DE3011857A1

DE3011857A1 - Batterieladesystem

Info

Publication number: DE3011857A1
Application number: DE3011857A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Frister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-03-27
Filing date: 1980-03-27
Publication date: 1981-10-01
Also published as: FR2479592B1; FR2479592A1; JPS56150935A

Description

R. 6 1 7 6

6.3.19-80 Chr/Jä

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Batterieladesystem Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Batterieladesystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Batterieladesysteme, in denen einige Fehler bei der Ladung der Batterie angezeigt werden, sind bekannt. In jüngster Zeit hat man versucht, Schaltungen zu entwickeln, die außerdem noch weitere Fehler im Generator, im Regler oder im Bordnetz über die Ladekontrolleinrichtung anzeigen. Die Versuche führten jedoch nicht zu einem befriedigenden Ergebnis.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, eine Vielzahl von Fehlern im Batterieladesystem über die Ladekontrolleinrichtung anzuzeigen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Batterieladesystems möglich.

130040/0783

Durch die Verwendung eines künstlichen Mittelpunktes wird man unabhängig von der Schaltung der Generatorwicklung (Stern- oder Dreieckschaltung). Die Widerstände verhindern im Gegensatz zu Dioden Folgeschäden, wenn die Steuerleitung von dem künstlichen Mittelpunkt zum Regler Masseschluß hat.

Es können Informationen ausgenutzt werden, die im System Generator/Regler bereits vorhanden sind. Durch die Anzeige von Fehlern kann der Benutzer des Kraftfahrzeugs rechtzeitig gewarnt und können Folgeschäden, beispielsweise Auskochen der Batterie oder Ausfall der kompletten elektrischen Kraftfahrzeug-Anlage, vermieden werden. Vorteilhaft ist, daß die Regelung an die speziellen Anforderungen, unter denen das Batterieladesystem arbeiten soll, angepaßt werden kann. Dies geschieht dadurch, daß der Spannungs-Ist-Wert an verschiedenen Punkten des Kraftfahrzeug-Bordnetzes, zum Beispiel am Generator, der Batterie, dem Zündschalter oder auch den Kraftfahrzeug-Leuchten abgegriffen werden kann. Darüber hinaus wird die Vorerregung des Generators verbessert.

Die Fehlerauswerteschaltung kann einerseits diskret und andererseits als Integrierter Schaltkreis (IC) realisiert sein. Im zweiten Fall kann es sowohl ein gemeinsames IC für die Regelung und die Fehleranzeige geben als auch zwei getrennte ICs für die beiden Funktionen. Die Fehler auswert eschaltung kann im Regler integriert sein, es ist jedoch auch denkbar, den Regler und die Fehleranzeige als zwei getrennte Bauteile zu bauen, die an "den Generator angebaut aber auch von ihm weggebaut sein können.

Das Kontroll- oder Anzeigeelement kann eine Glühlampe oder eine Leuchtdiode mit entsprechender Beschaltung sein.

130040/0783

}-' R.6176

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Beispiel zum Stand der Technik_s die Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbexspiele

In Figur 1 ist ein bekanntes Batterieladesystem vorgestellt. Die in Figur 1 dargestellten Elemente und Bezugszeichen werden auch in den folgenden Figuren verwendet. Ein Generator 10 enthält eine Dreiphasenwicklung 12, der ein Hauptstrom-Gleichrichter 13 mit den Minusdioden 13a und den Plusdioden 13b nachgeschaltet ist. Der Gleichrichter 13 hat einen als Masseanschluß des Generators dienenden Minusanschluß D- und einen als Batterieanschluß des Generators dienenden Plusanschlüß B+. Der Dreiphasenwicklung 12 ist außerdem in Form eines halben Brückengleichrichters ein Erregerstromgleichrichter mit den Erregerdioden Ik nachgeschaltet. Der Plusanschluß der Erregerdioden 14 ist der Anschluß D+ des Generators. Weiter ist ein Anschluß ¥ vorgesehen, der zu einem Ende der Dreiphasenwicklung 12 führt. Schließlich ist noch eine Erregerwicklung 11 vorhanden mit einem Plusanschluß D+ und dem Anschluß DF.

Das Batterieladesystem enthält weiter einen Spannungsregler IS₃ der in bekannter Weise ein Steuerteil VJ und ein Leistungsteil 18 umfaßt. Dem Steuerteil 17 ist ein Spannungsteiler 19 mit einem Eingangsanschluß 21 und wenigstens einem Abgriff 22'vorgeschaltet zur Einstellung des Sollwertes für den Generator 10. Der Steuerteil 17 hat einen Arbeitswiderstand 23 und es existiert ein RC-Rückführungsglied /^ zwi- / ο I sehen Leistungsteil 18 und Steuerteil 17. Der Eingang 21 des ■

130040/D783

^R-

6 1 76

Spannungsteilers 19 ist bei dem bekannten Ausführungsbeispiel an einen Anschluß 24 angeschlossen, über den dem Steuerteil 17 der Spannungs-Ist-Wert zugeführt wird. Innerhalb des Reglers 16 ist der Anschluß 24 mit dem Plusanschluß D+ für die Erregerwicklung 11 verbunden, über eine am Regleranschluß 24 angeschlossene Sensing-Leitung 25 erfolgt sowohl die Spannungs-Ist-Wert-Erfassung als auch die ErregerStromentnahme von dem Anschluß D+ des Generators 10. Der Leistungsteil 18 liegt zwischen dem Feldanschluß DF und Masse. Außerdem ist eine Freilaufdiode 20 parallel zur Erregerwicklung. 11 des Generators 10 vorhanden.

Der Generator 10 und der Spannungsregler 16 sind an ihren Minusanschlüssen D-, den Feldanschlüssen DF und den Plusanschlüssen D+ für die Erregerwicklung miteinander verbunden. Eine Batterie 48 liegt mit ihrem Minusanschluß D- am zugehörigen Anschluß D- des Generators 10 und mit ihrem Plusanschluß B+ über eine Ladeleitung 37 am Batterieanschluß B+ des Generators 10. An den Plusanschluß B+ der Batterie 48 sind über einen ersten Schalter 31 erste Verbraucher 32 anschließbar.

Eine als Kontrollelement und Vorerregerwiderstand für den Generator 10 dienende Ladekontrollampe 35 liegt bei dem bekannten Beispiel mit ihrem batteriefernen Anschluß 38 am Erregerdiodenausgang D+ des Generators 10 und mit ihrem batterienahen Anschluß an der Klemme 15 des Zündschalters 36· Die Klemme 30 des Zündschalters 36 ist mit dem Plusanschluß B+ der Batterie 48 verbunden. An die Klemme 15 des Zündschalters 36 sind über einen zweiten Schalter 33 zweite Verbraucher 34 anschließbar.

Mit dieser bekannten Schaltung ist lediglich eine sehr beschränkte Anzeige von Fehlern im Batterieladesystem möglich.

130040/0783

Nur ein Stillstand des Generators 10 bei eingeschaltetem Zündschalter J>6₃ beispielsweise infolge eines Bruches des Keilriemens, und ein Masseschluß der Sensing-Leitung 25 sind anzeigbar·.

Bei dem nun folgenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Fehlerauswerteschaltung 40 verwendet. Die Fehlerauswertes chaltung 40 besitzt einen Minusanschluß D-, einen Anschluß L für ein Fehleranzeigeelement, beispielsweise eine Glühlampe oder Leuchtdiode und mindestens fünf Steueranschlüsse.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist von den Anschlüssen der Fehlerauswerteschaltung 40 der Minusanschluß D- mit dem Minusanschluß D- des Spannungsreglers 16, der Anschluß L mit dem batteriefernen Anschluß 38 des Kontrollelementes 35, der Steueranschluß 4l mit dem Regleranschluß 29, der Steueranschluß 42 mit der Widerstandsbrücke 39, der Steueranschluß 43 mit dem Feldanschluß DF des Spannungsreglers 16, der Steueranschluß 44 mit dem Regleranschluß und der Steueranschluß 45 mit dem Regleranschluß 47 verbunden. Gegenüber dem aus Figur 1 bekannten Stand der Technik ergeben sich bei dem Ausführungsbeispiel laut Figur 2 die folgenden Änderungen. Es ist eine erste zusätzliche Leitung 28, über die der Erregerstrom für den Generator 10 fließt, zwischen der batteriefernen Klemme 15 des Zündschalters und einem Anschluß 29 des Spannungsreglers 16 vorhanden, die im Regler mit dem Arbeitswiderstand 23, der Freilaufdiode 20 und dem Feldanschluß D+ verbunden ist. Eine zweite zusätzliche Leitung 46 zur Spannung-Ist-Wert-Erfassung an beliebiger Stelle im Bordnetz, beispielsweise am Plusanschluß B+ des Generators 10, wie in Figur 2 dargestellt, oder am positiven Anschluß B+ der Batterie 48 oder an der batteriefernen Klemme 15 des Zündschalters 36 oder ähnlichem, die jeweiligen Vorteile der verschiedenen Anschlußmöglich-

130040/0783

keiten sind aus dem Stand der Technik bekannt, ist an einen Regleranschluß 47 .angeschlossen und im Spannungsregler 16 mit dem Eingang 21 des Spannungsteilers 19 verbunden. Eine dritte zusätzliche Leitung 52 verbindet den Steueranschluß 42 der Fehlerauswerteschaltung 4o mit dem künstlichen Mittelpunkt Mp. Dieser wird durch die einseitig miteinander verbundenen drei Widerstände 39 gebildet, die andererseits mit je einem Ende der Drei-Phasenwicklung 12 des Generators 10 verbunden sind. Außerdem existiert im Spannungsregler 16 zwischen dessen Anschluß 24 und dem Abgriff 22 des Spannungsteilers 19 eine Reihenschaltung aus einer Diode 26 und einer Zenerdiode 27 zur Notregelung, das heißt zur Begrenzung der Ausgangsspannung des Generators 10 im Fehlerfall.

Mit dieser Schaltung laut Figur 2 wird mit Hilfe der zusätzlichen Leitung 28 die Vorerregung des Generators 10 verbessert. Durch die zusätzliche Leitung 46 kann die Regelung an die speziellen Anforderungen, unter denen das Batterieladesystem arbeiten soll, angepaßt werden und zwar durch die mögliche Spannungs-Ist-Wert-Erfassung an verschiedenen Punkten des Kraftfahrzeug-Bordnetzes. Außerdem ist es möglich, eine zu hohe Ausgangsspannung des Generators 10, etwa infolge einer Übererregung des Generators bei leitend defekter Reglerendstufe 18, als auch eine zu niedrige Ausgangs spannung, etwa infolge einer Generatorüberlastung, zu erkennen. Weiter wird eine Unterbrechung der Erregung des Generators 10, etwa infolge einer Unterbrechung im Bereich des Spannungsreglers 16, der Feldwicklung 11, der Leitung 28 oder ähnlichem, eine Unterbrechung oder ein Masseschluß der Sensing-Leitung 46, eine Unterbrechung der Ladeleitung 37 und ein Stillstand des Generators 10 bei eingeschaltetem Zündschalter 36, etwa infolge eines Keilriemenbruchs, angezeigt. Durch den aus den drei Widerständen 39 gebildeten künstlichen Mittelpunkt wird man unabhängig davon, ob der Generator 10 eine Phasenwicklung 12 in Stern- oder Dreieck-

130040/0783

schaltung aufweist. Durch den Vergleich der Spannung an dem künstlichen Mittelpunkt Mp mit der Batteriespannung kann man mit Hilfe der Pehlerauswerteschaltung HO weitere Generat or fehler erkennen und zwar im Bereich der Dioden, beispielsweise Kurzschluß einer Plusleistungsdiode 13b_s oder des Ständers, beispielsweise Ende einer der drei Phasenwicklungen 12 an Masse. Die drei Widerstände 39 sind so dimensioniert, zum Beispiel je ca. 1 k JT., daß bei einem Masseschluß der Steuerleitung 15 keine Folgeschäden entstehen und die über die Widerstände fließenden Yerlustströme möglichst gering sind. Die bei dem Ausführungsbeispiel laut Figur 2 über die Leitung 25 und die Reihenschaltung aus der Diode 26 und der Zenerdiode 27 realisierte Notregelung verhindert bei einer Spannungs-Ist-Wert-Erfassung außerhalb des Generators 10 im Fehlerfall Unterbrechung der Ladeleitung 37 zwischen dem Plusanschluß B+ des Generators 10 und dem positiven Anschluß B+ der Batterie 48 einen Anstieg der Ausgangsspannung des Generators 10 auf gefährlich hohe Werte Die Fehleranzeige an sich erfolgt mit Hilfe des Kontrollelementes 35.

130040/0783

Claims

6.3.1980 Chr/Jä

ROBERT BOSGH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

l.J Batterieladesystem j insbesondere für Kraftfahrzeuge , mit einem eine Phasenwicklung, eine Erregerwicklung und ein der Phasenwicklung nachgeschaltetes Gleichrichtersystem mit Hauptdioden und Erregerdioden sowie Anschlüsse für eine zu ladende Batterie und für Verbraucher umfassenden Wechselstromgenerator, mit einem Halbleiter-Spannungsregler, der über eine Sensing-Leitung gesteuert wird und der ein Steuerteil mit einem Eingangsspannungsteiler und ein Leistungsteil mit einem Halbleiterschalter zum Steuern der Ausgangsspannung des Generators und eine Freilaufdiode enthält, sowie mit einem vorzugsweise als Ladekontrollampe ausgebildeten Kontrollelement, das zum Anzeigen von Fehlern im Ladesystem dient, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anzeigen einer zu hohen und einer zu niedrigen Ausgangsspannung des Generators (10) und einer Unterbrechung der Erregung des Generators (10) und einer Unterbrechung und eines Masseschlusses der Sensing-Leitung (46) und einer Unterbrechung der Ladeleitung (37) zwischen dem Batterieanschluß (B+) des Genera-

1 3BO40/0 783

- 2 - R. 6 1 7 6

tors ClO) und dem Plusanschluß (B+) der Batterie (48) und eines Stillstandes des Generators (10) bei eingeschaltetem Zündschalter (36) und von weiteren Generatorfehlerη vor allem im Bereich der Dioden (13) und der Phasenwicklung (12) eine Fehlerauswerteschaltung (40) vorgesehen ist, die an den batteriefernen Anschluß (38) des Kontrollelementes C35) und an den künstlichen Mittelpunkt (Mp) der Widerstandsbrücke (39) sowie an den Anschluß (24),· den Anschluß (29), den Anschluß (47), den Feldanschluß (DF) und den Minusanschluß (D-) des Spannungsreglers (16) angeschlossen ist (Figur 2).
2. Batterieladesystem nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß z\xv Erkennung von Generatorfehlern im Bereich der Dioden (13) und der Phasenwicklung (12) eine Widerstandsbrücke (39), die aus drei Widerständen besteht, die einseitig miteinander verbunden sind und einen künstlichen Mittelpunkt (Mp) bilden sowie auf der anderen Seite an je ein Ende der Drei-Phasenwicklung (12) des Generators (10) angeschlossen sind und eine zusätzliche Steuerleitung (15) "zwischen dem künstlichen Mittelpunkt (Mp) der Widerstandsbrücke (39) und dem Steueranschluß (42) der Fehlerauswerteschaltung (40) vorhanden sind.
3. Batterieladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Vorerregung des Generators (10)

13D040/0783

■³' ^Rl 6176

eine zusätzliche Leitung (.28) zwischen der batteriefernen Klemme C15) des Zündschalters (36) "und dem Anschluß (.29) des Spannungsreglers (16) angeschlossen ist₃ die im Spannungsregler (16) mit dem Arbeitswiderstand (23), der Freilaufdiode (.20) und dem Feldanschluß (DF) verbunden ist.
4. Batterieladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spannungs-Ist-Wert-Erfassung an beliebiger Stelle im Kraftfahrzeug-Bordnetz und deren Trennung von der Erregerstromentnahme sowie zur Verbesserung der Regelung der Ausgangsspannung des Generators (10) eine zusätzliche Leitung (46) zwischen dem Sensing-Punkt, beispielsweise dem Plusanschluß (B+) des Generators (10) und dem Anschluß (47) des Spannungsreglers (16) angeschlossen ist, die im Spannungsregler (16) mit dem Eingang (21) des Spannungsteilers (19) verbunden ist.
5. Batterieladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Ausgangsspannung des Generators (10) im Fehlerfall Unterbrechung der Ladeleitung (37) im Spannungsregler (16) zwischen dessen Anschluß (24) und dem Abgriff (22) des Spannungsteilers (19) eine Reihenschaltung aus einer Diode (26) und einer Zenerdiode (27) vorgesehen ist.

130040/0783