Zuheizer-Steuergerät ZH-SG

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ZH_SG Version 1

Funktion[Bearbeiten]

Das Zuheizer-Steuergerät ZH-SG dient im Rahmen einer Zuheizer-Aufrüstung dem Einschalten des Zuheizers, des Gebläses und der Umwälzpumpe.
Durch den Anschluss eines Temperaturgebers oder -schalters wird ein temperaturgesteuertes Zuschalten des Gebläses ermöglicht. Darüber hinaus ist eine Spannungsüberwachung integriert, über die die Standheizung abgeschaltet werden kann, wenn die Batterie zu stark entladen wird. Die volle Funktionalität des Zuheizers (Automatikbetrieb bei laufendem Motor) bleibt bei Nutzung des ZH-SGs erhalten. Und natürlich ist das Einschalten der Standheizung auch während der Fahrt ohne 'Nebenwirkungen' jederzeit möglich.

Die Version 2 des ZH-SG bietet weitere Funktionen, die unten beschrieben werden.


Da es im Zusammenhang mit dem ZH-SG einige aus meiner Sicht völlig unnötige Aufregung gab, wird an dieser Stelle auf den Artikel Zuheizer-Steuergerät (Warnung) verwiesen. Dort werden u.a. B.Rudes Applikationsvorschläge und deren Auswirkungen vorgestellt und bewertet.

Eine Alternative zum ZH-SG der T4-Wiki ist das T4forum Zuheizer Steuergerät, das in einem eigenen Artikel behandelt wird.

ZH-SG Version 1[Bearbeiten]

Die Inhalte des ZH-SG Version eins wurden zugunsten einer bessern Übersicht in den Artikel ZH-SG V1 verschoben.

ZH-SG Version 2[Bearbeiten]

ZH_SG Version 2

Das ZH-SG Version 2 hat folgende Features:

  • Restwärme-Nutzung,
  • Trennrelais-Steuerung,
  • integriertes Relais für das Gebläse und den Schalter für die Klimaanlage (wg. Lüfteransteuerung),
  • Ansteuerung per Dauersignal und Impuls (z.B. von einem Handy)
  • genaue Einstellung von Spannung (16 0,1 V-Schritte) und Temperatur (7 10°C-Schritte) über DIP-Schalter,
  • Betriebsanzeige per LED inkl. Fehleranzeige,


Schaltung und Steuerungslogik[Bearbeiten]

Herz der Schaltung ist ein µC des Typs Atmel TINY 45, der kontinuierlich

  • den Schaltzustand der Vorwahluhr,
  • die Lichtmaschine über die Kl. D+ (Motor AN oder AUS),
  • die Versorgungsspannung und
  • die Temperatur am Einbauort des Gebers/Thermosschalters

überwacht und abhängig davon Zuheizer, Umwälzpumpe und Gebläse ein- bzw. ausschaltet.

Das Einschalten des Zuheizers, der Umwälzpumpe und die Ansteuerung des Gebläses bzw. der Climatronic erfolgen verlustarm über sogenannte Smart Power Switches (PROFET), um den Stromverbrauch der Steuerung zu minimieren. Über die DIP-Schalter lassen sich die Einschalttemperatur für das Gebläse zwischen ca. 0 und 80°C sowie die Abschaltspannung zwischen ca. 11,4 und 12,4 V einstellen. Genaueres im Abschnitt Einstellung'

Die Steuerung ist gegen die üblichen Störungen im Bordnetz geschützt. Der Ruhestrom liegt unter 10 mA.


Steuerungslogik:

Erhält die Steuerung über die Vorwahluhr ein Einschaltsignal, wird zunächst die Batterie-Spannung überprüft. Liegt sie oberhalb des eingestellten Wertes (ca. 11,4 bis 12,4 V), werden zunächst der Zuheizer über den Kanal 1 des IC4 und die Pumpe über IC3 eingeschaltet. Während der 'stromintensiven' Einschaltphase des Heizgerätes ist die Spannungsüberwachung für 3 Minuten deaktiviert, damit kurze Spannungseinbrüche nicht zur Abschaltung der Heizung führen.

In der Folge wird die Temperatur am gewählten Einbauort des Temperaturgebers/-schalters überwacht. Steigt sie über den eingestellten Sollwert (ca. 0 bis 80°C bei Nutzung eines Gebers) bzw. die Schaltschwelle des verbauten Thermoschalters, wird das Gebläse über den Kanal 2 des IC4 angesteuert. Dies erfolgt zur Entlastung der Batterie aber frühestens 90 Sekunden nach Einschalten der Heizung. Das Gebläse wird abgeschaltet, wenn die Temperatur wieder stark abfällt. Eine Schalthysterese (ca. 15°C) stellt dabei sicher, dass das Gebläse bei kleinen Temperaturänderungen nicht ständig ein-/ausschaltet. Wird der Motor während des Standheizungsbetriebes eingeschaltet, bleibt die Standheizung zwar eingeschaltet (Zuheizer und Umwälzpumpe). Das Gebläse wird jedoch nicht mehr angesteuert, wodurch die normale Spannungsversorgung und Bedienung wiederhergestellt sind.

Unterschreitet die überwachte Spannung den eingestellten Wert, wird die Standheizung automatisch ausgeschaltet. Ein erneutes Einschalten ist erst dann möglich, wenn die Spannung gut 1 V über den Abschaltwert ansteigt. In der Regel wird das erst dann der Fall sein, wenn die Batterie z.B. über die Lichtmaschine geladen wird. Es empfiehlt sich daher, vor dem ersten Test der Steuerung nach dem Anschluss zunächst den Motor anzulassen, damit die Spannung einmalig über ca. 13,6 V steigt.


Restwärme-Nutzung
Bedienbar über einen Taster, lassen sich die Umwälzpumpe und das Gebläse einschalten, um die Restwärme im Kühlmittelkreislauf zum Heizen zu nutzen. Der Zuheizer wird dabei nicht eingeschaltet. Die Restwärme-Nutzung ist nur dann einschaltbar, wenn der Motor AUS ist. Es werden dabei die folgenden Temperaturschwellen genutzt:

  • Einschalten möglich ab 40°C,
  • automatisches Ausschalten unterhalb 21°C


Die Laufzeit für die Restwärme-Nutzung ist auf 30 Minuten begrenzt und darüber hinaus nicht einstellbar. Die Funktion wird abgebrochen, wenn der Motor angelassen oder die Standheizung eingeschaltet wird.


Trennrelais-Steuerung
Das ZH-SG Version 2 besitzt eine vollwertige, konfigurierbare Trennrelais-Steuerung. Wenn immer die überwachten Spannungen im erlaubten Bereich liegen, wird das Trennrelais während des Standheizungsbetriebes sowie während der Restwärme-Nutzung geschlossen, um beide Batterien maximal für die Standheizung/Restwärme-Funktion zu nutzen. Das Trennrelais wird geöffnet, sobald die Zündung eingeschaltet wird oder eine der überwachten Spannungen den voreingestellten Mindestwert unterschreitet.


Steuerung durch Spannungsimpuls
Zusätzlich zur klassischen Steuerung über eine Vorwahluhr (dauernd Plus während des SH-Betriebes), läßt sich die Standheizung über einen Spannungsimpuls (Schalten bei positiver Flanke) einschalten, wie er von einigen Fernbedienungen (z.B. Handy-Fernbedienung) bereitgestellt wird. Der 1. Impuls schaltet die Standheizung ein, der 2. Impuls schaltet sie wieder aus.
Natürlich ist der parallele Betrieb einer Vorwahluhr gewährleistet; sie hat immer Vorrang.


Betriebsanzeige durch LED
Eine optionale Low-Current-LED zeigt den jeweiligen Betriebszustand an:

  • LED aus: Restwärme und Standheizung AUS,
  • LED ein: Restwärme oder Standheizung EIN,
  • LED blinkt: Fehlbedienung oder Fehler aufgetreten.


Folgende Fehler/Fehlbedienungen werden per Blinken angezeigt:

  • Einschalten der Standheizung/Restwärme bei Unterspannung,
  • Unterspannungsabschaltung,
  • Einschalten der Restwärme bei zu niedriger Temperatur, bei laufendem Motor oder laufender Standheizung,
  • Trennrelais-Abschaltung bei erkannter Unterspannung einer Batterie.

Die LED blinkt bei einem Fehler bzw. eine Fehlbedienung ca. 15 Sekunden und schaltet dann aus. Ist bei Auftreten eines Fehlers die Vorwahluhr eingeschaltet, blinkt die LED dauerhaft.

Anschluss[Bearbeiten]

Anschluss Version 2

Bei Nutzung der vorgesehenen Schraubklemmen ist Folgendes zu beachten:

  1. Es dürfen bei den kleinen Schraubklemmen nur feinnädrige Kabel (Litze) bis zu einem Durchmesser von 1 qmm genutzt werden, weil die Schraubklemmen nur für diesen maximalen Querschnitt ausgelegt sind. Dickere Kabel sind zudem nicht erforderlich, weil keine Ströme fließen, die dickere Kabel erfordern. Tatsächlich können problemlos für die Signalleitungen Kabel mit 0,35 qmm, für die Spannungsversorgung Kabel mit 0,5 qmm und je nach Absicherung für die Pumpe Kabel mit 0,5 bis 1 qmm genutzt werden.
  2. Für die großen Schraubklemmen dürfen Kabel bis 2,5qmm genutzt werden. Dies wird bei Anschluss eines Gebläses auch grundsätzlich erforderlich.
  3. Aderendhülsen sind nicht erforderlich, weil die Schraubklemmen eine integrierten Adernschutz besitzen.
  4. Die Aderenden dürfen auf keinen Fall verzinnt werden. Dies ist in Elektroinstallationen verboten und birgt erhebliche Gefahren bis hin zur Brandgefahr.


Spannungsversorgung/Zweitbatterie
Die Steuerung wird über die Anschlüsse Kl.30 und Kl.31 der Starterbatterie mit Spannung versorgt. Plus der Zweitbatterie muss an Spg2 angeschlossen werden, wenn vorhanden.
Zusätzlich ist Zündungsplus (Kl.15) an den Anschluss Kl.15 anzuschließen.


Temperaturgeber
Der Temperaturgeber (KTY81-110) muss an Temp- und Temp+ angeschlossen werden.


Uhr und FFB
Eine Vorwahluhr wird an den Eingang Uhr, eine Fernbedienung (mit Impuls) an den Eingang Uhr-Puls.


Restwärme
Der Taster für die Restwärmefunktion wird an die beiden Anschlüsse Rw angeschlossen. Er muss zur Betätigung nach Masse schalten. Einer der Anschlüsse RW ist auf der Platine nach Masse verbunden. Soll der Taster weit entfernt vom Steuergerät eingesetzt werden kann man den anderen Anschluss zum Taster und vom Taster auf Fahrzeugmasse gehen.


LED
Die LED für die Betriebsanzeige wird an die Anschlüsse LED- und LED+ angeschlossen. Der Vorwiederstand auf der Platine ist für eine Low-Current-LED mit ca. 2 mA ausgelegt.


Trennrelais
Die 'Plus-Leitung' vom Trennrelais (in der Regel das D+-Kabel von der Lichtmaschine) muss am Trennrelais aufgetrennt werden. Das relaisseitige Ende ist an TR-Out anzuschließen, das andere Ende an TR-In. Dioden auf der Platine stellen sicher, dass die fahrzeugseitige Trennrelaissteuerung nicht beeinflusst wird.

Ist das TR-SG verbaut wird einfach eine Letung vom eingang UHR auf den Eingang SH des TR-SG gelegt. Alternativ kann man auch den Ausgang 'Gebläse' nehmen, dann wird das Trennrelais erst geschlossen wenn das Gebläse eingeschaltet wird. Diese Entscheidung muss jeder selbst treffen, Stromintensiv wird die Nutzung der Standheizung erst mit dem Gebläse, ein evtl. Spannungseinbruch vor Gebläsestart hat bei dieser Version allerdings einen Abbruch des Standheizungsbetriebs zur Folge.


Pumpe
Masseseitig vor dem Temperaturschalter muss das Kabel zur Umwälzumpe z.B. mittels Stromdieb angezapft und auf den Anschluss Pumpe gelegt werden. Im Normalfall ist das das graue Kabel an der Umwälzpumpe (1997er ACV).


Zuheizersignale
Die Anschlüsse TS-In, TS-Out, D-In und D-Out werden entsprehcend angeschlossen, In steht dabei jeweils für Fahrzeugseite, Out für Zuheizerseite. D-In wird zur Erkennung Motor AN/AUS und damit für die Restwärme-Funktion sowie die Geläsesteuerung (AUS bei Motor EIN) genutzt, T-In ist das Schaltsignal des Außentemperaturschalters und wird nur im Zuheizerbetrieb verwendet. T-Out hingegen wird von der Steuerung im Standheizungsbetrieb auf 12V gelegt.


Gebläse und Klima
Der Anschluss Gebläse führt immer ca. 12V, wenn die Steuerung das Gebläse temperaturgesteuert freigibt/einschaltet. Er kann direkt mit der blauen Climatronic verbunden werden, um sie in den Standheizungsmodus zu schalten (HE). Man kann alternativ auch andere eigene Funktionen über diesen Anschluss steuern; z.B. über ein Relais.

Die Anschlüsse Gebläse-In und Gebläse-Out dienen der Gebläsesteuerung bei T4 ohne Climatronic bzw. dem Einschalten der grünen Climatronic bei T4 bis MJ1998. Die Originalverkabelung ist aufzutrennen (siehe oben) und mit Gebläse-In/Out zu verbinden. Wann immer die Steuerung das Gebläse einschaltet, wird über das ReElais Dauerplus auf Gebläse-Out geschaltet.

An Klima kann das Kabel vom Klima-Schalter E35 zum Relais 140 anschließen, damit dieses bei T4 mit manueller Klimaanlage während des Standheizungsbetriebes automatisch getrennt wird. So wird verhindert, dass bei eingeschalteter Klimaanlage die Kühlerlüfter während des Standheizungsbetriebes laufen; siehe Zuheizer-Aufrüstung.

Einstellung[Bearbeiten]

Achtung: damit die Einstellung wirksam wird, muss das ZH-SG für ein paar Sekunden spannungslos sein. Dazu z.B. die Sicherung ziehen.


Die Einschalttemperatur für das Gebläse wird am roten DIP-Schalter eingestellt. Dies erfolgt ausgehend von 10°C binär:

  • Schalter 1 EIN erhöht die Temperatur um 10°C
  • Schalter 2 EIN erhöht die Temperatur um 20°C
  • Schalter 3 EIN erhöht die Temperatur um 40°C

Sind Schalter 1 und 3 eingeschaltet, ergibt sich somit eine Temperatur von 10 + 10 + 40 = 60°C.


Die Abschaltspannung wird mit den ersten 4 Schaltern des blauen DIP-Schalters ebenfalls binär eingestellt. Der Basiswert (niedrigster Wert) beträgt 11,0 V. Einstellung:

  • Schalter 1 EIN erhöht die Spannung um 0,1V
  • Schalter 2 EIN erhöht die Spannung um 0,2V
  • Schalter 3 EIN erhöht die Spannung um 0,4V
  • Schalter 4 EIN erhöht die Spannung um 0,8V

Sind Schalter 1, 2 und 4 eingeschaltet, ergibt sich eine Spannung von 11,0 + 0,1 + 0,2 + 0,8 = 12,1 V.


Schalter 5 und 6 des blauen DIP-Schalters dienen der Konfiguration der Zweitbatterie und des Trennrelais:

  • Schalter 5 AUS: nur Starterbatterie überwachen
  • Schalter 5 EIN: Starter- und Zweitbatterie überwachen
  • Schalter 6 AUS: Trennrelais nicht steuern
  • Schalter 6 EIN: Trennrelais steuern

Nachbau[Bearbeiten]

Vor dem Nachbau des Steuergerätes sollte man sich die Hinweise auf der Seite Nachbau Steuergeräte T4-wiki durchlesen.