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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusatzbeschaltung zur Verwendung in oder mit einem Generatorregler, der zum Betreiben einer elektrischen Maschine eingerichtet ist, einen Generatorregler mit einer solchen Zusatzbeschaltung, eine Anordnung mit einer elektrischen Maschine und einem solchen Generatorregler, sowie ein Bordnetz, insbesondere Fahrzeugbordnetz, mit einer solchen Anordnung.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektrische Maschinen, insbesondere Generatoren, können zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie im Kraftfahrzeug bzw. im Fahrzeug verwendet werden. Üblicherweise werden dazu Klauenpolgeneratoren verwendet, welche meistens mit elektrischer Erregung ausgestattet sind. Da solche Generatoren Drehstrom, z.B. drei- fünf- oder sechsphasig, erzeugen, ist für die üblichen Kraftfahrzeug-Gleichspannungs-Bordnetze eine Gleichrichtung erforderlich. Dazu können Gleichrichter auf Basis von Halbleiterdioden oder anderen Halbleiterbauelementen verwendet werden.
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Zur Regelung der Bordnetzspannung kann dabei ein Erregerstrom durch die Läuferwicklung des Generators gesteuert bzw. geregelt werden, d.h. Stellgröße für die Spannungsregelung in Kraftfahrzeuggeneratoren ist der Erregerstrom, also der Strom, der durch die Läuferwicklung des Generators fließt und das Erregerfeld erzeugt. Dieser Strom (Erregerstrom) kann z.B. mittels einer Schalteinheit eines Spannungsreglers (Feldregler), die beispielsweise zumindest einen Schalttransistor umfassen kann, geregelt werden. Die Schalteinheit kann den Erregerstrom z.B. ein- und ausschalten. Der Erregerstrom bzw. ein Erregerstrom-TaktVerhältnis kann dabei derart verändert werden, dass sich die Ausgangsspannung des Generators auf gewünschte Werte einstellt.
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Zum Starten der Spannungsregelung kann beispielsweise ein externes Signal verwendet werden, das z.B. beim Start einer Brennkraftmaschine, an die der Generator gekoppelt ist, erzeugt wird. Ein solches Signal kann z.B. entweder an Klemme L (Lampe) oder Klemme 15 angeschlossen werden. In der Praxis ist dies oftmals die geschaltete (Zündschloss) Batteriespannung. Falls Klemme L verwendet wird, kann auch der Regler ein Signal zurück an das Steuergerät geben, indem der Regler das Signal auf Masse (GND) legt und so ein Strom durch die namensgebende Lampe fließt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden eine Zusatzbeschaltung zur Verwendung in oder mit einem Generatorregler, ein Generatorregler, eine Anordnung mit einer elektrischen Maschine sowie ein Bordnetz mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Betrieb einer als Generator verwendeten elektrischen Maschine, insbesondere bei oder nach dem Starten einer Spannungsregelung durch Beeinflussung des Erregerstroms bzw. einer Erregerspannung. Eine solche elektrische Maschine weist eine Läuferwicklung und eine Ständerwicklung auf. Weiterhin sind ein an die Ständerwicklung angeschlossener Gleichrichter, über den die elektrische Maschine an ein Bordnetz anschließbar ist, sowie eine an die Läuferwicklung angeschlossene Spannungsregelschaltungseinrichtung, über die der Erregerstrom durch die Läuferwicklung einstellbar oder vorgebbar ist, vorgesehen. Der Gleichrichter und die Spannungsregelschaltungseinrichtung sollen vorliegend als Generatorregler bezeichnet werden bzw. unter einem Generatorregler soll eine Einheit umfassend Gleichrichter und Spannungsregelschaltungseinrichtung verstanden werden.
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Die Spannungsregelschaltungseinrichtung (nachfolgend teils auch nur Regelschaltungseinrichtung) kann z.B. als anwendungsspezifische integrierte Schaltung ASIC (engl.: Application Specific Integrated Circuit), z.B. als Chip, ausgeführt sein; ebenso sind diskrete Schaltungen möglich. Dort ist dann ein Halbleiterschalter wie z.B. ein MOSFET oder ein Transistor, oder eine andere Schalteinheit vorgesehen, die den Erregerstrom ein- und ausschalten kann. Hierzu muss die Schalteinheit entsprechend angesteuert oder getriggert werden. In der Regel ist hierfür beim Starten das erwähnte, logische Signal z.B. aus Klemme 15 oder Klemme L vorgesehen. Daneben kann ein solches Signal z.B. auch zur Auswahl verschiedener Betriebszustände (z.B. Vorerregung, Normalbetrieb, Phasenregelung) herangezogen werden.
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Beim Starten einer mit der elektrischen Maschine gekoppelten Brennkraftmaschine wird auch die elektrische Maschine gestartet bzw. in Drehung versetzt. Hierzu ist in der Regel auch ein Start der Spannungsregelung in der Läuferwicklung nötig. Das Starten erfolgt dabei typischerweise über einen Zündschalter (dieser kann über einen Zündschlüssel, jedoch auch z.B. lediglich durch Tastendruck betätigt werden). Die erwähnte Lampe (Ladelampe), die an der Klemme L und auch am Zündschalter angeschlossen ist, beginnt zu leuchten, wenn der Zündschalter geschlossen wird. Eine solche Lampe ist dabei z.B. in einer Instrumentenanzeige im Fahrzeug vorgesehen (es kann sich auch um eine digitale Lampe handeln, die entsprechend ein- oder ausgeblendet wird); damit kann z.B. ein Zustand (ob funktionsfähig oder nicht) des Generatorreglers angezeigt werden. Wenn, nachdem der Zündschalter geschlossen wurde, die Brennkraftmaschine startet und eine bestimmte Drehzahl erreicht, bei der die damit gekoppelte elektrische Maschine sich (bzw. ihre Läuferwicklung) hinreichend erregen kann, also eine gewisse Spannung erzeugt, geht die Lampe - bei weiterhin geschlossenem Zündschalter - aus. Dabei kann insbesondere nach einer Selbsterregungsdrehzahl, bei der die elektrische Maschine sich (bzw. ihre Läuferwicklung) selbst erregen kann, eine Erregungsdrehzahl erreicht werden, bei der die von der elektrischen Maschine bzw. am Gleichrichter erzeugte Spannung die Spannung der Fahrzeugbatterie erreicht oder überschreitet.
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Würde die Lampe hingegen nicht ausgehen, wäre dies ein Anzeichen dafür, dass der Generatorregler nicht ordnungsgemäß funktioniert.
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Wenn nun, z.B. bei einer Reparatur im Zusammenhang mit der elektrischen Maschine oder dem Generatorregler oder auch anderweitig am Fahrzeug, der positive Bordnetzanschluss bzw. der Pluspol der Fahrzeugbatterie - versehentlich - auf Masse gelegt wird (Verpolung), kann dies zu Schäden im Generatorregler führen. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Gehäuse und/oder ein Kühlkörper der elektrischen Maschine und/oder des Generatorreglers als Masseanschluss dienen bzw. damit verbunden sind. Dies führt nämlich zu falscher Polung und damit einem falsch gerichteten Stromfluss („reverse polarity“ bzw. „reverse current“); dies wiederum kann - bei zu hohem Strom - den Gleichrichter bzw. dessen Dioden (oder sonstigen Gleichrichtungselemente) zerstören.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Starten der Brennkraftmaschine und der damit gekoppelten elektrischen Maschine würde bei einem herkömmlichen Generatorregler mit defektem Gleichrichter weiterhin - bei geschlossenem Zündschalter - die Lampe ausgehen, wenn die Brennkraftmaschine die bestimmte Drehzahl erreicht, bei der die elektrische Maschine sich (bzw. ihre Läuferwicklung) hinreichend erregen kann (sog. Selbsterregungsdrehzahl) und insbesondere auch eine höhere Spannung als die Fahrzeugbatterie liefert (sog. Erregungsdrehzahl). Die eigentlich gewünschte Wirkung der Lampe, einen Defekt bzw. nicht ordnungsgemäß funktionierenden Generatorregler anzuzeigen, wäre nicht mehr vorhanden.
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Im Rahmen der Erfindung wird nun eine Zusatzbeschaltung vorgeschlagen, die mit oder in einem solchen Generatorregler verwendet werden kann. Die Zusatzbeschaltung weist dabei eine Sicherungseinrichtung und eine Schalteinrichtung (als Bestandteile) auf.
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Die Sicherungseinrichtung weist einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf, wobei der Eingangsanschluss an den positiven Anschluss des Gleichrichters anzuschließen ist, der Ausgangsanschluss ist an den positiven Bordnetzanschluss (und damit an den Pluspol der Fahrzeugbatterie) anzuschließen. Die Sicherungseinrichtung wird also im Grunde zwischen Gleichrichter und Bordnetz geschaltet. Die Sicherungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine leitende, elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss bereitstellt, die geöffnet wird, wenn hindurchfließender Strom einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Es kann sich in einem einfachen Fall also z.B. um eine Schmelzsicherung oder dergleichen handeln. Generell kommen aber jegliche Arten von elektrischen Sicherungen in Betracht, die geeignet sind, einen zu hohen Strom durch den Gleichrichter (bei falscher Polung) zu verhindern, indem der Stromfluss bzw. der elektrische Kontakt unterbrochen werden. Dabei kann eine solche Sicherung irreparabel beschädigt werden, wie z.B. bei einer Schmelzsicherung; im Wege einer Reparatur kann diese dann z.B. ersetzt werden.
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Auf diese Weise kann der Gleichrichter also im Falle falscher Polung vor Beschädigung geschützt werden. Wie sich gezeigt hat, führt eine solche Sicherungseinrichtung jedoch alleine (noch) nicht dazu, dass nach falscher Polung (wonach insbesondere der entsprechende, leitende Kontakt in der Sicherungseinrichtung unterbrochen ist), die Lampe im erwähnten Fall an bleibt. Vielmehr geht die Lampe weiterhin aus, wenn die Brennkraftmaschine (bzw. die elektrische Maschine) die Selbsterregungsdrehzahl erreicht. Deshalb ist zusätzlich die Schalteinrichtung vorgesehen.
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Die Schalteinrichtung weist einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf, wobei der Eingangsanschluss an die Lampe bzw. den Zündschalter anzuschließen ist, der Ausgangsanschluss ist an den Klemmenanschluss der Spannungsregelschaltungseinrichtung anzuschließen. Die Schalteinrichtung ist mit Ein- und Ausgangsanschluss also zwischen Lampe bzw. Zündschalter und Klemmenanschluss einzubringen, die bisher (direkt) verbunden waren.
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Außerdem weist die Schalteinrichtung einen Zwischenanschluss auf, über den sie an den positiven Anschluss des Gleichrichters anzuschließen ist. Damit wird der Zwischenanschluss zugleich an den Ausgangsanschluss der Sicherungseinrichtung angeschlossen. Zudem weist die Schalteinrichtung vorzugsweise einen Masseanschluss auf, über den sie an den negativen Bordnetzanschluss, d.h. an Masse, anzuschließen ist.
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Die Schalteinrichtung ist weiterhin derart eingerichtet, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss besteht (bzw. bereitgestellt wird), wenn ein an dem Zwischenanschluss anliegendes Potential oberhalb eines vorbestimmten ersten Schwellwerts liegt. Wenn das an dem Zwischenanschluss anliegende Potential unterhalb des vorbestimmten ersten Schwellwerts liegt, besteht die elektrisch leitende Verbindung vorzugsweise nicht.
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Der erste Schwellwert ist dabei insbesondere geringer als ein Potential des positiven Bordnetzanschlusses (also dem positiven Potential bzw. der Spannung der Fahrzeugbatterie) oder entspricht diesem. Dies kann insbesondere erreicht werden, wenn die Schalteinrichtung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss einen ersten Schalter (z.B. einen Halbleiterschalter wie einen Transistor, insbesondere einen NPN-Transistor) aufweist, der in Abhängigkeit von einem an dem Zwischenanschluss anliegenden Potential geschlossen oder geöffnet ist. Der Zwischenanschluss ist hierzu dann insbesondere mit einem Steuer- bzw. Gateanschluss des ersten Schalters verbunden.
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Damit wird erreicht, dass bei elektrisch leitender Verbindung in der Sicherungseinrichtung (also wenn die Sicherung intakt ist), das positive Bordnetzpotential an dem ersten Schalter der Schalteinrichtung anliegt, sodass die elektrisch leitende Verbindung zwischen Eingangsanschluss Ausgangsanschluss der Schalteinrichtung besteht bzw. bereitgestellt wird. Damit kann regulär der Strom zum Klemmenanschluss der Spannungsregelschaltungseinrichtung fließen, und damit auch durch die Lampe, jedenfalls dann, wenn die Drehzahl der elektrischen Maschine unterhalb der Erregungsdrehzahl, insbesondere sogar unterhalb der Selbsterregungsdrehzahl, liegt.
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Wenn die Sicherung nicht mehr intakt ist, wird folglich keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ein- und Ausgangsanschluss der Schalteinrichtung bereitgestellt. Damit wird kein Strom mehr für die Läuferwicklung bereitgestellt. Ohne die Schalteinrichtung - und damit einer direkten Anbindung des Klemmenanschlusses der Regelschaltungseinrichtung an die Klemme L bzw. Lampe würde die Lampe aber zunächst bei Schließen des Zündschalters aufleuchten. Um dies auch mit der Schalteinrichtung zu erreichen, ist diese vorzugsweise derart eingerichtet, dass dann, wenn am Eingangsanschluss ein Potential über einem vorbestimmten zweiten Schwellwert liegt, der Eingangsanschluss mit dem Massenanschluss elektrisch leitend verbunden ist. Damit wird auch bei fehlender elektrisch leitender Verbindung zwischen Ein- und Ausgangsanschluss ein Stromfluss durch die Lampe ermöglicht, sodass diese wie gewohnt aufleuchtet.
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Dabei kann die elektrisch leitende Verbindung auch dergestalt sein, dass sie dauerhaft vorhanden ist, jedenfalls solange die Erregungsdrehzahl der elektrischen Maschine nicht erreicht ist. Für den Fall, dass die Sicherung intakt ist, ergibt sich über den Masseanschluss dann ggf. ein zusätzlicher geringer Stromfluss, der jedoch nicht schädlich ist. Im Falle einer defekten bzw. ausgelösten Sicherung hingegen wird über den Masseanschluss ein Stromfluss ermöglicht, um wie gewöhnlich die Lampe aufleuchten zu lassen.
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Der zweite Schwellwert ist dabei vorzugsweise geringer als das Potential des positiven Bordnetzanschlusses oder entspricht diesem. Damit wird bei Schließen des Zündschalters die elektrisch leitende Verbindung zwischen Eingangs- und Masseanschluss der Schalteinrichtung bereitgestellt. Hierzu kann die Schalteinrichtung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Masseanschluss einen zweiten Schalter (z.B. einen Halbleiterschalter wie einen Transistor, insbesondere einen PNP-Transistor) aufweisen, der in Abhängigkeit von einem an dem Eingangsanschluss anliegenden Potential geschlossen oder geöffnet ist.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Schalteinrichtung derart eingerichtet ist, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Masseanschluss besteht. Damit kann erreicht werden, dass dann, wenn am Ausgangsanschluss eine höhere Spannung bzw. ein höheres Potential als am Eingangsanschluss anliegt, ein Strom vom Ausgangsanschluss zu dem Masseanschluss fließt, aber nicht vom Eingangsanschluss zum Masseanschluss. Der erwähnte zweite Schalter ist dabei vorzugsweise geöffnet. Dies ist dann der Fall, wenn die elektrische Maschine am positiven Anschluss des Gleichrichters eine höhere Spannung als die Fahrzeugbatterie bzw. das Potential am positiven Bordnetzanschluss bereitstellt. Dies wird mit Erreichen bzw. Überschreiten der Erregungsdrehzahl erreicht. Hier ist vorzugsweise eine entsprechende Anbindung der Ständerwicklung (über den Gleichrichter, ggf. mit zusätzlichen Gleichrichterelementen) an den Ausgangsanschluss der Schalteinrichtung vorgesehen.
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Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei intakter Sicherung bei Erreichen bzw. Überschreiten der Erregungsdrehzahl wie gewöhnlich die Lampe erlischt bzw. nicht mehr leuchtet; dies gilt, da kein Strom mehr über den Eingangsanschluss und damit auch nicht über die Lampe fließt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Schaltplan eines Bordnetzes mit einem erfindungsgemäßen Generatorregler in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 2 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Zusatzbeschaltung in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt einen Schaltplan eines Bordnetzes 10, insbesondere eines (Kraft-) Fahrzeugs, mit einer Spannungsquelle bzw. Fahrzeugbatterie 1a und Verbrauchern 1b.
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Das Bordnetz 10 weist eine elektrische Maschine 13 bzw. einen Generator mit einem Ständer mit Ständerwicklung 12, einem dem Ständer nachgeschalteten Gleichrichter 14, einem Läufer mit Läuferwicklung 16, der insbesondere von einem Motor bzw. einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs angetrieben werden kann, und einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Generatorreglers 20 mit Spannungsregelschaltungseinrichtung 22 zur Vorgabe eines Erregerstroms durch die Läuferwicklung 16 bzw. zur Regelung einer Generatorspannung auf. Der Generatorregler 20 dient damit auch zum Regeln der Generatorspannung zwischen den Anschlüssen B+ und Masse GND auf einen Sollwert. Bei der Generatorspannung handelt es sich somit um die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Generators bzw. die Bordnetzspannung.
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Der Generatorregler 20 weist die eigentliche Regelschaltungseinrichtung 22, welche beispielsweise als anwendungsspezifische integrierte Schaltung ASIC (engl.: Application Specific Integrated Circuit), insbesondere als Chip (z.B. auch programmierbar), ausgeführt sein kann, den Gleichrichter 14 und eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zusatzbeschaltung 30, 40 auf, die eine Sicherungseinrichtung 30 sowie eine Schalteinrichtung 40 umfasst, welche in Bezug auf die 2 noch detaillierter beschrieben wird.
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Die Regelschaltungseinrichtung 22 kann z.B. einen Schalter, z.B. einen Halbleiterschalter wie z.B. MOSFET, IGBT oder Thyristor, aufwiesen, mittels welchem der durch die Läuferwicklung 16 fließende Strom geschaltet werden kann, und ferner eine Diode für den Freilauf des Erregerstroms. Die Regelschaltungseinrichtung 22 ist über einen ersten Anschluss 22a mit der Läuferwicklung 16 verbunden und über einen zweiten Anschluss 22b mit Masse GND. Außerdem ist ein Klemmenanschluss 22c vorgesehen.
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Es versteht sich, dass die Läuferwicklung am Läufer der elektrischen Maschine und nicht innerhalb Regelschaltungseinrichtung 22 oder des Generatorreglers 20 angeordnet ist. Es versteht sich, dass auch andere Arten von Regelschaltungseinrichtungen möglich sind; auf deren konkrete Ausgestaltung kommt es für die vorliegende Erfindung nicht an.
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Der Gleichrichter 14 weist einen positiven Anschluss 14a auf, über den er (über die Sicherungseinrichtung 30 und einen Anschluss 20a) mit einem positiven Bordnetzanschluss B+ zu verbinden ist, sowie einen negativen Anschluss 14b, über den er mit Masse bzw. einem negativen Bordnetzanschluss GND verbunden ist. Außerdem weist der Gleichrichter 14 einen weiteren positiven Anschluss 14c auf. Der Anschluss 14c ist über die Regelschaltungseinrichtung 22 mit der Läuferwicklung 16 verbunden. Dies hilft bei der Erregung des Generators sowohl für die anfängliche Erregung über Klemme L als auch für die Selbsterregung. Die Dioden vor dem Anschluss 14c können Anregungsdioden sein und werden z.B. für Selbsterregungszwecke verwendet. Der Anschluss 14a stellt einen gleichgerichteten Gleichstromausgang dar, der über den Anschluss bzw. die Klemme B+ mit der Batterie und anderen elektrischen Fahrzeuglasten verbunden ist. Der Anschluss 20a ist zudem über einen Kondensator C mit einem Gehäuse des Generatorreglers 20 verbunden.
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Das Bordnetz 10 weist weiterhin eine Lampe 3 und einen Zündschalter 2 (sog. Klemme 15) auf, die an den Anschluss 20b des Generatorreglers 20 und dort - über die Schalteinrichtung 40 an den Klemmenanschluss 22c der Regeschaltungseinrichtung 22 angeschlossen sind. Insbesondere kann auf diese Weise eine Versorgungsspannung und/oder ein logisches Signal für die Regelschaltungseinrichtung 22 bereitgestellt werden, um die Spannungsregelung zu starten und z.B. auch einen Sollwert für die zu regelnde Spannung vorzugeben.
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Weiterhin ist beispielhaft eine Phase bzw. Phasenwicklung (eine von den hier drei Phasen der Ständerwicklung) an den Anschluss 20c des Generatorreglers 20 angeschlossen; darüber kann z.B. ein Phasenspannungssignal dieser Phase abgegriffen werden.
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Die Sicherungseinrichtung 30 weist einen Eingangsanschluss 30a und einen Ausgangsanschluss 30b auf, über die sie zwischen den positiven Anschluss 14a des Gleichrichters und den Anschluss 20a bzw. den positiven Bordnetzanschluss B+ geschaltet ist. Die Sicherungseinrichtung 30 kann z.B. eine Schmelzsicherung umfassen, um im Falle einer Verpolung den Gleichrichter 14 bzw. dessen Gleichrichtungselemente bzw. Dioden zu schützen.
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Die Schalteinrichtung 40 weist einen Eingangsanschluss 40a und einen Ausgangsanschluss 40b auf, über die sie zwischen die Lampe 3 bzw. den Zündschalter 2 und den Klemmenanschluss 22c geschaltet ist. Außerdem weist die Sicherungseinrichtung 40 einen Zwischenanschluss 40c auf, über den sie mit dem positiven Anschluss 14a des Gleichrichters verbunden ist, sowie einen Masseanschluss 40d, über den sie an Masse bzw. den negativen Bordnetzanschluss GND angeschlossen ist. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass der Masseanschluss 40d mit einem Gehäuse und/oder Kühlkörper des Generatorreglers 20 verbunden ist, der auf Masse liegt.
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In 2 ist ein Teil der erfindungsgemäßen Zusatzbeschaltung, nämlich die Schalteinrichtung 40, in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierzu sind die vier Anschlüsse, d.h. Eingangsanschluss 40a, Ausgangsanschluss 40b, Zwischenanschluss 40c und Masseanschluss 40d gezeigt, sowie deren interne Verschaltung über zwei Schalter T1, T2 und zwei elektrische Widerstände R1, R2.
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Zwischen dem Eingangsanschluss 40a und dem Ausgangsanschluss 40b ist der ersten Schalter T1, z.B. ein NPN-Transistor, vorgesehen, der in Abhängigkeit von einem an dem Zwischenanschluss 40c anliegenden Potential geschlossen oder geöffnet ist. Hierzu ist der Zwischenanschluss 40c über den Widerstand R1 (z.B. mit 2 kOhm) mit dem Gateanschluss des Schalters T1 verbunden. Der erste Schalter T1 wird geschlossen, wenn bzw. solange am Zwischenanschluss 40c eine Spannung anliegt und Strom fließt. Er wird geöffnet, wenn die Spannung bzw. das Potential am Ausgangsanschluss 40b höher ist als am Zwischenanschluss 40c.
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Außerdem ist zwischen dem Eingangsanschluss 40a und dem Masseanschluss 40d der zweite Schalter T2 vorgesehen, der in Abhängigkeit von einem an dem Eingangsanschluss und/oder einem an dem Ausgangsanschluss 40b anliegenden Potential geschlossen oder geöffnet ist. Er wird geöffnet, wenn die Spannung bzw. das Potential an dessen Gateanschluss (Punkt X) höher ist als am Anschluss (Punkt Y) auf Seiten des Eingangsanschlusses 40a.
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Weiterhin ist eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss 40b und dem Masseanschluss 40c vorhanden, die den zweiten Widerstand R2 (mit z.B. 3 kOhm) umfasst.
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Nachfolgend sollen nun verschiedene mögliche Zustände beim Betrieb, insbesondere beim Starten der elektrischen Maschine näher erläutert werden. Ein erster Zustand soll umfassen, dass die Zündung ein (Zündschalter geschlossen) ist, und dass die Brennkraftmaschine (und damit die elektrische Maschine) stillstehen oder eine geringe Drehzahl aufweisen. Die Sicherungseinrichtung 30 bzw. die Sicherung soll intakt sein.
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Damit liegt über den Anschluss 20a und die Sicherungseinrichtung 30 am Zwischenanschluss 40c das Potential des positiven Bordnetzanschlusse B+ an, der erste Schalter T1 ist geschlossen. Damit besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Eingangsanschluss 40a und Ausgangsanschluss 40b, der Klemmenanschluss 22c wird mit Spannung versorgt und die Lampe 3 leuchtet.
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Anzumerken ist, dass zudem ein Strom vom Eingangsanschluss 40b über den geschlossenen zweiten Schalter T2 und ggf. den zweiten Widerstand R2 zum Masseanschluss 40d fließt. Der zweite Schalter T2 ist geschlossen, weil die Potentialdifferenz zwischen den Punkten Y und X größer als 0,7 V ist, wodurch der zweite Schalter T2 (PNP-Transistor) aktiviert wird. Der Stromfluss hierüber kann aber geringgehalten werden.
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Ein zweiter Zustand soll umfassen, dass die Zündung ein (Zündschalter geschlossen) ist, und dass die Brennkraftmaschine (und damit die elektrische Maschine) die Erregungsdrehzahl erreicht bzw. überschritten haben. Damit liegt am positiven Anschluss 14a sowie am weiteren positiven Anschluss 14c des Gleichrichters 14 eine höhere Spannung bzw. ein höheres Potential an, als von der Fahrzeugbatterie am positiven Bordnetzanschluss B+ bereitgestellt wird. Die Sicherungseinrichtung 30 bzw. die Sicherung soll intakt sein.
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Aufgrund der Spannungs- bzw. Potentialverhältnisse sind der erste Schalter T1 und der zweite Schalter T2 geöffnet. Der erste Schalter T1 ist geöffnet bzw. deaktiviert, weil am Ausgangsanschluss 40b eine höhere Spannung anliegt als am Zwischenanschluss 40b, und der zweite Schalter T2 ist geöffnet bzw. deaktiviert, weil am Punkt X eine höhere Spannung anliegt als am Punkt Y (am Punkt X liegt die Spannung vom Ausgangsanschluss 40b, am Punkt Y hingegen die Spannung vom Eingangsanschluss 40a, also vom positiven Bordnetzanschluss B+). Folglich fließt der Strom vom Ausgangsanschluss 40b über den zweiten Widerstand R2 zum Masseanschluss 40d, die Lampe 3 leuchtet also nicht bzw. sie geht mit Erreichen der Erregungsdrehzahl aus.
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Das Verhalten der Lampe im ersten und zweiten Zustand ist also so, als ob die Schalteinrichtung 40 nicht vorhanden wäre.
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Ein dritter Zustand soll umfassen, dass die Zündung ein (Zündschalter geschlossen) ist, und dass die Brennkraftmaschine (und damit die elektrische Maschine) stillstehen oder eine geringe Drehzahl aufweisen. Die Sicherungseinrichtung 30 bzw. die Sicherung soll nicht mehr intakt sein, d.h. es gibt keine elektrisch leitende Verbindung mehr zwischen dem positiven Anschluss 14a des Gleichrichters und dem positiven Bordnetzanschluss B+. Folglich liegt am Zwischenanschluss 40c keine Spannung an und der erste Schalter T1 ist geöffnet bzw. deaktiviert. Es gibt also keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss 40a und dem Ausgangsanschluss 40b, die Läuferwicklung kann nicht erregt werden, jedenfalls nicht, solange nicht die Selbsterregungsdrehzahl erreicht ist.
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Der zweite Schalter T2 ist aber geschlossen bzw. aktiviert, wenn die Sicherung nicht mehr intakt ist, da die Spannungsdifferenz zwischen Punkt X (Basis) und Punkt Y (Emitter) größer als 0,7 V ist. Damit fließt ein Strom über den Eingangsanschluss 40a zum Masseanschluss 40d und damit auch über die Lampe 3; diese ist also eingeschaltet.
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Ein vierter Zustand soll umfassen, dass die Zündung ein (Zündschalter geschlossen) ist und dass die Brennkraftmaschine (und damit die elektrische Maschine) zumindest die Selbsterregungsdrehzahl erreicht bzw. überschritten haben. Solange die Erregungsdrehzahl nicht erreicht ist, ändert sich gegenüber dem dritten Zustand nichts, sodass die Lampe 3 weiterhin leuchtet. Dies stellt nun einen Unterschied zu einer Situation dar, in der die Schalteinrichtung 40 nicht vorhanden wäre. Es lässt sich also ein Defekt erkennen, da die Lampe 3 leuchtet.
