DE2104833B2

DE2104833B2 - Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE2104833B2
Application number: DE2104833A
Authority: DE
Inventors: Giovanni Turin Cottino (Italien)
Original assignee: IB MEI SpA TURIN (ITALIEN)
Current assignee: IB MEI SpA TURIN (ITALIEN)
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE2104833A1; DE2104833C3

Description

SS _r^

jedoch die Spannungsdifferenz zwischen dem Sternnunkt und dem Gleichrichter nur als Eingangssignal Γ die Kontrollampe, nicht aber zum Regeln der I ichtmaschine.
" Schließlich ist es auch bekannt, ein Erregerstrom-Ausgang des'e^^
Eingang und einemι zwei

°_dem

sgg des _{eine K}oneinschalt-

bar .st.

Lichtmaschinenregler kann

mit dem

fs1s Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine etig und linear arbeitende Stromversorgungseinncht³ der eingangs genannten Art anzugeben, die einen sicheren und von Hochfrequenz-Störungen i₅ gen an ^_t Sien Betrieb auch unter außergewöhnlichen Bedm- aus ^arbeite^ lunoen des Gleichrichters und/oder der Ausgangs-SL_Sen gewährleistet, und bei der die Elemente der Batterie nicht überbeanspruchx werden

S5SS positiven Pol an Masse ^ _Ausiegungsänderun-

*^nd· ^DarÜbef *T g (mit Ausnahme des

niedrigem Leistungsint mit der relativen ^ _möglich und wutgesamte Integnerung des

verstärker gesteuerten ersten Schwellenwertgebers

und e'nes zweiten Vergleichers, der zum Erzeugen der nung

Steuerspannung eine Bezugsspannung aus einem ,5 ^

dritten Vergleicher mit der Ausgangsspannung des einer

ersten Schwellenwertgebers vergleicht, ferner eines dung. sikis dessen Eingang mit dem Sternpunkt naher er-

A^
Jiiht

gemäß der

signal an ein UND-Tor abzugeben, wenn die Span-Sg des Sternpunktes unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, und eines zweiten Schwellenwertgebers,

Tor angelegt ist, weiterhin eines dritten Schwellenüber einen Vor

der Leitung 26 wird von

gleichers zum Vergleichen dieses Ausgangssignals des dritten Schwellenwertgebers mit der Sternpunktspannüng, um ein Fehlerausgangssignal zu liefern eines vierten Schwellenwertgebers, der von dem Fehler-

4 hegt Jie ₃₆, 38 des als Bezugsp^ _Vergl_eichers 32 sind _qnd]Q 40 fester Bezugsspannung ^_inem Spannungsteiler nut emer

grierter'Schaltkreistechnik herzustellen. Temperaturänderungen der Batterie werden kompensiert.

Die Anwendung von Torschaltungen als logische ScSSungen auf lern Gebiet des Gene^schutze

Sf^ffSJS^Ä diene S^Jng vergleicht. Der Sch geführten ■ _e^_rtkreisee 44 ist ein passende wen ucs Nennspeisespannung der We^dc^großcr^ _{Anlage vofl}

12 V^ vorzugs.eise g,, V.+J7 V^

- SiShme vorhandene Spannung wird de,

Eingang 58 eines Schwellenwertkreises 60 zugeführt, kreis 44 liefert also zunächst kein Ausgangssignal in dessen Ausgangssignal über die Leitung 62 einem die Leitung 45. Die Führungsspannung, die dem Ein Eingang eines UND-Analogtors 64 zugeführt wird, gang 26 des ersten Vergleichers 22 vom zweiten Verdessen zweiter Eingang, wie noch erläutert wird, im gleicher 28 zugeführt wird, bleibt dem Signal am Betriebszustand erregt ist. Das Ausgangssignal des 5 Eingang 30 gleich, welch letzteres vom konstanten UND-Analogtors 64 wird zur Gegenkopplung einem Bezugsspannungssignal auf der Leitung 36 gegeben Eingang des ersten Vergleichers 22 über die Leitung und durch die Temperaturänderungen im dritten Ver-66 zugeführt. gleicher 32 mittels des Signals kompensiert wird, das

Der Schwellenwert des Schwellenwertkreises 60 von der Spannungsquelle 42 über die Leitung 38 anentspricht der am Punkt 56 vorhandenen Spannung, io gelegt wird.

wenn die Erregerwicklung 12 vom höchstzulässigen Gleichzeitig steuert das hohe Ausgangssignal des

Strom, z. B. 400 mA, durchflossen wird, und kann NICHT-Tors 78 über die Leitung 82 das ODER-Tor

bei einer elektrischen 12-V-Anlage 1,2 V sein. 84 und über die Leitung 88 den Verstärker 90, der

Die am Sternpunkt 50 der Ausgangswicklungen die Kontrollampe 92 über die Leitung 94 eingeschaltet

der Lichtmaschine 10, 12 vorhandene Spannung wird 15 hält.

über eine Leitung 68 einem ersten Eingang eines Nachdem der Motor in Gang gesetzt ist, nimmt die vierten Vergleichers 70 und über einen Schwellenwert- Lichtmaschine 10, 12 Drehzahl an, und bei einem kreis 72 einem zweiten Eingang 74 des vierten Ver- vorbestimmten Wert der Drehzahl, vorzugsweise bei gleichers 70 zugeführt. Der Schwellenwertkreis 72 400 U/min, übertrifft der Ausgang des vierten Verläßt nur die positiven Spannungen durch, so daß der 20 gleichers 70 den Schwellenwert von 0,6 V des Ausgang des vierten Vergleichers 70 Null ist, wenn Schwellenwertkreises 76, dessen Ausgangssignal in die Spannung am Sternpunkt 50 positiv oder Null ist, der Leitung 77 groß wird und mittels Inversion durch während der Ausgang von Null abweicht für negative das NICHT-Tor 78 das Durchsteuersignal am Ein-Spannungen am Sternpunkt 50. gang 80 des UND-Tors 64 aufhebt, wodurch die ent-

Das Ausgangssignal des vierten Vergleichers 70 25 sprechende Gegenkopplungsschleife unterbrochen geht durch einen Schwellenwertkreis 76 mit einer wird. Von diesem Augenblick an wird der Strom in Schwellenspannung von 0,6 V entsprechend einer der Erregerwicklung 12 durch die Differenz zwischen Drehzahl des Generators von 400 U/min und steuert der Ist-Batteriespannung, die über die Leitung 24 ein NICHT-Tor 78, dessen Ausgangssignal über eine kommt, und der Führungsspannung, die auf der Lei-Leitung 80 zum UND-Tor 64 geht. 30 rung 26 vorliegt, geregelt. Dieses Differenzsignal ist

Das Ausgangssignal des NICHT-Tors 78 geht derart, daß durch seine Wirkung die Ladespannung außerdem über eine Leitung 82 zu einem Eingang der Batterie auf den Wert der Führungsspannung eineines ODER-Tors 84, zu dessen zweitem Eingang das gestellt wird.

Ausgangssignal des Schwellenwertkreises 44 über Zum gleichen Zeitpunkt sperrt der Verstärker 90.

eine Leitung 86 gelangt. Das ODER-Tor 84 steuert 35 und die Lampe 92 erlischt.

über eine Leitung 88 einen Verstärker 90 zur Spei- Es soll nun das Verhalten des Reglers bei Auf-

sung einer Kontroll- oder Anzeigelampe 92 über eine treten verschiedener Arten von Schaden und Slö-

Leitung 94. rungen untersucht werden.

„ , . , _ , Die Unterbrechung einer Phase oder der Kurz-

Funküonsweise des Reglers _{40 sch]uß ejner (positiven oder nega}tiven) Seite des

Der Stromkreis wird bei störungsfreier elektrischer Brückengleichrichtcrs 14 geben in jedem Fall Anlaß

Anlage mit dem Zündschlüssel des Fahrzeugs ge- zu einer Senkung der Spannung am Sternpunkt 50 auf

schlossen. Die Lichtmaschine 10, 12 steht anfangs negative Werte. Unter solchen Umstanden blockiert

noch still. Daher ist die Ausgangsspannung des sich der Schwellenwertkreis 72: das Ausgangssignal

Schwellenwertkreises 76 Null, weil sein Eingangs- 45 des vierten Vergleichers 70 wird verschiedene von

signal geringer als der Schwellenwert von 0,6 V ist. Null, und das Ausgangssignal des NICHT-Tors 78

Dabei hat das NICHT-Tor 78 ein hohes Ausgangs- wird niedrig. Da dies ein Durchsteuersignal beim

signal und hält das UND-Analogtor 64 offen, wo- UND-Tor 64 liefert, ruft es ein schützendes Ein-

durch eine Rückkopplungsschleife vom Anschluß 56 greifen der Gegenkopplung vom Punkt 56 über den

der Erregerwicklung 12 zum Eingang 66 des ersten 50 Schwellenwertkreis 60 und das UND-Tor 64 zum

Vergleichers 22 geschlossen wird. Da die Licht- Eingang 66 des Vergleichers 22 mit Stabilisierung des

maschine 10, 12 "stillsteht, liegt die volle Batterie- Stromes in der Erregerwicklung 12 auf dem genann-

Spannung an der Erregerwicklung 12, und die Span- ten Wert von 400 mA hervor. Gleichzeitig ergibt das

nung in der Leitung 58 ist hoch genug, um den Ausgangssignal des NICHT-Tors 78 über die Leitung

Schwellenwertkreis 60 auszulösen, der als Gegen- 55 82, das ODER-Tor 84 und den Verstärker 90 das

kopplung den Strom in der Erregerwicklung 12 auf Aufleuchten der Lampe 92 und zeigt damit den

einen erträglichen Wert stabilisiert (z. B. 400 mA). Fehler an.

Die Wicklung 12 wird somit nicht beschädig!. Der Eine Unterbrechung des Reglereingangs oder der

Ausgang des NICHT-Tors 78 erregt über das ODER- Verbindung zwischen Brückcngleichrichter und

Tor 84 den Verstärker 90, so daß "die Lampe 92 auf- 60 Batterie als Signal macht sich am Eingang 52 des

leuchtet, wodurch der Benutzer signalisiert be- Differentialverstärkers 48 bemerkbar, nachdem der

kommt: Kein Aufladen. Stempunkt 50 anormale Spannungswerte erreicht.

Damit die elektrische Anlage, insbesondere die Das dann bei 46 am Schwellenwertkreis 44 er

Lichtmaschine 10, 12 und der Brückengleichrichter scheinende Signal ist größer als seine Schwellen-

14, nicht beschädigt werden, ist sie so ausgelegt, daß 65 spannung, d. h. 12 + 4.7 V im Fall einer Anlage mit

der Unterschied zwischen den Spannungen in der einer Nennspannung von 12 V, und das dann am Ein-

Lcitung 52 und der Leitung 54 maximal gleich der gang 34 des zweiten Vergleichen; 28 vorhandene Si-

Spciscspannung der Batterie ist. Der Schwellenwert- gnal modifiziert das Steuersignal am Ausgang 26 so,

daß die Spannung an den Anschlüssen der Ausgangswicklungen 60 und des Brückengleichrichters 14 auf einem konstanten Wert von 12 + 4,7 V = 16,7 V bleibt, wie auch immer die Drehzahl der Lichtmaschine 10, 12 sein mag. Auf diese Weise übersteigt der Spitzenwert der Ausgangsspannung auch bei höchster Drehzahl (8000 U/min) der Lichtmaschine niemals 34 V bei einer 12-V-Anlage bzw. entsprechende Werte bei anderen Anlagen. Das Ausgangssignal des Schwellenwertkreises 44 schaltet auch über den Eingang 86 des ODER-Tors 84 und den Verstärker 90 die Lampe 92 zur Anzeige des Fehlers ein. Falls die negative Verbindung des Brückengleichrichters oder die positive wie die negative Verbindung

unterbrochen ist, nimmt der Sternpuukt 50 Null-Potential an, und das Verhalten des Reglers ist identisch mit dem, wie es bei stillstehender oder mit weniger als 400 U/min umlaufender Lichtmaschine ist, d. h. es tritt eine Begrenzung der Erregung auf, und die Lampe leuchtet auf.

Aus der Überprüfung der Funktionsweise des Reglers sieht man also unter anderem, daß die Dioden des Briickengleichrichters auch bei Auftreten des ίο schlimmstmöglichen Fehlers niemals mit mehr als 34 V Sperrichtungsspannung belastet werden. Man kann daher Dioden mit geringerer Sperrspannung als bisher, z. B. 50 V, und damit preisgünstigere Dioden, verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Ϊ095Β1/234

Claims

schaltung, einem Brückengleichrichter und einer Patentansprüche: Batterie, mit einem Spannungsregler, dessen Stellglied mit der Erregerwicklung der Lichtmaschine in

1. Stromversorgungseinrichtung für ein Fahr- Reihe liegt und dessen Eingang von der Differenz zeug, mit einer nebenschlußerregten Drehstrom- 5 zwischen einer vorbestimmten Steuerspannung und Lichtmaschine in Sternschaltung, einem Brücken- der Batteriespannung aus einem ersten Vergleicher gleichrichter und einer Batterie, mit einem Span- speisbar ist, und mit einem Differentialverstärker zum nungsregler, dessen Stellglied mit der Erreger- Vergleichen der Batteriespannung mit der Sternpunktwicklung der Lichtmaschine in Reihe liegt und spannung der Lichtmaschine.

dessen Eingang von der Differenz zwischen einer io Bisher benutzte Anlagen haben unstetig arbeitende vorbestimmten Steuerspannung und der Batterie- Regelkreise, die aus elektromechanischen oder aus spannung aus einem ersten Vergleicher speisbar elektronischen Bauteilen bestehen,
ist und mit einem Differentialverstärker zum Ver- Die Spannungsregelung für eine Fahrzeug-Lichtgleichen der Batteriespannung mit der Sternpunkt- maschine in Zweipunkt-Arbeitsweise, d. h. Öffnen spannung der Lichtmaschine, gekennzeich- 15 oder Schließen des Erregerkreises, ist bekannt. Ein net durch ein stetig arbeitendes Steilglied, typischer Regelkreis ist dabei ein Schmitt-Trigger, der z. B. einen Transistor, einen durch den Diffe- als Unterbrecher zum Schließen und Öffnen des Errentialverstärker(48) gesteuerten ersten Schwellen- regerkreises vorgesehen ist (deutsche Auslegeschrift wertgeber (44) und einen zweiten Vergleicher 1 257 940). Ein Hauptnachteil des Schmitt-Triggers (28), der zum Erzeugen der Steuerspannung eine 20 besteht darin, daß er starke Stromstöße schafft, die Bezugsspannung aus einem dritten Vergleicher sich als Spannungsspitzen bemerkbar machen, welche (32) mit der Ausgangsspannung des ersten die Brückengleichrichterdioden übermäßig bean-Schwellenwcrtgebers (44) vergleicht, durch einen Sprüchen, wodurch sich das Erfordernis des Einsatzes Steuerkreis (68-78), dessen Eingang mit dem von Dioden mit erhöhter Sperrspannung ergibt. Sternpunkt (50) der Lichtmaschine (10, 12) ver- 25 Schließlich beruht ein charakteristischer Nachteil bei bunden ist, um ein Ausgangssignal (80) an ein der Zweipunktregelung auf der Tatsache, daß die UND-Tor (64) abzugeben, wenn die Spannung schnellen Spannungs- und Stromänderungen bei den des Sternpunktes unterhalb eines bestimmten Übergängen starke Störungen des Rundfunk-Wertes liegt, und durch einen zweiten Schwellen- empfangs verursachen, und aber auch allgemein eine wertgeber (60), dessen Eingang (58) mit einem 30 elektromagnetische Hochfrequenz-Störung der Fahr-Anschluß (56) der Erregerwicklung (12) der zeugumgebung.

Lichtmaschine verbunden ist, um ein Ausgangs- Ein anderer bekannter Reglertyp ist der Schaltsignal zu liefern, wenn der Erregerstrom einen regler (USA.-Patentschrift 3 270 331). Dieser hat die vorbestimmten Wert überschreitet, wobei dieses gleichen Nachteile wie der obengenannte Schmitt-Ausgangssignal des zweiten Schwellenwertgebers 35 Trigger-Regler, d. h. eine übermäßige Beanspruchung zur Gegenkopplung des Spannungsreglers über der Brückengleichrichterdioden, insbesondere bei das UND-Tor (64) angelegt ist, ferner durch hohen Drehzahlen der Lichtmaschine und bei nahezu einen dritten Schwellenwertgeber (72) in dem vollgeladener Batterie. Außerdem sind die auftrelen-Steuerkreis (68-78), der an der Sternpunktspan- den elektromagnetischen Störungen noch stärker und nung der Lichtmaschine liegt, um an seinem Aus- 40 schwieriger abschirmbar, da sie in einem sehr weit gang (74) ein Signal proportional dieser Spannung ausgedehnten Frequenzbereich auftreten,
zu liefern, wenn sie positiv ist, einen vierten Ver- Schließlich sind alle bisher erläuterten Systeme begleicher (70) zum Vergleichen dieses Ausgangs- denklichen Schäden für den Fall ausgesetzt, daß der signals des dritten Schwellenwertgebers mit der Speisekreis für den Regler oder die Batterie ausfällt, Sternpunktspannung, um ein Fehlerausgangssignal 45 sei es durch Oxydation einer Klemme oder durch das zu liefern, einen vierten Schwellenwertgeber (76), Fehlen einer erforderlichen Verbindung, z. B. auf der von dem Fehlerausgangssignal des vierten Grund einer Unaufmerksamkeit. Unter diesen Be-Vergleichers (70) speisbar ist, um ein Ausgangs- dingungen können die bisher verwendeten Kreise z. B. signal (77) zu liefern, wenn das Fehlersignal in elektrischen Anlagen mit 12 V, die in Autos größer als ein vorbestimmter Wert (an 76) ist, 50 typisch sind, Überspannungen der Größenordnung und ein NICHT-Tor (78), das das Ausgangssignal von 140 V an den Klemmen der Statorwicklungen des vierten Schwellenwertgebers empfängt und erzeugen, und wenn der verwendete Kreis vom Typ das eigene Ausgangssignal (80) an das UND-Tor der Selbsterregung ist (d. h. von dem Typ, bei dem (64) anlegt. die drei erwähnten Hilfsdioden verwendet werden),

2. Stromversorgungseinrichtung nach An- 55 tritt diese Spannung von 140 V auch an den Kiemspruch 1, gekennzeichnet durch ein ODER-Tor men der Erregerwicklung auf. Diese mögliche Stö-(84) mit einem ersten mit dem Ausgang des rung zwingt dazu, Dioden von 200 V Durchbruchsersten Schwellenwertgebers (44) verbundenen Ein- spannung für die Gleichrichterbrücke einzusetzen,
gang (86) und einem zweiten mit dem Ausgang Diese bekannten Regler sind außerdem nicht ohne des Steuerkreises (68-78) verbundenen Eingang 60 weiteres für eine Fertigung mittels integrierter Schal-(82), und eine Kontrollampe (92), welche durch tungstechnik brauchbar. Es sind zwar auch bereits das ODER-Tor (84) einschaltbar ist. Halbkiterregler für Lichtmaschinen bekannt, deren

Einzelteile in integrierter Schaltkreistechnik gefertigt

sind (USA.-Fatentschrift 3 467 853); diese weisen jc-

65 doch wiederum — zumindest teilweise — die vor-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversor- genannten Nachteile auf.

gungseinrichtung für ein Fahrzeug mit einer neben- Es sind auch schon Lichtmaschinenregler bekannt.

schlußerregten Drehstrom-Lichtmaschine in Stern- bei denen die Sternpunktspannung der Lichtmaschine