DE3438259C2

DE3438259C2 - Fehlfunktions-Detektorvorrichtung zur Bestimmung eines Leerlaufzustandes an einem Ausgangsanschluß eines in einem Fahrzeug angeordneten Gleichstromgenerators

Info

Publication number: DE3438259C2
Application number: DE3438259A
Authority: DE
Inventors: Hifumi Himeji Hyogo Wada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1987-04-09
Also published as: JPS6087635A; DE3438259A1; US4634955A

Abstract

Ein Fehlfunktionsdetektor dient zur Bestimmung eines Leerlaufzustandes an einem Ausgangsanschluß eines Gleichstromgenerators (1) für ein Fahrzeug. Die Frequenz eines Signales, welches von einer der Ankerwicklungen des Generators abgeleitet wird, z. B. am Ende oder an einem neutralen Anschluß, wird mit einer Steuerfrequenz eines Spannungsreglers (2) verglichen, welche von einer Feldwicklung des Generators abgeleitet wird. Wenn letztere gleich der ersten ist, wird eine Anzeige (5) für einen Leerlaufzustand abgegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fehlfunktions-Detektorvorrichtung zur Bestimmung eines Leerlaufzustandes an einem Ausgangsanschluß eines in einem Fahrzeug angeordneten Gleichstromgenerators, der durch einen Motor des Fahrzeugs angetrieben wird, mit einem Spannungsregler.
Aus der DE-OS 25 51 683 ist eine Vorrichtung zur Funktionsüberprüfung von Drehstromgeneratoren bei Kraftfahrzeugen bekannt. Hierbei werden im Gleichstromanteil eines Drehstromgenerators zusätzlich enthaltene Oberwellenanteile ausgewertet. Es erfolgt eine Analyse der Kurvenform auf die Funktionstüchtigkeit und auf die Art des Fehlers des Drehstromgenerators. Zu diesem Zweck wird das aufbereitete und den Oberwellengehalt der Batterieklemmenspannung aufweisende Signal in seinem Frequenzverhalten mit einer extern erzeugten Frequenz verglichen und bei Frequenzungleichheit ein Fehlersignal erzeugt. Hierbei wird die Batteriespannung über einen Bandpaß und einen Rechteck-Impulsformer einer Torschaltung zugeführt, welche durch ein drehzahl-synchrones Signal in Verbindung mit einem Umschalter und einem Flip-Flop gesteuert wird. Die Oberwellen der Batteriespannung werden in einem der Torschaltung nachgeschalteten Zähler ermittelt und dann anschließend zwischengespeichert. Während der Öffnungsphase der Torschaltung gelangen entsprechend viele Oberwellenimpulse in den Zähler. In einem nachgeordneten Vergleicher werden die zwischengespeicherten Oberwellenimpulse mit Impulsen einer Sollwert-Einstellschaltung verglichen.
Nachteilig bei dieser Schaltungsanordnung ist der Vergleich der Frequenz der Oberwellen mit einer extern erzeugten Sollwertfrequenz. Hierbei besteht die Gefahr, daß durch Abweichungen in der Sollwertfrequenz der Leerlaufzustand des Gleichstromgenerators nicht zuverlässig genug angezeigt werden kann.
Wenn nun der Ausgangsanschluß eines Gleichstromgenerators sich im Leerlaufzustand befindet, kann die Batterie durch den Generator nicht geladen werden. Wenn das Fahrzeug dauernd im Leerlaufzustand betrieben wird, entlädt sich die Batterie bis zu einem Punkt, in dem der Motor nicht mehr gestartet werden kann.
Wenn darüber hinaus das positive Batteriekabel aus irgendeinem nichtbeabsichtigten Grund geerdet ist, kann dieses Kabel durchbrennen mit der Folgewirkung, daß Feuergefahr besteht.
Daher muß zunächst der Leerlaufzustand bzw. der Zustand, in dem keine Schaltung oder Belastung angeschlossen ist, festgestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fehlfunktions-Detektorvorrichtung zur Bestimmung eines Leerlaufzustandes an einem Ausgangsanschluß eines in einem Fahrzeug angeordneten Gleichstromgenerators der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Leerlaufzustand zuverlässig und rechtzeitig festgestellt werden kann, um Folgestörungen rechtzeitig zu verhindern.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß eine Einrichtung zum Vergleichen einer Frequenz eines von einer Ankerwicklung des Gleichstromgenerators abgeleiteten Signals mit einer Steuerfrequenz des Spannungsreglers vorgesehen ist und daß eine Anzeigeeinrichtung vorhanden ist, die auf ein Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung anspricht, um eine Fehlfunktion anzuzeigen, wenn die Steuerfrequenz gleich oder größer als die Frequenz des Signales ist, das von der Ankerwicklung abgeleitet wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß ohne externe Sollwertschaltungen ausgekommen werden kann, da die Frequenzen eines von der Ankerwicklung des Gleichstromgenerators abgeleiteten Signals mit der Steuerfrequenz des Spannungsreglers verglichen werden.
Wenn z. B. Leerlaufbetrieb gegeben ist, ist der Gleichstromgenerator von der Batterie abgetrennt. Dies bedeutet, daß die Glättungsfunktion der Welligkeit der Batterie aufgehoben ist. Daher ist die Komponente der Welligkeit der gleichgerichteten Ausgangsspannung größer als dies der Fall ist, wenn kein Leerlaufbetrieb vorhanden ist. Auf diese Weise lassen sich die Oberwellen der Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators voll ermitteln mit der Folgewirkung, daß deren Frequenz gleich der Frequenz der Referenzsignale ist. Die Referenzsignale rühren vom Gleichstromgenerator (Ankerwicklung) her. Die Anzeigeeinrichtung zeigt an, daß Leerlaufbetrieb herrscht. Bei Normalbetrieb tritt eine Welligkeitsglättungswirkung der Batterie auf, so daß die Steuerfrequenz geringer ist als die Referenzfrequenz. Auf diese Weise lassen sich schnell, zuverlässig und eindeutig der Leerlaufzustand und der Normalzustand voneinander unterscheiden.
In vorteilhafter Weise wird das Signal, welches von der Ankerwicklung abgeleitet wird, zwischen einem Endpunkt einer vorbestimmten Ankerwicklung des Gleichstromgenerators und dem Masseanschluß des Gleichstromgenerators abgenommen.
Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung wird das Signal, welches von der Ankerwicklung abgeleitet wird, zwischen einem neutralen Punkt der Ankerwicklung und einem Masseanschluß des Gleichstromgenerators abgenommen.
Zweckmäßigerweise weist die Vergleichseinrichtung einen ersten Frequenzdetektor auf, dessen Eingang mit der Ankerwicklung gekoppelt ist. Darüber hinaus weist die Vergleichseinrichtung einen zweiten Frequenzdetektor auf, dessen Eingang mit einer Feldwicklung des Gleichstromgenerators gekoppelt ist. Außerdem ist ein Mikrocomputer vorgesehen, welcher an die Ausgänge beider Frequenzdetektoren angeschlossen ist.
Unter Leerlaufzustand wird der geöffnete Schaltungszustand am Ausgang des Gleichstromgenerators verstanden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Fehlfunktionsdetektors nach der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Schaltung für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in größerem Detail,
Fig. 3 einen Ausgangssignalwellenverlauf eines Gleichstromgenerators in normalem Zustand,
Fig. 4 in ähnlicher Weise wie Fig. 3 einen Ausgangswellenverlauf in einem nicht normalen Zustand und
Fig. 5 ein Flußdiagramm mit den einzelnen Operationsschritten der Steuerung gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines in einem Fahrzeug vorgesehenen und befestigten Ladesystems. Fig. 2 zeigt eine detaillierte Schaltung in schematischer Weise für das in Fig. 1 gezeigte Ladesystem.
Gemäß den Fig. 1 und 2 weist das Ladesystem einen Gleichstromgenerator 1, einen Spannungsregler 2, der mit einer Feldwicklung 11 des Gleichstromgenerators 1 verbunden ist, eine Batterie 3, welche durch ein Ausgangssignal des Gleichstromgenerators 1 geladen werden soll, eine Last 4, eine Ladelampenschaltung 5 zur Anzeige von Fehlfunktionen des Gleichstromgenerators 1 und einen Schlüsselschalter 16 auf.
Der Gleichstromgenerator 1 umfaßt eine Ankerwicklung 10, die Feldwicklung 11, Dioden 17 a bis 17 c, durch die der Feldstrom der Feldwicklung 11 zugeführt wird, und Dioden 18 a bis 18 c sowie 19 a bis 19 c auf, die zur Drei-Phasen-Gleichrichtung verwendet werden.
Der Spannungsregler 2 ist aus einem Schalttransistor 12 zum Ein- und Ausschalten des Versorgungsstromes für die Feldwicklung 11, einer positiven Rückkopplungsschaltung, umfassend einen Kondensator 13 und einen Widerstand 14 zum Stabilmachen des Ein- und Ausschaltens des Transistors 12, und aus einer negativen Rückkopplungsschaltung mittels eines Kondensators 15 zusammengesetzt, welcher vorgesehen ist, um unerwünschtes Ein- und Ausschalten einer Ladelampe 8 und eines Transistors 9 zu beseitigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein erster Frequenzdetektor 21 mit einem Endpunkt einer sternförmig verbundenen Ankerwicklung verbunden. Der Detektor 21 ermittelt die Frequenz der Spannung an einem Endpunkt der Ankerwicklung (in bezug auf Masse). Ein zweiter Frequenzdetektor 22 ist mit einem Endpunkt der Feldwicklung 11 verbunden sowie mit dem Kollektor des Transistors 12 des Spannungsreglers 2, um die Frequenz des Feldstromes zu bestimmen. Die Frequenzdetektoren 21 und 22 weisen Wellenformgebungsfunktionen auf.
Eine Steuerung 6 (Fig. 2), die aus einem Mikrocomputer 20 (Fig. 1) zusammengesetzt ist, weist zwei Eingänge auf, denen frequenzanzeigende Signale, die durch den ersten Frequenzdetektor 21 und den zweiten Frequenzdetektor 22 erzeugt werden, jeweils zugeführt werden. Der Mikrocomputer wird mit einer Betriebsspannung durch die Batterie 3 über den Schlüsselschalter 16 versorgt. Ein Ausgangssignal des Mikrocomputers 20 wird der Basis des Transistors 9 der Ladelampenschaltung 5 zugeführt.
Wenn im Betrieb der Schlüsselschalter 16 eingeschaltet wird, um die Batterie 3 mit dem Startermotor zu verbinden, um die Maschine zu starten, wird die Steuerung ebenso mit Leistung aus der Batterie 3 versorgt. Nach der Initialisierung führt die Steuerung 6 einen Schritt 101 aus, in dem bestimmt wird, ob ein Ausgangssignal vom ersten Frequenzdetektor 21 vorhanden ist oder nicht. Wenn die Maschine nicht läuft, wird der Gleichstromgenerator 1nicht angetrieben. Somit wird kein Ausgangssignal durch die Ankerwicklung 10 erzeugt. Daher schreitet die Steuerung 6 auf Schritt 102 weiter, bei dem die Ladelampe 8 der Ladelampenschaltung 5 eingeschaltet wird, und zwar durch Einschaltung des Transistors 9.
Wenn dann die Maschine gestartet wird und eine Spannung über der Ankerwicklung 10 anliegt, schreitet der Betrieb der Steuerung 6 auf Schritt 103 weiter. Bei Schritt 103 wird die Frequenz der über der Ankerwicklung 10 erzeugten Spannung festgestellt durch den ersten Frequenzdetektor 21 und verwendet als Referenzfrequenz mit der Frequenz der Spannung verglichen, die an einem Ende der Feldwicklung 11 erscheint, die durch den zweiten Frequenzdetektor 22 ermittelt bzw. festgestellt wird und die als Steuerfrequenz benutzt wird.
Da in diesem Fall die Ankerwicklung 10 die Form einer sternförmig verbundenen Drei-Phasen-Wicklung aufweist und die über ihr erzeugte Spannung ganzwellig durch die Diodenbrücke gleichgerichtet ist, kann die Referenzfrequenz sechs mal der Steuerfrequenz betragen. Das bedeutet, daß wenn die Anschlußverbindungen in Ordnung sind der Spannungsregler nicht bei jeder Welle oder Welligkeit der gleichgerichteten Ausgangsspannung arbeitet, wie in Fig. 3 gezeigt, und zwar aufgrund der Welligkeitsglättungsaktion der Batterie 3. Somit ist die Steuerfrequenz geringer als die Referenzfrequenz.
In diesem Falle schreitet die Operation der Steuerung 6 auf Schritt 104 weiter, bei dem ein Signal auf die Basis des Transistors 9 der Ladelampenschaltung 5 übertragen wird, um diese auszuschalten und hierbei die Ladelampe 8 stromlos zu machen, um einen normalen Betrieb des Gleichspannungsgenerators 1 anzuzeigen.
Wenn andererseits der Ausgangsanschluß 30 des Gleichstromgenerators 1 schaltungsmäßig offen ist ( Leerlaufbetrieb) ist die Batterie 3 von dem Gleichstromgenerator 1 abgetrennt. Daher ist die Welligkeitsglättungsfunktion der Batterie verloren. Daher ist die Welligkeitskomponente der gleichgerichteten Ausgangsspannung größer als normal. Somit arbeitet der Spannungsregler 2 des Gleichstromgenerators 1 bei jeder Welle der Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators 1 und somit ist die Steuerfrequenz die gleiche wie die Referenzfrequenz. In diesem Falle wird der Betrieb der Steuerung 6 auf Schritt 105 weiter geschiftet, bei dem die Ladelampe 8 aufleuchtet und den Leerlaufzustand des Ausgangsanschlusses 30 des Gleichstromgenerators 1 anzeigt.
Durch Änderung der Komponentenwerte des positiven Rückkopplungselementes und des negativen Rückkopplungselementes des Spannungsreglers 2 ist es möglich, die Betriebsempfindlichkeit des Spannungsreglers 2 in bezug auf die Ausgangsspannungswellenform des Gleichstromgenerators 1 zu ändern. Somit ist es in einfacher Weise möglich, den Spannungsregler 2 dazu zu veranlassen, bei jeder Welle der Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators zu arbeiten, wenn der Ausgangsanschluß 30 des Generators sich im Leerlauf befindet (geöffneter Schaltungszustand).
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die Frequenz der Spannung an einem Ende der Ankerwicklungen 10 des Gleichstromgenerators 1 als Referenzfrequenz verwendet wird, ist es möglich, die Frequenz einer Spannung an dem neutralen Punkt der Ankerwicklungen 10 als Referenzfrequenz zu verwenden. Obwohl außerdem in der beschriebenen Ausführungsform die Ladelampe 8 verwendet wird, um den geöffneten Schaltungszustand des Ausgangsanschlusses 30 des Gleichstromgenerators 1 anzuzeigen, können andere Anzeigevorrichtungen, wie z. B. ein Schnarrer oder ähnliches für den gleichen Zweck verwendet werden.
Wie bereits zuvor beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fehlfunktion aufgrund eines Leerlaufzustandes (geöffneter Schaltungsbetrieb) des Gleichstromgeneratorausganges 30 durch Vergleichen einer Referenzfrequenz des Gleichstromgenerators 1 mit einer Steuerfrequenz des Spannungsreglers 2 angezeigt. Daher ist es möglich, Probleme, wie z. B. das unerwartete Stoppen der Maschine, Durchbrennen der Batteriekabel und Feuer zu verhindern.

Claims

1. Fehlfunktions-Detektorvorrichtung zur Bestimmung eines Leerlaufzustandes an einem Ausgangsanschluß eines in einem Fahrzeug angeordneten Gleichstromgenerators, der durch einen Motor des Fahrzeuges angetrieben wird, mit einem Spannungsregler, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Vergleichen einer Frequenz eines von einer Ankerwicklung (10) des Gleichstromgenerators (1) abgeleiteten Signals mit einer Steuerfrequenz des Spannungsreglers (2) vorgesehen ist und daß eine Anzeigeeinrichtung (5) vorhanden ist, die auf ein Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung anspricht, um eine Fehlfunktion anzuzeigen, wenn die Steuerfrequenz gleich oder größer als die Frequenz des Signales ist, das von der Ankerwicklung (10) abgeleitet wird.

2. Fehlfunktions-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, welches von der Ankerwicklung (10) abgeleitet wird, zwischen einem Endpunkt einer vorbestimmten Ankerwicklung (10) des Gleichstromgenerators (1) und dem Masseanschluß des Gleichstromgenerators (1) abgenommen ist.

3. Fehlfunktions-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, welches von der Ankerwicklung (10) abgeleitet wird, zwischen einem neutralen Punkt der Ankerwicklung (10) und einem Masseanschluß des Gleichstromgenerators (1) abgenommen ist.

4. Fehlfunktions-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung einen ersten Frequenzdetektor (21) aufweist, dessen Eingang mit der Ankerwicklung (10) gekoppelt ist und einen zweiten Frequenzdetektor (22), dessen Eingang mit einer Feldwicklung (11) des Gleichstromgenerators (1) gekoppelt ist und einen Mikrocomputer (20) enthält, welcher an die Ausgänge beider Frequenzdetektoren angeschlossen ist.