DE2549037B2

DE2549037B2 - Verfahren und Prüfvorrichtung zum Erkennen fehlerhafter Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter

Info

Publication number: DE2549037B2
Application number: DE19752549037
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(Grad.) Boening; Wolfgang Hauck
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1975-11-03
Filing date: 1975-11-03
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2549037C3; DE2549037A1

Description

In den letzten Jahren sind im Kraftfahrzeugbau aus verschiedenen Gründen anstelle der üblichen Gleichstromgeneratoren 7'inehmend Drehstromgeneratoren mit einem den Drehstrom in einen Gleichstrom umformenden nachgeschalteten Gleichrichter zur Anwendung gekommen. Dabei bilden der eigentliche

Drehstromgenerator, der Regler und der Gleichrichter im allgemeinen eine Baueinheit Da die Zahl möglicher Fehlerquellen durch den Einsatz von Gleichrichtern — im Vergleich zu Gleichstromgeneratoren — erhöht wurde, ist es besonders wichtig, daß bei Stö-ungen im elektrischen Netz des Kraftfahrzeuges möglichst schnell und einfach geprüft werden kann, ob die Drehstromgeneratoreinheit in Ordnung oder defekt ist. Bisher war es üblich, den Zustand der Generatoren entweder im eingebauten Zustand mittels eines Elektronenstrahlos- :o zillographen oder — unter Verwendung eines Batterietrennschalters und eines Belastungswiderstandes — mittels eines Volt- und eines Amperemeters zu überprüfen. Die Verwendung von Elektronenstrahloszillographen führt zwar zu einer eindeutigen Ermittlung 1 j des Zustandes der Generatoren, doch scheitert der Einsatz solcher Oszillographen häufig daran, daß der Werkstatt geeignete Spezialisten für die Bedienung eines solchen Oszillographen fehlen. Daneben ist zu berücksichtigen, daß solche Oszillographen verhältnismäßig teure und empfindliche Geräte sind, deren Anschaffung von vielen Werkstätten gescheut wird. Die Ermittlung des Zustandes der Generatoren mittels VoIt- und Amperemeter ist im Vergleich dazu zwar unkomplizierter und billiger, erfordert dafür aber einen r, erheblichen Zeitaufwand. Abgesehen davon können bei einem Drehstromgenerator mit nachgeschaltetem Gleichrichter Fehler auftreten, welche mit cieser Meßmethode nicht ohne weiteres entdeckt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Prüfvorrichtung zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter anzugeben, welche eine schnelle, einfache und zuverlässige Überprüfung der Generatoren im eingebauten Zustand erlauben, ohne daß hierfür r, besonders kostspielige oder empfindliche Apparaturen benötigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an der D₊-Klemme des Generators erfaßte gleichrichtete Spannung einer elektronischen Analyse- -10 schaltung zugeführt wird, in der sie einerseits sowohl mit einer festen oberen als auch mit einer festen unteren Referenzspannung und andererseits sowohl mit einer variablen oberen Referenzspannung, die um eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich entsprechen- t> den Spannung oberhalb des Mittelwertes der gleichgerichteten Spannung liegt, als auch mit einer variablen unteren Referenzspannung, die um eine derr halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich entsprechende Spannung unterhalb des Mittelwertes der gleichgerichteten w Spannung liegt, verglichen wird und Über- bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Referenzspannungen als Fehlersignale angezeigt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mit Sicherheit sämtliche bei einem Drehstromgenerator der vorer- ,5 wähnten Art mögliche Fehler entdeckt und angezeigt.

Um zu vermeiden, daß üblicherweise auftretende energiearme Störimpulse als Fehlersignale angezeigt werden, werden nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kurzzeitige Über- bzw. Unterschreitun- mi gen der vorgegebenen Referenzspannungen unterdrückt und nur längere, oberhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegende Über- bzw. Unterschreitungen als Fehlersignale angezeigt.

Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zum Erken- n> nen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter im eingebauten Zustand zeichnet sich aus durch eine von der an der D+-Klemme des Generators anliegenden gleichgerichteten Spannung beaufschlagbare elektronische Analyseschaltung, mit einer ersten Logikschaltung, die das Überschreiten einer oberen Referenzspannung bzw. das Unterschreiten einer unteren Referenzspannung erfaßt und signalisiert, und mit einer zweiten Logilcschaltung, die das Überschreiten eines Oberwelligkeits-Toleranzbereichs erfaßt und signalisiert, und dadurch, daß die Signalausgänge beider Logikschaltungen gemeinsam mit dem Signaleingang einer Anzeigevorrichtung in Verbindung stehen, vorzugsweise können die Signalausgänge beider Logikschaltungen unter Zwischenschaltung einer dritten Logikschaltung, welche die Signalisierung eines nur kurzzeitigen, unterhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegenden Unter- bzw. Überschreitens der vorgegebenen Referenzspannungen und Toleranzbereiche unterdrückt, gemeinsam mit dem Signaleingang der Anzeigevorrichtung in Verbindung stehen. Defekte Generatoreinheiten mit zu hoher, zu niedriger oder zu welliger Ausgangsspannung — andere UnregelmäOigkeiten gibt es praktisch nicht — werden mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung sehr schnell und mit Sicherheit ermittelt, wobei der zusätzliche Vorteil besteht, daß diese Prüfvorrichtung nicht nur für die Überprüfung von Drehstromgeneratoren der genannten Art, sondern auch von Gleichstromgeneratoren eingesetzt werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Logikschaltung je einen ersten und zweit :n Komparator auf, welche mit ihren Signalausgäigei zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang der dritten Logikschaltung verbunden sind, und ist eine die obere Referenzspannung liefernde erste Spannungsquelle mit dem invertierenden Eingang des ersten Komparators, eine die untere Referenzspannung liefernde zweite Spannungsquelle mit dem nicht invertierenden Eingang des zweiten Komparators und die D₊-Klemme des Generators — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers —sowohl mit dem nicht invertierenden Eingang des ersten Komparators als auch mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators verbunden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die zweite Logikschaltung je einen dritten und vierten Komparator aufweist, weiche mit ihren Signalausgängen zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang der dritten Logikschaltung verbunden sind, und daß die D₊ -Klemme des Generators einerseits — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers — an den mit dem invertierenden Eingang des vierten Komparators verbundenen nicht invertierenden Eingang des dritten Komparators und andererseits unter Zwischenschaltung eines Mittelwertbilders sowohl an den invertierenden Eingang des dritten Komparaiors als auch an den nicht invertierenden Eingang des vierten Komparators anschließbar ist und daß einerseits zwischen dem Mittelwertbilder und dem invertierenden Eingang des dritten Komparators eine erste Zusatzspannungsquelle zwischengeschaltet ist, welche zu der vom Mittelwertbilder gelieferten Spannung eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich entsprechende Zusatzspannung addiert, und andererseits zwischen dem Mittelwertbilder und dem nicht invertierenden Eingang des vierten Komparators eine zweite Zusatzspannungsquelle zwischengeschaltet ist, welche von der vom Mittelwertbilder gelieferten Spannung eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich entsprechende Zu-

satzspannung subtrahiert. Der Aufwand für die Überwachung des Oberwelligkeits-Toleranzbereiches ist Generator dieser Ausgestaltung besonders einfach, weil die dafür benötigten variablen Referenzspannungen in einfacher Weise, nämlich durch Addition des Mittelwer- ■> tes der zu überwachenden Spannung zu zwei diesen Toleranzbereich begrenzenden festen oberen und unteren Zusatzspannungen, an die Größe dieser Spannung angepaßt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in es die als Impulsbreiten-Detektor wirkende dritte Logikschaltung aus einer Monoflopschaltung und einem Nand-Gatter zusammengesetzt und der eine Signaleingang des ausgangsseitig mit der Anzeigevorrichtung in Verbindung stehenden Nand-Gatters mit dem Signal- i"> ausgang und der andere Signaleingang mit dem den Signaleingang der dritten Logikschaltung bildenden Signaleingang der Monoflopschaltung verbunden. Durch den Einsatz einer Monoflopschaltung mit entsprechender Monoflop-Zeit kann somit in einfacher Weise jede gewünschte Mindestdauer der zur Anzeigevorrichtung weitergeleiteten Fehlersignale festgelegt werden.

Um zu verhindern, daß auch — wodurch auch immer bedingte — einmalig auftretende Fehler der untersuch- 2^r> ten Generatoreinheit zur Anzeige gebracht werden, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zwischen den Signalausgang der dritten Logikschaltung und die Anzeigevorrichtung eine ]K-Flip-Flop-Schaltung zwischengeschaltet, die in be- v> kannter Weise mit einem Clock-Generator hoher Frequenz und einem Reset-Generator niedriger Frequenz in Verbindung steht. Durch diese zusätzliche Maßnahme werden zufällige, d. h. einmalig auftretende Fehler, nur einmalig kurz von der Anzeigevorrichtung r> angezeigt und anschließend wieder entfernt, während vorhandene Dauerfehler ständig angezeigt werden.

Anhand eines Ausführungsbeispieles werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigt ■"»

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgernä3en Prüfvorrichtung,

F i g. 2 ein schematisches Spannungsdiagramm mit den eingezeichneten Referenzwerten,

F i g. 3 ein Prinzipschaltbild der dritten Logikschal- =>-> tung mit Wahrheitstabelle,

F i g. 4 verschiedene Signalverläufe innerhalb der dritten Logikschaltung,

F i g. 5 das Prinzipschaltbild des Clock- und des Reset-Generatorsund ">"

F i g. 6 das Prinzipschaltbild eines üblichen Drehstromgenerators mit nachgeschaltetem Gleichrichter und Regler sowie den verschiedenen Generatorklemmen.

Die in F i g. 1 dargestellte Prüfvorrichtung zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter im eingebauten Zustand wird mit ihrer Eingangsklemme 10 an die Klemme D₊ des Drehstromgenerators angeschlossen. Der mit der Masse des Generators zu M) verbindende Masseanschluß der Prüfvorrichtung ist wie üblich nicht weiter gezeichnet Die Prüfvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer ersten Logikschaltung

1. mit der festgestellt wird, ob die erfaßte Spannung des

zu überprüfenden Drehstromgenerators innerhalb der t>5 zulässigen Toleranz liegt, einer zweiten Logikschaitung

2, mit der festgestellt wird, ob die Oberwelligkeit der erfaßten Spannung innerhalb der zulässigen Toleranz liegt, und eine Anzeigevorrichtung 4, in der angezeigt wird, ob der überprüfte Generator in Ordnung oder defekt ist. Die beiden Logikschaltungen 1 und 2 bestehen jeweils aus zwei Komparatoren — das sind handelsübliche kompensierte Operationsverstärker —

11 und 12 bzw. 21 und 22, wie es sie beispielsweise von der Firma Silicon General Inc. unter der Bezeichnung SG 741 oder SG 741 C oder von der Firma National Semiconductor Corp. unter den Bezeichnungen LM 1.25, LM 224, LM 324 gibt. Die Signalausgänge 113, 123, 213 und 223 dieser Komparatoren sind zusammengeschaltet und stehen mit der Anzeigevor richtung 4 in Verbindung. Bekanntlich haben derartige Komparatoren jeweils einen invertierenden und einen nicht invertierenden Eingang. Die — gegebenenfalls nach einer besonderen Eingangsanpassung mittels eines Kondensators o. ä. — an der Eingangsklemme 10 der Prüfvorrichtung anliegende, an der D₊-Klemme des Generators abgegriffene Spannung wird sowohl dem nicht invertierenden Eingang 112 des ersten Komparators 11 als auch dem invertierenden Eingang 121 des zweiten Komparators 12, den nicht invertierenden Eingang 212 des dritten Komparators 21 und dem invertierenden Eingang 221 des vierten Komparators 22 zugeführt, wobei im Ausführungsbeispiel zwischen diesen Eingängen und der Eingangsklemme 10 ein besonderer Spannungsteiler 5 liegt, der zur Anpassung der Spannung an die Nenndaten der verwendeten handelsüblichen Komparatoren dient. Dem invertierenden Eingang 111 des ersten Komparators 11 wird eine feste obere Referenzspannung LWmax. die etwas oberhalb der im Nennbetrieb des einwandfreien Generators an der D₊ -Klemme auftretenden Normalspannung liegt und dem nicht invertierenden Eingang 122 des zweiten Komparators

12 eine feste untere Referenzspannung LW min, die etwas unterhalb der im Nennbetrieb des einwandfreien Generators an der D₊ -Klemme auftretenden Normalspannung liegt, zugeführt. Solange die am nicht invertierenden Eingang 112 des ersten Komparators anstehende Spannung die obere Referenzspannung LW max nicht über- und die am invertierenden Eingang 121 des zweiten Komparators 12 anstehende Spannung die untere Referenzspannung LWmin nicht unterschreitet, bleibt der herrschende Schaltzustand dieser beiden Komparatoren unverändert. Die an den zugehörigen Signalausg.ingen 113 und 123 anstehenden Ausgangssignale ändern sich demzufolge auch nicht. Sowie jedoch die vorerwähnten Referenzspannungen über- bzw. unterschritten werden, ändert der davon betroffene Komparator seinen Schaltzustand und dementsprechend ändert sich auch das zugehörige Ausgangssigna] je nach Art des verwendeten Komparatortyps von »hig« auf »low« oder umgekehrt, was von der Anzeigevorrichtung 4 signalisiert wird. Man erkennt daß solange, wie die erfaßte Spannung innerhalb dies durch die beiden Referenzspannungen LW max und LW min bestimmten Toleranzbereiches bleibt, vom ersten und vom zweiten Komparator 11 bzw. 12 keir Fehlersignal abgegeben wird. Die dem invertierender Eingang 211 des dritten Komparators 21 zugeführte Referenzspannung setzt sich aus dem Mittelwert Uc_n der dem Signaleingang 10 der Prüfvorrichtung zugeführten Spannung und einer dazu addierten Zusatzspan nung Uz 1 zusammen. Entsprechend setzt sich die derr nicht invertierenden Eingang 222 des vierten Komparators 22 zugeführte Referenzspannung aus dem Mittelwert Ucm der Spannung Uc und einer davon subtrahierten Zusatzspannung Uz 2 zusammen. Zu diesem Zwecke

ist zwischen die Eingangsklemme 10 der Prüfvorrichtung und die beiden vorerwähnten Eingänge des dritten und des vierten Komparators ein Mittelwertbilder 6 sowie je eine dazu in Reihe geschaltete, die erste Zusatzspannung Uz ι liefernde erste Zusatzspannungsquelle 7 bzw. eine die zweite Zusatzspannung Uz 2 liefernde zweite Zusatzspannungsquelle 8 zwischengeschaltet, deren Polung so gewählt sind, daß die erste Zusatzspannung zum Mittelwert addiert und die zweite Zusatzspannung vom Mittelwert subtrahiert wird. Schaltungstechnische Einzelheiten des Mittelwertbilders sowie der beiden Spannungsquellen sind nicht weiter dargestellt, da sie dem Fachmann bekannt sind. Man erkennt, daß dem dritten und dem vierten Komparator im Gegensatz zum ersten und zum zweiten Komparator keine festen Referenzspannungen, sondern mit dem Mittelwert der erfaßten Spannung variierende Referenzspannungen zugeführt werden. In ihrer Funktionsweise stimmen der dritte und vierte Komparator jedoch mit der zuvor beschriebenen Funktionsweise des ersten und zweiten Komparators überein. Solange also die am nicht invertierenden Eingang 212 des dritten Komparators 21 und am invertierenden Eingang 221 des vierten Komparators 22 anstehende Spannung, die in den F i g. 1 und 2 mit Uc- bezeichnet ist, nicht die am invertierenden Eingang 211 des dritten Komparators anstehende variable Referenzspannung über- oder die am nicht invertierenden Eingang 222 des vierten Komparators anstehende variable Referenzspannung unterschreitet, bleibt der Schaltzustand dieser beiden so Komparatoren erhalten. Wenn diese variablen Referenzspannungen jedoch über- bzw. unterschritten werden, dann ändert sich wiederum der Schaltzustand des davon betroffenen Komparators und das zugehörige Ausgangssignal ändert sich je nach Art des verwendeten Komparatortyps von »high« auf »low« bzw. umgekehrt. Auch diese Signaländerungen werden von der Anzeigevorrichtung 4 signalisiert.

In Fig. 2 sind die feste obere Referenzspannung LW max und die feste untere Referenzspannung LW min w des ersten und des zweiten Komparators 11 bzw. 12 strichpunktiert und der durch den Mittelwert Ucm sowie die Zusatzspannungen Uz 1 bzw. Uz 2 bestimmte Oberwelligkeits-Toleranzbereich Δ U gestrichelt eingetragen. Zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist in F i g. 2 unter Zugrundelegung eines völlig willkürlich gewählten Verlaufs der an der D₊-Klemme erfaßten Spannung die am Spannungsteiler 5 abgegriffene Spannung Uc voll ausgezeichnet eingetragen. Im ersten Teil des Diagramms verläuft die so Spannung normal, im letzten Teil des des Diagramms treten deutliche Spannungsspitzen auf. Man erkennt, daß die der erfaßten Spannung proportionale Spannung Uc,· zwar innerhalb des durch die obere Referenzspannung LW max — bei einem 14 V-Generator z. B. 15 V — und die untere Referenzspannung LW min — bei einem 14 V-Generator z.B. etwa 12,5 V — gegebenen Spannungstoleranzbereichs bleibt, daß aber der Oberwelligkeits-Toleranzbereich AU — bei einem 14 V-Generator z. B. etwa ±0,8 V — überschritten wird. m> Demzufolge werden der erste Komparator 11 und der zweite Komparator 12 der ersten Logikschaltung 1 kein Fehlersignal abgeben. Der dritte Komparator 21 der den Oberwelligkeits-Toleranzbereich überwachenden zweiten Logikschaltung wird dagegen zum Zeitpunkt fi, b5 zu dem die an seinem nicht invertierenden Eingang 212 anstehende Spannung Uc· seine Referenzspannung (Ugw + Uz 1) überschreitet, ein Fehlersignal abgeben.

welches zum Zeitpunkt i2 wieder verlöscht. Entsprechend wird der vierte Komparator 22 der Logikschaltung 22 zum Zeitpunkt i3, zu dem die an seinem invertierenden Eingang 221 anstehende Spannung Uc· seine Referenzspannung (Ucm + Uz 2) unterschreitet, ebenfalls ein Fehlersignal abgegeben, welches zum Zeitpunkt U wieder verlöscht. Diese Fehlersignale werden durch die Anzeigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht. Eine solche Fehleranzeige würde auch erfolgen, wenn der in F i g. 2 gezeigte Spannungsverlauf der Spannung Uc· die obere Referenzspannung LW max über- oder die untere Referenzspannung LW min unterschreiten würde, unabhängig davon, ob dabei auch der Oberwelligkeits-Toleranzbereich überschritten werden würde. In einem solchen Falle würden dann nicht der dritte und vierte Komparator 21 bzw. 22, sondern entweder der erste Komparator 11 oder der zweite Komparator 12 — je nachdem, ob die obere Referenzspannung über- oder die untere Referenzspannung unterschritten wird — seinen Schaltzustand ändern und ein Fehlersignal abgeben, welches der Anzeigevorrichtung 4 zugeführt wird.

Die Signalausgänge der beiden Logikschaltungen 1 und 2, das bedeutet die Signalausgänge der vier Komparatoren 11,12,21 und 22, sind zusammengeschaltet. Sie stehen gemeinsam mit dem Signaleingang der Anzeigevorrichtung 4 in Verbindung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist erfindungsgemäß zwischen die zusammengeschalteten Signalausgänge der Komparatoren und den Signaleingang der Anzeigevorrichtung eine als Impulsbreiten-Detektor wirkende dritte Logikschaltung 3 zwischengeschaltet. Mit Hilfe dieses Impulsbreiten-Detektors werden solche Fehlersignale der vier Komparatoren, die auf nur kurzzeitige Über- bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Referenzspannungen infolge von zufälligen Störeinflüssen zurückzuführen sind, unterdrückt und nur solche Fehlersignale, die oberhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegen und damit auf energiereichere Spannungseinbrüche oder -Überschreitungen infolge eines defekten Generators hindeuten, zur Anzeige an die Anzeigevorrichtung 4 weitergeleitet. Wenn derartige Störeinflüsse nicht existieren oder auf andere Weise ferngehalten werden, dann könnte diese dritte Logikschaltung entfallen. Im Ausführungsbeispiel besteht die dritte Logikschaltung 3 aus einer Monoflop-Schaitung 33 und einem Nand-Gatter 32, die in ihren Einzelheiten nicht weiter dargestellt sind, weil sie dem Fachmann bekannt sind. Für die Monoflop-Schaitung geeignete Schaltkreise werden beispielsweise von der Firma RCA unter der Bezeichnung CD 4047 oder von der Firma Motorola unter der Bezeichnung MC 14 528 angeboten. Geeignete Nand-Gatter werden z. B. von der Firma RCA unter der Bezeichnung CD 401'. vertrieben. Um zu kurze Fehlersignale zu unterdrücke.!, ist das Nand-Gatter 32 mit seinem einen Signaleingang mit dem Signalausgang und mit seinem anderen Signaleingang mit dem Signaleingang der Monoflop-Schaitung 33, der gleichzeitig den Signaleingang 31 der dritten Logikschaltung 3 bildet, verbunden. Der Signalausgang des Nand-Gatters 3 bildet den Signalausgang der dritten Logikschaltung und steht mit der Anzeigevorrichtung 4 in Verbindung, !n den F i g. 3 und 4 ist die Funktionsweise der dritten Logikschaltung 3 erkennbar. Im linken Teil der Fig.3 ist nochmal die dritte Logikschaltung dargestellt, wobei die beiden Signaleingänge des Nand-Gatters 32 mit 1 und 2 und der Signalausgang des Nand-Gatters mit 3 beziffert sind. Im rechten Teil der

F i g. 3 ist eine sogenannte Wahrheitstabelie gezeigt, aus der erkennbar ist, wann und wie sich das am Signalausgang 3 anstehende Ausgangssignal des Nand-Gatters ändert. Man erkennt, daß bei dem im Ausführungsbeispiel gewählten Nand-Gattertyp am Signalausgang 3 nur dann ein »Iow«-Signal ansteht, wenn an beiden Signaleingängen ein »high«-Signal ansteht. In allen anderen Betriebsfällen liegt am Signalausgang ein »high«-Signal. Diese Tatsache wird zur Unterdrückung der kurzzeitigen Fehlersignale der vier Komparatoren ausgenutzt. In Fig.4 ist zur Erläuterung der Funktionsweise der dritten Logikschaltung im linken Teil der Fall eines unterdrückten und im rechten Teil der Fall eines weitergeleiteten Fehlersignals dargestellt. Bei dieser Darstellung ist davon ausgegangen worden, daß die von den vier Komparatoren kommenden Fehlersignale als »high«-Signale geliefert werden, wo hingegen am Ausgang der Monoflop-Schaltung 33 während der sogenannten Monoflopzeit — d. h. der Zeit, während der er aufgrund eines zugeführten Eingangssignales seinen Schaltzustand geändert hält — ein »Iow«-Signal ansteht. Dargestellt sind untereinander ein von den vier Komparatoren kommendes Fehlersignal, welches am Signaleingang 31 der dritten Logikschaltung 3 ansteht, das Ausgangssignal der Monoflop-Schaltung 33 und das Ausgangssignal des Nand-Gatters 32. Das am Signaleingang 31 anstehende Fehlersignal wird sowohl dem Signaleingang der Monoflop-Schaltung 33 als auch dem Signaleingang 2 des Nand-Gatters 32 zugeführt. Man erkennt, daß bei den im linken Teil der Fig.4 vorausgesetzten und gezeigten Verhältnissen zu keiner Zeit an den beiden Signaleingängen des Nand-Gatters 32 »high«-Signale anstehen. Daher bleibt das am Signalausgang 3 anstehende »high«-Ausgangssignal erhalten; das der dritten Logikschaltung 3 zugeführte Fehlersignal wird — da es zu kurz ist — unterdrückt und nicht weitergeleitet. Im rechten Teil der Fig.4 ist dagegen ein Fehlersignal angenommen worden, das länger — nämlich langer als die Monoflopzeit — ansteht. In diesem Falle wird eine Zeit lang, nämlich von is bis f2, sowohl dem Signaleingang 1 als auch dem Signaleingang 2 des Nand-Gatters ein »high«-Signal zugeführt. Während dieser Zeit t₅ bis t₂ findet eine Änderung des Ausgangssignales des Nand-Gatters statt, welches als Fehlersignal durch die Anzeigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht wird. Im rechten Teil der F i g. 4 sind der Anfang des Fehlersignals mit fi und das Ende mit f2 bezeichnet worden, um zu verdeutlichen, daß es sich hierbei um den in F i g. 2 eingetragenen Zeitbereich handeln könnte.

Im Ausführungsbeispiel ist der Signalausgang der dritten Logikschaltung 3 nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung einer Flip-Flop-Schaltung 9 mit dem Signaleingang der Anzeigevorrichtung 4 verbunden. Diese JK-Flip-Flop-Schaltung 9 steht in bekannter Weise mit einem Clock-Generator 91 hoher Frequenz und einem Reset-Generator 92 niedriger Frequenz in Verbindung. Einzelheiten dieser Schaltungsglieder sind - da sie dem Fachmann ebenfalls bekannt sind — nicht weiter dargestellt Die Funktionsweise einer solchen Schaltungsanordnung ist bekanntlich die, daß das dem Signaleingang der Flip-Flop-Schaltung zugeführte Signal im Takte der Frequenz des Glock-Generators zum Signalausgang der Flip-Flop-Schaltung weitergeschaltet und das am Ausgang anstehende Ausgangssignal im Takte der Frequenz des Reset-Generators gelöscht wird. Auf die in F i g. 1 gezeigte Prüfvorrichtung bezogen bedeutet das, daß der Clock-Generator 91 der Flip-Flop-Schaltung für eine ständige Abfrage des Ausgangssignals der dritten Logikschaltung sorgt. Falls also ein Fehlersignal, unter Zugrundelegung der in Fig.3 und 4 gezeigten Verhältnisse ein »Iow«-Signal ansteht, so wird dieses Fehlersignal im Takt der Clock-Frequenz, die beispielsweise mehr als 100 kHz betragen kann, in der Anzeigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht. Dort bleibt es solange erhalten, bis der

ίο Reset-Generator 92, der beispielsweise mit einer Frequenz von nur 2 oder 3 Hz arbeiten kann, das Ergebnis wieder löscht. Da der Clock-Gencrator 91 mit einer sehr viel höheren Frequenz arbeitet als der Reset-Generator 92, fragt der Clock-Generator unmittelbar nach dem Löschen des Ergebnisses wieder das Ausgangssignal der dritten Logikschaltung 3 ab. Falls dort also weiterhin oder schon wieder ein Fehlersignal, d. h. ein »low«-Signal, anliegt, wird dieses sofort wieder in der Anzeigevorrichtung 4 zur Anzeige gebracht.

Durch das Zwischenschalten dieser Flip-Flop-Anordnung werden zufällige Fehler in der Generatoreinheit, die — wodurch auch immer bedingt — nur einmalig auftreten, zwangsweise aus der Anzeigevorrichtung entfernt, so daß tatsächlich nur ständig vorhandene und wirkliche Fehler innerhalb der Generatoreinheit bleibend zur Anzeige kommen.

Wie bereits ausgeführt wurde, sind die in dieser Anordnung einsetzbaren Flip-Flop-Schaltungen, Reset- und Clock-Generatoren an sich bekannt. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß beispielsweise die Firma RCA unter der Bezeichnung CD 4027 geeignete Flip-Flop-Schaltungen anbietet. Der Clock-Generator und der Reset-Generator könnte beispielsweise wie in F i g. 5 schematisch angedeutet, aus zwei Invertern 911,912, zwei Ohm'schen Widerständen 913, 914 sowie einem Kondensator 917 aufgebaut werden, wobei durch die Bemessung der Widerstände und des Kondensators die Frequenz des Generators bestimmt wird.

In den Figuren sind zur Erläuterung der Erfindung jeweils ganz bestimmte Schaltungselemente und Spannungsverläufe angenommen worden. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Insbesondere spielt also beispielsweise die Technologie der eingesetzten logischen Bauelemente keine Rolle; entscheidend ist jeweils lediglich ihre Funktionsweise. Auch die in den Ausführungsbeispielen gewählten Pegel sind nicht zwingend. Sie können — selbstverständlich unter Berücksichtigung der übrigen Schaltungsglieder

so — auch invertiert sein. Ebenso versteht es sich, daß die Ausgänge der zusammengeschalteten Signalausgänge der Komparatoren voneinander — z. B. durch Dioden — entkoppelt sein müssen, um sich gegenseitig nicht zu beeinflussen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in F i g. 6 noch das Prinzipschaltbild eines üblichen Drehstromgenerators und seine schaltungsmäßige Lage innerhalb des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges dargestellt, wobei der die Erregerwicklung G und die dreiphasige Ständerwicklung U, V, W aufweisende eigentliche Drehstromgenerator — wie dargestellt — üblicherweise mit dem Erregergleichrichter ED und dem Hauptgleichrichter GD zu einer Baueinheit 41 zusammengefaßt ist Es ist auch möglich und in letzter Zeit vielfach üblich, den in F i g. 6 getrennt dargestellten Regler 42 in diese Baueinheit mit einzubeziehen. Die Bordbatterie ist mit 43, der Zündschalter mit 44 und die Ladekontrollampe mit 45 bezeichnet

Ausgehend von der Erkenntnis, daß nahezu sämtliche der Generatoreinheit auftretende Fehler — unabhäng von ihrem Ort — sich im Verlauf der an der + -Klemme des Generators auftretenden gleichgerichlen Spannung bemerkbar machen, wird die erfiningsgemäBe Prüfvorrichtung an die D+-Klemme des enerators angeschlossen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erkennen von fehlerhaften Kraftfahrzeug-Drehstromgeneratoren mit nachgeschaltetem Gleichrichter im eingebauten Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß die an der D₊ -Klemme des Generators erfaßte gleichgerichtete Spannung (Uc) einer elektronischen Analyseschaltung zugeführt wird, in der sie einerseits sowohl mit einer festen oberen als auch mit einer festen unteren Referenzspannung (UR_ef_mzx bzw. Ur_cimin und andererseits sowohl mit einer variablen oberen Referenzspannung, die um eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich (A U) entsprechenden Spannung (Uz \) oberhalb des Mittelwertes (Ucm) der gleichgerichteten Spannung liegt, als auch mit einer variablen unteren Referenzspannung, die um eine dem haiben Oberwelligkeits-Toleranzbereich (AU) entsprechende Spannung (Uz2) unterhalb des Mittelwertes (U_Gm) der gleichgerichteten Spannung liegt, verglichen wird und Über- bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Referenzspannungen als Fehlersignale angezeigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kurzzeitige Über- bzw. Unterschreitungen der vorgegebenen Referenzspannungen unterdrückt und nur längere, oberhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegende Über- bzw. Unterschreiiuiigen als Fehlersignale angezeigt werden.

3. Prüfvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der an der D₊-Klemme des Generators anliegenden gleichgerichteten Spannung (Uc) beaufschlagbare elektronische Analyseschaltung vorgesehen ist,

mit einer ersten Logikschaltung (1), die das Überschreiten einer oberen Referenzspannung (URefmax) bzw. das Unterschreiten einer unteren Referenzspannung (UR_ermm) erfaßt und signalisiert,
und mit einer zweiten Logikschaltung (2), die das Überschreiten eines Oberwelligkeits-Toleranzbereiches (id U) erfaßt und signalisiert,
und daß die Signalausgänge beider Logikschaltungen (1, 2) gemeinsam mit dem Signaleingang einer Anzeigevorrichtung (4) in Verbindung stehen.

4. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgänge beider Logikschaltungen (1, 2) unter Zwischenschaltung einer dritten Logikschaltung (3), welche die Signalisierung eines nur kurzzeitigen, unterhalb einer vorgegebenen Mindestdauer liegenden Unter- oder Überschreitens der vorgegebenen Referenzspannungen (URcimix bzw. URefmin) und Toleranzbereiche [AU) unterdrückt, gemeinsam mit dem Signaleingang der Anzeigevorrichtung (4) in Verbindung stehen.

5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Logikschaltung (1) je einen ersten und zweiten Komparator (11, 12) aufweist, welche mit ihren Signalausgängen (113, 123) zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang (31) der dritten Logikschaltung (3) verbunden sind und daß eine die obere Referenzspannung URcfmix) liefernde erste Spannungsquelle mit dem invertierenden Eingang (111) des ersten Komparators (11), eine die untere Referenzspannung (LW_mi„) liefernde zweite Spannungsquelle mit dem nicht invertierenden Eingang (122) des zweiten Komparators (12) und die D₊-Klemme des Generators — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers (5) — sowohl mit dem nicht invcrtieren-■-, den Eingang (112) des ersten Komparators (11) als auch mit dem invertierenden Eingang (121) des zweiten Komparators (12) verbunden ist

6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Logikschal-

iο tung (2) je einen dritten und vierten Komparator (21, 22) aufweist, welche mit ihren Signalausgängen (213, 223) zusammengeschaltet und mit dem Signaleingang (31) der dritten Logikschaltung (3) verbunden sind,

η und daß die D₊-Klemme des Generators einerseits — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers (5) — an den mit dem invertierenden Eingang (221) des vierten Komparators (22) verbundenen nicht invertierenden Eingang (212) des dritten Komparators (21) und andererseits unter Zwischenschaltung eines Mittelwertbildners (6) sowohl an den invertierenden Eingang (211) des dritten Komparators (21) als auch an den nicht invertierenden Eingang (222) des vierten Kompara-

J-, tors (22) anschließbar ist

und daß einerseits zwischen dem Mittelwertbilder

(6) und dem invertierenden Eingang (211) des dritten Komparators (21) eine erste Zusatzspannungsquelle

(7) zwischengeschaltet ist, welche zu der vom !<> Mittelwertbilder (6) gelieferten Spannung (Ucm) eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich (AU) entsprechende Zusatzspannung (Uz\) addiert, und andererseits zwischen dem Mittelwertbilder (6) und dem nicht invertierenden Eingang (222) des

π vierten Komparators (22) eine zweite Zusatzspannungsquelle (8) zwischengeschaltet ist, welche von der vom Mittelwertbilder (6) gelieferten Spannung (UGm) eine dem halben Oberwelligkeits-Toleranzbereich (AU) entsprechende Zusatzspannung (Uz2)

4» subtrahiert.

7. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 3—6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Logikschaltung (3) eine Monoflop-Schaltung (33) und ein Nand-Gatter (32) aufweist und daß der eine

ti Signaleingang des ausgangsseitig mit der Anzeigevorrichtung (4) in Verbindung stehenden Nand-Gatters (32) mit dem Signalausgang und der andere Signaleingang mit dem den Signaleingang (31) der dritten Logikschaltung (3) bildenden Signaleingang

v) der Monoflopschaltung (31) verbunden ist.

8. Prüfvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Signalausgang der dritten Logikschaltung (3) und der Anzeigevorrichtung (4) eine JK-Flip-Flop-Schaltung (9) zwi-

V) schengeschaltet ist, die in bekannter Weise mit einem Clock-Generator (91) hoher Frequenz und einem Reset-Generator (92) niedriger Frequenz in Verbindung steht.