DE102004044504A1

DE102004044504A1 - Controller for motor vehicle with polarity inversion protection has large relay coil winding cross-section for low internal impedance allowing high converter load current, low winding number for producing defined magnetic flux linkage

Info

Publication number: DE102004044504A1
Application number: DE102004044504A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-16

Abstract

The device has an up voltage converter (15,27,19,20) and polarity inversion protection (13,16,18) with a switching relay (13) that isolates a protected circuit (21-24,26) from an input voltage if inversion occurs. The relay coil (15) also acts as the choke coil of the converter and a coil current can be clocked by a controllable clock switching arrangement (17). The winding of the relay coil has a large cross-section for generating a low internal impedance allowing a high converter load current and a low winding number for producing a defined magnetic flux linkage. Independent claims are also included for the following: (A) a method of manufacturing a relay/choke coil (B) and a coil carrier.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, mit einem Aufwärts-Spannungswandler und mit einer Verpolschutzschaltung, welche ein Schaltrelais umfasst, das bei Verpolung eine zu schützende Schaltung von einer Eingangsspannung trennt, wobei eine Relaisspule des Schaltrelais für ein sicheres Schalten eine bestimmte magnetische Durchflutung im aktivierten Zustand aufweist und wobei die Relaisspule des Schaltrelais zusätzlich als Drosselspule des Aufwärts-Spannungswandlers wirkt und ein Spulenstrom durch die Relais-/Drosselspule von steuerbaren Taktschaltmitteln taktbar ist.The The invention relates to a control device for a motor vehicle, with a Step-up voltage converter and with a polarity reversal protection circuit comprising a switching relay, the one with polarity reversal one to be protected Circuit separates from an input voltage, wherein a relay coil of the switching relay for safe switching a certain magnetic flux in the having activated state and wherein the relay coil of the switching relay additionally as choke coil of the up-voltage converter acts and a coil current through the relay / choke coil of controllable Clock switching means is clocked.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung einer Relais-/Drosselspule, insbesondere zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Steuergerät.The The invention further relates to a method for the production a relay / choke coil, in particular for use in a Control unit according to the invention.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Spulenträger zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren.The The invention further relates to a coil carrier for use in the method according to the invention.

Steuergeräte, insbesondere in Kraftfahrzeugen, dienen der komplexen Ansteuerung einer ihnen zugeordneten Peripherie, das heißt der Ansteuerung von Komponenten, welche bestimmte Steuer- und/oder Betätigungsspannungen über einen Leistungsschalter des Steuergerätes beziehen. Als Peripherie-Komponenten kommen beispielsweise Injektoren für die Kraftstoffeinspritzung oder Lampen etc. in Frage.Control devices, in particular in motor vehicles, serve the complex control of their assigned Periphery, that is the control of components which certain control and / or Operating voltages over a Circuit breaker of the control unit Respectively. For example, injectors are used as peripheral components for the Fuel injection or lamps, etc. in question.

Derartige Steuergeräte sind vielfach mit einem Verpolschutz ausgestattet um zu verhindern, dass die Elektronik des Steuergerätes selbst und/oder der Peripherie-Komponenten durch fehlerhafte Polung der Versorgungsspannung/Fahrzeugbatterie geschädigt wird. Eine Verpolschutzschaltung umfasst bekannterweise ein Schaltrelais, welches sich bei richtiger Polung in geschlossenem Zustand befindet und die nachfolgenden, zu schützenden Schaltungen mit einer Anschlussklemme der Versorgungsspannung verbindet. Die Relaisspule des Schaltrelais ist einerseits ebenfalls mit der Anschlussklemme der Spannungsversorgung verbunden, andererseits jedoch über eine Diode mit dem entgegengesetzten Pol der Spannungsversorgung verbunden. Die Diode ist derart ausgerichtet, dass sie bei korrekter Polung in Sperrrichtung beaufschlagt wird. Lediglich im Verpolungs-Fall wird die Diode leitend, so dass durch die Relaisspule ein hinreichend großer Anzugsstrom fließen kann, welcher zu einem Öffnen des Schalters führt, so dass die zu schützenden Schaltungen von der Spannungsversorgung getrennt werden.such ECUs are often equipped with a polarity reversal protection to prevent the electronics of the control unit itself and / or the peripheral components due to incorrect polarity the supply voltage / vehicle battery is damaged. A polarity reversal protection circuit comprises known a switching relay, which is correct polarity in the closed state and the subsequent circuits to be protected connects to a terminal of the supply voltage. The Relay coil of the switching relay is on the one hand also with the terminal connected to the power supply, on the other hand, however, via a Diode connected to the opposite pole of the power supply. The diode is aligned so that it is correct polarity is applied in the reverse direction. Only in reverse polarity case the diode is conductive, so that by the relay coil a sufficient greater Tightening current flow can, which to open the switch leads, so that the to be protected Circuits are disconnected from the power supply.

Weiter benötigen viele Steuergeräte eine höhere Betriebsspannung, als die verwendete Spannungsversorgung, üblicherweise eine Kraftfahrzeugbatterie, bei tiefer Entla dung oder bei starker Belastung zu liefern in der Lage ist. Daher umfassen solche Steuergeräte sogenannte Aufwärts-Spannungswandler, die im Stand der Technik ebenfalls bekannt sind. Ein Aufwärtsspannungswandler weist eine Drosselspule auf, welche in Reihe mit einer Diode zwischen den gleichpoligen Anschlussklemmen der Eingangs- und der Ausgangsspannung geschaltet ist. Die Diode ist in Durchlassrichtung von der Klemme der Eingangsspannung zur Klemme der Ausgangsspannung hin geschaltet. Weiter kann ein Strom durch die Drosselspule über Taktschaltmittel abgeleitet werden. Den Taktschaltmitteln ist in der Regel ein Glättungskondensator zur Reduzierung der Welligkeit der Ausgangsspannung zugeordnet. Bei geschlossenem Schalter der Taktschaltmittel fließt ein vergleichsweise hoher Strom durch die Drosselspule, wobei deren Induktivität als Energiespeicher wirkt. Wird der Schalter der Taktschaltmittel geöffnet, wirkt diese Induktivität daher als zusätzliche Energiequelle und führt zu einer Erhöhung der Ausgangsspannung über die Eingangsspannung. Durch geeignete Ansteuerung der Taktschaltmittel, in der Regel mittels eines Mikrocontrollers, lässt sich die Ausgangsspannung bedarfsgerecht steuern.Further need many controllers a higher one Operating voltage, as the voltage supply used, usually a motor vehicle battery, deep discharge or strong Able to deliver load. Therefore, such controllers include so-called Step-up voltage converter, which are also known in the art. An up-voltage converter has an inductor, which in series with a diode between the same-pole terminals of the input and output voltage is switched. The diode is in the forward direction of the terminal of the input voltage switched to the terminal of the output voltage. Next can be a stream through the choke coil over Clock switching means are derived. The clock switching means is in usually a smoothing capacitor assigned to reduce the ripple of the output voltage. at closed switch of the clock switching means flows a comparatively high Current through the choke coil, with its inductance as energy storage acts. If the switch of the clock switching means is opened, this inductance therefore acts as an additional source of energy and leads to an increase the output voltage over the input voltage. By suitable control of the clock switching means, usually by means of a microcontroller, can the output voltage control according to demand.

Aus der DE 100 55077 A1 ist ein gattungsbildendes Steuergerät bekannt, bei welchem die Verpolschutzschaltung und die Aufwärts-Spannungswandlerschaltung derart kombiniert sind, dass die Relaisspule des Schaltrelais gleichzeitig als Drosselspule des Spannungswandlers wirkt. Als Taktschaltmittel ist ein Kleinsignal-MOSFET vorgesehen, welcher die Drosselspule derart schaltet, dass deren mittlerer Drosselstrom den zum Schalten des Schaltrelais erforderlichen Anzugsstrom nicht überschreitet.From the DE 100 55077 A1 a generic control device is known in which the polarity reversal protection circuit and the up-voltage converter circuit are combined in such a way that the relay coil of the switching relay simultaneously acts as a choke coil of the voltage converter. As a clock switching means, a small-signal MOSFET is provided which switches the choke coil such that the average inductor current does not exceed the required for switching the switching relay pull-in current.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass eine herkömmliche Relaisspule, aufgrund ihres hohen Spulenwiderstandes, bei Nennspannung nur einen niedrigen Stromfluss zur Folge hat. Entsprechend eignet sich der Spannungswandler, welcher die Relaisspule als Drosselspule verwendet, ebenfalls nur zur Generierung niedriger Ströme. Die Vorteile, der vorbeschriebenen kombinierten Spannungswandler/Verpolschutz-Schaltung lassen sich daher bislang nur bei Steuergeräten mit extrem niedrigem Eigenstrombedarf ausnutzen.The known device has the disadvantage that a conventional Relay coil, due to its high coil resistance, at rated voltage only results in a low current flow. Accordingly suitable itself the voltage converter, which the relay coil as a choke coil also used only to generate low currents. The Advantages of the above-described combined voltage transformer / reverse polarity protection circuit So far, they can only be used with control units with extremely low self-consumption exploit.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät nach Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Wicklung der Relaisspule zur Erzeugung eines niedrigen, einen hohen Wandlerlaststrom zulassenden Innenwiderstands einen dementsprechend großen Querschnitt und zur Erzeugung der bestimmten magnetischen Durchflutung eine dementsprechend kleine Windungszahl aufweist. Für die Wicklung der Relaisspule wird daher ein Draht mit sehr großem Querschnitt verwendet. Dadurch erhält die Wicklung einen sehr niedrigen Innenwiderstand, der einen hohen Wandlerlaststrom zulässt, wenn die Spule ihre Funktion in dem Aufwärts-Spannungswandler ausübt. Der Aufwärts-Spannungswandler ist daher in der Lage eine sehr große Wandlerenergie zur Verfügung zu stellen. Durch den sehr großen Querschnitt wird auch die Zeitkonstante erniedrigt, wodurch eine sehr schnelle Taktung mit den Taktschaltmitteln möglich wird, was sich positiv auf die Spannungswandlereigenschaften auswirkt. Da die Relaisspule für die Verpolschutzschaltung gleichzeitig eine Funk tion übernimmt, nämlich als Bestandteil des Schaltrelais im Falle einer Verpolung ein sicheres Schalten zu garantieren, ist es erforderlich, eine bestimmte magnetische Durchflutung im aktivierten Zustand herbeizuführen. Das sichere, kraftvolle Schalten des Relais wird durch die magnetische Durchflutung bestimmt, die bei entsprechenden Relais des Standes der Technik durch einen kleineren Querschnitt und eine größere Windungszahl erreicht wurde. Die Folge bei der bekannten Einrichtung ist eine weniger starke Belastung der Fahrzeugbatterie. Beim Gegenstand der Erfindung nimmt man die höhere Belastung der Fahrzeugbatterie aufgrund eines großen Stromflusses durch den größeren Querschnitt der Wicklung der Relaisspule in Kauf, da der Zustand der Verpolung nicht sehr lange anhält, denn dieser Zustand wird aufgrund der Nichtfunktion der einzelnen Bauelemente vom Benutzer sehr schnell erkannt, so dass er durch Umpolung Abhilfe schafft, wenn er beispielsweise nach einem Stillstand des Fahrzeugs die Fahrzeugbatterie verpolt wieder anschließt. Gegenüber bisher im Stand der Technik eingesetzten Relais des Verpolungsschutzes weist die Wicklung des erfindungsgemäßen Relais, die sowohl die Schaltfunktion für den Verpolungsschutz als auch die Funktion für den Aufwärts-Spannungswandler übernimmt, eine wesentlich kleinere Windungszahl, vorzugsweise um den Faktor 50 bis Faktor 100 auf. Dementsprechend größer muss der die Relaisspule durchströmende Strom sein, also ebenfalls um den Faktor 50 bis Faktor 100, damit insgesamt die magnetische Durchflutung gemäß einem Relais nach den Stand der Technik und einem erfindungsgemäßen Relais gleich bleibt. Die magnetische Durchflutung, auch Amperewindungszahl genannt, setzt sich aus dem Produkt des Stromes in Ampere und der Windungszahl zusammen. Die magnetische Durchflutung wird auch magnetischer Fluss genannt. Bei der Funktion als Schaltrelais der Verpolschutzschaltung tritt ein Öffner des Schaltrelais in Funktion, d.h., bei einem Fehler zieht das Schaltrelais an, wodurch der Öffner öffnet und dadurch die zu schützende Schaltung von der Spannung abgeklemmt wird. Bei der Funktion als Aufwärts-Spannungswandler lässt sich die erfindungsgemäße Wicklung der Relaisspule aufgrund ihrer kleinen Zeitkonstanten sehr schnell takten. Ferner weist die Spule den bereits erwähnten niedrigen Innenwiderstand auf, so dass eine stromstarke, „feste" Quelle zur Verfügung steht.In the control device according to the invention according to claim 1, it is provided that the winding of the relay coil for generating a low, a high converter load current permitting Innenwi derstands has a correspondingly large cross-section and to generate the specific magnetic flux a correspondingly small number of turns. For the winding of the relay coil therefore a wire with a very large cross-section is used. This gives the winding a very low internal resistance which allows a high converter load current as the coil performs its function in the up-voltage converter. The step-up voltage converter is therefore able to provide a very large conversion energy. Due to the very large cross section, the time constant is lowered, whereby a very fast clocking with the clock switching means is possible, which has a positive effect on the voltage transformer characteristics. Since the relay coil for the polarity reversal protection circuit simultaneously assumes a radio tion, namely to guarantee a safe switching as part of the switching relay in the case of a reverse polarity, it is necessary to bring about a certain magnetic flux in the activated state. The safe, powerful switching of the relay is determined by the magnetic flux that has been achieved in corresponding prior art relays by a smaller cross-section and a larger number of turns. The consequence of the known device is a less heavy load on the vehicle battery. The object of the invention takes the higher load of the vehicle battery due to a large current flow through the larger cross section of the winding of the relay coil in purchasing, since the state of the reverse polarity does not last very long, because this state is very fast due to the non-function of the individual components by the user recognized, so that it creates a remedy by reversing, for example, after a stoppage of the vehicle, the vehicle battery polarity reconnects again. Compared to previously used in the prior art relays of reverse polarity protection, the winding of the relay according to the invention, which takes over both the switching function for the reverse polarity protection and the function for the up-voltage converter, a much smaller number of turns, preferably by a factor of 50 to 100 factor. Accordingly, the current flowing through the relay coil must be correspondingly greater, ie likewise by a factor of 50 to a factor of 100, so that overall the magnetic flux remains the same according to a relay according to the prior art and a relay according to the invention. The magnetic flux, also called Amperewindungszahl, is composed of the product of the current in ampere and the number of turns. The magnetic flux is also called magnetic flux. In the function as a switching relay of the polarity reversal protection circuit, an opener of the switching relay comes into operation, ie, in an error pulls the switching relay, whereby the opener opens and thereby the circuit to be protected is disconnected from the voltage. When used as an up-voltage converter, the winding of the relay coil according to the invention can be clocked very fast due to their small time constants. Furthermore, the coil has the already mentioned low internal resistance, so that a high-current, "solid" source is available.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 7 baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass ein Spulendraht auf einem Vorwickeldorn großer Stabilität vorgewickelt und anschließend ein Spulenträgerelement geringerer Stabilität in den umwickelten Hohlraum eingeschoben wird. Durch die nach Anspruch 1 vorgesehene Verwendung besonders dicker Spulendrähte wird nämlich die Herstellung der Drossel-/Relaisspule erschwert. Bei üblichen Wickelverfahren zur Spulenherstellung wird der Wicklungsdraht unmittelbar auf dem Spulenträger, welcher in das Steuergerät eingebaut werden soll, gewickelt. Dabei werden in der Regel leichte und kostengünstige Kunststoffträger verwendet. Diese sind jedoch der erhöhten mechanischen Belastung bei der Bewicklung mit einem dickeren Draht nicht gewachsen. Das Vorwickeln auf einem stabilen Vorwickeldorn stellt hingegen keine Schwierigkeit dar, und eine aus einem dicken Draht gewickelte Spule ist hinreichend formstabil, so dass im Anschluss an das Vorwickeln ein weniger stabiler, dafür kosten- und gewichtsgünstiger Spulenträger eingeschoben werden kann.The inventive method according to claim 7 builds on the state of the art in that a coil wire is pre-wound on a high stability feed mandrel and subsequently a coil carrier element less stability is inserted into the wrapped cavity. By according to claim 1 intended use particularly thick coil wires is namely the manufacture of the throttle / relay coil difficult. At usual Winding method for coil production is the winding wire directly on the bobbin, which in the control unit to be installed, wound. These are usually light and cost-effective Plastic carrier used. However, these are the increased mechanical load not grown with the winding with a thicker wire. The Pre-winding on a stable Vorwickeldorn, however, no Difficulty, and a wound from a thick wire coil is sufficiently dimensionally stable, so that following the pre-winding a less stable, for that cost and weight-saving coil carrier can be inserted.

Der erfindungsgemäße Spulenträger nach Anspruch 11 baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass er aus mehreren Bauteilen zusammensetzbar ist, von denen wenigstens zwei im Bereich der Wicklungen teleskopartig ineinander einschiebbar sind. Dies trägt dem erfindungsgemäßen Wicklungsverfahren Rechnung und ermöglicht zwei besonders günstige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wicklungsverfahrens, die weiter unten erläutert werden sollen.Of the Coil carrier according to the invention according to claim 11 builds on the state of the art in that it consists of several Components is composable, of which at least two in the field the windings are telescopically inserted into one another. This wear that winding method according to the invention Bill and allows two especially cheap embodiments the winding method according to the invention, explained below should be.

Der besondere Vorteil der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergerätes gemäß Anspruch 2 liegt darin, dass durch den Austausch des Kleinsignal-MOSFET, der im Stand der Technik als Taktschaltmittel verwendet wird, durch einen Leistungs-MOSFET die schnelle Schaltung eines höheren Drosselstromes im Rahmen der Aufwärts-Spannungswandlerschaltung ermöglicht wird. Es handelt sich dabei um eine günstige Anpassung an die erfindungsgemäß erhöhten Ströme.Of the particular advantage of the development of the control device according to the invention according to claim 2 is that by replacing the small signal MOSFET, the in the prior art is used as a clock switching means by a power MOSFET the fast circuit of a higher inductor current in the context of the up-voltage converter circuit allows becomes. It is a favorable adaptation to the inventively increased currents.

Der Vorteil der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergerätes gemäß Anspruch 3 liegt in der zusätzlichen Kostenersparnis durch Kombination weiterer Bauelemente miteinander.Of the Advantage of the embodiment the control device according to the invention according to claim 3 lies in the additional Cost savings by combining other components together.

Bei der vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergerätes nach Anspruch 4 wird eine Ansteuerung der Taktschaltmittel ermöglicht, die zum einen nahezu beliebig komplex und zum anderen bedarfsgerecht erfolgen kann. Letzteres insbesondere, wenn die gemessene Spannung oder die gemessenen Spannungen in Beziehung zu der von der Spannungswandlerschaltung gelieferten Ausgangsspannung steht. Die Verwendung des Mikrocontrollers ermöglicht weiter die Ansteuerung der Taktschaltmittel in Abhängigkeit weiterer Parameter, beispielsweise des Bedarfs der von dem Steuergerät angesteuerten Peripheriegeräte.In the advantageous embodiment of the control device according to the invention according to claim 4 a control of the clock switching means is made possible, which can be done on the one hand almost arbitrarily complex and on the other needs. The latter in particular when the measured voltage or voltages are related to the output voltage supplied by the voltage converter circuit. The use of the microcontroller further enables the control of the clock switching means as a function of further parameters, for example the demand of the peripherals controlled by the control unit.

Die pulsweitenmodulierte Ansteuerung der Taktschaltmittel gemäß Anspruch 5 hat sich als besonders flexible Ansteuerungsmethode der Taktschaltmittel bewährt.The Pulsweitenmodulierte control of the clock switching means according to claim 5 has proven to be a particularly flexible method of driving the clock switching means proven.

Die günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergerätes gemäß Anspruch 6 macht Gebrauch von der Erhöhung des Stromes; den die Spannungswandlerschaltung liefern kann. Die Versorgung externer Verbraucher, welche an und für sich keine Ansteuerung über ein Steuergerät benötigen würden, mittels der Spannungswandlerschaltung des Steuergerätes macht die Verwendung eigener Spannungswandlerschaltungen in diesen externen Verbrauchern überflüssig und leistet daher einen Beitrag zur Kostensenkung.The favorable Further development of the control device according to the invention according to claim 6 makes use of the increase of the stream; which the voltage converter circuit can deliver. The Supply external consumers, which in itself no control over a control unit would need, by means of the voltage converter circuit of the controller makes use of its own Voltage transformer circuits in these external consumers superfluous and therefore contributes to cost reduction.

Die Vorteile der besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend Anspruch 8 besteht darin, dass sie zum einen eine beliebige Gestaltung der Außenbereiche, das heißt der nicht umwickelten Bereiche des Spulenträgers ermöglicht. Zum anderen ist sie Grundlage für die vorteilhaft Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 9.The Advantages of the particular embodiment the method according to the invention according to claim 8 is that on the one hand any Design of the outdoor areas, this means allows the un-wrapped portions of the bobbin. For another, she is Basis for the Advantageous embodiment of the method according to claim 9th

Die Ausführungsform nach Anspruch 9 ermöglicht es nämlich, auf ein Einschieben eines Spulenträgerbauteils unmittelbar in den von der Wicklung gebildeten Hohlraum zu verzichten, was unter Umständen mit Schwierigkeiten verbunden sein kann, da die Wandung diese Hohlraums aufgrund des Drahtdurchmessers uneben ist, die Wicklung in der Regel aber sehr fest auf dem Trägen sitzen soll. Das Vorwickeln erfolgt daher erfindungsgemäß unmittelbar auf dem – stabilisierten – endgültigen Spulenträger, der jedoch nach dem Vorwickeln durch sein Komplementärstück vervollständigt wird.The embodiment according to claim 9 allows namely, upon insertion of a coil carrier component directly in to dispense with the cavity formed by the winding, which is under circumstances can be associated with difficulties, since the wall of this cavity Due to the wire diameter is uneven, the winding usually but very firm on the sluggish should sit. The pre-winding is therefore according to the invention directly on the - stabilized - final coil carrier, the however, is completed after being pre-wound by its complementary piece.

Durch die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 10 wird eine beidseitige Formstabilisierung der Relais-/Drosselspule erreicht. Dies entspricht auch dem Vorteil der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spulenträgers entsprechend Anspruch 12By the development of the method according to claim 10 becomes a bilateral shape stabilization of the relay / choke coil reached. This also corresponds to the advantage of the training of Spool carrier according to the invention accordingly Claim 12

Zeichnungendrawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen noch näher erläutert.The The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuergerätes. 1 a schematic block diagram of a control device according to the invention.

2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäß gewickelten Relais-/Drosselspule. 2 a schematic cross-sectional view of an inventive wound relay / choke coil.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuergerätes 10. Das Steuergerät 10 wird über einen Anschluss 11 von einer Spannungsquelle, insbesondere der Batterie 12 eines Kraftfahrzeugs, versorgt. Am Eingang des Steuergerätes 10 ist ein Verpolschutz-Schaltrelais 13 vorgesehen. Dieses umfasst den eigentlichen Schalter 14 sowie eine Relaisspule 15. Bei Beaufschlagung der Spule 15 mit einem hinreichend hohen Strom wird der Schalter 14 geöffnet, so dass die nachfolgenden Schaltungskomponenten von der Batterie 12 getrennt werden. 1 zeigt das Steuergerät 10 bei korrekter Polung, das heißt bei geschlossenem Schalter 14. In diesem Zustand ist die Verpolschutz-Diode 16, über welche die Relaisspule 15 gegen Masse geschaltet ist, in Sperrrichtung gepolt. Im Falle der Verpolung wird die Verpolschutzdiode 16 leitend, so dass durch die Relaisspule 15 ein hinreichend hoher Strom fließt, um den Schalter 14 zu öffnen. 1 shows a schematic block diagram of a control device according to the invention 10 , The control unit 10 will have a connection 11 from a voltage source, in particular the battery 12 of a motor vehicle supplied. At the entrance of the control unit 10 is a polarity reversal protection relay 13 intended. This includes the actual switch 14 and a relay coil 15 , When applying the coil 15 with a sufficiently high current becomes the switch 14 open, allowing the subsequent circuit components of the battery 12 be separated. 1 shows the controller 10 with correct polarity, that is with the switch closed 14 , In this state is the reverse polarity protection diode 16 over which the relay coil 15 connected to ground, poled in the reverse direction. In the case of reverse polarity, the reverse polarity protection diode 16 conductive, so through the relay coil 15 A sufficiently high current flows to the switch 14 to open.

Ebenfalls am Eingang des Steuergerätes 10 vorgesehen, ist eine Aufwärts-Spannungswandlerschaltung, welche die nun als Drosselspule fungierende Spule 15, den Leistungs-MOSFET 17, die Dioden 18 und 19 sowie den Glättungskondensator 20 umfasst. Bei geschlossenem Relaisschalter 14 verzweigt sich der über den Eingang 11 zugeführte elektrische Strom. Er fließt einerseits über die Drosselspule 15 und die Diode 19 und parallel über den Relaiskontakt 14 und die Diode 18 zum Kondensator 20 und den Spannungsstabilisator 24. Andererseits fließt er über die Diode 18 bzw. bei entsprechender Ansteuerung eines Leistungsschal ters 21 über eine angeschlossene Last 22 gegen Masse ab. An dem gemeinsamen Potential der Spule 15 und der Diode 19 ist der Leistungs-MOSFET 17 als Taktschaltmittel angeschlossen. Er wird vorzugsweise im Pulsweitenmodulationsverfahren von dem Mikrocontroller 23 angesteuert. Der Mikrocontroller 23 wird von einem Spannungsstabilisator 24 versorgt. Der Spannungsstabilisator 24 wiederum wird durch die am Glättungskondensator 20 abfallende Spannung versorgt. Der Mikrocontroller 23 steuert den Leistungs-MOSFET vorzugsweise pulsweitenmoduliert an und steuert so die Spannung, mit welcher der Spannungsstabilisator 24 gespeist wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Mikrocontroller 23 einen Analog/Digital-Wandlereingang 25, über den er die Spannungen an den Anoden der Dioden 18 und 19 einliest. Die Ansteuerung des Leistungs-MOSFET 17 erfolgt in Abhängigkeit der beiden Spannungen, so dass eine ausreichend hohe Versorgungsspannung am Spannungsregler sichergestellt ist.Also at the entrance of the control unit 10 provided is an up-voltage converter circuit which is now acting as a choke coil 15 , the power MOSFET 17 , the diodes 18 and 19 and the smoothing capacitor 20 includes. When the relay switch is closed 14 the branch branches over the entrance 11 supplied electric power. It flows on the one hand via the inductor 15 and the diode 19 and in parallel via the relay contact 14 and the diode 18 to the condenser 20 and the voltage stabilizer 24 , On the other hand, it flows over the diode 18 or with appropriate control of a circuit breaker age 21 via a connected load 22 against mass. At the common potential of the coil 15 and the diode 19 is the power MOSFET 17 connected as clock switching means. It is preferably in the pulse width modulation method of the microcontroller 23 driven. The microcontroller 23 is powered by a voltage stabilizer 24 provided. The voltage stabilizer 24 in turn, by the on smoothing capacitor 20 powered down voltage. The microcontroller 23 controls the power MOS FET is preferably pulse width modulated and thus controls the voltage at which the voltage stabilizer 24 is fed. In the embodiment shown, the microcontroller has 23 an analog / digital converter input 25 over which he measures the voltages at the anodes of the diodes 18 and 19 reads. The control of the power MOSFET 17 takes place as a function of the two voltages, so that a sufficiently high supply voltage is ensured at the voltage regulator.

Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Relais-/Drosselspule mit erhöhtem Wicklungsquerschnitt und reduzierter Wicklungszahl sowie der Ausgestaltung der Taktschaltmittel als Leistungs-MOSFET 17 ist das erfindungsgemäße Steuergerät 10 zur Generierung hoher Ströme in der Lage. Diese Ströme können so hoch werden, dass ein "Überschuss" entsteht, mit welchem externe Komponenten 26 versorgt werden können, welche an und für sich keine Ansteuerung über ein Steuergerät benötigen.The inventive design of the relay / choke coil with increased winding cross-section and reduced number of turns and the design of the clock switching means as a power MOSFET 17 is the control device according to the invention 10 capable of generating high currents. These currents can become so high that a "surplus" arises, with which external components 26 can be supplied, which in itself need no control via a control unit.

2 zeigt eine besonders günstige Ausführungsform einer Relais/Drosselspule 30 gemäß der Erfindung. Die querschnittsstarke Wicklung 31 wurde auf einem stabilen Vorwickeldorn, welcher beispielsweise ein feststehender Stahldorn sein kann, vorgewickelt. Die aufgrund ihres großen Drahtdurchmessers weitgehend formstabile Vorwicklung wurde dann auf ein erstes Teil 32 eines leichten und kostengünstig herstellbaren Kunststoff-Spulenträgers aufgeschoben. Das Bauteil 32 weist ein hohlzylindrischen Teil 33 auf, auf welchen die Wicklung 31 aufgeschoben ist. Das Bauteil 32 weist weiter an einer Seite endständig einen Stützrand 34 auf, der ein Verrutschen der Wicklung 31 in diese Richtung verhindert. Um auch ein Verrutschen der Wicklung 31 in die entgegengesetzte Richtung zu verhindern, wird ein zweites Bauteil 35 teleskopartig in den hohlzylinderartigen Bereich des Bauteils 32 eingeschoben. Das Bauteil 35 weist ebenfalls einen hohlzylinderartigen Bereich 36 mit geringfügig kleinerem Durchmesser als der Hohlzylinderbereich 33 des Bauteils 32 auf sowie einen endständigen Stützrand 37. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der hohlzylinderartige Bereich 36 nicht abgeschlossen, sondern an wenigstens einer Seite offen, um die Einführung eines die Induktivität der Spule beeinflussenden Metallkerns zu gestatten. 2 shows a particularly advantageous embodiment of a relay / choke coil 30 according to the invention. The cross-section strong winding 31 Was pre-wound on a stable Vorwickeldorn, which may be, for example, a fixed steel mandrel. The due to their large wire diameter largely dimensionally stable Vorwicklung was then on a first part 32 pushed a lightweight and inexpensive to produce plastic bobbin. The component 32 has a hollow cylindrical part 33 on which the winding is 31 is deferred. The component 32 has further on one side terminal a support edge 34 on, a slipping of the winding 31 prevented in this direction. To also a slipping of the winding 31 to prevent in the opposite direction becomes a second component 35 telescoping in the hollow cylindrical portion of the component 32 inserted. The component 35 also has a hollow cylinder-like area 36 with a slightly smaller diameter than the hollow cylinder area 33 of the component 32 on and a terminal support edge 37 , In the embodiment shown, the hollow-cylinder-like region 36 not completed, but open on at least one side to allow the introduction of a metal core affecting the inductance of the coil.

Bei einem modifizierten Wicklungsverfahren kann die Wicklung 31 unmittelbar auf den hohlzylinderartigen Bereich 33 des Bauteils 32 gewickelt werden, in den zur Stabilisierung ein stabiler Vorwickeldorn vorzugsweise formschlüssig eingeschoben ist. Nach erfolgter Vorwicklung wird dann der Stabilisierungsdorn entfernt und das Bauteil 35 in der oben beschriebenen Weise eingeschoben.In a modified winding method, the winding 31 directly on the hollow cylinder-like area 33 of the component 32 are wound in the stabilizing a stable Vorwickeldorn preferably inserted positively. After pre-winding then the stabilizing mandrel is removed and the component 35 inserted in the manner described above.

Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrati ven Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.The previous description of the embodiments according to the present invention Invention is for illustrative purposes only and not for the purpose the restriction the invention. Within the scope of the invention are various changes and modifications possible, without departing from the scope of the invention and its equivalents.

Claims

Control device for a motor vehicle, having an upwards voltage converter ( 15 . 17 . 19 . 20 ) and with a polarity reversal protection circuit ( 13 . 16 . 18 ), which is a switching relay ( 13 ), which in reverse polarity is a circuit to be protected ( 21 . 22 . 23 . 24 . 26 ) separates from an input voltage, wherein a relay coil ( 15 ) of the switching relay for safe switching has a certain magnetic flux in the activated state and wherein the relay coil ( 15 ) of the switching relay ( 13 ) additionally as a choke coil ( 15 ) of the up-voltage converter ( 15 . 17 . 19 . 20 ) and a coil current through the relay / choke coil ( 15 ) of controllable clock switching means ( 17 ) is clockable, characterized in that the winding of the relay coil ( 15 ) has a correspondingly large cross section for generating a low, a high transformer load current permitting internal resistance and for generating the specific magnetic flux a correspondingly small number of turns.

Control device according to claim 1, characterized in that the clock switching means as a power MOSFET ( 17 ) are configured.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a diode ( 16 ) of the polarity reversal protection circuit the clock switching means ( 17 ) in parallel and ge in a clock switching means ( 17 ) comprehensive component is integrated.

Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that the clock switching means ( 17 ) from a microcontroller ( 23 ), which carries out the control as a function of at least one measured voltage or of a plurality of measured voltages.

Control unit according to claim 4, characterized in that a pulse width modulated control of the clock switching means ( 17 ) is provided.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that except peripheral components ( 22 ), which via a circuit breaker ( 21 ) of the control unit and are assigned to the control unit, at least one further, external consumer ( 26 ) is connectable.

Method for producing a relay / choke coil ( 30 ), in particular for use in a control device according to one of the preceding claims, in which a coil wire ( 31 ) on a Vorwickeldorn great stability and then a coil carrier element ( 32 . 35 ) lower stability is inserted into the wrapped cavity.

Method according to claim 7, characterized in that the coil carrier consists of several components ( 32 . 35 ) is composable, of which at least two telescopically in the region of the windings are inserted into each other.

A method according to claim 8, characterized in that the pre-winding mandrel as a system of a first coil support member ( 32 ) with a hollow cylindrical area ( 33 ) and a form-fitting in this engaging stabilizing mandrel is constructed and after the pre-winding a second coil support component ( 35 ) in place of the stabilizing mandrel form fit into the hollow cylindrical region ( 33 ) of the first coil carrier component ( 32 ) is inserted.

Method according to one of Claims 8 or 9, characterized in that each of the components ( 32 . 35 ) a terminal support edge ( 34 . 37 ) for lateral support of the winding ( 31 ) having.

Spool carrier for use in the method according to claim 7, characterized in that it consists of several components ( 32 . 35 ) is composable, of which at least two in the coil winding ( 31 ) are telescopically inserted into each other.

Spool carrier according to claim 11, characterized in that each of the telescoping components ( 32 . 35 ) a terminal support edge ( 34 . 37 ) for lateral support of the winding ( 31 ) having.