DE10146556A1

DE10146556A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen des Zustandes eines Fahrzeuges

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Publication number: DE10146556A1
Application number: DE10146556A
Authority: DE
Inventors: Steven R Turner; Kaushik Rajashekara; Gary A Cameron
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2021-09-22
Also published as: DE10146556B4; US6362599B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batterieschutzsystem für eine Batterie mit einem Schaltmechanismus, der zwischen der positiven Klemme und einer elektrischen Last der Batterie angeordnet ist. Ein Controller betätigt den Schaltmechanismus zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung, wobei die geschlossene Stellung die elektrische Last mit der Batterie verbindet und die offene Stellung die elektrische Last von der Batterie trennt. Das Batterieschutzsystem benutzt ein Batterieladezustandsdetektionssystem, welches den Controller anweist, den Schaltmechanismus zu öffnen, wenn das Detektionssystem einen Batterieladezustand detektiert, der niedriger als ein Schwellenwert ist. Das Batterieschutzsystem ist auch mit einem Fahrzeugzustandsdetektionssystem ausgestattet, das den Controller anweist, den Schaltmechanismus zu schließen, wenn von dem Fahrzeugzustandsdetektionssystem eine Fahrzeugstartbedienung detektiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen des Betriebszustandes eines Autos. Im besonderen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen und Aufrechterhalten der Ladung innerhalb einer Batterie bereit.

Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Autos, Schiffe, LKW und dergleichen, umfassen beinahe universell eine zur Motorzündung verwendete Batterie. Die Batterie ist auch elektrisch mit anderen elektrischen Lasten in dem Fahrzeug, wie beispielsweise Warnblinklampen, Radios, Fahrscheinwerfer usw. verbunden. Typischerweise liefert ein vom Motor angetriebener Gene rator oder Alternator einen elektrischen Strom zum Wiederaufladen der Batterie.

Oftmals wird der Motor ausgeschaltet und die Batterie fährt fort, eine elektrische Last in dem Fahrzeug anzutreiben, und infolgedessen wird die Batterie entladen. In manchen Fällen kann dies nachteilig sein, wie bei spielsweise, wenn die Scheinwerfer angelassen werden, das Radio ange lassen wird, der Zündschlüssel in der ersten, das Zubehör mit Strom ver sorgenden oder An-Stellung gelassen wird, oder durch eine Fehlfunktion in dem elektrischen Schaltkreis. In jedem Fall und nach einer Zeitdauer wird sich die Batterie bis zu einem solchen Ausmaß entladen, daß das An lassen des Motors unter Verwendung der Ladung in der Batterie unmög lich ist.

Um einen minimalen Schwellenladungswert in einer Kraftfahrzeugbatterie aufrechtzuerhalten, wäre es dementsprechend erwünscht, ein Batterie schutzsystem zu besitzen, das die Batterie von einer elektrischen Last oder einem elektrischen Stromzug trennen würde, wenn sich die Batterie unter einen Sollwert entlädt. Zusätzlich müßte das System den gegenwär tigen Zustand des Fahrzeugs (d. h. laufender Motor) und die Art des elek trischen Systems, das von der Batterie angetrieben wird (d. h. Warnblink lampen), unterscheiden können, um das System mit einem "ausfallsiche ren" Schutzsystem zu versehen, so daß die Batterie beim Antrieb kriti scher Systeme nicht getrennt wird.

Es wird außerdem erforderlich sein, daß das System bestimmt, wann die Batterie wieder in Verbindung gebracht werden soll, um derartige Systeme anzutreiben.

Beim Verbinden der Batterie mit einer Gleichstromversorgung mit dem gleichen Spannungsnennwert, wie beispielsweise ein Batterieladegerät, müssen die Batterie und die Versorgung mit zueinander passenden Polari täten angeschlossen werden. Wenn die Polaritäten nicht passen, könnte eine Starkstrombedingung auftreten. Das Ergebnis wird eine mögliche Be schädigung der Batterie oder der elektrischen Komponenten des Fahr zeugs sein.

Eine ähnliche Situation kann auftreten, wenn der Fahrzeugführer ver sucht, ein Fahrzeug, das eine tote Batterie aufweist, "überbrückt zu star ten", indem Starthilfekabel verwendet werden, um die tote Batterie mit ei nem Fahrzeug mit einer voll aufgeladenen Batterie zu verbinden. Es ist wichtig, daß die positive Klemme der ersten Batterie mit der positiven Klemme der zweiten Batterie verbunden wird und genauso die negativen Klemmen. Es ist jedoch nicht immer möglich, ein richtiges Zusammenfüh ren der Polarität zu garantieren. In einer ersten Situation kann es sein, daß ein ungeschulter Fahrzeugführer nicht weiß, wie die Starthilfekabel richtig anzuschließen sind. In einer zweiten Situation kann es schwierig sein, die Polaritäten der Batterien zu bestimmen. Diese letztere Situation kann auftreten, wenn die die Polarität anzeigenden Kennzeichen an den Batterien mit Öl und Schmutz bedeckt sind, bei Nacht, wenn die Kennzei chen schwierig zu lesen sind, oder bei der Hast und Frustration beim Ver such, ein Auto während extrem schlechter Wetterbedingungen überbrückt zu starten. Selbst unter idealen Umständen können gelegentlich dennoch aufgrund einfachen Übersehens Fehler beim Zusammenführen der Pola ritäten auftreten.

In den Fällen, in denen Polaritäten während eines Versuchs, ein liegenge bliebenes Auto zu starten, falsch zusammengeführt werden, kann der Fehler nicht nur eine Beschädigung der elektrischen Systeme beider Fahr zeuge bewirken, sondern eine derartige Beschädigung kann auch dazu führen, daß beide Fahrzeuge an einem fernen Ort lahmgelegt werden. Aus diesem Grund ist es sehr erwünscht, eine falsche Zusammenführung von Batteriepolaritäten zu verhindern, wenn ein Fahrzeugführer versucht, ein liegengebliebenes Fahrzeug überbrückt zu starten.

Es gibt dementsprechend einen Bedarf für ein Batterieschutzsystem, das die Beschädigung der Batterie infolge von Kurzschlüssen oder ungeeigne ten Überbrückungsstartbedingungen verhindert. Es gibt zusätzlich auch einen Bedarf für ein Batterieschutzsystem, bei dem die Batterie eine mi nimale Ladung behält, um wesentliche Systeme, wie beispielsweise den Anlasser eines Kraftfahrzeugs, zu betätigen.

Ein intelligentes Batteriesystem, das dafür entworfen ist, einen Anlaß schutz bereitzustellen, umfaßt zusätzliche Merkmale, wie beispielsweise einen Batterieentladungsschutz.

Der Anlaßschutz verwendet einen elektronischen Schalter, d. h. FET, der öffnet, um die Batterie von der elektrischen Fahrzeuglast zu trennen und somit zu garantieren, daß immer eine angemessene Anlaßenergie verfüg bar ist. Das Wiederverbinden der Batterie ist für den Benutzer transpa rent. Ein Wiederverbinden tritt auf, wenn das Bremspedal niedergedrückt wird, die Warnblinklampen eingeschaltet werden oder der Anlasser einge schaltet wird. Wenn die Warnblinklampen aktiviert sind, wird das Batte rieschutzsystem daran gehindert, die Batterie zu trennen. Wenn der Motor läuft, wird das Batterieschutzsystem daran gehindert, die Batterie von der Fahrzeuglast zu trennen. Ein Handschalter ist als Sicherheit verfügbar.

Wenn ein direkter Kurzschluß zwischen der negativen und der positiven Batterieklemme des Batterieschutzsystems auftritt, wie es beispielsweise bei einem Unfall geschehen kann, öffnet der elektronische Schalter, wo durch die Batterie von der Fahrzeuglast getrennt wird. Wenn zusätzlich ein Überbrückungsstart mit umgekehrter Polarität, d. h. Verpolung, ver sucht wird, wird die Batterie getrennt. Die Schutzmerkmale bei Kurz schluß und Verpolung können Teil einer einfacheren Ausführungsform sein, die nicht die Anlaßschutzmerkmale umfaßt.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Hemmungs-Trennungs-Detektion umfaßt die Detektion von Wechselstromsignalen an der elektrischen Fahr zeuglast, die eine Aktivierung von Warnblinklampen oder eine Bedingung eines laufenden Motors darstellen. Die transparente Detektion detektiert auch vorübergehende Änderungen in einer Gleichspannung über die elek trische Fahrzeuglast hinweg, während offener Zustände des FET.

Eine beispielhafte Ausführungsform eines alleinstehenden Kurzschluß- und Verpolungssystems umfaßt den elektronischen Schalter und eine De tektionsbedingung für einen übermäßigen Stromzug. Die Detektion eines übermäßigen Stromzuges würde keine Motorstartbedingung umfassen, die normalerweise eine Bedingung mit relativ starkem Strom ist.

Das Batterieschutzsystem umfaßt einen Handschalter, der es erlaubt, daß das Batterieschutzsystem ausgeschaltet werden kann. Wenn dieser Schal ter in der Aus-Stellung ist, ist die Batterie getrennt. Wenn der Schalter in der An-Stellung ist, ist das Batterieschutzsystem in Betrieb.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen be schrieben, in diesen zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 und 3 die Entleerung einer Batterie unter Motorstartbedingungen,

Fig. 4 ein Flußdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Wechselstromwellenform der Batteriespannung, die eine Motor-An-Bedingung angibt,

Fig. 6 eine Wechselstromwellenform der Batteriespannung, die eine Wechselstromwellenform der Warnblinklampen angibt,

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines transparenten Wiederverbin dungsuntersystems,

Fig. 8 eine beispielhafte Ausführungsform eines vereinfachten Überbrückungsstartschutzsystems, und

Fig. 9 ein Flußdiagramm, das Teile einer Befehlsfolge veranschau licht, die von dem Steueralgorithmus der vorliegenden An meldung angewandt wird.

Es ist der Zweck des Batterieschutzsystems, die Batterie vor Entladung über den Punkt hinaus zu schützen, bei dem die verbleibende Batterie energie in der Lage ist, den Motor zu starten. Dies wird gemäß einem in einem Mikroprozessor gespeicherten Algorithmus bewerkstelligt, der, ne ben anderen Dingen, die Batteriespannung, die Umgebungstemperatur und die Zeit mißt. Auf der Grundlage der Werte dieser Eingänge wird der Mikroprozessor die Batterie von der Last und/oder dem elektrischen Stromzug trennen, um einen minimalen Ladungswert zu bewahren, näm lich eine ausreichende Ladungsmenge, um Anlaßenergie für den Anlasser des Autos bereitzustellen. Ein automatisches Trennen wird durch Soft ware geschaltet, so daß, wenn die Batteriespannung sich nach dem Tren nen wieder erholt, die Batterie getrennt bleibt.

Das Batterieschutzsystem ist auch derart gestaltet, daß es einen "ausfall sicheren" Betrieb aufweist, um das Trennen der Batterie in bestimmten Situationen zu verhindern, beispielsweise wenn der Motor läuft oder die Warnblinklampen aktiv sind. Das System benutzt auch ein Mittel zum Un terscheiden der Wechselstromwellenformen, die durch die Batterieklem men infolge einer Aktivität der Motorzündung und Warnblinklampen er scheinen. Wenn diese Wellenformen vorhanden sind, wird die Software, die einen Mustererkennungsalgorithmus verwendet, um diese Bedingun gen zu detektieren, dann verhindern, daß die Trennung der Batterie auf tritt. Wenn beispielsweise das Batterieladesystem ausfallen sollte, wo durch zugelassen wird, daß sich die Batterie bis unter einen Punkt ent lädt, bei dem die Batterie nicht in der Lage sein wird, das Auto erneut zu starten, und der Motor läuft, würde die Batterie dennoch verbunden sein.

Wenn das System die Batterie automatisch getrennt hat, wird es die Bat terie automatisch wieder verbinden, wenn das System eine gewisse elek trische Aktivität erfaßt, wie beispielsweise das Niederdrücken des Brems pedals (eine Funktion, die die Bremsleuchten leuchten läßt), das Einschal ten der Zündung (eine Funktion, die den Solenoid des Anlassers manipu liert) und die Aktivierung der Warnblinklampen des Fahrzeugs. Mit ande ren Worten kann das System detektieren, wenn irgendjemand beabsich tigt, das Fahrzeug zu starten und zu fahren, und wird dementsprechend sicherstellen, daß die Batterie wieder verbunden ist.

Nach einem Trennungsbetrieb wird über eine Zeitdauer von annähernd 10 Sekunden, nachdem das System die Batterie getrennt hat, verhindert, daß die Einheit einen Wiederverbindungszustand detektiert. Die Wartepe riode ist in der Software programmiert, um zuzulassen, daß sich die Spannung an dem 12-V-Bus "beruhigen" kann, nachdem das Trennen der Batterie aufgetreten ist.

Wenn die Batterie in Abhängigkeit von einer Anforderung eines Fahrzeug starts wieder verbunden wird, wird das System bis zu 20 Sekunden zulas sen, damit der Motor gestartet werden kann. Sobald 20 Sekunden verstri chen sind und die Batterieladung unter dem Schwellenpegel zum Liefern einer Ladung an den Anlasser liegt, kann die Batterie wieder automatisch getrennt werden, wenn der Motor noch nicht läuft oder die Warnblinklam pen nicht aktiv sind.

Es ist eine zweite Funktion des Batterieschutzsystems, die Batterie in dem Fall eines übermäßig hohen Batteriestromes automatisch zu trennen. Ein übermäßig hoher Strom würde aus einem Kurzschluß auf das Chassis des 12-V-Busses resultieren, wie er bei einem Unfall oder wegen eines falschen Anschließens einer externen Batterie in einem Bemühen, das Auto über brückt zu starten, auftreten könnte. Eine Trennung dieser Art wird nicht unterbunden, selbst wenn der Motor an ist oder die Warnblinklampen an sind. Wenn diese Art einer Batterietrennung auftritt (im Gegensatz zu der Trennung der Batterie im schwach geladenen Zustand) verhindert die Software ein automatisches Wiederverbinden. Die einzige Möglichkeit, die Batterie in dieser Situation wieder zu verbinden, ist es, einen An/Aus- Schalter des Batterieschutzsystems zu betätigen.

Der An/Aus-Schalter des Batterieschutzsystems kann dazu verwendet werden, die Batterie von dem Auto von Hand zu trennen (AUS), was prak tisch jede Last beseitigt, die an der Batterie vorhanden ist (einschließlich der parasitären Fahrzeuglast). Jedoch wird die Einheit diesen Schalter umgehen, während der Motor läuft oder die Warnblinklampen aktiv sind, um zu verhindern, daß der Fahrer die Batterie unter diesen Bedingungen trennt. Der Schalter kann gegebenenfalls auch dazu verwendet werden, ein Wiederverbinden zu bewirken (Schalter auf AUS, dann AN).

Das Batterieschutzsystem erfordert nur elektrische Verbindungen an den Batterieklemmen. Es sind aufgrund der Tatsache, daß das Wiederverbin dungssignal, das Warnblinklampen-An-Signal und das Motor-An-Signal alle durch die Batterieklemmen hindurch detektiert werden können, keine weiteren elektrischen Verbindungen erforderlich.

Das Batterieschutzsystem kann in sieben Unterabschnitte unterteilt wer den, die umfassen: 1) Batterietrennungspunktbestimmung; 2) Überstrom detektion; 3) transparente Wiederverbindungsdetektion; 4) Motor- An/-Warnblinklampen-An-Detektion; 5) FET-Array- und Umgebungslufttempe raturdetektion; 6) FET-Gate-Steuerung und 7) Handschalter/Schalterum gehung. Der Mikrocontroller empfängt einen Eingang für die Abschnitte 1 bis 5 und liefert einen Ausgang für die Abschnitte 6 und 7.

Die Batterietrennungspunktbestimmung wird in dem Mikroprozessor be werkstelligt, indem die zeitliche Änderungsrate der Batteriespannung und die Umgebungstemperatur gemessen werden und diese Meßwerte mit im Mikroprozessorspeicher gespeicherten Batterieentladungskurven vergli chen werden. Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen typische Kurven von zeit lichen Änderungsraten. Die Batteriespannung wird von dem Mikroprozes sor über einen Spannungsteiler überwacht. Wenn der Ladezustand der Batterie derart ist, daß jede weitere Reduktion der Batterieladung einen Motorstart verhindern könnte, wird der Mikroprozessor bewirken, daß ein Feldeffekttransistor-Array (FET-Array) ausschaltet, wodurch die Last von der Batterie getrennt wird.

Die Überstromdetektion wird durch einen Differenzverstärker mit Eingän gen von der Source und der Drain des FET-Arrays bereitgestellt. Der Aus gang des Differenzverstärkers ist als solcher eine Spannung, die propor tional zu dem durch das FET-Array fließenden Strom ist. Ein Komparator ausgang wird auf high gehen, wenn der FET-Strom über den Schwellen wert ansteigt, der als der negative Eingang eines Verstärkers festgelegt ist. Sonst bleibt der Verstärkerausgang low. Jedesmal dann, wenn der Ver stärkerausgang auf high geht, wird dies einen sofortigen Interrupt in der Software in dem Mikroprozessor bewirken, auf den der Mikroprozessor ansprechen wird, indem dem FET-Array befohlen wird, auszuschalten. Die Mikroprozessor-Software wird verhindern, daß ein Wiederverbinden auf tritt, nachdem eine Überstromtrennung aufgetreten ist. Es ist die einzige Möglichkeit, das FET-Array in diesem Fall wieder einzuschalten, das Bat terieschutzsystem mit dem An/Aus-Handschalter aus- und darin wieder einzuschalten.

Das transparente Wiederverbindungsdetektionssystem arbeitet, nachdem dem FET-Array befohlen worden ist, aufgrund niedriger Batterieladung auszuschalten, indem ein parallel zu dem FET-Array liegender 6,2-K- Widerstand bis zu 2 mA zu den Fahrzeuglasten leitet. Wenn der Fahrer auf das Bremspedal tritt (oder den Zündschalter auf "Start" stellt oder die Warnblinklampen einschaltet), tritt aufgrund einer Schwankung in der Last, die an dem Batterieschutzsystem vorhanden ist, eine sprungartige Spannungsänderung in dem 6,2-K-Widerstand auf. Diese sprungartige Spannungsänderung wird von einem Verstärker U2C verstärkt und dann an einen zweiten Verstärker ausgegeben. Ein Verstärkereingang wird von dem RC-Netz gefiltert, während der andere Eingang nicht gefiltert wird. Dies bewirkt eine momentane Spannungsdifferenz an den Eingängen des Verstärkers, die bewirkt, daß der Ausgang des Verstärkers jedesmal dann, wenn die sprungartige Änderung auftritt, momentan auf high geht. Ein hoher Ausgang von dem Verstärker wird bewirken, daß ein sofortiger In terrupt in der Software auftritt, wenn das FET-Array aufgrund einer schwachen Batterie ausgeschaltet wurde. Sonst wird jeder Ausgang von dem Verstärker von dem Mikroprozessor ignoriert. Dies ist in der Software festgelegt. Der Mikroprozessor wird auf diesen Interrupt durch Einschal ten des FET-Arrays antworten. Die Software wird das FET-Array für min destens zwanzig Sekunden eingeschalten halten (es sei denn, es wird ein Überstromzustand detektiert), um zuzulassen, daß der Fahrer das Auto starten kann. Nach zwanzig Sekunden würde ein weiteres Batterietrennen auftreten, wenn das Auto nicht gestartet worden ist oder die Warnblink lampen nicht aktiv sind.

Das Motor-An/Warnblinklampen-An-Detektionsuntersystem verwendet die Wechselstromkomponente jedes Signals, das zwischen den positiven und negativen Batterieklemmen auftritt, als einen Eingang und verstärkt sie und sendet sie dann zum Mikroprozessor, der dann diese Wellenform in Echtzeit abtastet. Wenn der Motor läuft, weist die Wellenform ein Profil auf, das in bezug auf den Frequenzbereich und die Amplitude einzigartig gegenüber jeglichen anderen Komponenten oder Bedingungen ist, die ein Signal zwischen den positiven und negativen Batterieklemmen erzeugen werden. Wenn die Warnblinklampen des Fahrzeugs an sind, ist das er zeugte Wellenformprofil ebenfalls einzigartig. Der Mikroprozessor ver gleicht die abgetastete Wellenform mit in dem Speicher gespeicherten Da ten, um zu bestimmen, ob der Motor läuft oder die Warnblinklampen an sind. Wenn eines davon der Fall ist, verhindert die Software, daß eine Trennung auftritt (außer im Fall einer Überstrombedingungen).

Die FET-Gate-Steuerung arbeitet, wenn die Software bestimmt, daß das FET-Array eingeschaltet werden sollte (Batterie verbunden). Der Mikropro zessor befiehlt, daß ein Schaltkreis die Gates des FET-Arrays auf high steuert. Die Schaltung enthält eine Ladepumpe, die einen Ausgang liefert, der ungefähr 11 V über der Batteriespannung liegt. Dies ist erforderlich, um die Verwendung von N-Kanal-FETs zuzulassen, die signifikant kosten günstaiger als P-Kanal-FETs sind, es jedoch erfordern, daß die Gates aus reichend über der Batteriespannung angesteuert werden, um diese vollständig einzuschalten. Wenn im Gegensatz dazu die Software bestimmt, daß das FET-Array ausgeschaltet werden sollte (Batterie getrennt) befiehlt der Mikroprozessor der Steuerschaltung, die FET-Gates auf Masse zu ziehen.

Der Handschalter und/oder die Schalterumgehung ist auf der Seite der physikalischen Ausführungsform des Batterieschutzsystems montiert und wird dazu verwendet, das Batterieschutzsystem an- und abzuschalten. Alle an der Batterie anliegenden Lasten werden beseitigt, wenn sich der Schalter in der Aus-Stellung befindet, mit der Ausnahme des Leckage stroms des FET-Arrays. Die Schalter-Aus-Stellung würde ausgewählt wer den, wenn das Auto über lange Zeit gelagert wird, da sie die parasitäre Fahrzeuglast von der Batterie praktisch beseitigt, die bei dem geparkten Fahrzeug 20 mA oder mehr betragen kann. Eine parasitäre Fahrzeuglast kann die Anlaßfähigkeit in nur zwei Monaten außer Kraft setzen.

Es ist jedoch wichtig, daß das Batterieschutzsystem angeschaltet ist, wäh rend der Motor läuft oder die Warnblinklampen aktiv sind, um die Batterie verbunden zu halten. Deshalb liegt ein Transistor parallel zu dem Hand schalter, und es wird diesem durch Software befohlen, den Schalter zu umgehen, wodurch der Strom aufrechterhalten wird, während der Motor läuft oder die Warnblinklampen aktiv sind.

Eine Umgebungs- und FET-Array-Temperaturdetektion ist notwendig, wenn der Motor nicht in der Lage sein sollte, zu starten, wie es während des Anlassens erwartet wird, da es möglich wäre, daß die maximal zuläs sige Betriebstemperatur des FET-Arrays überschritten wird, was zu einem FET-Ausfall führt. Um dies zu verhindern, ist ein Thermistor an dem FET- Array angebracht, der eine Spannung liefert, die proportional zur Tempe ratur an dem Mikroprozessor ist. Der Mikroprozessor tastet diesen Ein gang kontinuierlich ab, und wenn die Temperatur über die programmierte Grenze hinaus ansteigt, wird das FET-Array ausgeschaltet (natürlich es sei denn, daß der Motor läuft oder die Warnblinklampen aktiv sind). Nachdem das FET-Array sich angemessen abgekühlt hat, wird die Soft ware dem FET-Array befehlen, wieder einzuschalten. Ähnlich wird die Umgebungslufttemperatur von dem Mikroprozessor überwacht und bei der Bestimmung des Batterietrennungspunktes verwendet (siehe oben).

Der Zustand der Batterie unter Last ist eine Funktion von mehreren Fak toren, die die Last, die Zeit unter der Last, die Temperatur der Batterie, das Alter der Batterie, die Anzahl Male, die die Batterie entladen worden ist, und den Pegel der Entladung umfassen.

Fig. 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines vollständigen Batterie schutzsystems 10. Es gibt mehrere Merkmale eines Batterieschutzsy stems. Diese umfassen: Anlaßschutz, Kurzschlußschutz, Verpolungs schutz und Lagerungsmodusschutz.

Ein Grundelement des Batterieschutzsystems ist die Verwendung von ei nem oder mehreren parallel geschalteten, elektronischen Schaltern (FETs), die sich unter bestimmten Befehlen von dem Batterieschutzsystem öffnen und die elektrische Fahrzeuglast trennen. Der Vorteil eines elektronischen Schalters gegenüber elektrisch gesteuerten mechanischen Schaltern ist das Freisein von Lichtbogenbildung unter Starkstrombedingungen. Me chanische Schalter sind auch anfällig für Verschmutzung infolge von den in einem Motorbereich des Fahrzeuges vorhandenen Umgebungsbedin gungen.

Ein weiteres Schlüsselmerkmal des Batterieschutzsystems ist das Wieder verbinden der Batterie, das auftritt, ohne daß es dem Benutzer bewußt wird. Das Wiederverbinden tritt unter mindestens drei programmierten Bedingungen auf. Diese umfassen: Niederdrücken des Bremspedals, Zündschalter "START" und die Aktivierung der Warnblinklampen. Ein Handwiederverbindungsschalter ist als Sicherheit verfügbar.

Wenn zusätzlich die Warnblinklampen aktiviert sind oder der Motor läuft, wird das Batterieschutzsystem daran gehindert, die Batterie von der Fahr zeuglast zu trennen.

Fig. 1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Batterie schutzsystems 10. Die positive Klemme einer Batterie 12 ist mit einem B+-Eingang einer Leiterplatte (nicht gezeigt) des Batterieschutzsystems 10 verbunden. Zusätzlich ist die positive Klemme der Batterie 12 auch mit den Drain-Anschlüssen eines FET-Arrays 14 verbunden. Das FET-Array 14 besteht aus mehreren elektronischen Schaltern (FETs) oder Gates. Es gibt bei der beispielhaften Ausführungsform vier derartige FETs, da ein einzelner FET nicht in der Lage ist, mit der Stromlast umzugehen. Abhän gig von der Stromlast oder der zu erwartenden Stromlast können jedoch weniger oder mehr FETs in dem Array 14 verwendet werden, und wenn außerdem ein einzelner FET in der Lage ist, die zu erwartende Stromlast zu tragen, kann ein einzelner FET verwendet werden.

Die Sourcen der FETs sind mit einer Fahrzeuglast 16 verbunden. Zusätz lich sind die Gates des Arrays 14 an den Ausgang eines Gate-Ansteue rungsschaltkreises oder FET-Treibers 18 gekoppelt. Eine Fahrzeuglast 16 ist auch mit einem Lastmeßeingang 20 des Batterieschutzsystems ver bunden. Das Batterieschutzsystem der vorliegenden Anmeldung erfordert nur drei Verbindungen mit der Verkabelung des Autos. Dies erlaubt es, daß das Batterieschutzsystem an die Klemmen einer Batterie montiert sein kann, wobei der positive Verbinder der Last mit dem Ausgang des Batterieschutzsystems verbunden ist. Der Ausgang befindet sich elek trisch an der Verbindungsstelle der Source-Klemmen der FETs und der Verbindungsstelle, die in Fig. 1 als 20 bezeichnet ist.

Im Grunde stellt das System einen Schalter zwischen der positiven Klem me der Batterie und der Last bereit. Die FET-Gate-Signale sind derart, daß die FETs für eine gegebene Batterie und einen gegebenen Lastzustand geöffnet werden, wodurch die Batterie getrennt wird. Es ist wichtig anzu merken, daß der Widerstand 22 parallel zu den FET-Source- und Drain- Anschlüssen liegt, so daß, wenn die FETs eine offene Bedingung erzeugen, eine kleine Menge Strom von weniger als 2 Milliampere von der Batterie durch die Last hindurch fließt. Ein beispielhafter Wert des Widerstandes sind 6 KOhm. Wenn die FETs offen sind, wird eine Änderung der Last als eine Spannungsänderung am Lastmeßeingang 20 erscheinen. Ein Ver stärker U2 24 liefert die Spannungsänderung an einen Interrupt-Eingang eines Mikroprozessors 26.

Ein beispielhafter Mikroprozessor ist der 16C73-Mikroprozessor, der von der Mikrochip Corporation hergestellt wird. Dieses Messen der Spannung kann dazu verwendet werden, zu detektieren, ob ein Bediener ein Brems pedal niederdrückt oder den Zündschalter einschaltet. Diese Handlungen weisen den Ausgang DOUT des Mikroprozessors an, die FETs des Arrays 14 über die Gate-Ansteuerung 18 einzuschalten. Zusätzlich wird der Mi kroprozessor die FETs des Arrays 14 anweisen, einzuschalten oder ge schlossen zu bleiben, wobei eine Batteriespannung an die Last zum Star ten des Fahrzeugs angelegt wird.

Es ist die Hauptfunktion des Batterieschutzsystems, zu verhindern, daß die Batterie über ihre Fähigkeit, das Fahrzeug zu starten, hinaus entleert wird. Der Batteriezustand ist vorwiegend eine Funktion der Batteriestrom ladung und des Batteriestromzuges unter Last über eine Zeitdauer. Die Batteriespannung wird an einen Analog/Digital-Eingang des Mikroprozes sors 26 über Q1, der als Schalter wirkt, gekoppelt.

Der Mikroprozessor weist einen Zählereingang 28 auf, der an einen Oszil lator 30 gekoppelt ist, der dem Mikroprozessor Zeitdaten liefert. Zusätzlich empfängt der Mikroprozessor einen Eingang von einem Differenzverstärker 32, der eine Spannungsdifferenz zwischen der FET-Drain-Spannung und der Source-Spannung liefert. Diese Spannung stellt den Stromzug durch die Last dar. Es ist nicht notwendig, daß die Detektion sehr genau ist. Für die Zwecke des Batterieschutzsystems ist es nur notwendig, die Größen ordnung zu kennen, wie beispielsweise weniger als 1 Ampere, weniger als 10 Ampere, weniger als 100 Ampere, weniger als 1000 Ampere oder weni ger als 2000 Ampere.

Ein zweiter Analog/Digital-Eingang 34 ist an einen ersten Thermistor schaltkreis 36 gekoppelt, um die Batterietemperatur zu messen. Wie es oben diskutiert wurde, wird die gemessene Batterietemperatur von dem Mikroprozessor 26 dazu verwendet, eine geeignete Batteriespannung zu bestimmen, bei der die FETs des Arrays 14 betrieben werden.

Ein dritter Analog/Digital-Eingang 38 ist an einen zweiten Thermistor schaltkreis 40 gekoppelt. Dieser Thermistor mißt die Temperatur der FETs, um die FETs vor einer Beschädigung durch einen Betrieb über ih ren Betriebsbereich hinaus zu schützen. Die problematische Temperatur liegt signifikant über irgendeiner Umgebungstemperatur, die das Kraft fahrzeug im Gebrauch vorfinden kann. Die betreffenden Temperaturen sind Übertemperaturen, die durch einen übermäßigen Stromfluß durch die FETs hervorgerufen werden. Ein beispielhafter Wert einer FET-Grenz temperatur ist 150°C.

Ein EEPROM 42 liefert die Programmierinformation an den Mikroprozes sor 26 über einen Eingang 44. In diesem Programm sind die Eigenschaf ten des mit dem Fahrzeug verwendeten Batterietyps eingeschlossen. Auf der Grundlage dieser Programmierung bestimmt das System die Batterie spannung, bei der die Fahrzeuglast getrennt wird.

Das Batterieschutzsystem weist einen AN/AUS-Schalter 46 und einen Schalterumgehungstransistor 40 in Verbindung mit dem Mikroprozessor 26 auf. Wenn der Schalter 46 geschlossen ist, ist die Batteriespannung mit einem 5-Volt-Regler 48 verbunden, der Strom an die Schaltung des Systems liefert. Zusätzlich liefert er die Batteriespannung an einen Span nungsteiler 50, der an einen VBAT-Eingang des Mikroprozessors gekoppelt ist, der die Gleichspannung in ein digitales Signal umwandelt, das die Batteriespannung darstellt. Ein Ausgang 52 des Mikroprozessors 26 liefert eine Schalterumgehungsfunktion.

Unter Verwendung der Batteriespannung, der Zeit des Stromzuges, der Größenordnung für den Stromzug und der Batterietemperatur bestimmt der Mikroprozessor einen Batteriespannungspegel, bei dem die Gate-An steuerung 18 bewirkt, daß die FETs des Arrays 14 öffnen und die Fahr zeuglast getrennt wird.

Während eines normalen Betriebs des Fahrzeugs liefert der Generator des Fahrzeugs die Energie zum Betreiben des Fahrzeugs. Dies hält wiederum die Spannung bei VBAT auf einem Pegel über der durch das System be stimmten Grenzspannung. Bei ausgeschaltetem Motor und ohne Betrieb der Warnblinklampen ist die Batterie einer Entleerung ausgesetzt, die von der Fahrzeuglast abhängt, die durch versehentliche Handlungen des Be dieners bewirkt wird, wie das Anlassen der Scheinwerfer, der Innenbe leuchtung oder weiterer Zubehöreinrichtungen. Das System mißt die Ent leerung, indem der Spannungsabfall über eine Zeitdauer gemessen wird. Der relative Strompegel ist auch durch das Messen der Spannung über die FET-Drain-zu-FET-Source-Anschlüsse bekannt. Die Umgebungslufttem peratur ist ebenfalls bekannt. Diese Daten werden in dem Mikroprozessor an den Anschlüssen 54, 28, 34 und 56 eingegeben. Wenn der Mikropro zessor bestimmt, daß eine besondere Batteriespannung erreicht worden ist, weist die Gate-Ansteuerung 18 die FET-Schalter an, zu öffnen und die Fahrzeuglast von der Batterie zu trennen.

Wenn jedoch, wie es oben angegeben ist, bestimmte Bedingungen vorhan den sind, wird der Mikroprozessor 26 daran gehindert, die Fahrzeuglast 16 von der Batterie 12 zu trennen. Ein Verstärker 58 ist mit dem Mikro prozessor 26 verbunden und liefert eine Umgehungsfunktion, wenn der Motor an ist, gestartet wird oder die Warnblinklampen an sind. Die Anwe senheit dieser Signale wird das Ausschalten der FET-Schalter verhindern. Zusätzlich wird der Verstärker 24 die Aktivierung von einer dieser Einrich tungen detektieren, um die FETs wieder einzuschalten, wenn die FET- Schalter in der Aus-Stellung sind.

Falls der Bediener die Fußbremse niederdrückt, wenn die FETs in der Aus-Stellung sind, wird zusätzlich das Niederdrücken der Fußbremse ei nen Schalter schließen, der bewirkt, daß ein Bremslicht des Fahrzeuges zu leuchten versucht. Das Leuchten des Bremslichts wird eine Änderung des Hilfsstromes (trickle current) durch den Widerstand 22 hindurch be wirken. Der Verstärker 24 detektiert die Änderung, und das System wird angewiesen, aufzuwachen und die FET-Schalter lange genug wieder zu verbinden, damit der Bediener versuchen kann, das Fahrzeug zu starten.

Dementsprechend werden der Verstärker und der Mikroprozessor die Än derung des Stroms durch den Widerstand 22 detektieren, die durch dieses Drücken auf die Fußbremse bewirkt wird.

Das Verfahren des Systems zum Erfassen der Anwesenheit von Zündung, Warnblinklampen an und anderer bekannter Bedingungen erlaubt einen hohen Vertrauensgrad bei der Unterscheidung von Motor-An- und Warn blinklampenbedingungen von anderer elektrischer Aktivität. Die Motor- An-Bedingung erzeugt eine besondere Rauschbedingung an der Batterie spannung, die detektierbar ist und verschieden ist von anderem Rauschen und vorübergehenden Zuständen in dem elektrischen System eines Fahr zeugs.

Fig. 5 veranschaulicht die Wechselstromwellenform, die von dem elektri schen System erzeugt wird, wenn der Motor an ist. Fig. 6 veranschaulicht die von den Warnblinklampen erzeugte Wechselstromwellenform, wenn diese an sind. Es ist unwahrscheinlich, daß irgendein anderer Teil des elektrischen Systems eine Wechselstromwellenform mit der Wechsel stromamplitude erzeugen wird, die von dem Motor-An- oder Warnblink lampenzustand gezeigt wird. Die Schaltung des Verstärkers, die die Last schwankung detektiert, die das Wiederverbinden der Batterie einleitet, be steht aus zwei Teilen.

Der erste Teil ist ein Verstärker, der die Wechselstromwellenform ver stärkt, die über die elektrische Fahrzeuglast an der Verbindungsstelle 20 der Source der FETs und der Fahrzeuglast vorhanden ist. Ein beispielhaf ter Wert von 0,5 mV ist ein Schwellenwert, bei dem das System eine Wechselspannungsänderung detektiert, wenn das Bremspedal betätigt wird. Die Verstärkung des Verstärkers 500 erzeugt eine Schwellenspan nung von 0,25 Volt. Der zweite Teil ist ein Komparator, in den die ver stärkte Schwellenspannung eingegeben wird. Der Komparator ist derart eingestellt, daß ein Rechteckwellenimpuls an einem Interrupt-Anschluß des Mikrocontrollers erzeugt wird.

Der Verstärker 58 empfängt die Wechselstromkomponente des Signals, das an der Verbindungsstelle 20 aufgrund der Motorzündungs- oder der Warnblinklampenaktivität vorhanden ist. Ein beispielhafter Minimalwert würde 50 mV Spitze-Spitze betragen. Der Verstärker 58 überträgt dieses Signal mit einer Verstärkung von 40 zu einem vierten Analog/Digital- Mikroprozessoreingang. Die Frequenz und die Amplitude dieses Signals sind eine Funktion der Motordrehzahl (RPM) oder der An/Aus-Frequenz der Warnblinklampen und werden von dem Mikrocontroller zur Verwen dung bei dem Verhindern einer Batterietrennung unterschieden.

Andere Systeme sind abhängig von der Verbindung zu einem oder mehre ren externen Schaltkreisen zum Erzeugen eines Schalters zur Wiederver bindung des Systems, sobald die Batterie getrennt worden ist.

Fig. 7 veranschaulicht ein Untersystem 60 des Batterieschutzsystems. Das transparente Wiederverbindungsuntersystem beruht auf der Detekti on einer vorübergehenden Änderung des Gleichstrompegels an der Fahr zeuglast. Wenn die FET-Schalter in der Aus-Stellung sind, wie es oben diskutiert wurde, fließt ein Hilfsstrom von der Batterie durch einen Wider stand mit einem beispielhaften Wert von 6000 Ohm. Wie es in Fig. 1 zu sehen ist, verläuft dieser Widerstand elektrisch über die Drain-bis-Source- Anschlüsse der FETs des Arrays 14. Wenn ein Bediener die Tür öffnet, das Bremspedal niederdrückt oder den Zündschlüssel dreht, erzeugen diese Handlungen eine vorübergehende Änderung des Gleichspannungspegels über die Fahrzeuglast hinweg. Dies gilt, obwohl die Spannung über die Fahrzeuglast hinweg beträchtlich niedriger als die Batteriespannung ist, aufgrund der Anwesenheit des 6000-Ohm-Widerstandes in Reihe zwi schen der Batterie und der Fahrzeuglast.

Das transparente Wiederverbindungsuntersystem umfaßt einen Verstär ker 62 und einen Komparator 64. Die Zeitkonstante des Kondensators 66 und des Widerstandes 68 erlaubt es dem Komparator, die vorübergehen den Änderungen des Gleichstrompegels an der Verbindungsstelle der Fahrzeuglast von normalem elektrischem Rauschen zu unterscheiden. Dieser Übergang wird von dem Operationsverstärker U2C 24 verstärkt und in den Komparator 64 eingekoppelt. Die Werte der Verstärkung und die Komparatorsollpegel sind vorbestimmt, so daß der Komparator einen Rücksetzimpuls erzeugt, der in einen Interrupt/Reset-Eingang 70 des Mi kroprozessors 26 eingekoppelt wird.

Wie es oben diskutiert wurde, wird beispielsweise das Niederdrücken des Bremspedals einen Übergang an der Fahrzeuglast während der Zeiten er zeugen, zu denen die FET-Schalter offen sind, was durch das Wiederver bindungsuntersystem detektiert wird. Wenn das Batterieschutzsystem in einem Modus arbeitet, durch den die FET-Schalter an sind, wird der Mi kroprozessor derart programmiert, daß die von dem transparenten Wie derverbindungsuntersystem erzeugten Impulse ignoriert werden.

Eine andere Ausführungsform des Systems kann ein Speichersystem 72 umfassen, das sich an die Anzahl Male und die Tiefe der Entladung der. Batterie sowie an das Alter der Batterie erinnert und wiederum eine Be rechnung der Batterielebensdauer liefert. Diese kann auch dazu verwen det werden, den Bediener zu alarmieren, daß sich die Batterie dem Ende ihrer Lebensdauer nähert. Es sind keine zusätzlichen Eingangsdaten er forderlich. Der EEPROM 42 kann die Daten über die in dem Auto einge baute Batterie liefern. Es ist aufgrund der Fähigkeit des Mikroprozessors, Daten in den Speicher des EEPROM zu schreiben und aus diesem zu le sen, keine zusätzliche Schaltung erforderlich. Es ist vorteilhaft, einen Rücksetzschalter mit dem Speicher zu besitzen, der verwendet wird, wenn die Batterie ausgetauscht wird.

Ein anderes Merkmal des Systems ist ein Untersystem, das einen direkten Kurzschluß zwischen dem positiven Klemmenausgang über die Fahrzeug last 16 hinweg und der negativen Klemme der Batterie 12 detektiert. Ein derartiger Kurzschluß würde einen Überstrom durch die elektronischen Schalter des Arrays 14 erzeugen. Der Überstrom wird durch einen Stark stromdetektionsschaltkreis 31 detektiert, der den Mikroprozessor 26 an weist, die elektronischen Schalter zu öffnen. Diese Handlung nimmt die übermäßige Last auf der Batterie 12 weg.

Die vorliegende Erfindung ist besonders gut zur Verwendung in einem Elektronikpaket geeignet, das von der Batterie 12 mit Energie beauf schlagt wird. Beispielsweise ist in einer bevorzugten und beispielhaften Ausführungsform das Elektronikpaket Teil einer intelligenten Batterie, bei der das Elektronikpaket elektrisch mit einer Klemme/Klemmen der Batte rie 12 verbunden ist. Das Elektronikpaket der intelligenten Batterie bietet dem Benutzer eine Vielfalt von Funktionen und ist in der Lage, Informati on, die die Batterieleistung und dergleichen betrifft, zu speichern und zu überwachen. Das Elektronikpaket benötigt zur Arbeit Energie und ist so mit mit der Batterieklemme verbunden. Der Klemmenverbinder der vorlie genden Erfindung stellt vorzugsweise eine elektrische Verbindung zwi schen einem internen elektrischen Verteilungaufbau (nicht gezeigt) inner halb des Elektronikpakets und einer Klemme der Batterie 12 bereit.

Mit der Verfügbarkeit einer hohen Integration ist es wahrscheinlich, daß der größte Teil der Schaltung, die das Batterieschutzsystem umfaßt, in einer einzigen integrierten Schaltung eingeschlossen sein kann. Das Sy stem kann eine einzige Leiterplatte umfassen, die die Steuerschaltung be herbergt, und eine separate Leiterplatte, die die FET-Schalter enthält. Die gesamte Einheit kann derart gepackt sein, daß sie an die Batterie selbst montierbar ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Erfindung trennt auch die Bat terie von der Last, wenn ein Überbrückungsstart nicht korrekt durchge führt wird. Ein Überbrückungsstart ist als das Starten eines Verbren nungsmotors, der eine schwache oder entladene Batterie aufweist, mittels Überbrückungs- oder Starthilfekabeln definiert. Eine physikalische Ausle gung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist derart, daß die positive Klemme der Batterie solange nicht zugänglich ist, wie das Bat terieschutzsystem verbunden ist. Jedoch ist das Kabel, das normalerweise mit der positiven Klemme der Batterie verbunden ist, mit einer Ausgangs klemme des Batterieschutzsystems verbunden, und die negative Klemme der Batterie ist mit dem Chassis verbunden.

Ein Fahrzeug, das das Batterieschutzsystem aufweist, würde hoffentlich niemals einen Überbrückungsstart wegen einer entladenen Batterie benö tigen. Jedoch ist die Schaltung des Systems derart ausgebildet, daß ein versehentlicher umgekehrter Anschluß bewirken wird, daß sich die FET- Schalter öffnen, wodurch die Kreuzverbindung beseitigt wird. Wenn eine externe Quelle, wie beispielsweise ein Ladegerät, eine Batterie oder das elektrische System eines anderen Fahrzeugs, derart verbunden ist, daß die negative Leitung für die externe Quelle an einem Punkt A verbunden ist, wobei die positive Klemme der externen Quelle mit dem Chassis ver bunden ist, werden die FETs öffnen, wodurch der Kurzschluß über die Batterie hinweg beseitigt wird. Bei der Verbindung wird die Überstrombe dingung durch den Differenzverstärker 32 detektiert, der bewirkt, daß der Komparatorausgang auf high geht, was einen Interrupt in dem Mikrocon troller verursacht. Der Mikrocontroller bewirkt dann, daß der FET- Schalter öffnet. Dies wird eine Lichtbogenbildung oder andere schädliche Auswirkungen, die eine falsche Verbindung bewirken kann, verhindern.

Wenn ähnlich aufgrund eines Unfalls oder eines anderen ungewöhnlichen Ereignisses ein Kurzschluß mit der Fahrzeuglast 16 auftritt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, werden die oben beschriebenen Strombegrenzungsfunktionen die Last von der Batterie trennen, indem die FET-Schalter geöffnet wer den.

Eine vereinfachte Ausführungsform der in Fig. 1 veranschaulichten Schal tung ist in Fig. 8 als 110 gezeigt. Diese begrenzte Schaltung veranschau licht eine Ausführungsform, die auf die Verhinderung der schädlichen Auswirkungen von einem falschen Überbrückungsstart und Kurzschlüs sen in der Fahrzeuglast 116 begrenzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Schaltung auf die FET-Schalter des Arrays 114, eine geregelte Span nungsversorgung 118, einen Starkstromdetektor-Differenzverstärker 122, eine integrierte Latch-Schaltung 121 und eine FET-Gate-Ansteuerungs schaltung 120 begrenzt.

Wie es oben diskutiert wurde, wird das Verbinden einer externen Quelle, wie beispielsweise eines Ladegerätes, einer Batterie oder eines anderen Fahrzeugs über die Punkte A und B hinweg, wenn dieses versehentlich nicht korrekt vorgenommen wird, bewirken, daß ein Überstrom durch die FET-Schalter fließt. Der Überstrom wird als eine Spannung durch den Dif ferenzverstärker 122 gemessen, der an einem vorbestimmten Sollpunkt bewirken wird, daß die integrierte Latch-Schaltung an die Gates der FET- Schalter des Arrays 114 über die Gate-Ansteuerungsschaltung 120 "Masse" anlegt. Dies wird bewirken, daß die FET-Schalter des Arrays 114 öffnen, wobei die Batterie von der Last getrennt und somit der Kurz schluß, der durch die umgekehrte Verbindung oder den Kurzschluß in nerhalb der Fahrzeuglast bewirkt wird, beseitigt wird. Ein Handrücksetz schalter würde es dem Benutzer ermöglichen, die Batterie wieder zu ver binden. Der durch einen derartigen Kurzschluß oder eine derartig umge kehrte Verbindung bewirkte Strom ist größer als der zum Starten des Fahrzeugs erforderliche Strom, und daher ist der vorbestimmte Wert, um zu bewirken, daß das System die Batterie wegnimmt, größer als der erfor derliche Startstrom. Es ist ein zusätzliches, optionales Merkmal der Kurz schluß- oder Überbrückungsstarteinrichtung des vereinfachten Systems oder des vollständigen Systems, eine LED oder eine andere Anzeigeein richtung einzuschließen, um einen Kurzschluß- oder verpolten Batteriezu stand anzuzeigen.

Das Flußdiagramm 210 von Fig. 9 veranschaulicht Teile einer Befehlsfol ge, die von den im Mikroprozessor des intelligenten Batteriesystems ge speicherten Steueralgorithmen angewandt werden. Ein erster Schritt 212 zeigt ein Rücksetzen oder Einschalten der intelligenten Batterie. Ein Schritt 214 schaltet das FET-Array ein, und die Batterie ist mit einer elek trischen Last verbunden. Nachdem das FET-Array eingeschaltet worden ist, bestimmt ein Entscheidungsknoten 216, ob der FET-Strom größer ist als ein maximal zulässiger FET-Strom bzw. diesen übersteigt. Wenn der Entscheidungsknoten 216 bestimmt, daß der FET-Strom den maximal zu lässigen Strom übersteigt, schaltet ein Schritt 217 das FET-Array aus, und die Batterie ist von einer elektrischen Last getrennt. Schritt 217 weist das intelligente Batteriesystem an, in dieser Stellung zu bleiben, bis der Handschalter betätigt wird, um die Batterie wieder zu verbinden.

Wenn der FET-Strom den maximal zulässigen Strom nicht übersteigt, be stimmt ein Entscheidungsknoten 218, ob der Fahrzeugmotor läuft, was eine Betriebsbedingung ist, in der es unerwünscht wäre, daß der An/Aus- Umgehungsschalter betätigbar ist. Dies wird bestimmt, indem eine Signal verarbeitungs- und Mustererkennungssoftware benutzt wird, bei der die einzigartige Wellenform (Fig. 5), die durch den Fahrzeugmotor an den Batterieklemmen erzeugt wird, mit Profilsignalen verglichen wird, die in dem Speicher des EEPROM gespeichert sind.

Wenn der Entscheidungsknoten 218 bestimmt, daß der Motor läuft, um geht ein Schritt 220 den An/Aus-Schalter, so daß die Fahrzeugbatterie nicht von Hand getrennt werden kann, und das System kehrt zu dem Ent scheidungsknoten 216 zurück. Dies verhindert, daß das System die Batte rie trennt. Das manuelle Umgehen wird durch Schritt 220 bewerkstelligt, der einen Transistor einschaltet, der parallel zu dem An/Aus-Hand schalter liegt.

Wenn andererseits der Entscheidungsknoten 218 bestimmt, daß der Mo tor nicht läuft, bestimmt ein Entscheidungsknoten 222, ob die Warnblink lampen des Fahrzeugs an sind, was eine weitere Betriebsbedingung ist, bei der es unerwünscht ist, daß der An/Aus-Umgehungsschalter betätig bar ist. Dies wird auch durch Benutzung einer Signalverarbeitungs- und Mustererkennungssoftware bestimmt, bei der die einzigartige, durch die Warnblinklampen (Fig. 6) an den Batterieklemmen erzeugte Wellenform mit in dem Speicher des EEPROM gespeicherten Profilsignalen verglichen wird.

Das Erfassen des Motor-An- und Warnblinklampen-Aktiv-Signals wird bewerkstelligt, indem das Profil der elektrischen Aktivität unterschieden wird, das auf den 12-V-Bus aufgrund des Zündsystems oder der Warn blinklampen aufgeprägt wird. Die Schaltung zum Unterscheiden einer Zündungs- oder Warnblinklampenaktivität trennt die Wechselstromkom ponente aufgrund des Zündsystems von dem Gesamtgleichstrom. Das Wechselstromsignal wird dann zur Eingabe in den Mikrocontroller aufbe reitet. Der Mikrocontroller bestimmt, ob das Signal mit dem erwarteten Motor-An-Profil- oder dem Warnblinklampensignal übereinstimmt, oder ob das Signal aufgrund irgendeiner anderen elektrischen Aktivität, wie bei spielsweise des Kühlergebläsemotors, des Lüftungsgebläsemotors usw. erfolgt.

Wenn bestimmt worden ist, daß die Warnblinklampen des Fahrzeugs an sind, umgeht Schritt 220 dementsprechend den An/Aus-Schalter, so daß die Fahrzeugbatterie nicht von Hand getrennt werden kann, und das Sy stem kehrt zum Entscheidungsknoten 216 zurück. Wenn andererseits der Entscheidungsknoten 222 bestimmt, daß die Warnblinklampen nicht an sind, umgeht Schritt 224 den An/Aus-Schalter des Systems nicht.

Auf der Grundlage des in dem Mikrocontroller eingearbeiteten Profils kann dementsprechend die Batterie nur dann getrennt werden, wenn der Motor nicht an ist oder die Warnblinklampensignale nicht aktiv sind.

Nach Schritt 224 bestimmt ein Entscheidungsknoten 226, ob die Tempe ratur des FET-Arrays höher als eine Temperaturgrenze ist. Wenn dies der Fall ist, schaltet ein Schritt 228 das FET-Array aus und trennt die Batte rie.

Sobald die Batterie aufgrund dessen, daß das FET-Array über der Tempe raturgrenze liegt, getrennt worden ist, bestimmt ein Entscheidungsknoten 230, ob das FET-Array auf einen Punkt unter der Temperaturgrenze abge kühlt ist. Sobald der Entscheidungsknoten 230 bestimmt hat, daß das FET-Array unter die Temperaturgrenze abgekühlt ist, kehrt das System zu Schritt 214 zurück.

Wenn andererseits der Entscheidungsknoten 226 bestimmt, daß die Tem peratur des FET-Arrays niedriger als die Temperaturgrenze ist, bestimmt Schritt 232 einen Trennungsbatteriespannungswert (VDISC). Der Tren nungsspannungswert wird durch einen Computeralgorithmus oder ein Softwareprogramm bestimmt, das in dem Mikrocontroller des intelligenten Batteriesystems gespeichert ist. Die Software speichert periodisch eine Reihe von Batteriespannungsauslesungen über die Zeit, wodurch ein Wert für die zeitliche Änderungsrate der Spannung bestimmt wird. Die Software wird auch die Temperaturauslesungen messen und speichern. Die Soft ware vergleicht dann diese beiden Werte mit einer im EEPROM gespei cherten Nachschlagetabelle oder wendet alternativ eine Formel an. Aus diesem Vergleich (oder dieser Berechnung) kann eine Vorhersage der mi nimalen zulässigen Batteriespannung bestimmt werden. Es ist ein einzig artiges Merkmal dieses Verfahrens, daß es nicht erfordert, daß der Batte riestrom gemessen werden muß. Der Batteriestrom (oder die Batterielast) ist aufgrund der Tatsache bekannt, daß die zeitliche Änderungsrate der Batteriespannung bekannt ist. Diese Methodik wird anstelle des Messens des Batteriestromes verwendet. Dementsprechend sind die Kosten und die Komplexität der Strommessung nicht erforderlich. Dies läßt es zu, daß das intelligente Batteriesystem derartige Berechnungen durchführen kann, während es auch relativ kostengünstig ist.

Sobald die Berechnungen von Schritt 232 abgeschlossen sind, bestimmt ein Entscheidungsknoten 234, ob eine Batteriespannung (VBAT), die grö ßer als die Trennungsbatteriespannung (die bei Schritt 232 bestimmte VDISC) ist, erreicht worden ist. Wenn dies der Fall ist, kehrt das System zu Schritt 214 zurück. Wenn andererseits die Batteriespannung niedriger oder gleich der Batterietrennungsspannung ist, schaltet Schritt 236 das FET-Array aus, und die Batterie ist getrennt.

Nachdem die Batterie durch Schritt 236 getrennt worden ist, bestimmt ein Entscheidungsknoten 238, ob die Batterie durch das transparente Wie derverbinden der vorliegenden Anmeldung, wie beispielsweise das Nieder drücken des Fahrzeugbremspedals, das Einschalten des Zündschalters oder die Aktivierung der Warnblinklampen wieder verbunden worden ist. Nach Fig. 1 kann zusammengefaßt das intelligente Batteriesystem der vor liegenden Anmeldung in sieben Abschnitte unterteilt werden:
1. Batterietrennungspunktbestimmung
2. Überstromdetektion
3. transparente Wiederverbindungsdetektion
4. Motor-An/Warnblinklampen-An-Detektion
5. FET-Array- und Umgebungslufttemperaturdetektion
6. FET-Gate-Steuerung
7. Handschalter/ Schalterumgehung

Hier empfängt der Mikrocontroller 26 einen Eingang für die Abschnitte 1-5 (oben gekennzeichnet) und liefert einen Ausgang an die Abschnitte 6 und 7 (die ebenfalls oben gekennzeichnet sind).

Die Batterietrennungspunktbestimmung wird in dem Mikrocontroller be werkstelligt, indem die zeitliche Änderungsrate der Batteriespannung und die Umgebungstemperatur gemessen werden und diese Meßwerte mit den in dem Speicher des Mikrocontrollers 26 gespeicherten Batterieentla dungskurven verglichen werden. Die Batteriespannung wird durch den Mikrocontroller 26 über den Spannungsteiler überwacht. Wenn der Lade zustand der Batterie derart ist, daß jede weitere Verringerung der Batterie ladung einen Motorstart unmöglich machen könnte, wird der Mikrocon troller 26 bewirken, daß das FET-Array ausschaltet, wodurch die Last von der Batterie getrennt wird.

Die Überstromdetektion wird durch einen Differenzverstärker bewerkstel ligt, der Eingänge von der Source und der Drain des FET-Arrays empfängt, so daß der Ausgang des Differenzverstärkers eine Spannung ist, die pro portional zu dem durch das FET-Array fließenden Strom ist. Der Kompa ratorausgang wird auf high gehen, wenn der FET-Strom über den Schwel lenwert ansteigt, der als der negative Eingang des Komparators festgelegt ist, ansonsten bleibt der Ausgang low. Jedesmal dann, wenn der Ausgang auf high geht, wird dies einen sofortigen Interrupt in der Software bewir ken, auf den der Mikrocontroller 26 ansprechen wird, indem dem FET- Array befohlen wird, auszuschalten. Die Mikrocontroller-Software wird verhindern, daß ein Wiederverbinden auftritt, nachdem ein Überstrom trennen aufgetreten ist, wobei der einzige Weg, das FET-Array in diesem Fall wieder einzuschalten, ist, die intelligente Batterieeinheit mit dem An/Aus-Handschalter aus- und dann wieder einzuschalten.

Im Hinblick auf die transparente Wiederverbindungsdetektion kann, nachdem dem FET-Array aufgrund einer niedrigen Batteriespannung be fohlen worden ist, auszuschalten, der parallel zu dem FET-Array liegende 6,2-K-Widerstand bis zu 2 mA zu den Fahrzeuglasten leiten. Wenn dem entsprechend der Fahrer auf das Bremspedal tritt (oder den Zündschalter auf "Start" dreht oder die Warnblinklampen einschaltet), tritt eine sprung artige Änderung der Spannung in dem 6,2-K-Widerstand aufgrund einer Schwankung in der Last auf, die dem intelligenten Batteriesystem vorge setzt wird. Diese sprungartige Änderung der Spannung wird mit 24 ver stärkt und dann an 64 ausgegeben. Ein Eingang wird durch das RC-Netz der Widerstände und des Kondensators gefiltert, und der andere Eingang wird nicht gefiltert, wobei dies eine momentane Spannungsdifferenz am Eingang von 64 bewirkt, die hervorruft, daß der Ausgang von 64 momen tan jedesmal dann auf high gehen wird, wenn die sprungartige Änderung auftritt. Ein high-Ausgang von 64 wird bewirken, daß ein sofortiger Inter rupt in der Software des Mikrocontrollers nur dann auftritt, wenn das FET-Array aufgrund einer schwachen Batterie ausgeschaltet war. Sonst wird jeder Ausgang von 64 von dem Mikrocontroller ignoriert, da dies in der Software des Mikrocontrollers festgelegt ist. Der Mikrocontroller wird auf diesen Interrupt durch Einschalten des FET-Arrays antworten. Die Software wird das FET-Array für mindestens 20 Sekunden eingeschaltet halten (es sei denn, es wird ein Überstromzustand detektiert), um es ei nem Bediener zu erlauben, das Fahrzeug zu starten. Nach 20 Sekunden könnte ein weiteres Batterietrennen auftreten, wenn das Auto nicht ge startet worden ist oder wenn die Warnblinklampen nicht aktiv sind.

Hinsichtlich der Motor-An/Warnblinklampen-An-Detektion wird die Wechselstromkomponente jedes Signals, das zwischen den positiven und negativen Batterieklemmen erscheint, in einen Verstärker 58 eingegeben, der das Signal verstärkt und es zu dem Mikrocontroller überträgt, der dann diese Wellenform in Echtzeit abtastet. Wenn der Motor läuft, weist die Wellenform ein Profil auf, das in bezug auf den Frequenzbereich und die Amplitude (Fig. 5) einzigartig ist. Wenn ähnlich die Warnblinklampen an sind, ist das Wellenformprofil ebenfalls einzigartig (Fig. 6). Der Mikro controller vergleicht die abgetastete Wellenform mit den in dem Speicher gespeicherten Daten, um zu bestimmen, ob der Motor läuft oder die Warnblinklampen an sind. Wenn mit der Ausnahme im Fall einer Über strombedingung eine der beiden Bedingungen vorhanden ist, wird die Software verhindern, daß eine Trennung auftritt.

Bei der FET-Gate-Steuerung befiehlt der Mikrocontroller, daß der Gate- Treiber die Gates des FET-Arrays auf high ansteuern soll, wenn die Soft ware bestimmt hat, daß das FET-Array eingeschaltet werden sollte (Batte rie verbunden). Der Gate-Treiber enthält eine Ladepumpe, die einen Aus gang liefert, der ungefähr 11 V über der Batteriespannung liegt. Dies ist erforderlich, um die Verwendung von N-Kanal-FETs zu erlauben, die signi fikant kostengünstiger sind als P-Kanal-FETs, es aber erfordern, daß die Gates ausreichend über der Batteriespannung angesteuert werden, um sie vollständig einzuschalten. Im Gegensatz dazu und wenn die Software be stimmt, daß das FET-Array ausgeschaltet werden sollte (Batterie ge trennt), befiehlt der Mikrocontroller dem Gate-Treiber die FET-Gates auf Masse zu ziehen.

Bei dem Handschalter/der Handschalterumgehung wird der Handschal ter, der auf der Seite der intelligenten Batterie montiert ist, dazu verwen det, die intelligente Batterieeinheit anzuschalten/abzuschalten. Alle La sten, die an der Batterie anliegen, werden weggenommen, wenn der Schal ter sich in der Aus-Stellung befindet, mit der Ausnahme des Leckagestro mes des FET-Arrays. Die Schalter-Aus-Stellung würde ausgewählt werden, wenn das Auto über längere Zeit gelagert werden soll, da sie praktisch die parasitäre Fahrzeuglast von der Batterie trennt, die bei dem geparkten Fahrzeug 20 mA oder mehr betragen kann. Eine parasitäre Fahrzeuglast kann die Anlaßfähigkeit in weniger als zwei Monaten außer Kraft setzen.

Es ist jedoch wichtig, daß die intelligente Batterieeinheit eingeschaltet bleibt, während der Motor läuft oder die Warnblinklampen aktiv sind, um die Batterie verbunden zu halten. Deshalb liegt Q1 parallel zum Hand schalter, und es wird durch die Software des Mikrocontrollers befohlen, den Schalter zu umgehen, wodurch Energie aufrechterhalten wird, wäh rend der Motor läuft oder die Warnblinklampen aktiv sind.

Bei einer Umgebungs- und FET-Array-Temperaturdetektion wäre es mög lich, wenn der Motor nicht in der Lage sein sollte, zu starten, wie es wäh rend des Anlassens zu erwarten ist, daß die maximal zulässige Betriebs temperatur des FET-Arrays überschritten wird, was zu einem Ausfall des FET führt. Um dies zu verhindern, ist ein Thermistor an dem FET-Array angebracht, der eine zur Temperatur des Mikrocontrollers proportionale Spannung liefert. Der Mikrocontroller tastet diesen Eingang kontinuierlich ab, und wenn die Temperatur über die programmierte Grenze hinaus an steigt, wird das FET-Array ausgeschaltet werden (es sei denn, der Motor läuft oder die Warnblinklampen sind aktiv). Wenn das FET-Array ange messen abgekühlt ist, wird die Software dem FET-Array befehlen, wieder einzuschalten. Ähnlich wird die Umgebungslufttemperatur von dem Mi krocontroller 24 überwacht und bei der Bestimmung des Batterietren nungspunktes verwendet.

Es ist natürlich in Betracht zu ziehen, daß die Werte der Widerstände und Kondensatoren des Systems je nach Anwendung variieren können.

Durch die Verwendung des Detektionssystems der vorliegenden Anmel dung wird demgemäß das Erfassen des An/Aus-Zustandes des Motors und der Warnblinklampensignale bestimmt, ohne irgendwelche zusätzli chen Sensoren zu verwenden. Es gibt kein Erfordernis, daß ein zusätzli cher Draht vom Zündschlüsselschalter und/oder dem Warnblinklampen schalter mit der intelligenten Elektronik der Batterie verbunden werden muß. Dies ist besonders bei Anwendungen nach dem Verkauf vorteilhaft, bei denen der Zugang zur Autoelektronik sehr begrenzt ist. Zusätzlich er laubt dieses Verfahren auch, daß das Detektionssystem, im Gegensatz zu anderen Motorzustands- und Warnblinklampensignal-Erfassungsein richtungen, mit reduzierten Arbeits- und Bauteilkosten eingebaut werden kann.

Der Motor-An-Zustand muß auch im Fall eines ausgefallenen Generator ausgangs bestätigt werden. Dies schließt lediglich die Überwachung der Generatorausgangsspannung zur Überprüfung, ob der Motor läuft, aus.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Batterieschutzsystem für eine Batterie mit einem Schaltmechanismus, der zwischen der positiven Klemme und einer elektrischen Last der Batterie angeordnet ist. Ein Con troller betätigt den Schaltmechanismus zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung, wobei die geschlossene Stellung die elektrische Last mit der Batterie verbindet und die offene Stellung die elektrische Last von der Batterie trennt. Das Batterieschutzsystem benutzt ein Batterieladezustandsdetektionssystem, welches den Controller an weist, den Schaltmechanismus zu öffnen, wenn das Detektionssystem ei nen Batterieladezustand detektiert, der niedriger als ein Schwellenwert ist. Das Batterieschutzsystem ist auch mit einem Fahrzeugzustandsdetekti onssystem ausgestattet, das den Controller anweist, den Schaltmecha nismus zu schließen, wenn von dem Fahrzeugzustandsdetektionssystem eine Fahrzeugstartbedingung detektiert wird.

Claims

1. Batterieentladungsschutzsystem, umfassend:

a) einen Mikroprozessor, der in der Lage ist, mehrere Eingänge zu empfangen, wobei die Eingänge Signalen von einem Fahrzeug entsprechen,
b) mehrere elektronische Schalter, die zur Bewegung zwischen ei ner offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung ausge staltet sind, wobei die geschlossene Stellung eine elektrische Last mit der Batterie verbindet und die offene Stellung die elek trische Last von der Batterie trennt, und
c) einen Gate-Eingangsschaltkreis zum Betätigen der Schalter zwi schen den offenen und geschlossenen Stellungen in Ansprechen auf einen von dem Mikroprozessor empfangenen Ausgang.

2. Batterieschutzsystem, umfassend:

a) einen Schaltmechanismus, der zwischen der positiven Klemme einer Batterie und einer elektrischen Last angeordnet ist,
b) einen Controller zum Betätigen des Schaltmechanismus zwi schen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung, wobei die geschlossene Stellung die elektrische Last mit der Bat terie verbindet und die offene Stellung die elektrische Last von der Batterie trennt, und
c) ein Batterieladezustandsdetektionssystem, wobei das Batteriela dezustandsdetektionssystem den Controller anweist, den Schaltmechanismus zu öffnen, wenn das Batterieladezustands detektionssystem einen Batterieladezustand detektiert, der nied riger als ein Schwellenwert ist.

3. Batterieschutzsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

a) ein Fahrzeugzustandsdetektionssystem, wobei das Fahrzeugzu standsdetektionssystem den Controller anweist, den Schaltme chanismus zu schließen, wenn von dem Fahrzeugzustandsde tektionssystem eine Fahrzeugstartbedingung detektiert wird.

4. Batterieschutzsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

a) einen Handumgehungsschalter zum Trennen der Batterie von der elektrischen Last.

5. Batterieschutzsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

a) ein Fahrzeugzustandsdetektionssystem, wobei das Fahrzeugzu standsdetektionssystem den Controller anweist, den Schaltme chanismus zu schließen, wenn von dem Fahrzeugzustandsde tektionssystem eine Batteriewiederverbindungsbedingung detek tiert wird.

6. Batterieschutzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Batteriewiederverbindungsbedingung ein Niederdrücken eines Bremspedals ist, das ein Bremslicht leuchten läßt, wobei das Leuch ten des Bremslichts eine Stromschwankung bewirkt, die von dem Fahrzeugzustandsdetektionssystem detektiert wird.

7. Batterieschutzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugstartbedingung die Bewegung eines Zündschalters aus einer Aus-Stellung in eine Start-Stellung ist, wobei die Start-Stellung bewirkt, daß ein Anlasser aktiviert wird, wobei die Aktivierung des Anlassers eine Stromschwankung bewirkt, die von dem Fahrzeugzu standsdetektionssystem detektiert wird.

8. Batterieschutzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugstartbedingung das Öffnen einer Autotür ist, die eine In nenbeleuchtung leuchten läßt, wobei das Leuchten der Innenbe leuchtung eine Stromschwankung bewirkt, die von dem Fahrzeugzu standsdetektionssystem detektiert wird.

9. Batterieschutzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugstartbedingung die Bewegung eines Zündschalters aus einer Aus-Stellung in eine Start-Stellung ist, wobei die Start-Stellung bewirkt, daß ein Anlasser aktiviert wird, wobei die Aktivierung des Anlassers eine Stromschwankung bewirkt, die von dem Fahrzeugzu standsdetektionssystem detektiert wird.

10. Batterieschutzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugstartbedingung das Öffnen einer Autotür ist, das eine Innenbeleuchtung leuchten läßt, wobei das Leuchten der Innenbe leuchtung eine Stromschwankung bewirkt, die von dem Fahrzeugzu standsdetektionssystem detektiert wird.

11. Batterieschutzsystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

a) ein Fahrzeugzustandsdetektionssystem, wobei das Fahrzeugzu standsdetektionssystem den Controller anweist, den Schaltme chanismus zu schließen, wenn von dem Fahrzeugzustandsde tektionssystem eine Fahrzeugstartbedingung detektiert wird, und
b) ein Controller-Umgehungssystem, wobei das Controller-Um gehungssystem verhindert, daß der Controller den Schaltme chanismus öffnet, wenn ein kritisches Fahrzeugsystem in Be trieb ist.

12. Batterieschutzsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

13. Batterieschutzsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Fahrzeugsystem die Aktivierung einer Warnblinklampe eines Autos ist.

14. Batterieschutzsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Fahrzeugsystem ein laufender Motor ist.

15. Verfahren zum Aufrechterhalten eines minimalen Ladungswertes in nerhalb einer Batterie, mit den Schritten, daß:

a) die Ladung der Batterie gemessen wird, und
b) die Batterie von einer elektrischen Last getrennt wird, wenn die Ladung der Batterie sich einem minimalen Schwellenwert nä hert.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Schwellenwert eine minimale Ladung ist, die ausreicht, um einen Automotor zu starten.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein System-Controller, der einen elektronischen Schalter benutzt, die Batterie von der elektrischen Last trennt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der System-Controller daran gehindert wird, die Batterie zu trennen, wenn die Batterie in einem Auto eingebaut ist und der Motor läuft.

19. Vorrichtung zum Schützen einer Bleibatterie eines Kraftfahrzeugs von einem aufgrund einer elektrischen Last zu stark entladenen Zustand, wobei die Vorrichtung umfaßt:

a) einen elektronischen Schalter, der zwischen einer Batterieaus gangsklemme und irgendeiner elektrischen Batterielast ange ordnet ist,
b) ein Mittel zum Bestimmen des Ladezustandes der Batterie als eine Funktion der Entladung aufgrund der elektrischen Last,
c) ein Mittel zum Bestimmen der Batteriespannung, unter der die fortgesetzte Reduktion des Ladezustandes der Batterie zu einem zu stark entladenen Zustand führen würde,
d) ein Mittel zum Bewirken, daß der elektronische Schalter von ei nem Zustand mit geschlossenem Schaltkreis zu einem Zustand mit offenem Schaltkreis übergeht, wodurch der zu stark entla dene Zustand verhindert wird, und
e) ein Mittel zum Bewirken, daß der elektronische Schalter von dem Zustand mit offenem Schaltkreis zu dem Zustand mit ge schlossenem Schaltkreis übergeht, wenn eine Schwankung in der Last auftritt.

20. Batterieschutzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugzustandsdetektionssystem Wellenformen mißt, die zwi schen zwei Klemmen der Batterie erzeugt werden.

21. Batterieschutzsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugzustandsdetektionssystem die Wellenformen mit im Speicher des Controllers gespeicherten Werten vergleicht.

22. Batterieschutzsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller daran gehindert wird, den Schaltmechanismus zu be tätigen, wenn von dem Fahrzeugzustandsdetektionssystem eine dis krete Wellenform detektiert wird.

23. Batterieschutzsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die diskrete Wellenform eine Wechselstromwellenform ist, die durch einen laufenden Automotor erzeugt wird.

24. Batterieschutzsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die diskrete Wellenform eine Wechselstromwellenform ist, die durch blinkende Warnblinklampen an einem Kraftfahrzeug erzeugt wird.

25. Batterieschutzsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnblinklampe des Autos eine Wechselstromwellenform über zwei Klemmen der Batterie hinweg erzeugt, und die Wechselstromwel lenform von dem Fahrzeugzustandsdetektionssystem gemessen wird.

26. Batterieschutzsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor des Autos eine Wechselstromwellenform über zwei Klem men der Batterie hinweg erzeugt, und die Wechselstromwellenform von dem Fahrzeugzustandsdetektionssystem gemessen wird.

27. Batterieschutzsystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

a) ein Fahrzeugzustandsdetektionssystem, wobei das Fahrzeugzu standsdetektionssystem den Controller anweist, den Schaltme chanismus zu schließen, wenn von dem Fahrzeugzustandsde tektionssystem eine Fahrzeugstartbedingung detektiert wird, und
b) ein Controller-Umgehungssystem, wobei das Controller-Um gehungssystem verhindert, daß der Handumgehungsschalter die Batterie trennt, wenn ein kritisches Fahrzeugsystem in Betrieb ist.

28. Batterieschutzsystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Fahrzeugsystem die Aktivierung einer Warnblinklampe eines Autos ist.

29. Batterieschutzsystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Fahrzeugsystem ein laufender Motor ist.

30. Batterieschutzsystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller verhindert, daß der Handumgehungsschalter die Bat terie trennt, wenn von dem Fahrzeugzustandsdetektionssystem eine diskrete Wellenform detektiert wird.

31. Batterieschutzsystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die diskrete Wellenform über die Batterieklemmen der Batterie hin weg gemessen wird.

32. Batterieschutzsystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die diskrete Wellenform eine Wechselstromwellenform ist, die von ei nem laufenden Automotor erzeugt wird.

33. Batterieschutzsystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die diskrete Wellenform eine Wechselstromwellenform ist, die durch blinkende Warnblinklampen an einem Auto erzeugt wird.

34. Verfahren zum Bestimmen, ob eine Batterie an einen laufenden Mo tor gekoppelt ist, mit den Schritten, daß

a) Wellenformen abgetastet werden, die zwischen zwei Klemmen der Batterie erzeugt werden,
b) Wellenformen, die zwischen den beiden Klemmen der Batterie erzeugt werden, mit einer Wellenform verglichen werden, die in dem Speicher eines Mikrocontrollers gespeichert ist, wobei die in dem Mikrocontroller gespeicherte Wellenform zu der Wellenform paßt, die über die beiden Klemmen hinweg durch einen laufen den Motor erzeugt wird, und
c) bestimmt wird, ob zwischen den beiden Klemmen erzeugte Wel lenformen ähnlich wie die in dem Mikrocontroller gespeicherte Wellenform sind.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß

a) verhindert wird, daß ein Batterieschutzsystem die Batterie von einer elektrischen Last trennt, wenn zwischen den beiden Klemmen erzeugte Wellenformen ähnlich wie die in dem Mikro controller gespeicherte Wellenform sind.

36. Verfahren zum Bestimmen, ob eine Batterie an eine elektrische Last gekoppelt ist, mit den Schritten, daß

a) Wellenformen abgetastet werden, die zwischen zwei Klemmen der Batterie erzeugt werden,
b) Wellenformen, die zwischen den beiden Klemmen der Batterie erzeugt werden, mit Wellenformen verglichen werden, die in dem Speicher eines Mikrocontrollers gespeichert sind, wobei die in dem Mikrocontroller gespeicherten Wellenformen Wellenformen entsprechen, die über die beiden Klemmen hinweg durch ver schiedene elektrische Lasten erzeugt werden, und
c) bestimmt wird, ob zwischen den beiden Klemmen erzeugte Wel lenformen ähnlich wie eine der in dem Mikrocontroller gespei cherten Wellenformen sind.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß

a) verhindert wird, daß ein Batterieschutzsystem die Batterie von einer elektrischen Last trennt, wenn zwischen den beiden Klemmen erzeugte Wellenformen ähnlich wie eine der in dem Mikrocontroller gespeicherten Wellenformen sind.