DE3321134A1

DE3321134A1 - Diagnoseeinrichtung fuer ein batterieladesystem

Info

Publication number: DE3321134A1
Application number: DE19833321134
Authority: DE
Inventors: Shinichi Himji Hyogo Kouge; Mitsuharu Himeji Hyogo Morishita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1983-12-22
Also published as: FR2528583A1; FR2528583B1; US4583036A

Description

Diagnoseeinrichtung für ein Batterieladesystem

Die Erfindung betrifft eine Diagnoseeinrichtung, in der

Daten, die die Zustände verschiedener Teile des Ladesyste'ms eines Fahrzeugs wiedergeben, in bestimmter Abtastfolge eingegeben werden, womit der Betriebszu- !Q stand der verschiedenen Teile überwacht werden kann, um feststellen z.u können, ob diese Teile sich im Normalzustand befinden, und die Ergebnisse dieser Diagnose aufzuzeigen.

Ein Batterieladesystem dieser Art und mit herkömmlichem Aufbau ist in Fig. 1 dargestellt. Darin sind folgende Einzelheiten wiedergegeben: eine Lichtmaschine 1 mit Anker la und Feldwicklung 1b, ein Gleichrichter, der die Ausgangsströme des Ankers 1a gleichrichtet, ein Spannungsregler 3 zum Regeln der von der Lichtmaschine 1 erzeugten Spannung mit einem Spannungsfühlereingang a, einer Klemme b, die mit der Feldwicklung 1b verbunden ist, um den Erregerstrom zu steuern, einer Masseklemme c und einer Klemme für die Anfangserregung der Lichtmaschine 1, eine Batterie, die einen Elektrolyten enthält, ein Schlüsselschalter, der zum Starten der Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) geschlossen wird, und eine Überwachungslampe 6 zwischen den Klemmen a und d, die entsprechend der Differenzspannung zwischen diesen Klemmen aufleuchtet oder erlischt. Der Spannungsregler enthält Dioden 306 und 314, Transistoren 307 und 308, Widerstände 309, 311, 312 und 313, einen Komparator 310 und eine Bezugsspannungsquelle 315.

Wenn der Schlüsselschalter 15 geschlossen wird, setzt ein Anlasser (nicht gezeigt) die Brennkraftmaschine in Gang, so daß der Anker 1a der Lichtmaschine 1 umläuft.

Während die Drehzahl des Ankers 1 niedrig ist, fließt Anfangserregerstrom von der Batterie 4 über den Schlüsselschalter 5 zur Klemme d des Spannungsreglers 3, weiter durch die Diode 314, den Widerstand 313 zur Klemme a, darauf zur Erregerwicklung 1b, von dieser zur Klemme b, durch den Transistor 307 und über die Masseklemme c an Masse, so daß die Kontrollampe 6 auf-

-^q grund der Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen a und b aufleuchtet. Mit zunehmender Drehzahl des Ankers 1a steigt die Spannung der Ankerwicklung und an der Klemme a, so daß die Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen a und b geringer wird und die Kontrollampe 6 erlischt.

^g Mit steigender Spannung an der Klemme a steigt auch die eine Eingangsspannung am Komparator 310, die durch das Spannungsteileverhältnis der Widerstände 311 und 312 bestimmt wird. Wenn diese Spannung größer wird als die von der Bezugsspannungsquelle 315 hervorgebrachte Spannung, ändert sich der Zustand am Ausgang des Komparators 13. Dadurch wird der Transistor 307, der zunächst durch die Ausgangsgröße im Leitungszustand gehalten wurde, nichtleitend. Er schaltet also ab, womit Klemme b von der Klemme c getrennt wird und kein Erregerstrom mehr zur Erregerwicklung 1b fließt. Nimmt im Gegensatz dazu die Spannung an der Klemme a ab, dann wird Transistor 307 leitend, so daß wieder ein Erregerstrom fließt. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, wodurch die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 2 geregelt wird.

Die Kontrollampe 6 leuchtet nur dann auf, wenn die Spannung an der Klemme a geringer als ein vorbestimmter Wert ist, und sie erlischt, wenn die Lichtmaschine in normaler Weise Strom erzeugt, so daß dadurch der Ladezustand angezeigt wird.

Mit diesem Anzeigeverfahren ist es jedoch nicht möglich zu überwachen, ob sich das Ladesystem mit Generator,

Vollwellengleichrichter, Spannungsregler, Batterie usw. in einem nicht normalen Zustand befindet. Es können also keine Fehler angezeigt werden, bei denen beispielsweise die Batterie nicht geladen wird, weil die leitende Verbindung, zum Gleichrichter unterbrochen ist, weil die Lichtmaschine wegen eines Fehlers im Erregerkreis nicht arbeitet, weil die Regelung nicht funktioniert oder die Dioden für das Aufladen der Batterie einen Fehler haben. Außerdem kann mit diesem System der Ladezustand der Batterie nicht überwacht werden. Wenn das Aufladesystem in Unordnung gerät, kann nach diesem Verfahren der Fehler nicht bestimmt werden.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die mit herkömmlichen Diagnoseeinrichtungen von Batterieladesystemen verbundenen Mängel zu beseitigen, so daß die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin zu sehen ist, eine Diagnoseeinrichtung für ein Batterieladesystem zu schaffen, mit dem die Zustände an verschiedenen Punkten des Ladesystems, die Klemmenspannung der Batterie, der Lade- und Entladestrom der Batterie und der elektrochemische Zustand an wenigstens einer Stelle der Batterie periodisch abgelesen und verarbeitet werden, um das Ladesystem stets überwachen zu können, wobei die Ergebnisse dieser Überwachung angezeigt werden sollen, so daß das Ladesystem leicht kontrolliert und Fehler darin festgestellt werden können.

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 das Schaltbild eines herkömmlichen Kraftfahrzeugladesystems ;

Fig. 2 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung eines Ladesystems;

Fig. 3 die Schaltung von Einzelheiten des Spannungsreglers in der Fig. 2;

Fig. 4 und 5 ein gegenüber der Ausführungsform nach den

den Fig. 2 und 3 abgewandeltes Ausführungsbeispiel·.

Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Diagnoseeinrichtung eines Ladesystems dar. Die Teile/ die bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurden, haben dieselben Bezugszeichen. Der Spannungsregler 3 ist in seinen Einzelheiten in der Fig. 3 dargestellt. Ein Kontrollmikrocompu-15

ter 7 des Ladesystems weist einen Multiplexer auf, um die Eingangssignale mit Analogpegel aufzuteilen, ferner einen Analog/Digital-Wandler, der die Ausgangsgrößen des Multiplexers in Digitalwerte umwandelt, einen Zentral-

prozessor für periodische Speicherung der Ausgangssigna-ZO

Ie des Wandlers mit bestimmter Periode, damit eine überwachung nach einem bestimmten Diagnoseprogramm ausgeführt wird, und einen Speicher, in dem das Diagnoseprogramm und die Prozeßdaten gespeichert sind. Um den ver-

__ fügbaren Platz wirtschaftlich zu nutzen, wird der Mikrocomputer praktischerweise in die Lichtmaschine 1 eingebaut oder auf ihr angebracht. Ferner zeigt die Fig. 2 eine Anzeigeeinheit 8, auf der die Diagnoseergebnisse dargestellt werden, die vom Steuerabschnitt 7 ausgege-

_g0 ben Werden. Ein Sensor 9 erfaßt den über die Negativklemme der Batterie 4 fließenden Strom und gibt sein Ausgangssignal an den Mikrocomputer 7 ab. Mit 10 ist ein Anlasser für den Verbrennungskraftmotor bezeichnet.

or- Es wird nun die Funktionsweise der Diagnoseeinrichtung des Batterieladesystems beschrieben. Der Mikrocomputer 7 liest die Spannung an der Klemme a des Spannungsreglers 3, das Ausgangssignal des Sensors 9 und die

Spannung am Sternpunkt O des Ankers 1a mit bestimmter Periode ab, wobei er das Diagnoseprogramm ausführt, um damit das Batterieladesystem folgendermaßen zu überwachen :

(a) Wenn die Spannung einer positiven Klemme der Batterie 4 und das Ausgangssignal des Sensors 9 vorbe-IQ stimmte Werte nicht aufweisen, wenn der Schlüsselschalter 5 zum Starten des Motors gedreht wird, bedeutet diese Feststellung, daß die Batterie 4 übermäßig entladen ist.

I^ (b) Haben die Spannung der Batterie 4 und das Ausgangssignal des Sensors 9 die vorbestimmten Werte, wenn der Schlüsselschalter 5 zum Starten des Motors gedreht wird, hat jedoch die Spannung am Sternpunkt 0 des Ankers 1a nicht einen vorbestimmten Wert, dann steht damit fest, daß die Lichtmaschine nicht arbeitet. Wenn z.B. bei einer Drehzahl des Motors von mehr als 800 1/min die erzeugte Spannung mindestens 5 sek lang unter 10 V liegt, dann steht damit fest, daß die Lichtmaschine nicht arbeitet.

(c) Wenn beim Start des Motors die Spannung der Batterie 4 stark einbricht und das Signal des Sensors 9 einen bestimmten Wert nicht erreicht, ist damit festgestellt, daß der Innenwiderstand der Batterie 4 sehr " hoch ist und die Batterie ihren Dienst nicht langer leisten kann. Wenn z.B. der Innenwiderstand der Batterie, der aus Spannung und Strom der Batterie berechnet wird, wenigstens den 1,5-fachen Wert des Nenninnenwiderstandes angenommen hat, bedeutet das, daß die Batterie ausgetauscht werden sollte.

Es können darüber hinaus andere Zustände des Ladesystems

aus den dem Steuerabschnitt 7 zugeführten Zustandsdaten bestimmt werden. Diese Diagnoseergebnisse werden der Anzeigeeinheit 8 zugeführt, wo sie aufgezeigt werden. Dies kann mit Hilfe akkustischer Einrichtungen, einer Lampe im Armaturenbrett des Fahrzeugs, einer Flüssigkistallanzeige oder einer Kathodenstrahlröhre geschehen.

IQ Bei der oben beschriebenen Einrichtung werden die Daten von vier Punkten des Ladesystems in den Mikrocomputer eingeführt. Die Einrichtung läßt sich jedoch so abwandeln, daß Spannungen und Ströme anderer Punkte und die elektrochemischen Bedingungen' der Batterie abgelesen werden, so daß das Ladesystem noch genauer überwacht werden kann.

So kann z.B. die Diagnoseeinrichtung des Batterieladesystems zusätzlich zu den in Fig. 2 gezeigten Eingängen ^zum Mikrocomputer einen zweiten Sensor 11 enthalten, der die elektrochemischen Bedingungen der Batterie 4 sowie das spezifische Gewicht des darin enthaltenen Elektrolyten feststellt, wie in Fig. 4 dargestellt. Der Ausgangswert des zweiten Sensors 11 wird ebenfalls zur Überwachung des Ladesystems herangezogen. Mit dieser Einrichtung wird das Ladesystem folgendermaßen überwacht :

(a) Wenn beim Einschalten des Schlüsselschalters 5 die * Spannung an der positiven Klemme der Batterie 4 und das Ausgangssignal des Sensors 11 vorgegebene Werte nicht erreichen, wird damit festgestellt, daß die Batterie übermäßig entladen ist. In diesem Fall ist beispielsweise die Klemmenspannung kleiner als 11V, und das spezifische Gewicht liegt unter 1,1.

(b) Wenn beim Schließen des Schlüsselschalters 5 zum

Starten des Motors die Ausgangssignale der Sensoren 9 und 11 und die Spannung an der Klemme a des Spannungsreglers 3 ihre vorbestimmten Werte erreichen, die Spannung am Sternpunkt 0 der Ankerwicklung 1a einen bestimmten Wert jedoch nicht erreicht, ist damit ermittelt, daß die Lichtmaschine nicht arbeitet. Wenn z.B. bei einer Motordrehzahl von mehr als 800 1/min die erzeugte Spannung während wenigstens 5 sek unter 10V bleibt, so bedeutet dies wie bei der Einrichtung nach Fig. 2 einen Defekt.

(c) Wenn beim Starten des Motors die Batteriespannung stark absinkt und die Signale der Sensoren 9 und 11 ihre vorbestimmten Werte nicht erreichen, ist damit festgestellt, daß die Batterie für den Dienst nicht mehr tauglich ist. Wenn z.B. der Innenwiderstand der Batterie, der aus der Ausgangsgröße des Sensors berechnet wird, wenigstens das 1,5-fache des Nenninnenwiderstandes angenommen hat, bedeutet dies, daß die Batterie nicht mehr tauglich ist.

In den Ausführungsformen der Diagnoseeinrichtung des Batterieladesystems nach den Fig. 2 und 4 ist wenigstens ein Sensor vorgesehen, um einen Teil der Zustandsdaten des Ladesystems zu erhalten. Wenn es jedoch nur verlangt wird festzustellen, daß unter Umständen die Lichtmaschine keinen Strom erzeugt, die Ausgangsspannung nicht geregelt wird oder die Batterie nicht mit dem Gleichrichter verbunden ist, dann kann eine andere Ausführungsform der Einrichtung eingesetzt werden, wie sie in Fig. gezeigt ist. Mit dieser Einrichtung geschieht die Überwachung des Ladesystems folgendermaßen: 35

(a) Ist die erzeugte Spannung wenigstens 5 sek lang bei normalem Betrieb des Motors niedriger als 10V, so

ist damit festgestellt/ daß die Lichtmaschine nicht arbeitet.

(b) Ist die erzeugte Spannung bei normalem Lauf des Motors während wenigstens 6 sek lang höher als 16V, so ist damit festgestellt, daß der Regler nicht arbeitet.

(c) Ist die Differenz zwischen der erzeugten Spannung

und der Batteriespannung wenigstens 5 sek lang höher als 1,5 V, so bedeutet dies, daß im Ladesystem ein Fehler aufgetreten ist, da die Batterie 5 mit der Ausgangsklemme des Gleichrichters nicht mehr leitend verbunden ist.

In der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung werden die erzeugte Spannung und die Spannung am Sternpunkt des Ankers verwendet. Es können jedoch auch die Spannung am zweiten Gleichr.ichterausgang 22 und die Spannung an der Ausgangsklemme einer Phase des Ankers benützt werden.

Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, daß die Zustandsdaten an zahlreichen Punkten des Ladesystems mit einer vorbestimmten Frequenz in den Mikrocomputer eingegeben werden und daß die vorhandenen Werte dieser Daten und ihre zeitlichen Änderungen zur überwachung des Ladesystems verwendet werden. Wenn also im Ladesystem ein Fehler auftritt, lassen sich der Grund und die Fehlerstelle genau bestimmen. Damit ist das Ladesystem gut überwacht. Da der Mikrocomputer mit der Lichtmaschine zusammengefaßt wird, ist der zur Verfügung stehende Platz sehr wirkungsvoll ausgenutzt, was sich in der Praxis günstig auswirkt.

Claims

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA
Tokyo / JAPAN

Diagnoseeinrichtung für ein Batterieladesystem

Patentansprüche

Diagnoseeinrichtung für ein Batterieladesystem mit einer durch einen Motor angetriebenen Lichtmaschine, einem Gleichrichter, der den Ausgangsstrom der Lichtmaschine gleichrichtet, und einem Spannungsregler zur Regelung der Ausgangsspannung der Lichtmaschine auf einen bestimmten Wert sowie einer Batterie, die durch die Ausgangsgröße des Gleichrichters aufgeladen wird, gekennzeichnet durch einen Diagnosemikrocomputer (7), der mit vorbestimmter Frequenz zumindest Daten einer Klemmenspannung der Batterie (4) und Daten, welche die erzeugte Spannung der Lichtmaschine (1) darstellen, zur Untersuchung des Ladesystems ausliest, und eine Anzeigeeinheit (8), die die durch den Mikrocomputer vorgenommenenDiagnoseergebnisse anzeigt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (7) mit der Lichtmaschine (1) räumlich zusammengefaßt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen Sensor (11), der Daten an den · Mikrocomputer (7) abgibt, welche ein Maß für den elektrochemischen Zustand der Batterie (4) sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung von Daten über Lade- und

5 Entladeströme der Batterie (4) und zur Abgabe dieser Daten an den Mikrocomputer (7).
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (7) in die Lichtmaschine ein-

10 gebaut ist.