit einem Abgriff eines Spannungsteilers Tp2 verbunden, wobei die beiden Spannungsteiler Tpl, Tp2 parallel zur Hilfsbatterie HB geschaltet sind.
Ein weiterer Spannungsteiler Tp3 ist mit dem Pluspol der Starterbatterie SB und dem Nullpotentialausgang OV angeschlossen, der mit dem Minuspol der Starterbatterie SB und der Hilfsbatterie HB verbunden ist.

Der nicht-invertierende Eingang + des dritten Komparators K3 ist über einen Widerstand RIO mit dem Abgriff dieses dritten Spannungsteilers Tp3 verbunden.
Die Spannungsteiler Tpl, Tp2, Tp3 dienen dabei als Spannungsfühler, deren Signale in den nachgeschalteten Komparatoren Kl, K2, K3 nach vorbestimmten Kriterien untersucht werden.
Die Eingänge Pl, P2, P3 des Mikroprozessors IC2 sind mit den Ausgängen der Komparatoren Kl, bzw. K2, bzw. K3 verbunden.

Dabei ist ein Ausgang P4 des Mikroprozessors IC2 mit einer Signaleinrichtung S verbunden und der zweite Ausgang P5 mit dem Widerstand R5 des Oszillators OSC.
Der Komparator Kl in Verbindung mit dem Spannungsteiler Tpl überwacht die Ruhespannung der Hilfsbatterie HB und der Komparator K2 in Verbindung mit dem Spannungsteiler Tp2 eine vorgegebene Mindestspannung bei einer hohen Belastung der Hilfsbatterie HB, wie sie bei einer Zuschaltung derselben zur Starterbatterie SB im Zuge eines Startversuches gegeben ist. Der Komparator K3 in Verbindung mit dem Spannungsteiler Tp3 überwacht eine vorgegebene Mindestspannung der Starterbatterie bei einem Startversuch.

Falls die Hilfsbatterie HB, die im normalen Betrieb lediglich als Pufferbatterie wirkt und bei der Energieversorgung z.B. eines KFz nicht mitwirkt, unter einen vorgegebenen Spannungswert absinkt, so gibt der Komparator Kl ein Signal an den Mikroprozessor IC2 ab. Dieser aktiviert seinen Ausgang P4, wodurch die Signaleinrichtung S anspricht und anzeigt, dass die Hilfsbatterie HB nicht ausreichend geladen, oder nicht mehr ausreichend betriebssicher ist. Dabei kann die Signaleinrichtung kurzzeitig ein akustisches Signal abgeben und gleichzeitig eine optische Anzeige aktiviert werden, die vorzugsweise nur im Zuge einer Wartung oder Reparatur des Fahrzeugs rückgesetzt werden kann.

Beispielsweise könnte die optische Anzeige eine von einem Relais gehaltene Klappe sein, die bei einem auch nur kurzzeitigem Ansprechen des Relais ihre Lage ändert und in dieser bis zu einer manuellen Rücksetzung verbleibt.
Wird bei einem Startversuch (Zeitpunkt Tl in Fig. 2) aufgrund eines Absinkens der Spannung der Starterbatterie SB unter einem bestimmten Wert, z.B. 8V, der nach den Kenndaten der Starterbatterie SB festgelegt wird, ein entsprechendes Signal am Ausgang des Komparators K3 abgegeben und an den Eingang P3 des Mikroprozessors IC2 (Zeitpunkt T2 in Fig. 2) gelegt, so gibt dieser an seinem Ausgang P5 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne, z.B. Isec, eine Gleichspannung ab (Zeitpunkt T3 in Fig. 2) , wodurch der Oszillator OSC startet und aufgrund seiner frequenzbestimmenden Glieder mit seiner Resonanzfrequenz, z.B. 30kHz, zu schwingen beginnt.

Dadurch liefert die Wicklung n3 eine entsprechende Wechselspannung, die über die Diode D2 gleichgerichtet und von der Glättungsschaltung R2, Cl geglättet wird. Diese gleichgerichtete Spannung, die an dem Steuereingang G des elektronischen Schalters VI liegt, bewirkt ein Durchschalten desselben zwischen seinen Elektroden S und D. Damit ist die Hilfsbatterie HB mit der Starterbatterie SB verbunden und stützt diese.
Gleichzeitig gibt der Mikroprozessor IC2 ein Signal an seinem Ausgang P4 ab und aktiviert die Signaleinrichtung S. Je nach Auslegung der Signaleinrichtung kann diese separate Anzeigen für die Starterbatterie und die Hilfsbatterie oder eine gemeinsame Anzeige für die Batterien aufweisen.

In ersterem Falle können an dem Ausgang P4 für die Starter- und die Hilfsbatterie unterschiedliche Signalzüge abgegeben werden, wobei die entsprechenden Signaleinrichtungen selektiv auf diese Signalzüge ansprechen.
Durch die aufgrund der Zuschaltung der Hilfsbatterie höhere Spannung wird in der Regel der Startversuch erfolgreich sein. Ist dies innerhalb einer bestimmten Zeit, z.B. 5sec, die entsprechend den Daten der Batterien und des Fahrzeugs gewählt ist, nicht der Fall, so wird die Ansteuerung des Oszillators OSC abgebrochen und der elektronische Schalter VI unterbricht die Verbindung zwischen der Starter- und der Hilfsbatterie SB, HB.

Gleichzeitig wird die Signaleinrichtung S vom Ausgang P4 des Mikroprozessors IC2 entsprechend angesteuert und dieser Umstand angezeigt.
Nach dem erfolgreichen Starten werden die Batterien SB, HB von der Lichtmaschine (nicht dargestellt) wieder aufgeladen (Fig. 2)

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltanordnung für Reservespeicher, insbesondere eine Hilfsbatterie (HB) für eine Batterie, insbesondere eine Starterbatterie (SB) für ein KFZ, bei welcher Schaltungsanordnung mindestens ein die Spannung der Starterbatterie (SB) überwachender Fühler (Tp3) und ein dessen Signale auswertender Komparator (K3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterien (SB, HB) über einen steuerbaren, im Normalbetrieb offenen Schalter (VI) parallel zueinander schaltbar sind und der Ausgang des Komparators (K3) mit einem Steuereingang (G) des steuerbaren Schalters (VI) in Verbindung steht, wobei in dieser Verbindung ein Mikroprozessor (IC2) vorgesehen ist, dessen Ausgang (P5) den steuerbaren Schalter (VI) steuert, wobei ein zweiter Ausgang (P4) mit einer Signaleinrichtung (S) verbunden ist und diese steuert und mindestens ein weiterer Spannungsfuhler (Tp2)

mit der Hilfsbatterie (HB) verbunden ist und deren Spannung erfasst, wobei dem Spannungsfuhler (Tp2) eine dessen Signale auswertende Schaltung, z.B. ein Komparator (K2) nachgeschaltet ist, der mit der Signaleinrichtung (S) in Verbindung steht, vorzugsweise über den Mikroprozessor (IC2).

1. Schaltanordnung für Reservespeicher, insbesondere eine Hilfsbatterie (HB) fiir eine Batterie, insbesondere eine Starterbatterie (SB) für ein KFz, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterien (SB, HB) über einen steuerbaren, im Normalbetrieb offenen Schalter (VI) miteinander verbindbar sind, wobei mindestens ein die Spannung der Starterbatterie (SB) überwachender Fühler (Tp3) und eine dessen Signale auswertende Schaltung, z.B. ein Komparator (K3), vorgesehen sind, deren Ausgang mit einem Steuereingang (G) des steuerbaren Schalters (VI) in Verbindung steht.

2. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Spannungsfuhler (Tpl) mit der Hilfsbatterie (HB) verbunden ist und deren Spannung erfasst und dem eine weitere, dessen Signale im Hinblick auf die Ruhespannung der Hilfsbatterie (HB) auswertende Schaltung (K3) nachgeschaltet ist, die mit der Signaleinrichtung (S) in Verbindung steht, vorzugsweise über den Mikroprozessor (IC2).

2. Schaltanordnung gemäss Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator (K3) mit einem Mikroprozessor (IC2) verbunden ist, dessen Ausgang (P5) den steuerbaren Schalter (VI) steuert, wobei ein zweiter Ausgang (P4) eine Signaleinrichtung (S) steuert. .

3. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (IC2) eine einstellbare Zeitgeberschaltung umfasst, die nach dem Einlangen eines einem Unterschreiten einer vorgegebenen Spannung der Starterbatterie (SB) entsprechenden Signals des die Starterbatterie (SB) überwachenden Spannungsfühlers (Tp3)

NACHGEREICHT oo oeco o(c) an den steuerbaren Schalter (VI) nach der einstellbaren Verzögerungszeit ein den Schalter (VI) ansteuerndes Signal abgibt.

3. Schaltanordnung gemäss Anspmch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Spannungsfuhler (Tp2) vorgesehen ist, der die Spannung der Hilfsbatterie (HB) erfasst und dem eine dessen Signale auswertende Schaltung, z.B. ein Komparator (K2) nachgeschaltet ist, der mit der Signaleinrichtung (S) in Verbindung steht, vorzugsweise über den Mikroprozessor (IC2).

4. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (IC2) die Ansteuerung des steuerbaren Schalters (VI) nach einer bestimmten Zeit unterbricht.

4. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Spannungsfuhler (Tpl) vorgesehen ist, der die Spannung der Hilfsbatterie (HB) erfasst und dem eine weitere dessen Signale im Hinblick auf die Ruhespannung der Hilfsbatterie (HB) auswertende Schaltung (K3) nachgeschaltet ist, der mit der Signaleinrichtung (S) in Verbindung steht, vorzugsweise über den Mikroprozessor (IC2).

5. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (IC2) den steuerbaren Schalter (VI) nach Einlangen eines einem Unterschreiten einer vorgegebenen Spannung der Starterbatterie (SB) entsprechenden Signals des die Starterbatterie (SB) überwachenden Spannungsfühlers (Tp3) den steuerbaren Schalters (VI) nach einer einstellbaren Verzögerungszeit ansteuert.

6. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (IC2) die Ansteuerung des steuerbaren Schalters (VI) nach einer bestimmten Zeit unterbricht.

7. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuereingang (G) des steuerbaren Schalters (VI) ein DC/DC Wandler (OSC, D2) mit Potentialtrennung vorgeschaltet ist.

Der Patentanwalt: <EMI ID=8.1>

PATENTANWALT DIPL.-ING. DR.TECHN.

FERDINAND GIBLER

Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

A-1010 WIEN Dorotheergasse 7

Telefon: (-43-1-) 5121098

Fax: (-43-1-) 5134776

26523ho

Neue P A T E N T A N S P R Ü C H E

5. Schaltanordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuereingang (G) des steuerbaren Schalters (VI) ein DC/DC Wandler (OSC, D2) mit Potentialtrennung vorgeschaltet ist.

Der Patentanwalt: DR.TECHN.

FERDINAND GIBLER

Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

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