DE10036762C1

DE10036762C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10036762C1
Application number: DE2000136762
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Bois; Erich Pinter
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2020-07-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators (1) in einem Kraftfahrzeug, wobei mit dem Generator mindestens ein Verbraucher (3) versorgbar ist. Die Vorrichtung ist ausgelegt für die Erzeugung eines Signals zur Steuerung der Erregung des Generators (1), derart, dass während des Ausschaltens oder Einschaltens des mindestens einen Verbrauchers (3) die Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Bereich, insbesondere im Wesentlichen konstant, bleibt. Die Erfindung betrifft überdies ein korrespondierendes Verfahren zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators in einem Kraftfahrzeug. Sie betrifft insbesondere eine Vor richtung zur Regelung eines Generators in einem Kraftfahrzeug, wobei mit dem Generator mindestens ein Verbraucher versorgbar ist und wobei mit der Vorrichtung ein Signal zur Steuerung der Erregung des Generators erzeugbar ist und die Vorrichtung ein Speicherglied umfaßt.

Bei einer elektrischen Stromversorgung von mehreren Verbrau chern durch einen Generator in einem Fahrzeugbordnetz besteht das Problem, daß beim Abschalten von Hochstromverbrauchern, beispielsweise der Glühkerzen oder der Heckscheibenheizung ei nes Fahrzeugs, also beim Lastabwurf von Verbrauchern eine Spannungsspitze im Bordnetz entsteht. Für andere Verbraucher wie beispielsweise H7-Lampen, die empfindlich auf Spannungs spitzen im Bordnetz reagieren, hat dies zur Folge, daß deren Lebensdauer durch diese Spannungsspitzen erheblich verkürzt wird.

Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, puffernde bzw. dämpfende Bauteile vorzusehen, die die beim Lastabwurf entste hende Spannungsspitze verringern.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist bekannt aus der DE 41 08 751, die sich zur Verhinderung von Drehzahlschwankungen einer Brennkraftmaschine infolge der Zuschaltung eines Verbrauchers mit der Veränderung des dem Generator zugeleiteten Erregungs stroms nach einem vorgegebenen Muster, das in einem Speicher baustein abgelegt ist, befaßt. Als Parameter für den Speicher wird der unmittelbar vor Zuschaltung einer elektrischen Last erfaßte Wert des Feldstroms I_f verwendet.

In der DE 40 16 573 C1 ist eine Schaltungsanordnung eines Drehstromgenerators dargestellt, die mit einer separaten Hilfswicklung im Erregerläufer und einer Zenerdiode ausgestat tet ist. Die Hilfswicklung im Erregerläufer hat eine durchflu tungskompensierende Wirkung und dämpft damit die entstehende Überspannung.

Die DE 40 16 574 C1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Dreh stromgenerators, bei der eine überspannungsabhängige Schalt einrichtung zur selbsttätigen Freischaltung der Erregerwick lung in einer die magnetische Erregungsenergie besonders rasch verzehrenden Freilaufkonfiguration ausgenutzt wird.

Nachteilig bei den Schaltungsanordnungen nach der DE 40 16 573 C1 und der DE 40 16 574 C1 ist, daß zwar mit dämpfenden und die Erregungsenergie verzehrenden Maßnahmen auf die Entstehung einer Spannungsspitze reagiert wird, dies jedoch lediglich in einer Verringerung der Spitze der Überspannung resultiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Ausgangs spannung eines Generators eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, bei der/dem Spannungsschwankungen durch das Aus schalten und/oder das Einschalten von Verbrauchern weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfah ren zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators mit den Merkmalen von Patentanspruch 4.

Indem vor dem Abschalten oder Einschalten eines Verbrauchers die Erregung des Generators in geeigneter Weise zurückgenommen oder erhöht wird, ist es möglich, Änderungen der Ausgangsspannung des Generators, insbesondere Spannungsspit zen beim Abschalten eines Verbrauchers, weitgehend zu vermeiden.

Bei dieser Maßnahme wird nicht auf eine entstehende Spannungsschwankung rea giert, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, sondern bereits die Entstehung einer Spannungsschwankung von vornherein Weitgehend verhindert. Es wird also nicht nachträglich reagiert, sondern bereits im voraus agiert.

In dem Speicherglied des Verarbeitungsgliedes sind entsprechend den Stromaufnahmeeigen schaften eines oder mehrerer Verbraucher Steuersignale für die Steuerung des Ge nerators abgespeichert. Nachdem beim Verarbeitungsglied das Schaltsignal eines bestimmten Verbrauchers eingegangen ist, wird die Erregung des Generators derart im Hinblick auf den eigentlichen Schaltvorgang des in Rede ste henden Verbrauchers geregelt, dass die Ausgangsspannung während des Schaltvorgangs im wesentlichen konstant bleibt oder sich nur geringfügig ändert. Dies kann sowohl ein Einschaltvorgang als auch ein Ausschaltvorgang sein.

In einer besonders einfachen Ausführungsform hat das für die Regelung der Gene ratorerregung vorgesehene Verarbeitungsglied einen zusätzlichen Eingang zum Empfangen des Ein- bzw. Ausschaltsignals eines Hochstromverbrauchers. Bei Ein gang eines Ausschaltsignals nimmt das Verarbeitungsglied die Erregung des Gene rators bis zum Beginn des Schaltvorgangs soweit zurück, dass durch den eigentli chen Schaltvorgang keine Überspannung im Netz entsteht. Eine eventuell eintreten de Unterspannung wird in vorteilhafter Weise von einer im Netz angeordneten Batte rie gepuffert.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen de finiert.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators eines Kraftfahrzeugs nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 1 hat eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung U_A eines Generators 1 in Form eines Drehstromgenerators ein zentrales Verarbei tungsglied 2, das einerseits sowohl mit dem Generator 1 als auch mit dem Verbrau cher 3 verbunden ist und andererseits das Schaltsignal für die anstehende Aus schaltung oder Einschaltung des Verbrauchers 3 empfängt. Eine derartige Schal tungsanordnung findet im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs Anwendung, wobei der Verbraucher 3 bevorzugt ein Hochstromverbraucher ist, wie beispielsweise eine Heckscheibenheizung oder die Glühkerzen eines Verbrennungsmotors. Ein Hochstromverbraucher ist insbesondere ein Verbraucher, der einen Stromfluss von mehr als 15 A verursacht.

Im zentralen Verarbeitungsglied 2 sind in einem Speicher (ROM) entsprechend den Eigenschaften des Verbrauchers 3 bei dessen Ein- und Ausschalten Steuersignale zur Regelung des Generators 1 abgespeichert.

Empfängt das zentrale Verarbeitungsglied 2 ein Schaltsignal zum Ausschalten des Verbrauchers 3, so koordiniert das Verarbeitungsglied 2 die Absenkung der Erregung des Generators 1 und den Ausschaltvorgang des Verbrauchers 3 derart, dass keine Überspannung im Netz auftritt, d. h. die Spannung im Netz im wesentlichen konstant bleibt, bzw. sich nur geringfügig ändert. Dazu wird kurz vor dem Schaltvorgang oder synchron zum Schaltvorgang die Erregung des Generators 1 in Abhängigkeit des Strom- und Spannungsverhaltens beim Lastabwurf des Verbrauchers 3 kurzzeitig nach unten geregelt und nach dem eigentlichen Schaltvorgang wieder auf den Soll wert der Netzspannung hoch geregelt. Auf diese Weise kommt es zu keiner Über spannung im Netz, die eine Gefahr für andere auf Überspannung empfindlich reagie rende Verbraucher, wie beispielsweise H7-Lampen, darstellen könnte.

Empfängt das zentrale Verarbeitungsglied 2 ein Signal zum Einschalten des Verbrauchers 3, so koordiniert das Verarbeitungsglied 2 das Ansteigen der Erregung des Generators 1 und den Einschaltvorgang des Verbrauchers 3 derart, dass kein Spannungsabfall im Netz auftritt, die Spannung im Netz im wesentlichen konstant bleibt, bzw. sich nur geringfügig ändert.

Bei der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung ist der eigentliche Schalt vorgang des Verbrauchers vom Schalter (nicht dargestellt), der durch eine Betäti gungsperson betätigt wird, entkoppelt. Dadurch entsteht eine kleine, bestimmte Zeit verzögerung bis der eigentliche Schaltvorgang durch die Verarbeitungseinheit 2 in Koordination mit der Regelung der Erregung des Generators 1 ausgeführt wird. Um das Einschalten oder Ausschalten des Verbrauchers 3 auszuführen, wird vom Verar beitungsglied 2 ein Schaltglied (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Re lais oder eines elektronischen Schalters, angesteuert.

In Fig. 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung U_A eines Generators 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel arbeitet nach dem gleichen Grund prinzip wie das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Die Schaltungsanordnung umfasst ein Verarbeitungsglied 2' zur Regelung der Aus gangsspannung U_A eines Generators 1, der bevorzugt ein Drehstromgenerator ist. Der Verarbeitungsglied 2' ist sowohl mit dem Generator 1 als auch mit dem Verbrau cher 3 verbunden. Eingangsseitig wird dem Verarbeitungsglied 2' das Schaltsignal für die anstehende Aus- oder Einschaltung des Verbrauchers 3 zugeführt. In der Schaltungsanordnung ist als Spannungsquelle eine Fahrzeugbatterie 4 vorgesehen.

Empfängt das Verarbeitungsglied ein Signal zum Ausschalten des Verbrauchers 3, so regelt das Verarbeitungsglied 2' die Erregung des Generators 1 bis zum Beginn des Schaltvorgangs soweit nach unten, dass infolge des Ausschaltvorgangs des Verbrauchers 3 keine Überspannung im Netz entsteht. Eine eventuell durch zu star kes Herunterregeln der Erregung des Generators 1 eintretende Unterspannung wird in vorteilhafter Weise von der im Netz angeordneten Batterie 4 gepuffert. Nach Be endigung des Ausschaltvorgangs regelt das Verarbeitungsglied 2' die Erregung des Generators 1 wieder auf den Sollwert nach oben.

Bei dieser Schaltungsanordnung kommt es zu keiner Überspannung im Netz, die eine Gefahr für andere auf Überspannung empfindlich reagierende Verbraucher, wie beispielsweise H7-Lampen darstellen könnte. Vielmehr bleibt die Netzspannung so wohl beim Ein- als auch beim Ausschalten des Verbrauchers in einem vorgegebenen Bereich.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators (1) in einem Kraftfahrzeug, wobei mit dem Generator mindestens ein Verbraucher (3) versorgbar ist, und wobei mit einem Verarbeitungsglied (2) ein Signal zur Steuerung der Erregung des Ge nerators (1) erzeugbar ist und das Verarbeitungsglied (2) ein Speicherglied umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherglied für den mindestens einen Verbraucher (3) spezifische In formation betreffend dessen Ausschalt- und/oder Einschaltvorgang gespeichert ist, und die Vorrichtung (2) ausgelegt ist, diese Information bei der Erzeugung des Si gnals zur Steuerung der Erregung des Generators (3) zu berücksichtigen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verarbeitungsglied (2) weiterhin aufweist:
einen Eingang, über den ein Aus- und/oder Einschaltsignal, insbesondere ein von einer Bedienperson erzeugtes Aus- und/oder Einschaltsignal, für den mindestens einen Verbraucher (3) empfangbar ist,
einen ersten und einen zweiten Ausgang, wobei an dem ersten Ausgang ein Aus- und/oder Einschaltsignal an den mindestens einen Verbraucher (3) und an dem zweiten Ausgang das Steuersignal bereitstellbar ist,
wobei das Aus- und/oder Einschaltsignal für den mindestens einen Verbraucher (3) und das Steuersignal zeitlich aufeinander abgestimmt sind, insbesondere das Steu ersignal dem Aus- und/oder Einschaltsignal an den mindestens einen Verbraucher (3) vorauseilt.

3. Bordspannungsnetz mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Batterie (4) umfaßt, mit der die Bord spannung beim Ausschalten oder Einschalten eines Verbrauchers (3) pufferbar ist.

4. Verfahren zur Regelung der Ausgangsspannung eines Generators in einem Kraftfahrzeug gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Für mindestens einen Verbraucher (3) Ermitteln spezifischer Information betreffend dessen Ausschalt- und/oder Einschaltvorgang;
b) Abspeichern dieser Information in einem Speicherglied;
c) Erzeugen eines Steuersignals zur Regelung der Erregung des Generators (1) unter Berücksichtigung der in Schritt b) gespeicherten Information, und
d) Anlegen des Steuersignals an den Generator (1) während eines Ein- und/oder Ausschaltvorgangs des mindestens einen Verbrauchers (3).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichet, daß das Anlegen des Steu ersignals in Schritt d) zeitlich abgestimmt ist mit einem Aus- oder Einschaltsignal an den mindestens einen Verbraucher (3), insbesondere das Steuersignal dem Aus- oder Einschaltsignal an den mindestens einen Verbraucher (3) zeitlich vorauseilt.