DE19952112A1 - Schaltanordnung zur Reduzierung des Ruhestroms von Automobilen - Google Patents

Abstract

Bei einer Schaltanordnung zur Reduzierung des Ruhestroms bei abgestellten Automobilen mit mindestens einer Batterie, einer Vorrichtung zur Erfassung des Ladungszustandes der Batterie, einer Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes des Automobiles, einem Bus-System und einer Anzahl von elektrischen Verbrauchern sind den einzelnen Verbrauchern einzelne Steuervorrichtungen zugeordnet, welche mit den Erfassungsvorrichtungen über das Bus-System in Signalverbindung stehen und welche den Verbrauch elektrischer Energie der jeweiligen Verbraucher in Abhängigkeit von dem Ladungszustand einzeln steuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Reduzierung des Ruhe­ stroms bei abgestellten Automobilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Automobile sind mit zahlreichen elektrischen Verbrauchern versehen. Zu de­ ren Versorgung steht bei laufendem Verbrennungsmotor des Automobils üb­ licherweise eine Lichtmaschine zur Verfügung, welche gleichzeitig eine Bat­ terie lädt, deren Kapazität dann die Verbraucher mit Spannung versorgt, wenn der Motor des Automobils abgestellt ist.

Ein zum Betrieb des Automobils besonders wichtiger elektrischer Verbrau­ cher ist der Anlasser, der mittels eines Elektromotors, von der Batterie mit Spannung versorgt, den Verbrennungsmotor startet. Wenn der Ladungszu­ stand der Batterie aber so schlecht ist, daß sie für den Anlasser nicht genü­ gend Spannung bereitstellen kann, läßt sich der Verbrennungsmotor nicht, wie vorgesehen, starten, sondern ein aufwendiges und lästiges "Überbrü­ cken" mittels eines Starthilfekabels von der Batterie und/oder dem Anlasser eines anderen Automobils wird erforderlich. Daran ist erkennbar, wie wesent­ lich ein genügend guter Ladungszustand der Batterie für den störungsfreien Betrieb eines Automobils ist.

Der Ladungszustand einer Batterie eines Automobils wird insbesondere da­ durch verschlechtert, daß bei abgestelltem Motor elektrische Verbraucher, welche, absichtlich oder versehentlich, angestellt bleiben, Spannung verbrauchen und somit die Batterie entladen. So ist es, um nur ein krasses Beispiel zu nennen, zwar zweckdienlich, daß ein Autoradio auch bei abge­ stelltem Motor mit Spannung versorgt ist, um zum Beispiel im Stau noch Ver­ kehrsfunk hören zu können, andererseits wird aber oft vergessen, das Autoradio abzustellen, wenn das Automobil geparkt ist und verlassen wird, so daß sich die Batterie dann unnötigerweise entlädt.

Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Schaltanordnungen zur Reduzierung des Ruhestroms von abgestellten Kraftfahrzeugen. Dort steuert eine zentrale Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit vom Ladungszustand der Batterie den Energieverbrauch der elektrischen Verbraucher und schaltet die Verbraucher zum Beispiel ab, wenn ein bestimmter Ladungszustand der Batterie unterschritten wird.

Diese Schaltanordnungen nach dem Stand der Technik benötigen nachteilig die aufwendige zentrale Steuerungsvorrichtung sowie Signalverbindungen und Schalteinrichtungen für die Verbraucher. Eine derartige Schaltanordnung ist daher aufwendig in der Produktion und anfällig für Störungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanord­ nung zur Reduzierung des Ruhestroms bei Automobilen zu schaffen, die bei entsprechender Funktion einen einfacheren Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltanordnung mit den in Anspruch 1 formulierten Merkmalen gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Schaltanordnung zur Reduzierung des Ruhestroms bei abgestellten Automobilen weist mindestens eine Batterie, eine Vorrich­ tung zur Erfassung des Ladungszustandes der Batterie, eine Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes des Automobils, ein Bus-System und eine Anzahl von elektrischen Verbrauchern auf sowie eine Anzahl einzelner Steu­ ervorrichtungen, die den einzelnen Verbrauchern zugeordnet sind. Durch die einzelnen Steuervorrichtungen kann die erfindungsgemäße Schaltanordnung auf eine zentrale Steuerungsvorrichtung verzichten.

Die Verbraucher stehen über das Bus-System, vorzugsweise ein CAN-Bus- System, welches zur Ansteuerung der Verbraucher im gewöhnlichen Betrieb des Automobils ohnehin vorhanden ist, mit der Vorrichtung zur Erfassung des Ladungszustandes der Batterie in Verbindung. Sobald die Vorrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes des Automobils die Information liefert, daß das Automobil abgestellt ist und daher eine Spannungsversorgung zum Beispiel aus der Lichtmaschine nicht mehr erfolgt, kann die Vorrichtung zur Erfassung des Ladungszustandes der Batterie, welche vorzugsweise die Spannung U, den Strom I, die Temperatur θ und/oder die Betriebsdauer t der Batterie erfaßt, über das Bus-System Signale an die einzelnen Steuervor­ richtungen senden, den Energieverbrauch der zugeordneten Verbraucher zu senken, um die Batterie mit dem möglicherweise schon schlechten Ladungs­ zustand zu schonen und eine Tiefentladung zu vermeiden oder möglichst lange hinauszuzögern, so daß der Ladezustand der Batterie möglichst lange für vorzugsweise mindestens einen Start des Motors des Automobils aus­ reicht. Die einzelnen Steuervorrichtungen veranlassen dazu mittels geeig­ neter Steueralgorithmen die zugeordneten Verbraucher, ihren Verbrauch zu senken, indem sie diese zum Beispiel in einen Energiesparmodus schalten oder sogar vollständig abschalten.

Z. B. kann ein Gebläse zur Belüftung der Innenseite der Windschutzscheibe in den Energiesparmodus geschaltet sein, indem es nur noch "auf niedrigster Stufe", also in einem Betriebszustand mit niedrigster Drehzahl funktioniert, und das Radio kann vollständig abgeschaltet sein, wenn ein bestimmter La­ dungszustand der Batterie unterschritten ist. Dadurch wird wenigstens eine Minimalfunktion des Gebläses gewährleistet, die zum Beispiel bei feuchtem Wetter möglicherweise erforderlich ist, während das Radio mit seinem relativ hohen Energiebedarf dann eben nicht mehr zur Verfügung steht.

Weitere Verbraucher, deren Ansteuerung mittels der erfindungsgemäßen Schaltanordnung möglich ist, sind beispielsweise Komfort-Verbraucher wie Innenbeleuchtung, Standheizung, TV, DSP oder aktive Fahrwerk- Federungssysteme, z. B. 4-corner-Luftfederungen, die durch hydraulische oder pneumatische Pumpen aktiv betätigt sind und daher Strom verbrau­ chen. Ebenso sind Ruhestrom-Verbraucher wie Standheizungsempfänger oder Näherungssensoren zur Betätigung einer Schließanlage für die Türen des Fahrzeugs erfindungsgemäß ansteuerbar.

Vorzugsweise veranlaßt eine der einzelnen Steuervorrichtungen der erfin­ dungsgemäßen Schaltanordnung den ihr zugeordneten Verbraucher erst bei einem schlechteren Ladungszustand der Batterie zu der Reduzierung des Energieverbrauchs als eine andere einzelne Steuervorrichtung den ihr zuge­ ordneten Verbraucher.

So werden im eben beschriebenen Beispiel das Gebläse und das Radio schon bei einem noch nicht ganz so schlechten Ladungszustand der Batterie von den ihnen zugeordneten Steuervorrichtungen zum Energie Sparen ve­ ranlaßt, während andere Steuervorrichtungen die ihnen zugeordneten Verbraucher, zum Beispiel eine Alarmanlage oder eine Fernbedienung der Türöffnungsvorrichtung des Automobils, erst bei einem noch schlechteren Ladungszustand der Batterie zu der Reduzierung des Verbrauchs veranlas­ sen. Dazu liefert die Vorrichtung zur Erfassung des Ladungszustandes vor­ zugsweise graduell abgestufte Signale über den Zustand der Batterie, und die einzelnen Steuervorrichtungen steuern dann die ihnen zugeordneten Verbraucher dementsprechend in einer bestimmten Reihenfolge an, ihren Verbrauch zu mindern, wobei die Reihenfolge vorzugsweise von der Erfor­ derlichkeit der Verbraucher in Ruhezustand des Automobils abhängig ist. Im Ruhezustand ist zum Beispiel die Alarmanlage wesentlich erforderlicher als das Radio, und der eingangs beschriebene Anlasser des Verbrennungsmo­ tors ist sicherlich in diesem Sinne einer der erforderlichsten Verbraucher.

Die erfindungsgemäße Schaltanordnung ermöglicht es also, elektrische Verbraucher zur Reduzierung des Ruhestroms auch unter Berücksichtigung ihrer Erforderlichkeit im Ruhezustand des Automobils zu veranlassen, ohne daß eine aufwendige Steuerungsvorrichtung zentral angeordnet ist und über aufwendige Verzweigungsleitungen und wohl möglich über zusätzliche Betä­ tigungseinrichtungen auf die jeweiligen Verbraucher zugreift. Statt dessen liefert das üblicherweise ohnehin vorhandene Bus-System die erforderlichen Signale an die einzelnen Steuervorrichtungen, die an den meisten Verbrau­ chern bekannterweise ebenfalls vorhanden sind und vorzugsweise nur ihrer erfindungsgemäßen Steuerungsfunktion angepaßt zu werden brauchen. Die Steuervorrichtungen sind dann, örtlich bei den ihnen zugeordneten Verbrau­ chern angeordnet und auf diese spezialisiert und daher einfacher zu optimie­ ren und anzupassen mit dem zusätzlichen Vorteil, daß eine Störung in dem Steuersystem der erfindungsgemäßen Steueranordnung leichter zu lokali­ sieren ist und nicht wie bei einer Störung in der zentralen Steuerungsvor­ richtung nach dem Stand der Technik möglicherweise das gesamte System außer Funktion setzt.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die eine beigefügte Zeichnung beschrieben.

Die Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm von der erfindungsgemä­ ßen Schaltanordnung.

In der dargestellten erfindungsgemäßen Schaltanordnung 2 zur Reduzierung des Ruhestroms bei einem abgestellten Automobil (nicht dargestellt) mißt eine Vorrichtung 4 zur Erfassung des Ladungszustandes einer Batterie 6 die Spannung U, den Strom I, die Temperatur θ und die Betriebsdauer t der Batterie 6, ordnet dem daraus bestimmten Zustand der Batterie 6 einen Gü­ tewert zu und liefert diese Informationen als Batteriezustandssignale an ein CAN-Bus-System 8, welches von einer Vorrichtung 10 zur Erfassung des Betriebszustandes des Automobils die Information bekommt, daß sich das Fahrzeug in Ruhe befindet, sein Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) also keine elektrische Spannung produziert. In diesem Fall verarbeiten Steuervor­ richtungen S1-Sn, die in Verbindung mit dem CAN-Bus 8 stehen, die Batteriezustandssignale zu Steuersignalen für Verbraucher V1-Vn, denen die einzelnen Steuervorrichtungen S1-Sn zugeordnet sind. Dabei steuern die Steuervorrichtungen S1-Sn die Verbraucher V1-Vn so an, daß diese in einen Energiesparmodus schalten oder sogar abschalten, wenn der La­ dungszustand der Batterie einen jeweils bestimmten Zustand unterschreitet. Diese Grenzwerte der zugehörigen Steueralgorithmen sind unter Berück­ sichtigung eines Mindestladezustandes der Batterie 6 für mindestens einen Start des Verbrennungsrotors des Automobils festgelegt, also mit dem Ziel, mittels der Schaltanordnung 2 die Batterie 6 möglichst lange in einem Lade­ zustand zu halten, der für den mindestens einen Start ausreicht.

Dabei ist es möglich, einzelne Verbraucher (zum Beispiel V1, V2) erst bei einem schlechteren Ladungszustand der Batterie 6 in den Energiesparmodus zu schalten oder abzuschalten als andere Verbraucher (z. B. V3-Vn), wenn letztere Verbraucher in dem Ruhezustand des Fahrzeugs weniger erforder­ lich sind.

Claims (9)

1. Schaltanordnung zur Reduzierung des Ruhestroms bei abgestellten Au­ tomobilen mit

• - mindestens einer Batterie (6),
• - einer Vorrichtung (4) zur Erfassung des Ladungszustandes der Batte­ rie (6),
• - einer Vorrichtung (10) zur Erfassung des Betriebszustandes des Au­ tomobiles,
• - einem Bus-System (8) und
• - einer Anzahl von elektrischen Verbrauchern (V1-Vn),

dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Verbrauchern (V1-Vn) ein­ zelne Steuervorrichtungen (S1-Sn) zugeordnet sind, welche mit den Er­ fassungsvorrichtungen (4, 10) über das Bus-System (8) in Signalverbin­ dung stehen und welche den Verbrauch elektrischer Energie der jeweili­ gen Verbraucher (V1-Vn) in Abhängigkeit von dem Ladungszustand ein­ zeln steuern.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine der einzelnen Steuervorrichtungen (S1, S2) den ihr zuge­ ordneten Verbraucher (V1, V2) erst bei einem schlechteren Ladungszu­ stand der Batterie (6) zu der Reduzierung veranlaßt als eine andere ein­ zelne Steuervorrichtung (S3-Sn) den ihr zugeordneten Verbraucher (V3- Vn).

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (4) zur Erfassung des Ladungszustandes graduell abgestufte Signale über den Zustand der Batterie (6) liefert und die einzelnen Steu­ ervorrichtungen (S3-Sn) dementsprechend die ihnen zugeordneten Verbraucher (V3-Vn) in einer bestimmten Reihenfolge ansteuern, ihren Verbrauch zu mindern.

4. Schaltanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Veranlassung von einer bestimmten Reihenfolge der Erforderlichkeit der Verbraucher (V1-Vn) im Ruhezustand des Automobi­ les abhängig ist.

5. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Steuervorrichtungen (S1-Sn) die zu­ geordneten Verbraucher (V1-Vn) unter Berücksichtigung eines Mindest­ ladezustandes der Batterie (6), der für mindestens einen Start des Verbrennungsrotors des Automobils ausreicht, ansteuern.

6. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Steuervorrichtung (S1-Sn) den zuge­ ordneten Verbraucher (V1-Vn) in einen Energiesparmodus schaltet.

7. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Steuervorrichtung (S1-Sn) den zuge­ ordneten Verbraucher (V1-Vn) abschaltet.

8. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bus-System (8) ein CAN-Bus-System ist.

9. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (4) zur Erfassung des Ladungszu­ standes die Spannung U, den Strom I, die Temperatur θ und/oder die Betriebsdauer t der Batterie (6) erfaßt.