DE10059800A1

DE10059800A1 - Verpolschutz

Info

Publication number: DE10059800A1
Application number: DE2000159800
Authority: DE
Inventors: Reinhold Maier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, den Schutz einer gleichspannungsversorgten elektronischen Schaltungseinheit (3) vor Beschädigung bei Falschpolung der Gleichspannungsversorgung, wobei eine Diode (10) derart zwischen Anschlüsse (5, 6) zum Anschließen einer Batterie (8) geschaltet wird, dass es bei der Falschpolung die Anschlüsse (5, 6) kurzschließt, und wobei bei der Falschpolung Abwärme der Diode (10) genutzt wird, um die Diode (10) und die Schaltungseinheit (3) von der Batterie (8) elektrisch zu trennen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfah ren zum Schutz einer gleichspannungsversorgten elektronischen Schaltungseinheit vor Beschädigung bei Falschpolung der Gleich spannungsversorgung.

Ein solcher Verpolschutz wird z. B. für den Betrieb von elektro nischen Reglern und anderen elektronischen Schaltungen in einem Kraftfahrzeug verwendet. Werden beispielsweise die Batteriean schlüsse der Kfz-Batterie vertauscht, schützt der Verpolschutz die elektronischen Schaltungseinheiten. Eine derartige Schal tungsanordnung ist aus DE 195 01 985 A1 bekannt. Sie weist An schlüsse zum Anschließen an eine Gleichspannungsquelle, eine elektrische Verbindung zum Verbinden der elektronischen Schal tungseinheit mit einem der Anschlüsse, eine Diode und eine Si cherung zum Schutz der Diode vor Beschädigung oder Zerstörung auf. Die Diode ist derart ausgestaltet und zwischen die An schlüsse geschaltet, daß sie bei Falschpolung die Anschlüsse kurzschließt. Dabei erwärmt sich die Diode. Bei der Diode han delt es sich um eine Suppressordiode, die der Erwärmung solange standhalten soll, d. h. nicht zerstört wird, bis die Sicherung auslöst und sowohl die Diode als auch die elektronische Schal tungseinheit von der falsch angeschlossenen Gleichspannungs quelle trennt.

Problematisch ist die Abstimmung der Auslösecharakteristik der Sicherung auf die temperaturabhängige bzw. erwärmungsabhängige Zerstörungscharakteristik der Diode. Ist die Sicherung zu trä ge, wobei die Trägheit auch von der Spannung der falsch ange schlossenen Gleichspannungsquelle abhängt, so wird die Diode beschädigt oder zerstört.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Diode oder ein ent sprechendes elektronisches Ventil zuverlässig vor Beschädigung oder Zerstörung zu schützen.

Das Ziel wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Bei der Schaltungsanordnung wird vorge schlagen, das elektronische Ventil und die Sicherungseinrich tung zum Schutz des elektronischen Ventils derart thermisch miteinander zu koppeln und aufeinander abzustimmen, daß die Si cherungseinrichtung die elektrische Verbindung zu der falsch angeschlossenen Gleichspannungsquelle unterbricht, wenn sich das Ventil erwärmt. Insbesondere führt das Erreichen einer kri tischen Temperatur des Ventils und/oder der Sicherungseinrich tung zur Unterbrechung der Verbindung.

Die Sicherungseinrichtung kann ein thermisch ansteuerbares Schaltelement aufweisen, etwa auf Bi-Metallbasis und/oder mit einer beispielsweise manuell wiedereinschaltbaren Sicherung. Der Begriff Schaltelement schließt auch Schmelzsicherungen ein, die eventuell durch den Schaltvorgang zerstört werden. Die Zer störung bedeutet in der Praxis keinen Nachteil, da das zerstör te Schaltelement einen Nachweis für die Falschpolung darstellt.

Die Schaltungsanordnung kann z. B. in eine Baugruppe zur Überwa chung des Stromes zu und/oder von der Gleichspannungsquelle (Batteriestromsensor) integriert sein.

Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanord nung, und

Fig. 2 ein Detail der Schaltungsanordnung.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 1 zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Zwischen Anschlüsse 5, 6 ist eine Kfz-Batterie S geschaltet. Bei korrekter Polung liegt der Pluspol an Anschluß 5 und der Minuspol an Anschluß 6. Eine elektrische Leitung 14 mit Leitungsabschnitten 14a, 14b verbindet eine elektronische Schaltungseinheit 3 mit dem Anschluß S. Zwischen die Leitungs abschnitte 14a, 14b ist ein Thermoschalter 12 geschaltet. Zwi schen den Leitungsabschnitt 14b und den Anschluß 6 ist eine Di ode 10 geschaltet. Mögliche Alternativen für die Diode 10 sind ein Transistor und ein Thyristor. Die Diode 10 ist so gepolt, daß sie bei korrektem Anschluß der Batterie 8 sperrt. Der Ther moschalter 12 und die Diode 10 sind über eine thermische Kopp lung 16 thermisch miteinander verbunden.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Minuspol und dem zuge hörigen Anschluß von elektrischen Verbrauchern wird bei Kfz in der Regel nicht durch ein Kabel, sondern durch auf Massepoten tial liegende Metallteile des Kfz realisiert. In der darge stellten Ausführungsform ist der Anschluß 6 über Leitungsab schnitte 18a, 18c mit der Diode 10 verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen dem Leitungsabschnitt 18a und der Schal tungseinheit 3 ist u. a. über einen Leitungsabschnitt 18b her getellt. Über die Schaltungsanordnung 1 können weitere elektro nische Schaltungseinheiten und/oder andere Verbraucher an die Batterie 8 angeschlossen werden.

Wird die Batterie 8 falsch an die Schaltungsanordnung 1 ange schlossen, so daß ihr negativer Pol mit dem Anschluß 5 verbun den ist und ihr positiver Pol mit dem Anschluß 6 verbunden ist, schaltet die Diode 10 die Anschlüsse 5, 6 kurz. Es fließt daher ein großer Strom durch die Diode 10 und sie erwärmt sich auf grund ihres elektrischen Widerstandes. Zumindest ein Teil der Wärme wird über die thermische Kopplung 16 zu dem Thermoschal ter 12 übertragen. Abhängig von der über die thermische Kopplung 16 übertragenen Wärmemenge und/oder der resultierenden Temperatur des Thermoschalters 12 unterbricht dieser die Lei tung 14, so daß die Leitungsabschnitte 14a, 14b elektrisch von einander getrennt werden. Dadurch werden sowohl die Diode 10 als auch die elektronische Schaltungseinheit 3 von dem Anschluß 5 elektrisch abgekoppelt und somit vor Beschädigung und/oder Zerstörung geschützt.

Zusätzlich zu dem Thermoschalter 12 kann eine Sicherung vorge sehen sein, die insbesondere bei richtiger Polung der Batterie die elektronische Schaltungseinheit 3 vor zu großem Stromfluß schützt. Von Vorteil ist, daß die Auslösecharakteristik der zu sätzlichen Sicherung nicht auf die Eigenschaften der Diode 10 abgestimmt werden muß. Weiterhin ist bei einem Auswechseln der Sicherung gegen eine Sicherung anderen Typs dennoch die Diode 10 durch den Thermoschalter 12 vor Beschädigung geschützt. Der Thermoschalter 12 kann optimal an die Eigenschaften der Diode 10 angepaßt werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung eines Teils der Schaltungsan ordnung 1. Der Anschluß 5 ist mit dem Leitungsabschnitt 14a verbunden, der so dimensioniert ist, daß er einen geringen e lektrischen Widerstand hat. Zwischen den Leitungsabschnitten 14a, 14b ist der Thermoschalter 12 angeordnet und beispielswei se als Schmelzsicherung in Form einer Lötstelle ausgeführt. Zu mindest in der Nähe der Kontaktfläche zwischen dem Thermoschal ter 12 und dem Leitungsabschnitt 14b ist der Leitungsabschnitt 14b im Verhältnis zu den Dimensionen des Leitungsabschnittes 14a und/oder zu den Dimensionen des Thermoschalters 12 dünn ausgeführt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktfläche ist die Diode 10 unmittelbar, insbesondere großflächig, an den Leitungsabschnitt 14b angeschlossen. Erwärmt sich die Diode 10 aufgrund einer Verpolung, wird ein Teil der Abwärme der Diode 10 bei geringem thermischem Widerstand durch den Leitungsab schnitt 14b zu dem Thermoschalter 12 übertragen. Dieser kann somit ohne wesentliche Verzögerung auslösen und die elektrische Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten 14a, 14b trennen. Insbesondere wenn der Thermoschalter 12 als Schmelzsicherung ausgeführt ist, ist bei dieser Ausführungsform ein besonders kostengünstiger Schutz gegen Verpolung realisiert.

Bezugszeichenliste

1

Schaltungsanordnung

3

elektronische Schaltungseinheit

5

,

6

Anschluß

8

Batterie

10

Diode

12

Thermoschalter

14

Leitung

14

a,

14

b Leitungsabschnitt

16

thermische Kopplung

18

a,

18

b,

18

c Leitungsabschnitte

Claims

1. Schaltungsanordnung (1) zum Schutz einer gleichspannungs versorgten elektronischen Schaltungseinheit (3) vor Be schädigung bei Falschpolung der Gleichspannungsversorgung mit:
Anschlüssen (5, 6) zum Anschließen an eine Gleich spannungsquelle (8),
einer elektrischen Verbindung (14) zum Verbinden der Schaltungseinheit (3) mit einem der Anschlüsse (5, 6),
einem elektronischen Ventil (10), das derart ausges taltet und zwischen die Anschlüsse (5, 6) geschaltet ist, dass es bei der Falschpolung die Anschlüsse (5, 6) kurzschließt, und
einer Sicherungseinrichtung (12), die das elektro nische Ventil (10) bei der Falschpolung vor Beschä digung schützt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das elektronische Ventil (10) und die Sicherungs einrichtung (12) derart thermisch miteinander gekoppelt und aufeinander abgestimmt sind, dass die Sicherungs einrichtung (12) die elektrische Verbindung (14) unter bricht und das Ventil (10) von wenigstens einem der An schlüsse (5, 6) trennt, wenn sich das Ventil (10) erwärmt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (12) ein thermisch ansteu erbares Schaltelement (16) aufweist und dass sowohl das Ventil (10) als auch das Schaltelement (16) an einer e lektrischen Abzweigung (18) angeordnet sind, an der das Ventil (10) elektrisch an die elektrische Verbindung (14) angeschlossen ist, so dass die Abzweigung (18) das Schalt element (16) thermisch an das Ventil (10) ankoppelt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung in eine Baugruppe zur Überwa chung des zu und/oder von der Gleichspannungsquelle (8) fließenden Stromes integriert ist.

4. Verfahren zum Schutz einer gleichspannungsversorgten e lektronischen Schaltungseinheit (3) vor Beschädigung bei Falschpolung der Gleichspannungsversorgung, wobei
ein elektronisches Ventil (10) derart ausgestaltet und zwischen Anschlüsse (5, 6) zum Anschließen einer Gleichspannungsquelle (8) geschaltet wird, dass es bei der Falschpolung die Anschlüsse (5, 6) kurz schließt, und
bei der Falschpolung Abwärme des Ventils (10) genutzt wird, um das Ventil (10) und die Schaltungseinheit (3) von der Gleichspannungsquelle (8) elektrisch zu trennen.