DE2644643C2

DE2644643C2 - Spannungsregler für Generatoren in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2644643C2
Application number: DE2644643A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing.Dr. 8000 München Arendt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-10-02
Filing date: 1976-10-02
Publication date: 1985-01-31
Also published as: US4143313A; FR2366728A1; IT1084790B; FR2366728B1; JPS6115664B2; DE2644643A1; JPS5343819A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Spannungsregler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Es ist bekannt, die Ausgangsspannung von Generatoren in einem Kraftfahrzeug mit einem Regelkreis zu regein, wobei als Führungsgröße im allgemeinen die Generatorausgangsgleichspannung, die Spannung an der Batterie oder die Ausgangsspannung an den Erregerdioden verwendet wird. Diese drei Führungsgrößen unterscheiden sich betragsmäßig durch den Spannungsabfall auf der Lastleitung zwischen Generator und Batterie, die Diodenspannung des Gleichrichters, sowie die Diodenspannung der Erregerdioden. Dabei sind der Spannungsabfall auf der Lastleitung und die Diodenspannung des Gleichrichters in sehr starkem Maße von der Belastung der Batterie abhängig.

Für verschiedene Fahrzeugarten und Einsatzbedingungen der Fahrzeuge sind zahlreiche Regelschaltungen bekannt, die als Führungsgröße die Batteriespannung verwenden, in der Fachsprache als ß₊-Regelung bekannt, die Generatorausgangsgleichspannung, in der Fachsprache ß₊<,vn-Regelung genannt, oder die Spannung an den Erregerdioden, in der Fachsprache als D+-Regelung bekannt.

Bei den bekannten ß₊-Reglern ist eine separate Leitung notwendig, die die Spannung an der Batterie abtastet und als Führungsgröße auf den Regler zurückführt. Da sich Batterie und Regler in einem Kraftfahrzeug

häufig relativ entfernt voneinander befinden, muß die Fühlerleitung entsprechend lang ausgelegt werden. Bei Bruch der Fühlerleitung gelangt nicht mehr die Batteriespar.nung als Führungsgröße auf den Regler, sondern die Spannung Null. Dann wird der Generator trotz aufgeladener Batterie in seiner Spannung hochgeregelt, so daß Schäden an Batterie und Regler auftreten können. Eine ähnliche Fehlsteuerung tritt auf. wenn die Lastleitung zwischen Generator und Batterie unterbrochen ist. Dann ist der Regelkreis geöffnet und der Generator wird auf eine hohe Ausgangsspannung geregelt, die er jedoch nicht mehr an die Batterie abgeben kann. Dauert dieser Zustand länger an, können Generator und Regler Schaden nehmen.

Ein Spannungsregler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches ist aus der GB-PS M 25 222 bekannt, bei dem die ß₊ -Regelung Anwendung findet und — für den Fall, daß die ß_f-Rcgelung gestört ist — die D₄ -Regelung einsetzt. Die Schaltungselemente der D₊-Regelung sind dort jedoch so mit den Schaltelementen der S₄ -Regelung verknüpft, daß während der ß_t-Regelung: über die Schaltungselemente der D₊ -Regelung störender Einfluß ausgeübt werden kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Spannungsregler nach dem Oberbegriff des Patentan-Spruches dahingehend weiterzubilden, daß bei der ß+-Regelung einerseits und bei der D₊-Regelung andererseits ein gegeneinander abgegrenzter Betrieb dieser beiden Regelarten gesichert ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.

Nach der DE-OS 21 42 576 ist auch schon ein Spannungsregler bekannt, bei dem zur Eingabe des Istv^ertes im ß_t-Regelbetrieb ein Transistor durchgeschaltet und im Df-Regclbetrieb dieser Transistor gesperrt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Ein Drehstromgenerator 1 eines Kraftfahrzeuges ist mit einer Feldwicklung 5 und drei Sianderwicklungcn 2, 3 und 4 ausgestattet, die mit einem Gleichrichter, bestehend aus den Dioden 6 bis 8 und 9 bis 11, verbunden sind. Außerdem sind an die Stiinderwicklungcn 2 bis 4 drei Erregerdioden 16 bis 18 in bekannter Weise ge-

schaltet Die Katoden der Dioden 6 bis 8 sind über eine Lastleitung 12 mit einem Pluspol 13 einer Fahrzeugbatterie 14 verbunden. Die Anoden der Dioden 9 bis 11 sind mit Masse verbunden. Die Katoden der Erregerdioden 16 bis 18 sind an eine erste Eingangsklemme 19 des Reglers angeschlossen. Die erste Eingangsklemme 19 ist über die Feldwicklung 5 des Drehstromgenerators 1 mit einer zweiten Eingangsklemme 20 verbunden. Eine dritte Eingangsklemme 21 des Reglers ist mit einer gemeinsamen Misseleitung 15 verbunden. Zwischen der ersten Eingangsklemme 19 und der zweiten Eingangsklemme 20 liegt eine Löschdiode 22. Zwischen die zweite Eingangsklemme 20 und die dritte Eingangsklemme 21 ist eine elektronische Schaltstufe, bestehend aus den Schalttransistoren 23 und 24, in Darlington-Schaltung is geschaltet. Die Schaltstufe wird von dem Kollektor eines Schalttransistors 25 angesteuert, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand 16 mit der ersten Eingangsklv-mme verbunden ist. Die Basis des Schalttransistors 25 liegt über eine Zenerdiode 27 an einer Anzapfung eines Spannungsteilers, bestehend aus den Widerständen 28,29 und 30, die zwischen die erste Eir.gangsklemme 19 und die Masseleitung 15 geschaltet sind; außerdem ist die Basis des Steuertransistors 25 über einen Widerstand 31 mit Masse verbunden. Zwischen den Widerständen 28 und 29 des Spannungsteilers liegt eine Diode oder eine Reihenschaltung mehrerer Dioden 32, 33, deren Katode über einen Kondensator 34 gegen die Masseleitung 15 abgeblockt ist. Die Katode der Diode 32,33 liegt ferner über eine weitere Diode oder eine Reihenschaltung mehrerer Dioden 35, 36 und einen Widerstand 37 an einer vierten Eingangsklemme 38. Die beiden Dioden 32/33 und 35/36 sind dabei so geschaltet, daß ihre Katoden an einem gemeinsamen Punkt liegen. Die Anode der Diode 32,33 ist über einen Kollektorwiderstand 39 und die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 40 an die Masseleitung 15 angeschlossen.

Die Basis des Transistors 40 liegt an der Anzapfung eines Spannungsteilers, der aus den Widerständen 41 und 42 gebildet wird, die zwischen der vierten Eingangsklemme 38 und der Masseleitung 15 liegen. Die vierte Eingangsklemme 38 ist über einen Schalter 43 mit dem Pluspol 13 der Fahrzeugbatterie 14 verbunden. Der Pluspol 13 der Fahrzeugbatterie 14 ist weiterhin über einen Schalter 44 und eine Ladekontrolleuchte 45 mit der Katode der Erregerdioden 16 bis 18 verbunden.

In der Fachsprache wird die erste Eingangsklemme 19 als D₊ bezeichnet, die zweite Eingangsklemme 20 als DF, die dritte Eingangsklemme 21 als D-, die Katode der Dioden 6 bis 8 als ö+r,-_t.„ und der Pluspol 13 der Fahrzeugbatterie 14 als S₊. Entsprechend wird eine Regelung des Drehstromgenerators auf die Errege^rspannung als D₊ -Regelung bezeichnet, die Regelung auf die Batteriespannung als ß+-Regelung.

Bei geöffnetem Schalter 43 arbeitet die in F i g. 1 dargestellte Schaltung in D₊-Betrieb. Der Schalttransistor 23 sei zunächst leitend, dann fließt ein ansteigender Strom von der Katode der Erregerdioden 16 bis 18 über die Feldwicklung 5 und die Kollcktor-EmiUerstrecke des Transistors 23 nach Masse. Mit ansteigendem Strom in der Feldwicklung 5 steigt auch die Ausgangsspannung des Drehstromgenerators 1 und damit das Potential an der ersten Eingangsklemme 19. Hat diese Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Zc- fc^r> nerdiode 27 leitend und steuert damit den Steuertransistor 25 in den leitenden Zustand. Hierdurch wird das Basispotential der Schalttransistoren 23 und 24 gesenkt, die dadurch in den nichtleitenden Zustand übergehen. Somit sinkt der Strom durch die Feldwicklung 5 ab, bis das Potential an der ersten Eingangsklemme 19 einen Wert erreicht hat, der so niedrig ist, daß die Zenerdiode 27 nicht mehr leitet. Dann gerät der Steueriransistor 25 wieder in den gesperrten, die Schalttransistoren 23 und 24 in den leitenden Zustand. Auf diese bekannte Weise wird der Strom durch die Feldwicklung 5 und damit die Ausgangsspannung des Drehstromgenerators 1 geregelt, wobei als Führungsgröße die Erregerspannung dient

Bei geschlossenem Schalter 43 wird der Transistor 40 durch die Basisbeschaltung mit den Widerständen 41 und 42 in den leitenden Zustand versetzt. Damit wird die Anode der Diode 32, 33 auf ein wesentlich niedrigeres Potential heruntergeschaltet als deren Katode. An der Katode der Diode 32, 33 greift nun die Batteriespannung an, die über den geschlossenen Schalter 43 den Widerstand 37 und die Reihenschaltung der Dioden 35 und 36 auf den Spannungsteiler gelang!. Ändert sich nun die Batteriespannung am Pluspol 13 der Fahrzeugbatterie 14 über einen vorbestimmten oberen oder unteren Grenzwert hinaus, wird die Zenerdiode 27 in der oben beschriebenen Weise in den leitenden Zustand gebracht und bewirkt damit ein Umschalten der Schalttransistoren 23 und 24. In diesem Falle erfolgt demnach ein ^+-Regelung, da die Änderung der Batteriespannung als Führungsgröße für den Regler verwendet wird. Zur Abnahme der Führungsgröße bei diesem Regelverfahren ist ein Fühlerkabel von der vierten Eingangsklemme 38 zum Pluspol 13 der Fahrzeugbatterie 14 erforderlich. Sollte durch eine Betriebsstörung in diesem Fühlerkabel ein Bruch auftreten, so würde dies einer öffnung des Schalters 43 entsprechen. Wird der Schalter 43 geöffnet, sperrt der Transistor 40 und die Anode der Diode 32,33 gelangt wieder auf ein höheres Potential. Als Führungsgröße wird dem Regler dann wieder die Erregerspannung über die erste Eingangsklemme 19, den Widerstand 28 und die Diode 32,33 zugeführt.

Eine weitere Betriebsstörung kann darin bestehen, daß ein Bruch in der Lastleitung 12 auftritt, während der Regler in B₊ -Betriebsweise betrieben wird. Die Fahrzeugbatterie 14 entlädt sich nun langsam über ihre Verbraucher, se daß die Spannung an ihrem Pluspol 13 nach und nach absinkt. Unterschreitet die Spannung einen bestimmten Wert, wird das Potential der Katode der Dioden 32, 33 wieder niedriger als das Potential ihrer Anode. Dann wird die Diode 32, 33 wieder leitend und der Regler wird wieder in D₊ -Betriebsweise betrieben, wenn man von dem durch den Transistor 40 fließenden Reststrom absieht. Dieser Reststrom bewirkt, daß die Ausgangsspannung des Generators auf eine gegenüber der Sollspannung leicht erhöhte Spannung geregelt wird. Der Betrag dieser Überspannung läßt sich durch geeignete Dimensionierung der Bauelemente 39 bis 42 festlegen. Die Betriebsstörung wird außerdem durch ein andauerndes Aufleuchten der Ladekontrolleuchte 45 angezeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Spannungsregler für Generatoren in Kraftfahrzeugen, wobei der Generator eine Feldwicklung (5), einen mit einem Pluspol und einem Minuspol einer Batterie (14) verbundenen Gleichrichter (6, 7, 8, 9, 10,11) und einen Erregergleichrichter (16,17,18) mit einem Pluspol besitzt und wobei ferner der Spannungsregler eine erste Eingangskiemine (19), eine zweite Eingangsklemme (20), eine dritte mit dem Minuspol der Batterie (14) verbundene Eingangsklemme (2t), eine vierte Eingangsklemme (38), einen ersten Transistor (23) als Endstufe und einen zweiten Transistor (24) als Treiber einer Darlingtonstufe, einen dritter Transistor (25), eine Zenerdiode (27), eine erste Diodenstrecke (32, 33), eine zweite Diodenstrecke (35,36), einen ersten Widerstand (26), einen zweiten Widerstand (31), einen dritten Widerstand (28), einen vierten Widerstand (29), einen fünften Widerstand (30) und einen sechsten Widerstand (37) aufweist, derart, daß verbunden sind:
die erste Eingangsklemme (19) mit dem Pluspol der Batterie (14) und mit dem Pluspol des Erregergleichrichters (16, 17, 18), die erste Eingangsklemme (19) über die Feldwicklung (5) mit der zweiten Eingangsklemme (20), die zweite Eingangsklemme (20) über den ersten Transistor (23) mit der dritten Eingangsklemme (21), die erste Eingangsklemme (19) über eine Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand

(26) und dem dritten Transistor (25) mit der dritten Eingangsklemme (21), wobei ein Abgriff zwischen dem ersten Widerstand (26) und dem dritten Transistor (25) auf die Basis des zweiten Transistors (24) geschaltet ist, die erste Eingangsklemme (19) über eine Reihenschaltung aus dem dritten Widerstand (28), der ersten Diodenstrecke (32, 33). dem vierten Widerstand (29) und dem fünften Widerstand (30) mit der dritten Eingangsklemme (21), ein Anzapfpunkt zwischen dem vierten Widerstand (29) und dem fünften Widerstand (30) über die Zenerdiode

(27) mit der Basis des dritten Transistors (25), die Basis des dritten Transistors (25) über den zweiten Widerstand (31) mit der dritten Eingangsklemme (21), ein Anzapfpunkt zwischen der ersten Diodenstrecke (32, 33) und dem vierten Widerstand (29) über eine Reihenschaltung aus der zweiten Diodenstrecke (35, 36) und dem sechsten Widerstand (37) mit der vierten Eingangsklemme (38) und die vierte Eingangsklemme (38) mit dem Pluspol der Batterie (14), dadurch gekennzeichnet, daß verbunden sind:

Ein Anzapfpunkt zwischen dem Widerstand (28) und der ersten Diodenstrecke (32, 33) über eine Reihenschaltung aus einem siebten Widerstand (39) und einem vierten Transistor (40) mit der dritten Eingangsklemme (21), die vierte Eingangsklemme (38) über einen achten Widerstand (41) mit der Basis des vierten Transistors (40) und die Basis des vierten Transistors (40) über einen neunten Widerstand (42) mit der dritten Eingangsklcmme(2I).