DE3124102C2 - - Google Patents
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des
Antriebs eines Wechselstromgenerators, insbesondere der
Lichtmaschine eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Die elektrische Versorgung von Kraftfahrzeugen erfolgt
im allgemeinen durch einen Wechselstromgenerator oder
eine Lichtmaschine, die von dem Fahrzeugmotor angetrie
ben wird. Im Stand der Technik erfolgt der Antrieb des
Wechselstromgenerators durch einen Keilriementrieb,
d. h. die Drehzahl des Wechselstromgenerators ist starr
an die Motordrehzahl gekoppelt. Bei der Konstruktion
eines bestimmten Wechselstromgenerators ist darauf zu
achten, daß eine bestimmte Grenzdrehzahl für den
Wechselstromgenerator nicht überschritten wird, damit
nicht schwere mechanische Zerstörungen an dem Wechsel
stromgenerator auftreten. Hieraus folgt, daß das Ver
hältnis der Drehzahlen von Motor und Wechselstromgene
rator so gewählt werden muß, daß bei maximaler Motor
drehzahl die maximale Grenzdrehzahl des Wechselstrom
generators nicht überschritten wird. Dieses
Übersetzungsverhältnis ist unabhängig von der Motor
drehzahl konstant. Wenn beispielsweise die maximale
Motordrehzahl 5000 U/min beträgt und die Drehzahl des
Wechselstromgenerators 9000 U/min nicht überschreiten
darf, beträgt das Übersetzungsverhältnis 1,8. Anderer
seits ist bekannt, daß ein Wechselstromgenerator erst
von einer bestimmten Drehzahl ab Strom zu liefern be
ginnt. Unterhalb dieser Drehzahl liefert der Wechsel
stromgenerator keinen Strom, so daß der gesamte
elektrische Verbrauch des Fahrzeugs die Batterie be
lastet und entlädt. Hieraus ergibt sich, daß ein be
sonderes Interesse darauf verwendet wird, die Dreh
zahlschwelle, unterhalb der der Wechselstromgenerator
keinen Strom liefert, so tief wie möglich zu legen und
insbesondere unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors.
Auf diese Weise kann eine ausreichende Stromlieferung
durch den Wechselstromgenerator sichergestellt werden.
Da im Stand der Technik das Übersetzungsverhältnis
zwischen dem Motor und dem Wechselstromgenerator fest
ist, legt man die Ansprechschwelle des Wechselstrom
generators im allgemeinen in einen Bereich von 650
U/min, d. h. in einen Bereich der geringfügig unterhalb
der Leerlaufdrehzahl (ca. 850 U/min) liegt. Hierbei
riskiert man jedoch eine Entladung der Batterie im
Falle eines größeren Strombedarfs bei niedrigen Motor
drehzahlen. Andererseits ist es nicht möglich, ein
größeres festes Übersetzungsverhältnis beim Antrieb des
Wechselstromgenerators festzulegen ohne daß bei
größeren Motordrehzahlen der Rotor des Wechselstrom
generators zu schnell rotiert, wodurch die Lebensdauer
des Wechselstromgenerators verringert wird.
Der Oberbegriff des Hauptanspruchs geht von einem Ver
fahren zur Steuerung des Antriebs eines Wechselstrom
generators nach DE-OS 23 18 745 aus. Es ist ein Antrieb
für die Hilfsaggregate eines Kraftfahrzeugmotors (DE-OS
2 38 745) bekannt, bei dem der Wechselstromgenerator
über ein Zwischengetriebe mit einem großen und einem
kleinen Übersetzungsverhältnis angetrieben wird. Bei
Erreichen einer Referenzdrehzahl der Antriebsmaschine,
die vorzugsweise 50% der maximalen Drehzahl zuzüglich
einer Hysterese beträgt, wird das Getriebe auf ein
kleines Übersetzungsverhältnis geschaltet. Sobald die
Motordrehzahl unterhalb der Referenzdrehzahl abzüglich
einer Hysterese fällt, erfolgt der Antrieb des Wechsel
stromgenerators mit einem großen Übersetzungsverhält
nis. Eine derartige Steuerung des Antriebs eines
Wechselstromgenerators ist jedoch nicht voll zufrieden
stellend, weil der Antrieb des Wechselstromgenerators
immer mit einem großen Übersetzungsverhältnis und mit
entsprechend hoher Drehzahl erfolgt, sobald der Motor
mit niedriger Drehzahl läuft. Dies hat eine Ver
größerung der mechanischen Anfangsverluste zur Folge,
die durch ein von dem Motor zu lieferndes erhöhtes
Moment kompensiert werden müssen. Diese Situation er
gibt sich unabhängig von dem elektrischen Leistungs
bedarf, der dem Wechelstromgenerator abverlangt wird,
also auch dann, wenn der Wechselstromgenerator nur
einen kleinen Strom zu liefern hat.
Ferner ist eine Antriebsvorrichtung für Nebenaggregate
von Brennkraftmaschinen (DE 28 01 812 A1) bekannt, bei der
eine Lichtmaschine und verschiedene andere Nebenaggre
gate von einem zwischen der Brennkraftmaschine und den
Aggregaten geschalteten Schaltgetriebe mit unterschied
lichen Übersetzungsverhältnissen angetrieben werden.
Das Übersetzungsverhältnis wird in Abhängigkeit von
verschiedenen Betriebsgrößen des Motors durch eine
Steuerschaltung eingestellt. So wird, neben anderen
Größen wie Öl- oder Kühlwassertemperatur, auch die
Drehzahl der Brennkraftmaschine ausgewertet und in Ab
hängigkeit von der Motordrehzahl das Übersetzungver
hältnis des Getriebes umgeschaltet. Die bekannte An
triebsvorrichtung steuert das Schaltgetriebe nicht in
Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf der Lichtmaschine.
Ein bekannter Wechselstromgenerator (DE 27 46 883 A1), der
von einer Kraftmaschine mit veränderlicher Drehzahl
angetrieben wird, weist ein übersetzungsveränderliches
Keilriemengetriebe auf, das zwischen Antriebsmaschine
und Generator geschaltet ist. Eine hydraulische Steuer
vorrichtung verändert das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes so, daß der Generator immer mit konstanter
Drehzahl betrieben wird. Bei der Abschaltung von Ver
brauchern wird die Drehzahl des Generators durch ein
anderes Übersetzungsverhältnis des Getriebes der nie
drigeren Belastung angepaßt. Da die Steuervorrichtung
dazu bestimmt ist, die Generatordrehzahl konstant zu
halten, kann sie die Leistung des Generators bei nie
drigen Drehzahlen der Antriebsmaschine nicht durch eine
Veränderung des Übersetzungsverhältnisses erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der
Wechselstromgenerator nur dann mit hoher Drehzahl
läuft, wenn dies aufgrund des ihm abgeforderten
Leistungsbedarfs erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei der zwei
ten Drehzahl der Kraftmaschine von dem kleinen zu dem
großen Übersetzungsverhältnis für den Antrieb des
Wechselstromgenerators übergegangen, um zu verhindern,
daß der Wechselstromgenerator mit zu niedriger Ge
schwindigkeit arbeitet - jedoch nur dann, wenn der
Wechselstromgenerator gleichzeitig voll erregt ist. Auf
diese Weise wird im Falle eines niedrigen Strombedarfs
ein zu hochtouriger Antrieb des Wechselstromgenerators
vermieden.
Wenn die Umschaltung vom großen auf das kleine Über
setzungsverhältnis unter genau den umgekehrten Be
dingungen erfolgt wie die Umschaltung vom kleinen auf
das große Übersetzungsverhältnis, kann ein Pumpeffekt
des Schaltkommandos für den Antrieb des Wechselstrom
generators auftreten, wenn der dem Wechselstromgenera
tor abverlangte Strom kleiner ist als der Strom, den
der Wechselstromgenerator bei voller Erregung mit dem
einen oder anderen der beiden Übersetzungsverhältnisse
bei gleicher Rotordrehzahl erzeugen kann. Wenn die
Motordrehzahl unterhalb der Referenzdrehzahl liegt und
wenn der Wechselstromgenerator mit voller Erregung
arbeitet, wird von dem kleinen Übersetzungsverhältnis
zum großen Übersetzungsverhältnis übergegangen. Dann
arbeitet der Wechselstromgenerator jedoch wegen der
größeren Stromlieferkapazität bei großem Übersetzungs
verhältnis nicht mehr mit voller Erregung, so daß
wieder auf das kleine Übersetzungsverhältnis zurückge
schaltet werden würde. Um diese Regelschwingungen zu
vermeiden, sind von dem Übergang vom kleinen zum großen
Übersetzungsverhältnis und für den Übergang vom großen
zum kleinen Übersetzungsverhältnis unsymmetrische
Bedingungen vorgesehen.
Wenn der Übergang vom kleinen zum großen Übersetzungs
verhältnis unter der Bedingung erfolgt, daß einerseits
die Motordrehzahl unterhalb einer Referenzdrehzahl
liegt und daß andererseits der Wechselstromgenerator
mit voller Erregung arbeitet, erfolgt andererseits der
Übergang vom großen zum kleinen Übersetzungsverhältnis
nur dann, wenn die Motordrehzahl über der Referenzdreh
zahl liegt. Auf diese Weise wird die Möglichkeit des
Pumpens auf den einzigen Fall beschränkt, daß die
Motordrehzahl genau konstant und gleich der Referenz
drehzahl ist, was in der Praxis niemals auftritt. Um
jedoch auch diesem speziellen Einzelfall gerecht zu
werden, ist eine Schalthysterese vorgesehen.
Die Erfindung gestattet ohne die Gefahr unnötiger Um
schaltungen des Antriebs des Wechselstromgenerators die
Lieferung beträchtlicher Ströme auch bei Motordrehzah
len, die im Leerlaufbereich liegen, wobei dennoch der
Antriebszustand mit großem Übersetzungsverhältnis auf
diejenigen Fälle beschränkt bleibt, in denen dieser
Antrieb tatsächlich für die Stromlieferung auch erfor
derlich ist. Hierdurch werden der mechanische Ver
schleiß, die mechanischen Verluste und die Geräuschbe
lästigung durch das Pfeifen des Wechselstromgenerators
bei hohen Drehzahlen vermieden. Die Beschränkung der
Geräuschbelästigung ist insbesondere in dem Fall sehr
wichtig, daß der Motor im Leerlauf läuft, da dann die
Motorgeräusche ziemlich leise sind.
Weiterbildungen des Verfahrens und
eine Vorrichtung zu seiner Durchführung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Vorteilhafterweise ist zur Vermeidung unnötiger Ände
rungen der Kopplung, die infolge von Gangwechseln oder
Geschwindigkeitsänderungen durch den Fahrer hervorge
rufen werden können, eine Verzögerungsschaltung vor
gesehen. Diese Verzögerungsschaltung beschränkt die
Umschaltung des Antriebs für den Wechselstromgenerator
auf einen vernünftigen Wert. Zur Vereinfachung für den
Wechselstromgenerator kann eine Antriebseinrichtung
vorgesehen sein, die auf ein Steuersignal hin bei
spielsweise eine Kupplung schaltet, um den Wechsel
stromgenerator von dem Verbrennungsmotor entweder mit
großem oder mit einem kleinen Übersetzungsverhältnis
anzutreiben.
Die Messung der Drehzahl des Wechselstromgenerators
kann anhand der Frequenz der Ausgangsspannung an einer
der Dioden einer Gleichrichterbrücke erfolgen, der die
Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zugeführt
wird. Die Messung des Erregungsniveaus des Wechsel
stromgenerators erfolgt vorzugsweise anhand des Schalt
zustandes eines Leistungsunterbrechers, der in dem Er
regungsregler für den Wechselstromgenerator vorgesehen
ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist an einen Wechselstromgenerator eines Kraftfahrzeugs angeschlossen,
wobei der Rotor des Wechselstromgenerators über
ein Getriebe mit zwei verschiedenen, wählbaren
Übersetzungsverhältnissen von dem Verbrennungs
motor angetrieben ist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Antriebs
eines Wechselstromgenerators mit einer
Steuereinrichtung, die die Wahl zwischen zwei
Antriebsverhältnissen ermöglicht,
Fig. 2 die Kurven C 1 und C 2 der Stromlieferung des
Wechselstromgenerators der Fig. 1 als
Funktion der Rotationsgeschwindigkeit N des
Motors jeweils bei kleinem und bei großem
Übersetzungsverhältnis der Antriebseinrichtung
des Wechselstromgenerators, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der elektrischen
Schaltung zur Steuerung des Wechsels des
Antriebsverhältnisses des Wechselstrom
generators.
In Fig. 1 ist der Verbrennungsmotor eines Kraftfahr
zeugs mit 1 bezeichnet. Der Motor 1 treibt über ein
Getriebe 2 einen Wechselstromgenerator 3, dessen Rotor
mit einer Geschwindigkeit N A läuft, wenn der Motor 1
sich mit einer Geschwindigkeit N dreht. Der Wechsel
stromgenerator 3 ist mit einer Erregervorrichtung 4
versehen, deren Versorgung von einem Regler 5 gesteuert
wird. Der Wechselstromgenerator 3 speist eine Gleich
richterbrücke 6, deren Ausgang mit der Batterie 7 des
Fahrzeugs und mit der Gesamtheit der in dem Fahrzeug
enthaltenen elektrischen Verbraucher 8 verbunden
ist. Die Verbraucher 8 sind schematisch durch einen
veränderbaren Widerstand dargestellt. Der von dem
Regler 5 an die Erregervorrichtung 4 gelieferte Strom
wird vom Ausgang des Brückengleichrichters 6 abgenommen.
Der Regler 5 wird in Abhängigkeit von einer Referenz
spannung geregelt, die ihm am Eingang 9 zugeführt wird.
Das Getriebe 2 kann die Kraft über den das freie Rad
enthaltenden kinematischen Weg 2 a bewirken der ein
Übersetzungsverhältnis von 1,8 liefert oder über den
kinematischen Weg 2 b, der eine Kupplung 11 enthält.
Wenn die Kupplung 11 nicht erregt ist, wird der Wechsel
stromgenerator mit einer Drehzahl N A = 1,8 N angetrieben
und wenn die Kupplung 11 erregt ist, läuft das freie Rad
10 leer mit und der Wechselstromgenerator wird mit der
Drehzahl N A = 4,8 N angetrieben. Die Erfindung liegt
in der Realisierung einer Steuereinrichtung 12, die es
erlaubt, die Kupplung 11 entsprechend der Funktion
des Systems anzusteuern bzw. zu schalten.
Die Steuereinrichtung 12 empfängt einerseits den Wert
der Drehzahl N A durch Bestimmung der Frequenz des Aus
gangsstroms des Wechselstromgenerators, wobei diese
Information über Leitung 13 zugeführt wird, und anderer
seits ein Signal, das angibt ob der Wechselstromgenerator
mit voller Erregung arbeitet, und das über Leitung 14
zugeführt wird. Fig. 3 zeigt die Regeleinrichtung 12
im einzelnen.
In Fig. 2 sind die Kurven der Stromerzeugung des
Wechselstromgenerators 3 als Funktion der Drehzahl
N des Motors dargestellt. Die Kurve C 1 entspricht dem
Fall, daß der Wechselstromgenerator mit dem niedrigen
Übersetzungsverhältnis von 1,8 angetrieben wird und
Kurve C 2 entspricht dem Fall, daß der Wechselstrom
generator mit dem großen Übersetzungsverhältnis von
4,8 angetrieben wird.
Es sei angenommen, daß in dem betrachteten Fall
die Grenzdrehzahl des Motors 1 5000 U/min beträgt,
was bei dem kleinen Übersetzungsverhältnis einer
Antriebsdrehzahl für den Wechselstromgenerator von
9000 U/min entspricht. I₉₀₀₀ bezeichnet den Strom,
der bei dieser Drehzahl von dem Wechselstromgenerator
bei voller Erregung erzeugt wird. Den gleichen Strom
erhält man nach Kurve C 2 bei einer Drehzahl N R des
Motors. Wird der Wechselstromgenerator 3 in Verbindung
mit dem großen Übersetzungsverhältnis betrieben, erhält
man somit die gleiche Stromausbeute bei viel niedrigeren
Motordrehzahlen als im Falle des Antriebs mit kleinen
Übersetzungsverhältnis. So kann man beispielsweise eine
Stromstärke von 50 A bei einer relativ niedrigen Motor
drehzahl von 500 U/min erzielen. Im Gegensatz zu einem
Antrieb mit niedrigem Übersetzungsverhältnis, dem die
Kurve C 1 entspricht, beginnt der Wechselstromgenerator
bereits bei einer Motordrehzahl N O Strom zu liefern
die bei ca. 1200 U/min liegt. In dem beschriebenen
Beispiel beträgt die Drehzahl N R 1875 U/min.
Das Verfahren läuft folgendermaßen ab:
Beim Starten des Motors erfolgt der Antrieb des Wechselstromgenerators mit großem Übersetzungsver hältnis, so daß die Stromerzeugung gemäß Kurve C 2 erfolgt. Das Antriebs-Übersetzungsverhältnis wird beibehalten bis die Drehzahl des Motors den Wert N R erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 11 derart gesteuert, daß der Antrieb nicht mehr über den kinematischen Weg 2 b erfolgt, sondern über den kinematischen Weg 2 a mit dem kleineren Übersetzungs verhältnis. Damit erfolgt der Übergang auf die Kurve C 1. Wenn die Drehzahl des Motors absinkt, wird zu nächst das kleinere Übersetzungsverhältnis beibehalten, d. h. der Arbeitspunkt bleibt auf der Kurve C 1, bis daß der Wechselstromgenerator mit voller Erregung arbeitet. In diesem Moment wird von neuem die Kupplung 11 angesteuert, um den kinematischen Weg 2 b einzu schalten, d. h. der Arbeitspunkt kehrt wieder auf die Kurve C 2 zurück und bleibt dort, solange die Drehzahl des Motors die Schwelle N R nicht überschreitet.
Beim Starten des Motors erfolgt der Antrieb des Wechselstromgenerators mit großem Übersetzungsver hältnis, so daß die Stromerzeugung gemäß Kurve C 2 erfolgt. Das Antriebs-Übersetzungsverhältnis wird beibehalten bis die Drehzahl des Motors den Wert N R erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 11 derart gesteuert, daß der Antrieb nicht mehr über den kinematischen Weg 2 b erfolgt, sondern über den kinematischen Weg 2 a mit dem kleineren Übersetzungs verhältnis. Damit erfolgt der Übergang auf die Kurve C 1. Wenn die Drehzahl des Motors absinkt, wird zu nächst das kleinere Übersetzungsverhältnis beibehalten, d. h. der Arbeitspunkt bleibt auf der Kurve C 1, bis daß der Wechselstromgenerator mit voller Erregung arbeitet. In diesem Moment wird von neuem die Kupplung 11 angesteuert, um den kinematischen Weg 2 b einzu schalten, d. h. der Arbeitspunkt kehrt wieder auf die Kurve C 2 zurück und bleibt dort, solange die Drehzahl des Motors die Schwelle N R nicht überschreitet.
Es ist klar, daß auf diese Weise kein Pendel- oder
Pumpeffekt bezüglich der Steuerung der Kupplung 11
auftreten kann. Eine Verzögerung von beispielsweise
5 Sekunden begrenzt die Häufigkeit des Übergangs von
dem kleinen zum großen Übersetzungsverhältnis.
In Fig. 3 ist die Steuereinrichtung für die Kupplung
11 dargestellt. Diese Steuereinrichtung enthält einen
Drehzahlmesser 15 zur Messung der Drehzahl N A des
Wechselstromgenerators und gibt eine entsprechende
Information an die oben schon erwähnte Leitung 13.
Die Messung der Drehzahl des Wechselstromgenerators
in der Steuereinrichtung 15 kann erfolgen, indem die
Frequenz der Spannung an einer der Dioden der Gleich
richterbrücke für die Ausgangsspannung des Wechsel
stromgenerators ermittelt wird. Das Ausgangssignal der
Steuereinrichtung 15 wird einem Komparator 16 zugeführt,
der an seinem anderen Eingang das Ausgangssignal eines
Referenzsignalgenerators 17 empfängt.
Einer Steuerleitung 18 des Referenzsignalgenerators 17
wird ein Steuersignal zugeführt, das angibt ob der
Ausgang des Referenzsignalgenerators 17 auf eine an
den Eingang 19 gelegte Referenzspannung N H oder auf
eine an den Eingang 20 gelegte Referenzspannung N B
geschaltet wird. Wenn der Wechselstromgenerator
mit großem Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, ist
die Ausgangsspannung des Drehzahlmessers 15 gleich N H ,
wenn der Motor mit 1875 U/min läuft. Wird dagegen der
Wechselstromgenerator 3 mit kleinem Übersetzungsverhältnis
angetrieben, ist die Ausgangsspannung des Drehzahlmessers
15, wenn der Motor mit 1875 U/min läuft, gleich N B . Der
Komparator 16 liefert an seinem Ausgang ein Signal S 1, das
"0" ist, wenn die von dem Drehzahlmesser 15 gelieferte
Spannung größer ist als die Ausgangsspannung des Referenz
signalgenerators 17, und das im entgegengesetzten Fall
"1" ist. Man sieht daher, daß das Signal S 1 "0" ist, wenn
die Motordrehzahl größer ist als die Referenzdrehzahl
N R = 1875 U/min und daß das Signal S 1 "1" ist, wenn die
Motordrehzahl kleiner ist als diese Referenzdrehzahl.
Das Signal S 1 wird einer UND-Schaltung 21 zugeführt,
die an ihrem anderen Eingang das Ausgangssignal eines
Verzögerungsgliedes 22 empfängt, das auf eine Ver
zögerungszeit von 5 Sekunden eingestellt ist. Dem Ver
zögerungsglied 22 wird das von einem Detektor 23 aus
gegebene Signal S 2 zugeführt. Der Detektor 23 dient zur
Ermittlung der vollen Erregung des Wechselstrom
generators 4. Er empfängt seine Information von Leitung
14. Das Signal S 2 geht auf "1", wenn der Detektor 23
den Zustand der vollen Erregung feststellt.
Die UND-Schaltung 21 liefert ein Signal S 3, das "1" ist,
wenn die Signale S 1 und S 2 beide "1" sind. Das Signal
S 3 durchläuft eine ODER-Schaltung 24 und wird dem
Rücksetzeingang R eines D-Flip-Flops 25 zugeführt. An
dem zweiten Eingang der ODER-Schaltung 24 liegt das
Ausgangssignal eines Kondensators 26, der an Spannung
gelegt wird, wenn der Zündschlüssel des Fahrzeugs zum
Starten des Motors betätigt wird. Bei Betätigung des
Zündschlüssels wird der Unterbrecher 27 geschlossen.
Wenn dies geschieht, lädt sich der Kondensator 26 über
einen Widerstand 28 auf und die ODER-Schaltung 24 em
pfängt an dem entsprechenden Eingang einen Impuls, der
dem Übergang des Ausgangssignals der Schaltung 23 von
"0" auf "1" entspricht.
Wenn das Flip-Flop 25 an seinem Rücksetzeingang R einen
"1"-Impuls empfängt, geht das Signal am Ausgang Q auf
"0" und das Signal am Ausgang auf "1". Der Ausgang Q
ist mit dem Referenzsignalgenerator 17 verbunden, und
wenn dieser ein "0"-Signal empfängt, gibt er die
Spannung N H auf seinen Ausgang durch. Das Ausgangs
signal wird einem Unterbrecher 29 zugeführt, der die
Versorgung der Spule 30 eines die Kupplung betätigenden
Elektromagneten steuert. Wenn das Signal am Ausgang
"1" ist, wird die Kupplung erregt und die Kraftüber
tragung erfolgt über den kinematischen Weg 2 b.
Wenn die Drehzahl des Motors unter 1875 U/min liegt und
wenn gleichzeitig der Wechselstromgenerator mit voller
Erregung arbeitet, sind die Signale S 1 und S 2 beide
"1", so daß auch das Signal S 3 "1" ist und die Kupplung
11 derart angesteuert wird, daß der Wechselstromgenerator
mit großem Übersetzungsverhältnis angetrieben wird.
Dieses große Übersetzungsverhältnis wird auch beim
Starten des Motors, d. h. beim Schließen des Unterbrechers
27, eingestellt.
Wenn die Motordrehzahl den Wert von 1875 U/min über
steigt, geht das Signal S 1 auf "0". Dieses Signal wird
durch einen Inverter 31 invertiert und das invertierte
Signal wird dem Takteingang C des Flip-Flops 25 zuge
führt. Der Eingang D des Flip-Flops 25 liegt an
positiver Spannung und der Eingang S an Masse. Wenn an
dem Eingang C des Flip-Flops 25 ein "1"-Signal auftritt,
nimmt der Ausgang Q die Spannung des Eingangs D an, d. h.
das Ausgangssignal am Ausgang Q wird "1", wodurch an den
Ausgang des Referenzsignalgenerators 17 die Spannung
N B gelegt wird. Gleichzeitig geht die Spannung am Aus
gang des Flip-Flops 25 auf "0", wodurch die Spule 30
des Elektromagneten der Kupplung 11 aberregt wird, so
daß der Wechselstromgenerator wieder auf das kleine
Übersetzungsverhältnis, entsprechend dem kinematischen
Weg 2 a umgeschaltet wird. Man erkennt, daß falls die
Motordrehzahl 1875 U/min übersteigt, sich unabhängig
von dem Erregungszustand des Wechselstromgeneratos das
kleine Übersetzungsverhältnis von 1,8 für den Antrieb
des Wechselstromgenerators einstellt.
Durch die Schaltung der Fig. 3 werden die nach dem er
findungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Funktionen aus
geführt. Dieses Verfahren und die Vorrichtung ermög
lichen eine starke Stromerzeugung auch im unteren Dreh
zahlbereich des Motors, durch Einschaltung eines großen
Übersetzungsverhältnisses. Dieses große Übersetzungs
verhältnis wird nur dann beibehalten, wenn einerseits
die Motordrehzahl hinreichend klein ist und wenn
andererseits der Strombedarf am Ausgang des Wechsel
stromgenerators so groß ist, daß der Wechselstromgene
rator mit voller Erregung arbeitet.
Claims (12)
1. Verfahren zur Steuerung des Antriebs eines
Wechselstromgenerators, insbesondere der Licht
maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor des
Wechselstromgenerators über ein Getriebe mit zwei
unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen von
einer Kraftmaschine mit sich stochastisch ändern
der Drehzahl antreibbar ist und der Übergang von
einem Übersetzungsverhältnis zum anderen als Funk
tion des Wertes zweier Parameter des Betriebes der
Kraftmaschine und/oder des Wechselstromgenerators
erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergang von dem großen Übersetzungsver
hältnis zu dem kleinen Übersetzungsverhältnis bei
einer ersten Drehzahl (N H ) der Kraftmaschine er
folgt, die größer als eine Referenzdrehzahl (NR)
ist und daß der Übergang von dem kleinen Über
setzungsverhältnis zu dem großen Übersetzungsver
hältnis bei einer zweiten Drehzahl (N B ) der Kraft
maschine erfolgt, die kleiner ist als die Refe
renzdrehzahl (NR) und wenn der Wechselstromgenera
tor mit voller Erregung arbeitet.
2. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergang von dem kleinen zum großen Über
setzungsverhältnis mit einer Zeitverzögerung er
folgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Messung der Motordrehzahl (N)
durch Feststellung der Frequenz der Ausgangs
spannung des Wechselstromgenerators erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Er
regungsstärke des Wechselstromgenerators anhand
des Funktionszustandes des Leistungsunterbrechers
des Erregungsreglers für den Wechselstromgenerator
erfolgt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4, angeschlossen an
einen Wechselstromgenerator eines Kraftfahrzeugs,
wobei der Rotor des Wechselstromgenerators über
ein Getriebe mit zwei verschiedenen, wählbaren
Übersetzungsverhältnissen von dem Verbrennungs
motor angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Komparator (16) vorgesehen ist, der einerseits
das Ausgangssignal eines die Drehzahl (N) des Ver
brennungsmotors (1) messenden Drehzahlmessers (15)
und andererseits von einem Referenzgenerator (17)
eine der ersten (N H ) oder zweiten Drehzahl (N B )
entsprechenden Referenzspannung empfängt und der
in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs
ein Signal S 1 mit den Werten "0" oder "1" liefert,
daß ein die volle Erregung des Wechselstromgene
rators (3) erkennendes und ein entsprechendes
Signal S 2 lieferndes Organ (23) vorgesehen ist und
daß eine logische Schaltung (40) die Signale S 1
und S 2 empfängt und ein Binärsignal S 5 zur Steue
rung des Übersetzungsverhältnisses, mit dem der
Wechselstromgenerator (3) angetrieben wird, lie
fert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die logische Schaltung (40) eine UND-
Schaltung (21) enthält, deren Eingängen die Si
gnale S 1 und S 2 zugeführt werden und die ein
Binärsignal S 3 erzeugt, dessen einer Zustand die
Wahl des ersten Übersetzungsverhältnisses des den
Wechselstromgenerator (3) antreibenden Getriebes
(2) angibt, und daß die logische Schaltung (40)
eine Kippschaltung (31, 25) enthält, die das Signal
S 1 empfängt und die Einstellung des zweiten Über
setzungsverhältnisses für den Antrieb des Wechsel
stromgenerators (3) bewirkt, wenn das Signal S 1
einem Niveauwechsel unterliegt und wenn das Signal
S 3 in einem Zustand ist, in dem es keine Wahl
eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses angibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Kippschaltung (31, 25) ein D-Flip-Flop (25)
und einen Inverter (31) aufweist, daß dem Reset-
Eingang (R) des D-Flip-Flop (25) das Binärsignal
S 3 und dem Takteingang (C) über den Inverter (31)
das Signal S 1 zugeführt sind, daß das Binärsignal
des Ausgangs (Q) des D-Flip-Flop (25) die Refe
renzspannung für "0" entsprechend der ersten Dreh
zahl (N H ) und für "1" entsprechend der zweiten
Drehzahl (N B ) festlegt und daß der invertierende
Ausgang ( ) des D-Flip-Flop (25) das Signal S 5
bestimmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Signal S 2 vor Erreichen der
UND-Schaltung (21) eine Verzögerungsschaltung (22)
durchläuft, wodurch der Übergang von dem kleinen
zum großen Übersetzungsverhältnis mit der Zeit
verzögerung erfolgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß das Organ zur Ermittlung
der Motordrehzahl Mittel (15) zur Messung der
Drehgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators (3)
enthält und daß die Referenzspannung in Abhängig
keit von dem jeweils eingestellten Übersetzungs
verhältnis des den Gleichstromgenerator (3) an
treibenden Getriebes (2) wählbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Mittel (15) zur Messung der Rota
tionsgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators
(3) einen Frequenzdetektor für die Ausgangsspan
nung des Wechselstromgenerators (3) enthalten.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des
Wechselstromgenerators (3) durch einen Regler (5)
erfolgt und daß das Organ (23) zur Erkennung der
vollen Erregung des Wechselstromgenerators (3) den
Funktionszustand des Leistungsunterbrechers des
Reglers (5) ermittelt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Signal S 3 eine
ODER-Schaltung (24) passiert und daß einem anderen
Eingang der ODER-Schaltung (24) ein Signal S 4 zu
geführt wird, das beim Starten des Motors einen
Wert einnimmt, der für das Getriebe (2) zum An
trieb des Wechselstromgenerators (3) das erste
Übersetzungsverhältnis einstellt.
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